Proposition de thèse
Caractérisation fine du microbiote du nouveau-né et prédiction de la production de métabolites en fonction de l’alimentation (lait maternel vs préparations pour nourrissons) pour concevoir des consortia bactériens pour des préparations pour nourrissons plus biomimétiques
Résumé du sujet : La période postnatale précoce, de la naissance à l'âge de 2-3 ans, est importante dans le développement des individus, notamment celui de ses fonctions cérébrales. De nombreux travaux montrent que la mise en place de ces dernières peut être impactée par des modifications du développement du microbiote intestinal et de son activité métabolique. Les facteurs environnementaux tels que l'alimentation, qui influence fortement la composition du microbiote et les métabolites bactériens produits, sont alors cruciaux pour le développement et influent à long terme la santé des individus. Si le lait maternel répond à tous les besoins nutritionnels des nouveau-nés et a un impact positif sur la fonction intestinale et le développement du cerveau à court et long terme, les préparations pour nourrissons (PPN) peuvent encore être améliorées. Un défi pour les industriels laitiers est donc de développer des PPN induisant la maturation du microbiote intestinal du nouveau-né telle que l'on peut l’observer chez les nourrissons allaités ; ceci passe par l’ajout d'oligosaccharides, de probiotiques, de prébiotiques, de symbiotiques et de postbiotiques. L’optimisation de la composante probiotique nécessite de connaitre les interactions entre microorganismes, de manière à identifier des assemblages bactériens capables de produire les métabolites clés, impliqués dans le maintien de la santé du nourrisson. L’objectif général de ce projet de thèse est d’évaluer, par des approches de bioanalyses (métagénomique et reconstruction de réseaux métaboliques), reposant notamment sur l’état de l’art, les différences de réseaux métaboliques du microbiote intestinal entre nouveau-nés allaités ou recevant des PPN et de proposer des consortia de microorganismes GRAS (Generally Recognized As Safe) permettant de concevoir des PPN qui mimeraient au mieux l’impact du lait maternel sur le microbiote intestinal et les métabolites produits. Ce projet de thèse s’appuiera sur des échantillons surnuméraires obtenus dans le cadre de deux projets de l’équipe EAT pour lesquels nous disposons également de données de métabolomique. Pour le premier projet, nous disposons d’échantillons provenant de porcelets ayant des microbiotes très contrastés en termes de composition (présence/absence Entérobactéries) mais ayant une alimentation identique (lait maternel). Le second projet visait à évaluer le rôle de l’alimentation (lait humain versus PPN) sur le développement du microbiote du porcelet. Ces derniers échantillons présentent un niveau de complexité plus important, puisqu’il n’y a pas de connaissance a priori sur une éventuelle différence de composition du microbiote et seul l’aliment ingéré diffère.
Tous ces échantillons de microbiote seront séquencés au laboratoire par métagénomique avec la technologie long reads Nanopore. Un pipeline d’analyses sera développé à partir des échantillons du premier projet dans un premier temps puis appliqué aux échantillons du deuxième projet : taxonomie bactérienne fine (à l’échelle de la souche) ou assemblage de novo de génomes puis reconstruction de réseaux métaboliques pour prédire les métabolites produits et contrôle des métabolites prédits par comparaison aux données de métabolomiques. Les voies/enzymes manquantes identifiées chez les microbiotes des porcelets nourris avec les PPN seront utilisées pour sélectionner des communautés minimales fonctionnelles. Une/des recommandation(s) d’assemblage de souches GRAS à ajouter dans des PPN sera/seront faite(s) pour se rapprocher le plus possible des effets d’un lait maternel humain sur le métabolisme du microbiote et ainsi fournir les métabolites nécessaires au développement des structures et des fonctions intestinales et cérébrales.
Ces travaux de recherche permettront de mieux appréhender les mécanismes d’interactions aliment-microbiote-hôte.
Laboratoire d'accueil : IRISA (Beaulieu) et NuMeCan EATEquipe d'accueil : EATResponsable(s) scientifique(s) : Emeline RouxContact(s) : emeline.roux@univ-rennes.fr
Proposé le 16-09-2024