Indicateurs et suivi de la maturation des cheddars

Projet intitulé:

La biologie des systèmes appliquée au cheddar

Faits saillants

• L’un des défis de l’industrie de la transformation du lait est de produire des fromages de haute qualité, et ce, de façon constante.
• Plusieurs facteurs influencent cette qualité, notamment la composition microbiologique du lait, l’efficacité des ferments lactiques et les phages.
• Ce projet investigue certains de ces facteurs en utilisant une approche « biologie des systèmes » pour mieux comprendre l’impact du réseau microbiologique dans la fabrication du cheddar.
• La biologie des systèmes intègre différents niveaux d’informations pour élaborer un modèle de fonctionnement de la totalité du système.
• La biologie des systèmes utilise des techniques pour quantifier les changements dans le génome, le transcriptome, le protéome et le métabolome en réponse à une situation donnée, ici le cheddar.
• Ce très ambitieux projet a généré de nouveaux résultats qui ouvrent la voie à meilleure compréhension de l’écosystème fromager.
• L’assemblage fonctionnel (du génome au métabolome) constituera aussi une plus-value afin de mieux comprendre et intervenir sur les variables importantes de ces produits.

Objectifs

Ce projet est divisé en cinq objectifs:

• 1) Déterminer le microbiome et le virome du lait et du cheddar.
• 2) Déterminer le transcriptome microbien et viral du lait et du cheddar.
• 3) Déterminer le protéome microbien et viral du lait et du cheddar.
• 4) Déterminer le métabolome du lait et du cheddar.
• 5) Établir la biologie du système cheddar.

Résultats et bénéfices potentiels

Les principales retombées de ce projet sont :

1.1) Développement d’un protocole pour isoler le matériel génétique de divers virus à partir d’échantillons laitiers (lait, fromage).

1.2) Mise au point d’un protocole pour isoler le génome de diverses bactéries à partir d’échantillons laitiers (lait, fromage).

1.3) Plusieurs nouveaux génomes (draft) de Lactococcus lactis sont maintenant disponibles.

1.4) Construction d’une base de données contenant des séquences génomiques du microbiome de fromages.

2) Développement d’un protocole pour isoler l’ARN d’échantillons laitiers (lait, fromage).

3.1) En utilisant diverses approches de protéomiques et un système modèle phage-bactérie de L. lactis, nous avons été en mesure de détecter 78% (39/50) des protéines de phages et 56% (1332/2383) des protéines bactériennes.

3.2) Nous avons identifié 209 protéines de L. lactis qui sont uniquement exprimées lors de l’infection par la phage p2. 4.1) Deux méthodes d’extractions pour détecter un plus large profil de métabolites sont maintenant disponibles.

4.2) Évaluation de différentes sources d’ionisation à haut débit pour l’analyse métabolomique du fromage.

4.3) Une liste d’ions liés à la maturation normale du cheddar ainsi que des identifications potentielles pour ces ions.

5.1) Les résultats de l’analyse métabolomique sont prometteurs pour déterminer rapidement un profil ou signature de vieillissement d’un cheddar.

5.2 Toutefois, de nombreux autres échantillons de fromages devront être analysés, incluant des fromages ayant des profils organoleptiques variés, pour valider des résultats obtenus.

Professionnels formés

• Marie-Laurence Lemay, étudiante au doctorat en microbiologie
• Pier-Luc Plante, étudiant au doctorat en bio-informatique
• Alexia Lacelle-Côté, étudiante à la maitrise en microbiologie
• Frédéric Raymond, chercheur post-doctoral en bio-informatique
• Simon Labrie, chercheur post-doctoral en microbiologie
• Jessie Bélanger, étudiant de 1er cycle en microbiologie

Partenaires financiers

Entente de partenariat pour l’innovation en production et en transformation laitières (EPI 2011-2017) :

• Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies
• Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec
• Novalait

Le partenaire industriel a fourni des fromages et des ferments lactiques.