Soutenance de thèse de Desislava JIVKOVA

Les exopolysaccharides (EPS) bactériens peuvent avoir une haute valeur ajoutée quand ils sont utilisés comme agents de rétention d’eau par exemple en cosmétologie. Les objectifs de ce travail de thèse, en accord avec la société ARD (financement de la convention CIFRE-ANRT), étaient d'optimiser la production d'EPS par la bactérie Ramlibacter tataouinensis TTB310 (Rta), de caractériser biochimiquement sa structure et d'identifier les gènes impliqués dans sa biosynthèse. R. tataouinensis TTB310 (Rta) a été isolée d'un sol semi-aride dans le sud-tunisien et possède quelques propriétés particulières : elle est dotée d'un cycle cellulaire original avec la production i/ de bâtonnets mobiles sensibles à la dessiccation et ii/de kystes non-mobiles produisant un EPS lui permettant de tolérer la dessiccation. La principale originalité est que les kystes sont capables de se diviser et donc de synthétiser l'EPS au cours de la division cellulaire. L'optimisation de la production d'EPS de Rta s'est faite en conditions de fed-batch après des expériences préliminaires réalisées en batch ayant conduit au choix du lactate comme la source de C et d'énergie. Le résultat original de cette partie du travail a été de réussir à maintenir un pH neutre sur plusieurs jours de croissance avec de l'acide lactique utilisable par ailleurs comme source de C et d'énergie. Nous avons ainsi réussi à produire des quantités d'EPS en une seule phase de croissance puisque la production d'EPS a lieu au cours des divisions cellulaires des kystes. Nous avons également optimisé l'extraction de l'EPS fermement attaché à la surface des bactéries en utilisant de l’acide trichloroacétique. La caractérisation biochimique de l'EPS a été réalisée en combinant différentes techniques et approches : CPG, FTICR-MS, RMN et FTIR. L'unité répétée de l'EPS de Rta est un décasaccharide constitué de ribose, glucose, galactose, mannose, rhamnose, acide glucuronique, désoxyhexose et avec des substituants tels que acétyle, succinyle et méthyle. Enfin, grâce à la disponibilité du génome entièrement séquencé de Rta, nous avons identifié, par des approches de biologie moléculaire et d'imagerie, le cluster de gènes (dont quatre glycosyltransférases) impliqué dans la production d'EPS par les kystes de Rta. La connaissance de la structure de l'EPS de Rta permettra de mettre au point les modifications physico-chimiques nécessaires à sa solubilisation pour en étudier les propriétés rhéologiques.

Bacterial exopolysaccharides (EPS) can have a high added value when used as water retention agents for example in cosmetology. The objectives of this thesis work, in agreement with ARD (funding of the CIFRE-ANRT agreement), were to optimize the production of EPS by the bacterium Ramlibacter tataouinensis TTB310 (Rta), to biochemically characterize its structure and to identify the genes involved in its biosynthesis. R. tataouinensis TTB310 (Rta) has been isolated from a semi-arid soil in southern Tunisia and has some special properties: it has an original cell cycle with the production of i/ mobile rods sensitive to desiccation and ii/ non-mobile cysts producing an EPS allowing it to tolerate desiccation. The main originality is that cysts are able to divide and thus synthesize EPS during cell division. Rta EPS production was optimized under fed-batch conditions after preliminary batch experiments that led to the choice of lactate as the source of C and energy. The original result of this part of the work was to maintain a neutral pH over several days of growth with lactic acid that could also be used as a source of C and energy. We have thus succeeded in producing quantities of EPS in a single growth phase since the production of EPS takes place during the cellular divisions of the cysts. We also optimized the extraction of EPS firmly attached to the bacteria surface using trichloroacetic acid. The biochemical characterization of Rta EPS was performed by combining different techniques and approaches: CPG, FTICR-MS, RMN and FTIR. The repeated unit of Rta EPS is a decasaccharide consisting of ribose, glucose, galactose, mannose, rhamnose, glucuronic acid, deoxyhexose and with substituents such as acetyl, succinyl and methyl. Finally, thanks to the availability of the fully sequenced Rta genome, we have identified, through molecular biology and imaging approaches, the gene cluster (including four glycosyltransferases) involved in the production of EPS by Rta cysts. The elucidation of the structure of Rta EPS makes possible the future development of the physico-chemical modifications necessary for its solubilization in order to study its rheological properties.