Stage M2 Bio-informatique - Impact de l'environnement oxydo-réducteur sur l'écosystème microbien des fromages : une approche transcriptomique pour décrypter les interactions et les voies métaboliques.

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Sujet de stage

Les mécanismes d’oxydo-réduction jouent un rôle clé dans la fermentation lactique, influençant la qualité des fromages et des laits fermentés. Modifier l’environnement oxydo-réducteur du fromage pourrait être un levier pour en contrôler la qualité, en sélectionnant des souches de ferments lactiques en fonction de leur capacité réductrice. Comprendre l’impact de ce paramètre sur l’écosystème fromager est donc un préalable essentiel pour identifier les micro-organismes les plus adaptés. Ce projet ouvre ainsi des perspectives d’innovation pour l’industrie fromagère et les fournisseurs de ferments, notamment dans l’optimisation du développement des arômes des fromages.

Si l’impact de l’environnement oxydo-réducteur sur les équilibres en composés d’arôme produits par les bactéries lactiques a été démontré dans divers milieux laitiers (Buchin et al., 2021), il reste encore peu étudié. Au début de la fabrication, le niveau d’oxydo-réduction varie sous l’effet réducteur des ferments lactiques. Une approche alternative pour moduler ce paramètre indépendamment de l’action des ferments consiste à intégrer des gaz plus ou moins réducteurs en cuve. Un équipement spécifique installé dans la minifromagerie expérimentale de l’UMR PAM – plateforme FROMEX, constitue un système unique à l’échelle internationale pour la régulation et l’analyse de l’oxydo-réduction.

Le stage s’inscrit dans un projet dont l’objectif est d’étudier l’impact de la modification de l’environnement oxydo-réducteur sur l’écosystème fromager, en analysant les dynamiques microbiennes ainsi que la production de composés volatils et non volatils. Les mécanismes impliqués seront explorés à l’aide de techniques omiques, en particulier la métatranscriptomique.

Des fromages à pâte pressée cuite (PPC) ont été fabriqués à partir de lait pasteurisé, avec ou sans ajout de gaz en cuve, ensemencés avec un consortium simplifié de quatre souches microbiennes représentatives des PPC. Pendant l’affinage, l’évolution de ces souches, les variations des composés volatils et non volatils seront suivies ainsi que les fonctions microbiennes exprimées grâce à la métatranscriptomique. L’injection de gaz plus ou moins réducteurs en cuve devrait modifier rapidement l’environnement oxydo-réducteur de la matrice fromagère et influencer les profils de composés volatils.

La métatranscriptomique permettra d’identifier les voies métaboliques impactées et les souches impliquées, fournissant ainsi des pistes pour optimiser les fermentations et le développement des arômes.

Objectifs

L’objectif du stage est d’identifier, pour chaque souche, les gènes dont l’activité est modulée par l’environnement oxydo-réducteur de la matrice, en lien avec les interactions au sein de la communauté microbienne.
Pour cela, l’étudiant(e) analysera des données de séquençage RNASeq, qui permettront d’examiner l’expression de l’ensemble des gènes bactériens des quatre espèces composant la communauté simplifiée étudiée.
Il/elle prendra en charge l’analyse bio-informatique des données transcriptomiques et, en fonction de l’avancement du projet, pourra les croiser avec les résultats sur les composés volatils et les données métabolomiques issues d’analyses non ciblées.

Environnement

L’étudiant(e) intégrera la plateforme FROMEX, au sein de l’équipe AFIM (Aliment, Fermentation, Interaction, Microbiote) de l'UMR PAM à INRAE Poligny. L’UMR PAM explore les phénomènes physiques, chimiques et biologiques qui façonnent la qualité des aliments et des vins, visant à développer de nouveaux produits et procédés. L’équipe AFIM se concentre sur la microbiologie des aliments, la qualité des aliments fermentés et les interactions microbiote-hôte. En tant que plateforme de recherche régionale, FROMEX analyse les mécanismes influençant la qualité des fromages et des aliments fermentés, tout en innovant dans les itinéraires technologiques.

Références

Carbonne C, Labadie K, Cruaud C, Brun E, Barbe V and Monnet C (2022) Metatranscriptomics of cheese microbial communities: Efficiency of RNA extraction from various cheese types and of mRNA enrichment. International Journal of Food Microbiology 373 : 109701
doi :10.1016/j.ijfoodmicro.2022.109701

Delpech P, Rifa E, Ball G, Nidelet S, Dubois E, Gagne G, Montel M-C, Delbès C and Bornes S (2017) New Insights into the Anti-pathogenic Potential of Lactococcus garvieae against Staphylococcus aureus Based on RNA Sequencing Profiling. Front. Microbiol. 8:359
doi : 10.3389/fmicb.2017.00359

Dugat-Bony E, Straub C, Teissandier A, Onésime D, Loux V, Monnet C, Irlinger F, Landaud S, Leclercq-Perlat M-N, Bento P, Fraud S, Gibrat J-F, Aubert J, Fer F, Guédon E, Pons N, Kennedy S, Beckerich J-M, Swennen D and Bonnarme P (2015) Overview of a Surface-Ripened Cheese Community Functioning by Meta-Omics Analyses. PLOS ONE
doi:10.1371/journal.pone.0124360

Formations et compétences recherchées

• Compétences en bio-informatique, analyse de données multi-omiques, statistiques
• Un intérêt marqué pour l’analyse de données et la biologie des communautés microbiennes est essentiel
• Autonomie, initiative, capacité d’organisation, rigueur scientifique
• Esprit de synthèse, travail en équipe et collaboration
• Bon niveau d’anglais

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
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- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
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- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

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