le métabolisme secondaire chez les actinomycétes

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République Algérienne Démocratique et Populaire MlnlStère de !'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Université de Jijel . Faculté des Sciences de la Nature et de Vie._,........_.....,.....

Département des Microbiologie Appliquée et

Sciences Alimentaires

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c=.:...::__-----"'"-... tion : Microbiologies

Intitulé

Le métabolisme secondaire chez les

Actinomycétes

Présenté par :

}f.nnée Vniversitaire: 2012-2013

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SOMMAIRE

SOMMAIRE

INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1

I. DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES I. l .Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

I.1.1. Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2 I.1 .2.Définition. . .. ... ............. . ... .... . .. ....................... .. .. .. .... . ...... .. . .. .. . .. .. . 2 I.1.3 . Cycle de développement.............................. ...... .................. ...... ..... 3 I.1.4.Caractéristiques morphologiques des actinomycètes............. . .... . . . . . . . . . . 3 I.1.5.Mycélium du substrat et mycélium aérien des actinomycètes .. . .. .. .. .... .. . 4 I.1.6.Formation des spores par les actinomycètes .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 5 I.1.7.Classification des actinomyc~tes ... ... ... ... ... . ... .. .. . .. . .. . .. . .. . .. . . . .. . . .. ... 6 I.1.8.Habitat........ . ......... ....... . .. . ... . ............................................ .. ....... ... . 8

I.1.9.Actinomycètes pathogénes .................. ................................ . ...... . .. . 10 II. METABOLLSME SECONDAIRE DES ACTINOMYCETES

II. l .Définition de métabolites primaires et secondaires.. . .. .............. .... . . . . . . . . . .. 11 II.2.produits de métabolismes secondaires chez les actinomycètes...................... 11

II.2.1.Antibiotiques: II.2.1 .1.Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

.2.1.1.Définition . .. ... . ... .. .. .. .. .. .. .. ... ... .. ... . .. . ... . .. ... . .. .. ..... .. ... .. . ... . .. . .. . .. .. . ... . ....... . 12

.2.1.2.Mode d'action des antibiotiques .. .... .. .... .. .. .. .... .... .... .... .. ...... 12 II.2.1 .2.A. l .Paroi bactérienne et synthèse du peptidoglycane........... .. ..... 13

.2.1.3.A.2.Structure et mode d'action des antibiotiques de type b-lactame.. 13 II.2.1.2.A.3.Structure et mode d'action des glycopeptides ...... .. .. .. .. .... .. . 14 II.2.1.2.A.4.Structure et mode d'action de la fosfomycine ............ .. ...... . 15 II.2.1.2.B. Antibiotiques agissant au niveau de la membrane cytoplasmique... 16

.2.1.2.C. Antibiotiques inhibant la synthèse des protéines....................... 16 II.2.1.2.C.l. Structure et mode d'action Macrolides et apparentés (MLS).... .. . 16 II.2.1.2.C.2. Structure et mode d'action des phénicolés................ .. .... .. . 17 II.2.1.2.C.3 . Structure et mode d'action des aminoglycosides .. .. .. .. .. .. .. .. .. 18 II.2.1.2.C.4. Structure et mode d'action des Tétracyclines....................... 18 II.2.1.2.D.Antibiotiques agissant au niveau de l' ARN polymérase .. .. .. .. . 19 II.2.1.2.E.Antibiotiques antifongiques........ . .. . ...... . .. . ................... . .... ..... . ... 19

II.2.2.Principaux enzymes produits par les actinomycètes. . ..... ........... . .. . .. . .. . .. .. . . .. . 20

II.2.2.1.Enzymes de biodégradation des composés organiques naturels.... 20 II.2.2.2.Enzymes de biodégradation des composés organiques de synthèse . . . . . . . 23

1

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SOMMAIRE

II.2.3.Antioxydal).ts........ .. ................................................................ .. 24

II.2.4.Autres produits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 II.3.Facteurs influençant la production des métabolites secondaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26

III. IMPORTANCES DES METABOLITES SECONDAIRES PRODUITS PAR LES ACTINOMYCETES

III.3.1.Importance des antibiotiques .. ..... ... .. ... ... . .. . ... ... .... 29 III.3.2.Importance des enzymes..................................................................... 30

