Adaptation machanisms of Moorella thermoacetica/thermoautotrophica in food processing environment
Mécanismes d’adaptation de Moorella thermoacetica/thermoautotrophica sur les lignes de production de produits alimentaires appertisés
Résumé
Moorella thermoactica is a spoilage anaerobic and thermophilic spore-former producing the most highly heat-resistant spores isolated so far in food industry, which enables the bacteria to survive the sterilization process applied in cannery. M. thermoacetica is the main cause of low acid canned food spoilage after incubation at 55 °C. Little is known about sporulation mechanisms and spore properties according to environmental conditions.In this work, we aimed at characterizing the impact of environmental conditions on sporulation and spore resistance properties, as well as describing the molecular mechanisms underlying sporulation. We showed that sporulation capacities are higher when sporulation is performed at the optimal temperature (55 °C) that at limit temperatures (45 °C and 65 °C). Besides, spores are less resistant to wet heat and biocides when formed at 45 °C than at 55 °C. We showed that the ultrastructure and spore protein composition varied according to sporulation temperature. Moreover, the study of gene expression by RNAseq during sporulation in optimal regulated conditions showed that most of the 167 genes involved in the sporulation process and identified in silico in M. thermoacetica ATCC 39073 genome, were up-regulated during sporulation, suggeting that the mechanisms described in other endospore-formers are conserved in Moorella.Altogether, our results showed that sporulation temperature strongly impacts sporulation and spore properties of M. thermoacetica and that sporulation mechanisms tend to be conserved in Moorella considering data available on other endospore-formers.
Moorella thermoacetica est une bactérie d’altération anaérobie thermophile sporulée produisant les spores les plus thermorésistantes isolées à ce jour en industrie agroalimentaire. Les spores de M. thermoacetica peuvent survivre aux traitements d’appertisation appliqués dans l’industrie de la conserve et représente la principale cause d’altération de conserves peu acides après incubation à 55 °C. Les mécanismes mis en place pendant la sporulation, ainsi que l’impact des facteurs environnementaux sur la sporulation et les propriétés des spores de Moorella sont largement méconnus.L’objectif de ces travaux était donc de caractériser l’impact de la température sur les caractéristiques de sporulation et de résistance des spores ainsi que de déterminer les mécanismes moléculaires impliqués dans la sporulation. Nous avons montré que la capacité de sporulation est meilleure lorsque la sporulation est effectuée à la température optimale (55 °C) en comparaison avec les températures limites basse et haute (45 °C et 65 °C, respectivement). De plus, les spores de M. thermoacetica produites à 45 °C sont plus sensibles à la chaleur humide et aux biocides que les spores produites à 55 °C. La structure des spores ainsi que leur composition protéique varient en fonction de la température de sporulation. Une étude RNAseq menée au cours de la sporulation de M. thermoacetica en conditions optimales régulées a montré que la plupart des 167 gènes de sporulation, identifiés in silico dans le génome de M. thermoacetica ATCC39073, est sur-exprimée pendant la sporulation. Ces résultats suggèrent que les mécanismes décrits chez d’autres espèces endosporulées sont conservés chez Moorella.L’ensemble des données acquises montrent que la température joue un rôle essentiel dans les caractéristiques de sporulation et de résistance des spores de M. thermoacetica mais également que les mécanismes moléculaires impliqués dans la sporulation semblent conservés au regard des données disponibles pour d’autres espèces.
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