Lait 76 (1996) 51-66
DOI: 10.1051/lait:19961-26

La génétique des lactobacilles, leuconostocs et pédiocoques: criblage, sélection et construction de mutants

B. Kammerer

Laboratoire de microbiologie et de génétique de l'université Louis-Pasteur, URA CNRS n° D1481 "dynamique, évolution et expression de génomes de micro-organismes", Institut de botanique, 28, rue Goethe, 67083 Strasbourg cedex, France

Abstract - Genetics of lactobacilli, leuconostocs et pediococci: screening, selection and construction of mutants
There is no genetic system for the majority of lactic acid bacteria species. The first steps of mutant isolation (mutagenic treatment, enrichment) are very rarely studied. Some screening or selection methods were designed to obtain mutants in pathways of interest within lactic acid bacteria such as: malolactic fermentation, sugar utilization, peptidases, glucan production, etc. More precisely, two pathways are studied with a great number of mutants. Morishita has shown that nutritional requirements in multiple auxotrophic lactic acid bacteria are often the consequence of minor genetic lesions repairable by single-step mutations. We have studied pyrimidine metabolism in Lactobacillus plantarum CCM 1904, a prototrophic strain, by analysing more than 50 mutants: the regulation differs in aerobiosis and in anaerobiosis. In recent years, lactobacilli mutants, perfectly defined at the molecular level, had been constructed without vector sequences in the final structure. It would be possible to release these organisms in an open system and use them in genetic analysis, thus overcoming the absence of natural genetic transfer.

Résumé - Les organismes vivants dont l'analyse génétique est la plus approfondie sont les mieux connus et les plus aisément modifiables. L'analyse des mutants apporte des informations essentielles sur la fonction des gènes mutés, leur organisation et leur régulation. L'absence de système génétique chez la plupart des bactéries lactiques restreint la compréhension de leur fonctionnement et la possibilité de les "améliorer". En principe, quelques étapes sont nécessaires pour obtenir des mutants : mutagenèse, expression, enrichissement, puis détection, dans la population mutagenéisée, des clones du phénotype recherché. Les premières étapes n'ont été que très rarement l'objet d'études systématiques chez les bactéries lactiques. Quelques méthodes plus ou moins astucieuses de criblage ou de sélection ont été mises au point pour détecter des mutants dans des systèmes particuliers aux bactéries lactiques (fermentation malolactique, utilisation des sucres, peptidases, production de polymères). Certaines parties du métabolisme ont fait l'objet d'études approfondies avec un grand nombre de mutants. C'est le cas des voies de biosynthèse des acides aminés que les bactéries lactiques exigent souvent pour leur croissance. Le groupe de Morishita a obtenu et analysé de nombreux mutants méiotrophes (capables de synthétiser un composé exigé par la souche sauvage, donc indépendants de ce composé), principalement chez les lactobacilles, ce qui lui a permis de montrer que dans un grand nombre de cas ces voies sont "presque" fonctionnelles. Par ailleurs, nous avons étudié des dizaines de mutants touchés dans le métabolisme des pyrimidines chez Lactobacillus plantarum CCM 1904, une souche prototrophe pour l'uracile ; la régulation en est originale puisqu'elle dépend, entre autre, de la nature aérobie, ou non, du milieu. Depuis quelques années des mutants parfaitement définis au niveau moléculaire ont pu être construits chez les lactobacilles, sans trace de vecteur ou de marqueur, ce qui devrait permettre, dans certains cas, leur utilisation sans risque dans des écosystèmes ouverts. Cette possibilité ouvre également la voie, en compensant l'absence de système de transfert, à des analyses génétiques beaucoup plus poussées.

Key words: genetics / mutant / Lactobacillus / Leuconostoc / Pediococcus

Mots clés : génétique / mutant / Lactobacillus / Leuconostoc / Pediococcus