Lysozyme natif et chauffé à sec perturbation de l’intégrité membranaire d’Escherichia coli : perturbation de l’intégrité membranaire d’Escherichia coli

• Auteur / Autrice : Mélanie Derde
• Direction : Françoise Nau, Véronique Vié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des aliments
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biophysique

Lysozyme

Escherichia coli

Résumé

La recherche de nouveaux composés antimicrobiens naturels est un enjeu important pour répondre d’une part à la problématique des bactéries multirésistantes et d’autre part à la demande croissante de conservateurs naturels. Les protéines et peptides antimicrobiens agissant sur les membranes bactériennes semblent de bons candidats. Une des premières protéines antimicrobiennes découvertes est le lysozyme, connu depuis longtemps pour son activité muramidase contre les bactéries à coloration de Gram positive. Récemment, le lysozyme s’est avéré également actif contre les bactéries à coloration de Gram négative. L’activité membranaire du lysozyme est considérée comme un des mécanismes possibles responsables de cette activité. Dans ce travail, l’activité du lysozyme vis-à-vis des membranes d’E. Coli a été évaluée. Le lysozyme affecte l’intégrité des deux membranes : des pores et des canaux ioniques sont formés respectivement dans les membranes externe et cytoplasmique. Des monocouches de LPS et de phospholipides ont été utilisées pour mimer respectivement les membranes externe et cytoplasmique. Le lysozyme peut s’adsorber à, s’insérer dans et réorganiser les deux monocouches de manière dose-dépendante. Ces résultats obtenus sur membranes modèles sont cohérents avec les observations de perturbations membranaires in vivo. Le lysozyme chauffé à sec, plus flexible, hydrophobe et basique que la protéine native, a une activité antimicrobienne accrue par rapport au lysozyme natif. Cette activité peut être reliée à sa plus grande capacité de perturbation des membranes in vivo. De même, le lysozyme chauffé à sec induit une réorganisation des monocouches plus drastique que le lysozyme natif. En fait, le lysozyme chauffé à sec se révèle être un mélange efficace d’isoformes agissant différemment et de manière complémentaire sur les membranes d’E. Coli. Leur distribution, et un vecteur spécifique des moyennes des variables. A partir du nouveau générateur de porcs virtuels et de ce patron de variance-covariance, une population virtuelle de 2000 porcs a été générée pour simuler l’effet de la stratégie alimentaire et du contexte de prix des matières premières sur les performances moyennes et leur variabilité, et sur les rejets azotés. Notre étude montre notamment qu’en alimentation biphase, une restriction alimentaire maîtrisée permet d’améliorer l'hétérogénéité du poids, la marge par porc et les rejets. Un essai zootechnique a permis de confirmer la pertinence de certains résultats de simulation. L’ensemble de ce travail permet d’envisager à terme l’intégration d’une dimension populationnelle dans les modèles et outils d'aide à la décision qui en sont issus.

Research for novel natural antimicrobial compounds is highly stimulated because of the growing number of multi-resistant bacteria on the one hand and the growing consumer demand for natural conservatives on the other hand. Antimicrobial peptides or protein acting on the bacterial membranes could answer this demand. One of the first discovered antimicrobial proteins is lysozyme, is widely known for its muramidase activity against several Gram positive bacteria. Recently, lysozyme was also shown active against Gram negative bacteria. Membrane activity of lysozyme is suggested as one of the possible mechanisms involved. In this work, lysozyme activity on both the outer and cytoplasmic membranes of Escherichia coli is evaluated in vivo and in vitro. Lysozyme has been shown to affect the integrity of both membranes ; pores and ion channels are formed in the outer and cytoplasmic membranes, respectively. LPS and phospholipid monolayers have been used to mimic the E. Coli outer and cytoplasmic membranes, respectively. Lysozyme is able to adsorb onto, to insert into and to reorganize LPS and phospholipid monolayers in a dose-dependent manner. These findings on lipid membrane models are consistent with the membrane disruption observed in vivo. Dry-heated lysozyme, more flexible, hydrophobic and basic than the native protein, has here been shown to exhibit an increased antimicrobial activity compared to native lysozyme. This activity could be related to its increased membrane disruption capacity in vivo. As well dry-heated lysozyme is able to reorganize LPS and phospholipid monolayers in a larger extent than native lysozyme. Actually, dry-heated lysozyme appears to be a efficient, mixture of complementary lysozyme isoforms acting differently on the E. Coli membranes.