Isolement et caractérisation de bactéries marines associées à l'algue brune Ascophyllum nodosum pour la dépolymérisation enzymatique du fucane

par Sophie Gornard

Thèse de doctorat en Chimie. Biomatériaux

Sous la direction de Daniel Muller.

Soutenue en 2002

à Paris 13 .

mots clés

• Bactéries marines
• Polymères -- Détérioration

Résumé

Le fucane, constitué de L-fucose sulfaté, est extrait d'algues brunes. Depuis 1987, ce polysaccharide bioactif est étudié par le Laboratoire de Recherches sur les Macromolécules (CNRS, Université Paris 13) et le Centre IFREMER de Nantes dans le cadre de l'unité de Recherche marine n°2. A l'heure actuelle, ses propriètés n'ont jamais étè exploitées à des fins thérapeutiques en raison du manque de connaissance de sa structure fine et des mécanismes moléculaires gouvernant ses activités. L'objectif de ce travail était de développer une approche enzymatique pour la caractérisation de sa structure. Le Centre d'étude et de Valorisation des Algues, désireux de développer un pôle de production d'oligosaccharides, a mis ses moyens techniques à la disposition de ce projet de recherche d'enzymes bactérienne de dégradation du fucane. Nos travaux ont permis de disposer de deux bactéries associées à l'algue Ascophyllum nodosum, nommées B et C, capables de dégrader le fucane. Après optimisation de leurs conditions de culture et de stockage, ces bactéries ont été caractérisées comme appartenant à la famille des Flavobacteriaceae. Elles représentent deux nouvelles espèces bactériennes. Ces bactéries sont capables de produire une activité sulfatase et des fucanases extracellulaires. L'activité fucanase de la bactérie B aurait un mécanisme exolytique et l'activité fucanase de la couche C serait endolyptique. Le niveau d'activité des enzymes extracellulaires étant relativement faible, nous avons recherché des enzymes intracellulaires et périplasmiques chez la souche C. Les résultats obtenus nous ont laissé penser que l'activiité fucanase de cette bactérie serait intracellulaire et pourrait même avoir une localisation périplasmique. La caractérisation des enzymes mises en évidence doit être poursuivie. En effet, ces enzymes purifiées devraient s'avérer utile dans la compréhension des propriètés biologiques du fucane et permettre une modification selective du polysaccharide.

Titre traduit

Isolation and characterisation of marine bacteria associated to the brown seaweed ascophyllum nodosum for fucan enzymatic depolymerization

Résumé

Fucan constituted of sulfated L-fucose is extracted from brown seaweeds. Since 1987, this bioactive polysaccharide is studied by the Unity of Marine research n°2 constituted of the Research Laboratory on Macromolecules (CNRS, Paris 13) and IFREMER (Nantes). Currently its properties have never been used for therapeutic purposes. This is partly due to the lack of knowledge about its fine structure and moleculary mecanisms responsible for its activities. The aim of this work was to develoop enzymes for the characterisation of the structure of fucan. The Seaweed Manufacturing Technology Center, inclined to diversify its production of oligosaccharides, made its technical means available for this research about bacterial enzymes able to degrade fucan. Our research enable us to find two bacteria called B and C and associated to the brown seaweed Ascophyllum nodosum, able to degrade fucan. We optimized their culture conditions and their storage. Then we found that these bacteria belonging to the Flavobacteriaceae correspond to two new bacterial species. These bacteria produce an extracellular sulfatase activity and extracellular enzymes responsible for fucan degradation. The fucanase activity of the bacteria B could have an exolytic mecanism and the fucanase activity of the bacteria C could be endolytic. The grade of activity of the extracellular enzymes was low. So we look for intracellular and periplasmic enzymes associated to the bacteria C. The results let us thinks that the fucanase activity of this bacteria could be intracellular and could have a periplasmic localisation. The characterisation of these enzymes should be continued. The purified enzymes should indeed be useful for the understanding of biological properties of the fucan. They could also enable a selective depolymerisation of this polysaccharide