Microorganismes pour l'alimentation et la santé

Contexte et enjeux pour l’innovation des entreprises

Les aliments fermentés et les aliments fonctionnels contenant des microorganismes probiotiques représentent 2 marchés en forte croissance qui correspondent bien à la demande sociétale actuelle d’une alimentation et d’une pharmacopée plus naturelles.

Apports du Carnot pour les accompagner dans leur évolution

Les compétences de Qualiment permettent notamment, à partir d’une fonction microbienne requise et demandée par l’industrie de sélectionner, de produire, de conserver, de stocker et enfin d’utiliser rationnellement les micro-organismes vecteurs de ces fonctions (acidification, production de bactériocines, aromatisation, texturation pour les ferments alimentaires et propriétés préventives de maladies chroniques, anti-inflammatoires, satiétogènes, d’amélioration de la digestibilité pour l’industrie pharmaceutique).

Cette compétence s’applique aux micro-organismes (bactéries, archées, levures, champignons filamenteux) aérobies ou anaérobies facultatifs que l’on retrouve dans les aliments fermentés mais aussi à ceux strictement anaérobies et commensaux de l’intestin humain. Par ailleurs, la constitution de communautés microbiennes est également envisagée dans cet objectif fonctionnel.

Domaines de compétences

Contexte à date

Avec environ 2kg de microbes en et sur nous, l’Homme repose sur une symbiose humaine-microbienne qui se construit dès la naissance et dont l’homéostasie est essentielle au maintien de la santé et du bien-être. Issue d’une longue co-évolution qui a précédé l’avènement du genre Homo sur la planète, cette symbiose a été mise à l’épreuve à travers seulement quelques générations qui ont vu dans le même temps l’incidence des maladies chroniques croître significativement. La transition nutritionnelle et l’exposition aux xénobiotiques alimentaires et environnementaux ainsi que les modifications de la prise en charge périnatale ont pu impacter la symbiose hôte-microbes. Les grandes pathologies de sociétés modernes, que l’on reconnaît aujourd’hui comme des maladies de la symbiose, se caractérisent par l’altération concomitante du microbiote (perte de diversité, perte de symbiontes et prolifération de pathobiontes) et de paramètres de l’hôte (perméabilité intestinale, inflammation, stress oxydant). La symbiose altérée serait ainsi potentiellement un état stable issu d’une rupture du dialogue harmonieux entre l’hôte et ses microbes et entretenu en un cercle vicieux par des boucles de rétroaction négatives. Il apparaît donc nécessaire d’agir pour prévenir ou restaurer la symbiose, au travers de démarches innovantes qui pourraient comprendre une  nutrition fonctionnelle nouvelle.

Enjeux pour l’innovation des entreprises

Les vertus attribuées aujourd’hui aux microbiotes, et en particulier au microbiote intestinal, suscitent l’intérêt croissant des secteurs agroalimentaires et pharmaceutiques. Néanmoins les zones d’ombre restent nombreuses sur les interactions hôte-microbiotes, et sur l’impact de l’alimentation sur le microbiote, c’est pourquoi une meilleure compréhension de ces mécanismes s’avère nécessaire dans l’optique prometteuse d’ouvrir la voie à des produits du futur.

Apports du Carnot pour les accompagner dans leur évolution

Les recherches de Qualiment® se concentrent sur l’étude des interactions hôte-microbes et sur l’implication de microbiotes de l’homme sur la santé. Ces travaux permettent d’apporter aux industriels des secteurs, de l’alimentation, des ingrédients et de la santé, les moyens d’identifier de nouvelles cibles ou candidats thérapeutiques et de développer de nouvelles approches nutritionnelles ou cliniques.

Qualiment® dispose de toutes les techniques d’analyses innovantes nécessaires à l’étude de ces microbiotes et de leurs interactions avec l’hôte telles que les approches de métagénomique quantitative et fonctionnelle, de métabolomique et de métaprotéomique combinées à des outils de bioinformatique. Qualiment® dispose également d’un large panel de modèles in vitro innovants et d’animaux, notamment axéniques (souris, rats, oiseaux) pour la réalisation d’études précliniques.

