Discovery of active secondary metabolites from Paenibacillus odorifer, a lichen-associated bacterium

par Thi Bach Le Nguyen

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Sophie Tomasi.

Soutenue le 28-06-2018

à Rennes 1 , dans le cadre de Matière, Molécules et Matériaux , en partenariat avec Universite Bretagne Loire (ComuE) et de Institut des Sciences Chimiques de Rennes (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Découverte des métabolites secondaires actifs de Paenibacillus odorifer, une bactérie associée à un lichen


  • Résumé

    Les bactéries qui sont des sources prolifiques d'antibiotiques et des fournisseurs importants d’agents pharmaceutiques peuvent produire une grande variété de métabolites. Ainsi, la découverte de métabolites issus bactéries est un nouveau challenge pour les chimistes. Parmi ces sources, les lichens sont admis comme niches intéressantes de nouvelles bactéries et de nouveaux composés bactériens. Par conséquent, les communautés de micro-organismes associées aux lichens sont devenues des sources prometteuses pour la production de composés naturels actifs. Dans cette thèse, nous avons concentré notre travail sur l'isolement des bactéries de Rhizocarpon geogaphicum, l'un des lichens crustacés les plus populaires vivant sur la roche. Parmi les souches isolées, Paenibacillus odorifer a été sélectionnée pour poursuivre les travaux visant à produire des composés actifs. Après des étapes d’optimisation de culture, l’étude des extraits issus des cultures de P. odorifer soit par le bioréacteur soit en Erlenmeyer a permis l’isolement des métabolites : un polysaccharide antioxydant, deux dérivés tert-butylphénoliques cytotoxiques issus de la bioaccumulation et de la biotransformation de précurseurs, d'un nouvel alcaloïde cytotoxique, de deux diols, de deux dérivés de type furfural et quelques autres composés connus. Des hypothèses de biosynthèse ont pu être proposés pour certains composés. La diversité des métabolites isolés de P. odorifer indique que cette espèce possède un grand potentiel de production des composés actifs et est une bactérie utilisatrice de substrats tert-butyl phénoliques.


  • Résumé

    Bacteria which are prolific sources of antibiotics and important suppliers to the pharmaceutical agents can produce a wide variety of metabolites. Thus finding metabolites from the bacterial lineages represented new interests for chemists. Among that, lichens are admitted as a rich source of new bacterial lineages and novel bacterial compounds. Therefore, microorganism communities associated with lichens became significant subjects as great potential for the production of active natural compounds. In this thesis, we focus our work on the isolation of bacterial lineages from the lichen Rhizocarpon geographicum, one of the most popular crustose lichens dwelling on the rock. Among the strains isolated, Paenibacillus odorifer was selected for further work to produce active compounds. After the culture optimization steps, the study of extracts from the P. odorifer cultures either in the bioreactor or in Erlenmeyer flask led to the production of metabolites: an antioxidant polysaccharide, two cytotoxic tert-butylphenol derivatives which came from the bioaccumulation and biotransformation of precursors, a novel and cytotoxic alkaloid compound, two diol compounds, two furfural derivatives and some other known compounds. Putative biosynthetic pathways have been proposed for some compounds. The diversity of metabolites isolated from P. odorifer highlighted that this species possessed a great potential of the production active compounds and were a new case of tert-butyl phenol utilizing bacterium.


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