Analyse moléculaire des gènes cry1A d’une souche de Bacillus thuringiensis et étude de l’interaction des toxines correspondantes dans une modèle de membrane biomimétique

Molecular analysis of cry1A genes of a Bacillus thuringiensis strain and study of the interaction of the corresponding toxins with a biomimetic membrane system

• Auteur / Autrice : Micheline El Khoury
• Direction : Joël Chopineau, Mireille Kallassy-Awad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interface chimie-Biologie : systèmes moléculaires à visée thérapeutique
• Date : Soutenance le 22/03/2013
• Etablissement(s) : Montpellier 2 en cotutelle avec Université Saint-Joseph (Beyrouth). Faculté des Sciences
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joël Chopineau, Mireille Kallassy-Awad, Vincent Sanchis, Mike Osta, Gérard Lefranc, Laure El Chamy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Sanchis, Mike Osta

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomimétique

Microvillosités

Toxicologie

Lépidoptères

Bacillus thuringiensis

Mots clés libres

Bacillus thuringiensis

Gènes cry1A

Toxine Cry1A

Toxicité

Ephestia kuehniella

Membrane Biomimétique

Bacillus thuringiensis

Cry1A genes

Cry1A toxins

Toxicity

Ephestia kuehniella

Biomimetic membrane

Résumé

Bacillus thuringiensis (Bt) est une bactérie produisant des inclusions protéiques cristallines à pouvoir insecticide et elle est largement exploitée à l'échelle industrielle. Dans cette étude, des souches de Bt ont été isolées du sol libanais. Nous avons étudié en premier la présence des principaux gènes cry1A codant pour des δ-endotoxines actives sur les lépidoptères. Les souches possédant ces gènes ont été testées pour leur toxicité sur des larves d'Ephestia kuehniella (E. kuehniella). Une souche nommée Lip, étant quatre fois plus toxique sur ces larves que la référence mondiale Bt subsp. kurstaki HD1, fut sélectionnée pour une étude plus approfondie. Après clonage et séquençage, nous avons identifié une nouvelle toxine de type Cry1Aa : Cry1Aa22 et une nouvelle variante de la toxine Cry1Ac. Ces dernières se sont montrées plus toxiques sur des larves d'E. kuehniella, et plus stables en présence des protéases intestinales de ces larves que Cry1Aa et Cry1Ac de HD1 permettant d'expliquer la toxicité élevée de la souche sauvage. D'autre part, nous avons optimisé la construction d'un modèle de membrane biomimétique incluant la membrane de la bordure en brosse intestinale (BBM) des larves d'E. kuehniella. Ces membranes nous ont servi à l'étude de l'interaction des toxines Cry1Aa et Cry1Ac de Lip et celles de HD1. Les toxines de Lip ont interagit différemment et avec une plus grande affinité avec ces modèles que celles de HD1.Tous ces résultats montrent que Lip est une souche intéressante pour une exploitation industrielle et que le modèle de membrane biomimétique est une alternative permettant la prédiction de l'affinité des toxines Cry.

Bacillus thuringiensis (Bt) is a bacterium that synthesizes insecticidal proteic crystallin inclusions and is widely used at an industrial scale. In this study, Bt strains were isolated from Lebanese soil. We studied the presence of the main cry1A genes encoding for δ-endotoxins active on Lepidoptera. Strains harboring these genes were tested for their toxicity against Ephestia kuehniella (E. kuehniella) larvae. The strain named Lip, being four folds more toxic to the larvae than the reference strain Bt subsp. kurstaki HD1, was selected for further study. We identified a novel Cry1Aa toxin, Cry1Aa22, and a variety of the Cry1Ac toxin after cloning and sequencing of the corresponding genes. These toxins were more toxic to E. kuehniella larvae and more stable in the presence of these larvae's intestinal midgut juice than Cry1Aa and Cry1Ac of HD1. Moreover, we optimized the construction of a biomimetic membrane model based on the intestinal brush border membrane (BBM) of E. kuehniella larvae. These models were used to study the interaction of Cry1Aa and Cry1Ac of Lip and HD1. Toxins of Lip interacted differently and with a greater affinity with these model membranes than toxins of HD1.These results show that Lip is an interesting Bt strain that could be exploited at an industrial scale. On another hand, the biomimetic membrane constructed in this study could be an alternative allowing the prediction of the Cry toxin's affinity.