Contexte à date

Si l’on se réfère à la définition de l'OMS, les probiotiques sont des microorganismes vivants, qui, administrés en quantité suffisante, ont des effets bénéfiques sur la santé.  Les probiotiques peuvent se trouver naturellement dans les aliments mais ils sont également aujourd’hui commercialisés sous forme de compléments alimentaires ou de médicaments.

Les prébiotiques sont des ingrédients alimentaires, souvent des oligosaccharides, qui affectent l’hôte de manière bénéfique en stimulant la croissance et/ou l’activité de bactéries du microbiote intestinal.

Enjeux pour l’innovation des entreprises

La connaissance sur le microbiote et son impact sur la santé soutient l’intérêt des industriels de la santé et de l’agroalimentaire pour les probiotiques et les prébiotiques. Notamment, les probiotiques dits de seconde génération issus du microbiote humain suscitent beaucoup d’espoir et d’intérêt pour leur effet santé. Par ailleurs, l’action des prébiotiques est aujourd’hui revisitée en profondeur à la lumière des nouvelles connaissances et méthodes d’exploration du microbiote intestinal.

Apports du Carnot pour les accompagner dans leur évolution

Les laboratoires de Qualiment® dispose des compétences permettant de décrypter les mécanismes d’action des probiotiques, d’étudier leurs interactions avec l’hôte, et d’évaluer leurs effets sur la santé.

Contexte à date

L’utilisation de ferments séduits de plus en plus d’industriels agro-alimentaires, de par leur intérêt fonctionnel et nutritionnel, et son potentiel d’innovation. Dès lors, la production et la conservation de ferments constituent des enjeux actuels forts pour appuyer le développant de produits innovants, et appréciés des consommateurs.

Enjeux pour l’innovation des entreprises

Afin d’embrasser tout le potentiel des ferments et de développer de nouveaux produits originaux et attractifs pour les consommateurs, le secteur agro-alimentaire cherche à développer les bases scientifiques liées aux ferments sur l’ensemble de leur chaine de valeur, notamment autour de leur production et leur conservation.

Apports du Carnot pour les accompagner dans leur évolution

Les équipes de Qualiment® disposent d’une large expérience en optimisation des procédés de production et conservation des bactéries, aussi bien alimentaires que les bactéries anaérobies intestinales strictes (telle que Faecalibacterium) et d’autres bactéries commensales difficiles à cultiver et à conserver.

Au-delà de l’étude de ces micro-organismes complexes, les chercheurs de Qualiment® disposent des compétences pour analyser les impacts de la modification de l’atmosphère gazeuse sur les propriétés des microorganismes et sur leurs réactions aux stress.

Contexte à date

La biopréservation consiste à utiliser des bactéries ou leurs métabolites pour améliorer la qualité microbiologique des aliments ou allonger leur durée de vie. Les bactéries utilisées ne doivent pas modifier les qualités organoleptiques des produits mais lutter, par différents mécanismes, contre des bactéries indésirables.

Enjeux pour l’innovation des entreprises

En réponse à la mondialisation du marché agroalimentaire, à l'introduction de nouveaux aliments, et à la demande en produits peu transformés présentant une qualité élevée et une durée de conservation plus longue, la biopréservation est une méthode de conservation de choix. Elle permet d'améliorer la durée de vie des aliments en maintenant une qualité élevée et un statut hygiénique associé tout en limitant les pertes nutritionnelles et organoleptiques.

Dans ce cadre, la biopréservation pourrait apparaître comme un moyen de pallier à la diminution de certains conservateurs comme le nitrite ou le sel dans les produits de salaison.

Apports du Carnot pour les accompagner dans leur évolution

L’expertise et les collections de microorganismes des membres de Qualiment® permettent de concevoir et valider des souches ou des consortia de souches notamment utilisés à des fins de biopréservation d’aliments, pour les aliments carnés par exemple.

