Métabolites secondaires de champignons de sédiments marins profonds : criblages génétique et fonctionnel et caractérisation structurale de molécules antimicrobiennes

Secondary metabolites from deep subseafloor fungi : genetic and functional screenings, and antimicrobial molecules characterization

• Auteur / Autrice : Marion Navarri
• Direction : Georges Barbier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie, biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 16/12/2016
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire universitaire de biodiversité et écologie microbienne
• Jury : Président / Présidente : Ali Al-Mourabit
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Georges Barbier, Ali Al-Mourabit, Yves-François Pouchus, Soizic Prado, Gaëtan Burgaud, Yannick Fleury
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves-François Pouchus, Soizic Prado

Mots clés

Mots clés contrôlés

Champignons marins

Microorganismes -- Métabolites

Mots clés libres

Champignons de sédiments marins profonds

Métabolites secondaires

Activités antimicrobiennes

PKS

NRPS

Deep subseafloor fungi

Secondary metabolite

Antimicrobial activities

PKS

NRPS

Résumé

La propagation des micro-organismes résistants aux antibiotiques menace le système mondial de santé publique. Pour lutter contre ce phénomène, le renouvellement des molécules utilisées en antibiothérapie est devenu une priorité mondiale. Les antibiotiques étant principalement d’origine microbienne, l’étude des micro-organismes et de leurs métabolites s’est donc renforcée et s’oriente vers des écosystèmes peu explorés comme les biotopes marins.Nous avons exploré les activités antimicrobiennes d’une collection de 183 champignons isoles de sédiments marins profonds et collectés entre 4 et 1884 mètres sous le plancher océanique. Le potentiel de production de métabolites de cette collection a été révélé par un criblage génétique ciblant les PolyKetide synthase (PKS), les Non-Ribosomal Peptide Synthetase (NPRS), les TerPene Synthase (TPS) et les hybrides PKS-NRPS. Après avoir regroupé les isolats en fonction de leur profil MSP PCR, 110 ont été sélectionnés pour un criblage fonctionnel, montrant une forte proportion de champignons filamenteux antimicrobiens (32%).Après extraction et fractionnement, les composés bioactifs de 3 souches ont été caractérisés aux niveaux structural et fonctionnel. Ainsi, O. griseum UBOCC-A-114129 produit la fuscine, la dihydrofuscine, la secofuscine et la dihydrosecofuscine, P. bialowiezense UBOCC-A-114097 produit l’acide mycophénolique et Penicillium sp. produit UBOCC-A-114109 la rugulosine.Parallèlement, des analyses en LC-HRMS, réalisées sur des extraits fongiques, ont révélé un grand nombre de métabolites non décrits dans les bases de données. Les champignons des sédiments marins constituent donc un réservoir de structures originales à explorer.

The spreading of antimicrobial resistant microorganisms jeopardizes global health caresystem. To counteract this threat the renewal of antibiotic molecules is a global priority. Antibioticcompounds are mainly originated from microorganisms, so microorganisms and their secondarymetabolites received an increasing interest. The search for new natural antimicrobial compoundsfrom microorganisms gained untapped ecosystems as marine biosphere.We investigated the antimicrobial properties of a fungal collection. The 183 fungal isolateswere collected from deep subseafloor sediment and isolated between 4 and 1,884 meters belowthe seafloor. Secondary metabolites production potential was studied for all isolates in thecollection by screening genes coding PolyKetide Synthase (PKS), Non-Ribosomal Peptide Synthetase(NRPS), TerPene Synthase (TPS) and hybrid PKS-NRPS. After isolates dereplication according to theirMSP-PCR fingerprinting, an antimicrobial screening was performed for 110 isolates, highlighting ahigh proportion of filamentous fungi with antimicrobial properties (32%).After extraction and bio-guided fractionation bioactive metabolites isolated from 3 strains,were characterized in a structural and functional manner: O. griseum UBOCC-A-114129 producedfuscin, dihydrofuscin, secofuscin and dihydrosecofuscine, P. bialowiezense UBOCC-A-114097synthetized mycophenolic acid and Penicillium sp. UBOCC-A-114109 produced rugulosin.In the meantime, LC-HRMS analysis, performed on fungal extracts, showed a great proportionof metabolites not detected in interrogated databases. So, deep subseafloor fungi, represent anuntapped reservoir of original structures to explore.