Interactions insectes - micro-organismes entomopathogènes comme source d'inspiration pour la découverte concomitante de bio-insecticides et d'antimicrobiens

Interactions between insects and entomopathogenic microorganisms to discover new insecticidal and antimicrobial compounds

• Auteur / Autrice : Seindé Touré
• Direction : Véronique Éparvier, Didier Stien, Isabelle Dusfour
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des substances naturelles
• Date : Soutenance le 18/01/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des substances naturelles (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1959-....)
• Jury : Président / Présidente : Marcelino Suzuki
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Buisson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvie Michel, Lengo Mambu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aedes aegypti

Champignons entomopathogènes

Microorganismes

Mots clés libres

Insectes

Micro-organismes

Entomopathogènes

Insecticides

Antimicrobiens

Aedes aegypti

Entomopathogens

Microorganisms

Insecticidal

Résumé

Les micro-organismes entomopathogènes sont les ennemis naturels des insectes. Ils infectent leurs hôtes en pénétrant dans leurs corps et/ou en excrétant des composés insecticides. En parallèle, il a été démontré que la plupart des insectes hébergent de multiples micro-organismes symbiotiques qui jouent un rôle dans la nutrition et la défense de leurs hôtes. En conséquence, au cours du processus de colonisation, les micro-organismes entomopathogènes interfèrent avec ces micro-organismes bénéfiques. Ainsi, les interactions entre les insectes et les micro-organismes pathogènes peuvent induire la production d'insecticides et/ou de métabolites antimicrobiens. A partir d'insectes vivants infectés par des champignons entomopathogènes nous avons isolé 57 micro-organismes. Les extraits à l'acétate d'éthyle de ces micro-organismes ont été évalués pour leurs activités antimicrobiennes et insecticides sur quatre micro-organismes pathogènes pour l'Homme et sur les larves du moustique Aedes aegypti. Le criblage biologique a mis en évidence l'activité de plusieurs souches dont 6 ont été sélectionnées pour une étude chimique plus approfondie : deux champignons du genre Mucor, Isaria farinosa, Pestalotiopsis theae et les bactéries des genres Pantoea et Asaia. L'étude de ces extraits a permis l'isolement de 41 composés dont 10 sont nouveaux, parmis lesquels on retrouve des dérivés tétrahydrofuraniques, des dérivés d'acides tétramiques ou encore une macrolactone au squelette original. Des activités insecticides mais aussi antimicrobiennes ont été trouvées pour ces composés. La capacité métabolique de deux souches a également été explorée par une approche OSMAC couplée à des analyses métabolomiques par UHPLC-HRMS2. Si la recherche de composés insecticides et antimicrobiens représente un défi mondial pour la santé publique face au phénomène croissant de résistance aux antibiotiques et de toxicité des insecticides, ce travail montre que l'étude des interactions spécifiques entre les micro-organismes entomopathogènes et leurs insectes cibles peut conduire à la découverte de nouveaux composés prometteurs, d'intérêt pharmaceutique.

Entomopathogenic microorganisms are natural enemies of insects. They infect their hosts by penetrating the body and producing insecticidal compounds. However, it has also been shown that most insects host multiple symbiotic microbes which perform many important functions like nutrition and defense. During the process of colonization, entomopathogenic microorganisms interact with these beneficial microbial species. Thus, we expect that interactions between insects and insect pathogenic microorganisms should trigger the production of insecticides and/or antimicrobial metabolites.In this project, 57 microorganisms were isolated from the cuticles of live, entomopathogen infected insects . Ethyl acetate extracts of each strain were evaluated for their antimicrobial and insecticidal activities on four human pathogenic microorganisms and Aedes agypti mosquito larvae. The screening highlighted several bioactive strains, and 6 were selected for further chemical investigations. Among the selected ones were two fungal strains of the Mucor genus, Pestalotiopsis theae and Isaria farinosa and bacterial strains of the Pantoea sp. and an Asaia sp genera. The chemical study allowed us to isolate 41 compounds, of which 10 were new: tetrahydrofuran and tetramic acids derivatives, or a macrolactone with an original skeleton among others. Some of those presented insecticidal and antimicrobial activities. The biosynthetic potential of two strains was also investigated by an OSMAC approach coupled to metabolomics analyses by UHPLC-HRMS2. The search for insecticidal and antimicrobial molecules represents a global challenge for public health, to face the increasing phenomenon of antibiotic resistance but also insecticide toxicity. This work demonstrated that studying specific interactions between entomopathogenic microorganisms and their target insects may lead to the discovery of new promising compounds of pharmaceutical interest.