Contexte à date

La sécurité microbiologique des aliments constitue à la fois un prérequis pour leur consommation et un déterminant essentiel des modes de stabilisation, de conservation et de préparation. Savoir quels microorganismes sont susceptibles d’être présents, de croître et de produire des toxines permet de choisir les barèmes à appliquer ainsi les conditions et durées de stockage avant consommation.

Enjeux pour l’innovation des entreprises

L’exigence de sécurité microbiologique est un verrou majeur de toute innovation agro-alimentaire. Tout produit alimentaire doit être sain et sûr, et cette exigence se répercute sur les cahiers des charges des ingrédients et le calcul de l’intensité des procédés de stabilisation à apporter.

Apports du Carnot pour les accompagner dans leur évolution

Le Carnot Qualiment® peut accompagner les industriels de l’agro-alimentaire dans la quantification des risques microbiologiques dans leurs produits, depuis l’étude des risques par une approche de microbiologie prévisionnelle, la réalisation d’audits de lignes ou de challenge tests, jusqu’à des suivis spécifiques notamment en ce qui concerne les bactéries sporulées, qu’elles soient pathogènes comme Bacillus cereus ou de contamination (bactéries thermophiles hautement thermorésistantes), avec l’identification des conditions de sporulation, germination et recroissance, et la proposition de procédés (pasteurisation, stérilisation, pascalisation, lumière pulsée, etc.) permettant leur inactivation ou élimination.

Contexte à date

La fermentation est utilisée depuis des millénaires pour la conservation des aliments. Au-delà de son aspect écologique, elle représente un moyen économique de conservation de la nourriture et de lutte contre le gaspillage alimentaire. La fermentation permet également d’améliorer la qualité des aliments en facilitant notamment leur digestibilité et en augmentant par exemple les qualités organoleptiques.

Enjeux pour l’innovation des entreprises

Il existe actuellement un regain d’intérêt mondial pour les produits fermentés, lié aux résultats scientifiques des dernières années démontrant notamment les effets de certains microorganismes probiotiques sur la santé. La modulation du microbiote par l’ingestion de probiotiques ou de produits contenant des probiotiques pour prévenir des pathologies telles que l’obésité, le diabète de type 2, le syndrome de l’intestin irritable, ou la dépression, est une piste sérieuse. Les aliments fermentés peuvent donc être un élément bénéfique pour le bon équilibre du microbiote.

Apports du Carnot pour les accompagner dans leur évolution

Au travers de leurs larges collections de micro-organismes disponibles, de leurs halls technologiques, et de leurs fines connaissances des écosystèmes mis en jeu, les équipes de Qualiment® disposent d’atouts clés pour aider les industriels à développer des produits fermentés innovants.

Contexte à date

Les bactéries en transit dans notre tractus digestif ont un impact sur des facteurs clés de notre santé : immunité, inflammation, digestion, motilité, sensibilité et perméabilité de l’intestin, etc. Certains micro-organismes sélectionnés probiotiques peuvent exercer un effet bénéfique sur l’un de ces paramètres clés, mais n’ont pas de potentiel techno-fonctionnel reconnu. Inversement, nous consommons beaucoup de bactéries dans nos aliments fermentés, sélectionnées pour leurs propriétés techno-fonctionnelles, mais qui n’ont pas de potentiel bio-fonctionnel reconnu.

Enjeux pour l’innovation des entreprises

Les ferments suscitent un intérêt croissant de la part du secteur agro-alimentaire, à la fois pour les fonctions qu’ils apportent aux aliments, mais également, et c’est un sujet croissant d’intérêt, pour les bénéfices en matière de santé qu’ils pourraient apporter. Comprendre, approfondir et exploiter cette double fonctionnalité constitue donc un enjeu de taille pour le secteur.

Apports du Carnot pour les accompagner dans leur évolution

Dès lors, l’enjeu pour Qualiment® est d’identifier des bactéries qui possèdent à la fois des propriétés techno-fonctionnelles (levain) et des propriétés bio-fonctionnelles (probiotiques) pour orienter les fermentations vers des aliments fermentés probiotiques répondant aux besoins de populations cibles.

Quelques projets phares

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