CONCLUSION.................................................................................... 31

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1. La classification hiérarchique de la classe Actinobacteria basée sur l'analyse phylogénétique de l'ADNr/ARNr 168 .. ............................... ..... .... .... ...... ..... .......... . 8

Tableau 2. Exemple d'antifongiques produits par les actinomycètes utilisés en agriculture ...... ...... ....... ........ .. ... .......... ....................... ........................................ .... .. .... ..... ... 25

Tableau 3. Exemples d'enzymes employées dans différents secteurs industriels ............. 31

LISTE DES FIGURES

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Cycle de développement de Streptomyces grise us ............................................ 3

Figure 2:Morphologie des spores des actinomycétes ............................................................ 4

Figure 3: Différentes chaînes de spores endogènes chez les Actinomycètes ....................... 5

Figure 4: Différentes chaînes de spore exogène chez les Actinomycètes ........................... 6

Figure 5: Principaux modes d'actions des antibiotiques ................................................... 13

Figure 6: structure généralé du peptidoglycane ................................................................. 14

Figure 7: Les différentes classes d'antibiotiques à noyau B -lactame ............................... 15

Figure 8: Structure d'un glycopeptide (la vancomycine) ................................................... 15

Figure 9: Structure de la fosfomycine ................................................................................ 16

FigurelO: Structure des macrolides .................................................................................... 17

Figurell: Structure du Chloramphénicol.. .............. .. ......................................................... 18

Figure12: Structure du Thiamphénicol .............................................................................. 18

Figure13: Structure de la kanamycine (aminoglycoside contenant le cycle 2-DOS) ........ 19

Figure 14: Structure des tetracyclines ................................................................................ 19

Figure 15: Structure de la rifampicine, .... .......................................................................... 20

2-DOS ................ . ADNr. ..... ......... . . ARNr .......... . ... . ... . G+ ...................... .

DPPH ................. . H202 ............... . ... . H ............. . ....... . HO .. . ................ . L-DOPA ... .......... . mM ................... . MLS .................. . NACl. . . .............. . PCB ......... . ........ . PEP ............... . ... . PLP .. . .. . ....... . ...... . ROOH ................. . ROO ...... . ............. . RO ..... .. .............. . UV ...... ................ . VDH ......... ............ .

LISTE DES ABREVIATION

cycle 2-deoxystreptamine

acide désoxyribonucléique ribosomal

acide ribonucléique ribosomal

Gram positif 1,1, hydrazyl de Dipheny picryl le peroxyde d'hydrogène

heure radicaux hydroxyles Dihydroxyphenylalanine

Millimoles, millimolaires

LISTE DES ABREVIATION

Macrolides , lincosamides et streptogramines

chlorure de sodium chlorobiphényls phosphoénolpyruvate proteines liant la penicilline

les peroxydes alkyles

peroxydes alkoxyles Ultraviolet la valine déshydrogénase

lntroductiOQ

INTRODUCTION

INTRODUCTION

Les actinomycètes sont des bactéries filamenteuses à coloration de Gram

positive qui subissent des différenciations morphologiques durant leur cycle de vie. Ils habitent différents écosystèmes (sols, milieux aquatiques, air. . . ). Ces bactéries représentent les principales sources de métabolites secondaires (Finance et al. , 1985).

Les actinomycètes sont capables de produire une grande variété de métabolites

secondaires de différente nature chimique. Ils sont considérés comme la principale source d' antibiotiques et d'autres substances bioactives. Chaque souche actinomycète

a probablement une capacité potentille de produire 10 à 20 métabolites secondaires (Sosio et al., 2000;Bentley et al. , 2002)

Le genre Streptomyces, qui sécrète plus de 80% de ces molécules, est très intensément exploité (Watve et al., 2001),75 % des molécules à activité antibiotiques sont produites par ce genre. Les Actinomycètes sont aussi connus par leur production

d'autres métabolites secondaires tel que les enzymes, les sucres (Polysccharides ), les alcools, les acides aminés, les composés aromatiques et les antioxydants qui sont d'une valeur commerciale élevée (Angehrn et al., 2004; Imada, 2005).

