Lait 84 (2004) 103-114
DOI: 10.1051/lait:2003049

Immobilisation des lactocoques

Mariam Ibrahim^a, Romain Briandet^b, Michel-Yves Mistou^c, Agnès Chrétien^a, Josselyne Tremblay^a and Saulius Kulakauskas<sup>a

a</sup>  Unité de Recherches Laitières et de Génétique Appliquée, INRA, Domaine de Vilvert, 78352 Jouy-en-Josas Cedex, France
^b  Unité de Recherche en Bioadhésion et Hygiène des Matériaux, INRA, 91744 Massy Cedex, France
^c  Unité de Biochimie et Structure des Protéines, INRA, Domaine de Vilvert, 78352 Jouy-en-Josas Cedex, France

Abstract
Immobilization of lactococci. Bacteria present in dairy products exist predominantly in an immobilized form, as coagulated milk is not a liquid and thus does not allow bacteria to move free. Lactococci may be immobilized by attachment to surfaces, chain formation and by trapping in the extracellular matrix. Use of semi-liquid medium to simulate immobilized growth revealed characteristic properties of non-planctonic lactococcal cultures, which are: limited distribution in the medium, slow growth, a mixture of the stationary and exponentially growing cells, and genetic instability of the culture. These characteristics depend on molecular composition of the cell wall. We have shown that peptidoglycan (PG) breaks, which can be introduced not only by PG hydrolases, but also by defects of PG synthesis machinery (mutation in the ponA gene) play a significant role in immobilization (adhesion, sedimentation, chain formation). We also showed that cell wall anchored proteins play a positive role in L. lactis adhesion. Our studies contribute to the identification of molecular determinants responsible for the phenomenon of adhesion, formation of biofilms, and more generally for functioning of the lactic acid bacteria in natural and industrial environments. They have equally as objective to define the molecular factors necessary for the establishment of positive biofilms, which would minimize the risks of contamination in dairy industry.

Résumé
Dans l'industrie laitière, les bactéries se retrouvent la plupart du temps sous une forme immobilisée, dans la mesure où le lait coagulé ne constitue pas un milieu liquide et ne permet donc pas aux bactéries en croissance des déplacements libres. Notre principal objectif réside dans la modélisation de la croissance immobilisée. Les lactocoques peuvent être immobilisés par un attachement sur les surfaces, la formation de chaînes ou l'emprisonnement au sein d'une matrice extra cellulaire. L'utilisation d'un milieu semi-liquide comme modèle d'immobilisation nous a permis de montrer que les propriétés caractéristiques de la croissance non-planctonique des lactocoques consistent en une distribution limitée dans le milieu, une croissance lente et le mélange de cellules en phases stationnaires et exponentielles, et que l'immobilisation est à l'origine de l'instabilité génétique de la culture. Ces caractéristiques dépendent de la composition moléculaire de la paroi cellulaire. Les cassures de peptidoglycane (PG), qui peuvent être introduites non seulement par des PG hydrolases, mais aussi suite à des défauts de la machinerie de synthèse du PG (mutation du gène ponA), sont importantes dans la croissance sous forme immobilisée des lactocoques (adhésion, sédimentation, formation de chaînes). Nous avons également montré que les protéines ancrées à la paroi cellulaire jouent un rôle positif dans l'adhésion de L. lactis. Nos études contribuent à l'identification des déterminants moléculaires responsables de la mise en place des phénomènes d'adhésion, de la formation des biofilms, et plus généralement à la connaissance du fonctionnement des bactéries lactiques dans les milieux naturels et industriels. Elles ont également pour objectif de définir les bases moléculaires requises pour l'établissement de biofilms positifs, qui pourraient minimiser les risques de contamination dans l'industrie.

Key words: Lactococcus lactis / adhesion / biofilm / cell wall / peptidoglycan hydrolase

Mots clés : Lactococcus lactis / adhésion / biofilm / paroi cellulaire / peptidoglycane hydrolase

Correspondence and reprints: Saulius Kulakauskas Saulius.Kulakauskas@diamant.jouy.inra.fr

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