Approches biochimiques et bioinformatiques pour l'étude de la relation structure/fonction des peptides antimicrobiens d'origine végétale

Biochemical and bioinformatical approaches to study of the structure-function relationships of antimicrobial plant peptides

• Auteur / Autrice : Riadh Hammami
• Direction : Jeannette Ben Hamida, Gérard Vergoten
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 13/04/2009
• Etablissement(s) : Lille 1 en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomolécules actives végétales

Séquence des acides aminés

Relations structure-activité

Bioinformatique

Bases de données -- Conception -- Logiciels

Antibiotiques peptidiques

Mots clés libres

Oudneya africana

Extraits végétaux

Résumé

Des approches différentes mais complémentaires de bioinformatique et de biochimie ont été utilisées lors de cette étude dans le but d’identifier, d’étudier et de caractériser de nouveaux peptides antimicrobiens d’origine végétale. Dans un premier temps, et compte tenu de la grande diversité des peptides antimicrobiens mis au jour jusqu’à présent, nous nous somme fixé comme premier objectif de développer une plateforme informatique complète comprenant un logiciel, Scientific DataBase Maker (SciDBMaker) et une base de données baptisée PhytAMP. Cette plateforme permet l'extraction, l’analyse et le triage de données sur les protéines à partir de la base de données Swiss-Prot. Elle permet également de rassembler des informations taxonomiques, microbiologiques et physico-chimiques importantes sur les peptides antimicrobiens des plantes. Ainsi la constitution de cette plateforme ouvre de nouvelles perspectives informatives, en particulier celles relatives à la prédiction des relations structure / fonction en relation avec les organismes cibles et donc leur mode d’action. Dans un deuxième temps, une approche expérimentale a été utilisée afin d’évaluer le potentiel antimicrobien de quelques plantes spontanées issues des régions arides de la Tunisie. Ainsi, l’activité antimicrobienne d’Oudneya africana R. Br. (Brassicaceae), de Juniperus phoenicea L. (Cupressaceae) et de Pistacia atlantica Desf. (Anacardiaceae), trois espèces de plantes spontanées utilisées à des fins médicinales dans les zones arides de la Tunisie, de même que leurs propriétés physico-chimiques ont été évaluées. Les résultats obtenus ont montré la présence d’une activité antimicrobienne dans les trois plantes étudiées. Cette étude comparative a établi clairement le potentiel des plantes médicinales spontanées des régions arides de la Tunisie comme source d’agents antimicrobiens. Une étude poussée réalisée sur un extrait actif de l’une des trois plantes, Oudneya africana, a montré la présence de molécule peptidique de faible masse moléculaire ayant un très large spectre d’action antimicrobien. L’étude de cet extrait a été effectuée et a permis de mettre en évidence le potentiel d’exploitation aussi bien dans le secteur agroalimentaire que pharmaceutique de ces molécules bioactives naturelles. Notre travail constitue une contribution importante à l’étude des peptides antimicrobiens d’origine végétale. Des informations scientifiques très originales ont été générées tout au long de notre étude. Les connaissances fondamentales et appliquées générées ouvrent des perspectives multiples pour une exploration plus poussée de ce champ d’activité encore très peu exploité.

Different approaches but complementary in bioinformatics and biochemistry have been used during this study to identify, investigate and characterize new plant antimicrobial peptides. At first, and given the wide diversity of antimicrobial peptides uncovered so far, we have set the first goal to develop a platform that includes software, Scientific DataBase Maker (SciDBMaker) and a database PhytAMP. This platform allows the extraction, analysis and sorting of data on proteins from the Swiss-Prot database. It can also gather taxonomic, microbiological and physicochemical information on plant antimicrobial peptides. Thus the development of this platform opens up new informative prospects, particularly those relating to the prediction of structure / function in relation to the target organisms and thus their mode of action. In a second time, an experimental approach was used to evaluate the antimicrobial potential of some spontaneous plants from arid regions of Tunisia. Thus, the antimicrobial activity of Oudneya africana R. Br (Brassicaceae), Juniperus phoenicea L. (Cupressaceae) and Pistacia atlantica Desf. (Anacardiaceae), three spontaneous plant species used for medicinal purposes in the arid areas of Tunisia, as well as their physicochemical properties have been evaluated. The results showed the presence of antimicrobial activity in the three studied plants. This study has clearly established the potential of medicinal plants growing wild in arid regions of Tunisia as a source of antimicrobial agents. A study conducted on an active extract of one of three plants, Oudneya africana, showed the presence of peptide molecule of low molecular weight with a very broad spectrum antimicrobial action. The study of the extract was performed and revealed the potential of such bioactive natural molecules for exploitation in both the food and pharmaceutical industries. Our work is an important contribution to the study of plant antimicrobial peptides. Very original scientific informations have been generated throughout our study. The generated fundamental and applied knowledge open multiple perspectives for further exploration of this field of activity which still untapped.