Les métabolites produits par ce groupe bactérien jouent un rôle très important

dans le domaine industriel (protéases, cellulases ), agro-alimentaire (glucose isomérase, glucoamylase) et thérapeutique (antibactériens, antifongiques) (Okami et Hotta, 1988).

Dans la présente étude, nous avons traité dans une première partie les

caractéristiques générales des actinomycètes. La deuxième partie s'intéresse à l'étude du métabolisme secondaire chez les actinomycètes et les principaux métabolites produits par ces bactéries. En fin, la troisième partie résumera l'importance économique des métabolites secondaires produits par les bactéries Actinomycétes.

1

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J DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES

1. DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES

1.1.Généralités

1.1.1. Introduction

Le terme actinomycète a été utilisé pour la première fois par Bollinger, en 1877, pour désigner l' agent responsable d'une maladie du bétail. L'agent étiologique des actinomycoses, précédemment décrit par Harz sous forme de grains parasitaire, a été isolé par Israel en 1879 qui décrit l'aspect clinique de la maladie. Il s'agit d'un bacille anaérobie pour lequel Wright propose le binôme Actinomyces bovis et Kruse en 1896, celui d'Actinomyces israelii.

La seconde période de 1900-1910 (Mariat et Sebald, 1990) se rapporte à la mise en évidence et à l' étude des actinomycètes dans le sol, avec les travaux de Kraisky, Conn, Waksman et Curtis, suivie de la période d'étude des caractères bactériologique de ces microorganismes.

La dernière période s' attache aux antibiotiques produits par les actinomycètes. Elle commence en 1940 et le nom de Waksman lui est indiscutablement lié avec la découverte en1944, de la streptomycine produite par Streptomyces griseus (Sanglier et Trujillo, 1997).

1.1.2. Définition

Les actinomycètes se situent dans l'ordre des Actinomycètales (Mariat et Sebald, 1990), sont des procaryotes à structure de bactérie à Gram positif (Williams et al. , 1993 ;Sanglier et Trujillo, 1997) dont le coefficient de chargaff (G+C%) est supérieur à 55%, généralement compris entre 60 et 75% (Ensign, 1978; Larpent et Sanglier, 1989 ; Chun et al., 1997). Sont des bactéries dont la croissance donne lieu à des colonies on mycélium circulaire (Eunice et Prosser, 1983) constituées d'hyphes, c'est -à-dire de filaments qui irradient par croissance centrifuge tout autour du germe qui leur a donné naissance (Gottlieb, 1973 ; Lechevalier et lechevalier, 1981 ; Eunice et prosser, 1983).

Elles tendent à croitre lentement comme des filaments ramifiés (0,5-1 ,0 µm de diamètre) (Eunice, 1983), le diamètre des hyphes est plus petit que celui des champignons (Gottlieb, 1973). Leur croissance est plus lente que celle des autres bactéries, le temps de génération moyen est d'environ 2 à 3 heures (Ottow et Glathe, 1968 ; Larpent et Sanglier, 1989). D' autre part, les actinomycètes rassemblent des bactéries d'une extrême diversité.

Physiologiquement, il est possible de distinguer les formes aérobies qui sont de très loin les plus nombreuses et des types anaérobies trouvés primitivement chez les animaux et l'homme.

Les actinomycètes préfèrent un pH neutre ou peu alcalin, ils sont généralement mésophiles, d'autres sont thermophiles tolèrent des températures avoisinant 50°C et peuvent aller jusqu'à 60°C (Omura, 1992).

En générale, les actinomycètes sont des hétérotrophes, mais plusieurs espèces sont

capables aussi de croissance chimioautotrophe (Ensign et al., 1993).

2

1

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l DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES

1.1.3. Cycle de développement (exemple type: Streptomyces spp)

La reproduction des actinomycètes peut s'opérer suivant trois modes : Fragmentation pseudo bactérienne, production de conidies, production de sporange (Hosdong, 1992).

Le cycle de développement de Streptomyces débute par la germination d'une spore donnant naissance à un mycélium primaire, formé d'hyphes non séptées et plurinucléés, ramifié et ancré dans le milieu solide. Sur ce mycélium primaire, se développera ensuite un mycélium aérien. Les extrémités des hyphes aériens se cloisonnent et se différencient pour former des chaînes de spores uninucléées comme le montre la (figure 1) (Flardh et Bruttner, 2009).

