Lait 78 (1998) 59-67
DOI: 10.1051/lait:199818

Régulations métaboliques de Lactococcus lactis en culture pure ou mixte dans le lait

Sophie Drouault^a, Gérard Corthier^b, Christine Delorme^a, S. Dusko Ehrlich^a and Pierre Renault<sup>a

a</sup>  Laboratoire de génétique microbienne, Inra. 78352 Jouy-en-Josas cedex, France
^b  Unité d'écologie et de physiologie du système digestif, Inra, 78352 Jouy-en-Josas cedex, France

Abstract - Metabolic regulation of Lactococcus lactis grown in pure or co-culture in milk
The cell responds to environmental changes by triggering or repressing the expression of its genes in order to adapt its metabolism to the new conditions. The measure of promoter activities could thus allow an indirect assessment of the external signals that the cell has integrated and the modification of its metabolic potential. We have developed a method using this idea to evaluate the bacterial metabolism independently of its externalized products. Promoter activity is measured by following the expression of luciferases as reporter genes. Two different luciferase genes were used, luxAB from the bacteria Vibrio harveyi and luc from the eucaryote Photinuspyralis. The activity of the procaryotic and the eucaryotic enzymes is detectable by on-line measure-ment with whole cells when the cells provide the cofactors FMNH and ATP, respectively. This method is very sensitive, allowing the detection of weak promoter activity, or moderate transcription at low cell density. To demonstrate that this method is efficient, we studied promoter activities modulated by the presence of available amino acids with bacterial culture in milk. This allows us to see when the cells are starving, either in pure cultures or in mixed cultures with competing bacteria. As the two luciferases can be detected independently in the same culture, this method should allow the study of the interaction between strains in coculture at the molecular level. © Inra / Elsevier, Paris.

Résumé - La cellule répond aux changements de condition de son milieu en activant ou réprimant de façon coordonnée l'expression de ses gènes pour adapter son métabolisme. La mesure de l'activité des promoteurs pourrait donc permettre de connaître indirectement la perception que la cellule a du milieu et la manière dont elle va répondre. Nous avons donc conçu une méthode fondée sur ce principe pour évaluer le métabolisme cellulaire, indépendamment de la mesure de ses produits. La mesure des activités promotrices se fait à l'aide de gènes rapporteurs émetteurs de lumière, luxAB de Vibrio harveyi, ou luc de Photinus pyralis. La détection de l'activité des luciferases est simple à mettre en oeuvre et très sensible. De plus, elle peut être réalisée dans des milieux complexes comme le lait. La variation de l'activité de promoteurs régulés par la présence ou l'absence d'acides aminés permet ainsi de révéler le moment où le milieu est carence au cours d'une cinétique de croissance. Cette méthode peut s'appliquer à l'étude de cellules en culture pure, mais aussi en coculture. Il est alors possible d'étudier le métabolisme d'une souche au sein d'un écosystème complexe pour mieux comprendre les phénomènes de compétition ou de symbiose dans les levains. © Inra / Elsevier, Paris.

Key words: metabolism / luciferase / metabolic probe / mixte culture / Lactococcus lactis / milk

Mots clés : métabolisme / luciférase / sonde / culture mixte / Lactococcus lactis / lait