Il a été estimé qu' environ 60 % des Streptomyces produisent, pendant la phase de limitations nutritionnelles, une famille de protéines du type y- butyrolactone (Saffroy, 2006). Ces protéines constituent des intermédiaires entre les modifications du milieu de culture et la synthèse des antibiotiques (Demain et Dijkhuizen, 2006) .

. pore 1bœ ~ttlium du smstrat

10 heures IS heures 30 heures

Proda.1Dn du tàcteur A

4à lOjous

Figure 1. Cycle de développement de Streptomyces griseus (Horinouchi, 2002).

1.1.4. Caractéristiques morphologiques des actinomycètes

Morphologiquement, les actinomycètes peuvent être classés en deux groupes. Le premier: Se compose d'organismes qui ne présentent pas de caractéristiques morphologiques particulières et forment seulement une masse de filaments ramifiés (mycélium). Le second : comprend les organismes qui sont morphologiquement plus complexes que le premier (Lechevalier, 1985). La morphologie des différents groupes d'actinomycètes est très variable, el\e va de formes peu évoluées comme Mycobacterium, à des formes très évoluées comme le

3

1 DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES

genre Streptomyces qui forme un véritable mycélium non fragmenté et sporulant (Smaoui, 2010).

Les actinomycètes ont longtemps été considérés comme des champignons primitifs,

du fait de leur mycélium, souvent à la fois aérien et pénétrant dans le substrat nutritif, du fait également de la fructification par sporanges libérant des spores chez nombre d' entre eux

(Hasley et Leclerc, 1993 ; Horinouchi, 2002).

Leur paroi cellulaire ne renferme ni chitine ni cellulose mais une glycoprotéine contenant de la lysine (formes fermentatives) ou de l'acide diaminopimélique (formes

oxydatives ), et leur cytologie est celle des bactéries (Mariat et Sebald, 1990). Ces caractères s' ajoutant à d' autres (leur parasitage par des bactériophages, leur sensibilité aux antibiotiques

antibactériens) ne permet pas de les classer parmi les mycètes (Hasley et Leclerc, 1993).

Formes générales des spores

OOO[/~\j Position des flagelles sur les spores mobile

Ornementation des spores

0 Figure 2. Morphologie des spores des actinomycètes (Breton et al. , 1989).

1.1.S. Mycélium du substrat et mycélium aérien des actinomycètes

Lorsqu' il croit sur un substrat solide comme la gélose, le réseau ramifié d'hyphe formé par les actinomycètes se développe à la fois à la surface du substrat et à l' intérieur de ce

dernier pour former un mycélium végétatif (Prescott et al. , 2003). Les sporoactinomycètes

produisent un véritable mycélium du substrat, également dénommé mycélium végétatif ou primaire, se développe à partir du tube de germination issu de la spore (Theilleux, 1993 ), ramifié et non fragmenté, Des parois transversales peuvent être formées pour isoler les parties les plus âgées du mycélium, Des spores sont formées sur le mycélium du substrat chez des

4

DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES

genres comme : Micromonospora, Micropolyspora, et parfois Streptomyces (Saffroy, 2006). Le mycélium primaire est ancré dans le support solide dans lequel il puise ses nutriments (Locci, 1976).

Le mycélium aérien, appelé aussi mycélium secondaire, est formé d'hyphes dressés sur le mycélium du substrat, Ces hyphes aériens sont plus épais et beaucoup moins (Prescott et al. , 2003).

Le mycélium du substrat est aérobie facultatif, par contre le mycélium aérien est aérobie strict (Silvey et Roach, 1975).

1.1.6. Formation des spores par les actinomycètes

Les divers types de spores des actinomycètes peuvent être classés en deux groupes principaux selon leur mode de formation : exospores et endospores (Theilleux, 1993), ces spores permettent la propagation de l'espèce et la survie dans des conditions défavorables (Saffroy, 2006).

A. formation des spores exogènes :

• La formation des spores exogènes par fragmentation des hyphes avec enveloppe : en peut citer par exemple le genre Streptomyces ou les chaines de spores sont formées par fragmentation d'hyphes recouvert d'une enveloppe et le genre actinoplanes dont l'enveloppe sporangiale ressemble à l'enveloppe exterme de Streptomyces (Larpent et Sangilier , 1989).

• La formation des spores exogènes par fragmentation des hyphes sans enveloppe: c'est le cas de Micromonospora (Larpent et Sangilier, 1989).

Spirilospora

Am pu / ar it' lia

Actlnoplanes

0 0

Pi lime /a

Dacty iosp orangium

Streptosporangl um

Planonwnosp ora.

Figure 3. Différentes chaînes de spores endogènes chez les Actinomycètes

5


B. formation des spores endogènes

C'est essentiellement le cas de Thermoactinomyces. Ce genre forme des endospores

semblables à celles de Bacillaceae. Ces spores permettent la propagation et la persistance de

l 'éspèce dans des conditions défavorable à la croissance végétative, certaines spores de Streptomyces peuvent survivre plus de 20 ans (Larpent et Sangilier, 1989).

Micromonospora T/Jennomonospora ' y

olh il

Sacbaromonospora Tben11oactino11!yce.s

Microbispora Micmtetra~pora Caiellatospora Streptomyces

Figure 4. Différents chaînes de spore exogène chez les Actinomycètes (Breton et al., 1989).

La sporulation est contrôlée par des facteurs extérieurs aux microorganismes et par des facteurs propres à ceux-ci. Parmi les éléments extérieurs favorisant la sporulation, nous retiendrons principalement : la dessication, une concentration élevée en gélose, le glycérol

comme source de carbone, l'urée comme source d'azote, l'addition de carbonate de calcium et d'extrait de sol, la présence de magnésium, de fer et de manganèse, et un pH légèrement alcalin voisin de 7 ,5. Les facteurs propres aux microorganismes sont d'ordres génétiques et biochimiques.

De nombreux travaux ont mis en évidence des bio régulateurs codés par des gènes chromosomiques et plasmidiques influant de manière complexe sur la sporulation ainsi que

sur la biosynthèse de métabolites secondaires (Grafe et al., 1984 ; Beppu, 1986 Khokhlov, 1986 ; Vitalis et al., 1986 ; Beppu, 1992).

1.1.7. Classification des actinomycètes

Selon la classification du "Taxonomie Outline of The Procaryotes, Bergey's Manual of Systematic Bacteriology", seconde édition 2004 (Garrity et al. , 2004). Le Phylum

Actinobacteria (bactéries à Gram positif et G +C % élevé) est constitué d'une seule classe dénommée également "Actinobacteria". Celle-ci a été décrite par (Stackebrandt et al., 1997).

6


La classe "Actinobacteria"

En 1997, Stackebrandt et al., proposent une nouvelle classification hiérarchique des

actinomycètes qui repose uniquement sur l'analyse des séquences des ARNr 16S et des gènes

codant pour les ARNr l 6S. Donc, ils ont décrit une nouvelle classe, qui se définit comme un ensemble de souches présentant plus de 80 % de similitude dans la séquence des ARNr l 6S ou de l'ADNr 16S et possédant un résidu adénine à la position 906 et un résidu adénine ou

cytosine à la position 955 (à l'exception des sous classes Rubrobacteridae et

Spherobacteridae où l'on trouve un résidu uracile à la position 955). Cette proposition ne

change pas les descriptions courantes des espèces et de genre. En effet, leur classification est basée sur des caractéristiques chimiotaxonomiques ou physiologiques, a été vérifiée pendant ces 20 dernières années, il s'est avéré qu'elle est en accord avec le regroupement

phylogénétique basé sur l'ADNr/ARNr 16S (Stackebrandt et al., 1997).

La classe des Actinobacteria est divisée en 5 sous-classes (Tableau!). Acidimicrobidae, Rubrobacteridae, Coriobacteridae, Sphaerobacteridae et Actinobacteridae. Chacune de ces sous classes est constituée d'un ou de plusieurs ordres eux-mêmes constitués d'une ou de plusieurs familles. Dans la sous-classe des Actinobacteridae, l'ordre des Actinomycetales est subdivisé en 10 sous-ordres : Actinomycineae, Micrococcineae, Corynebacterineae, Micromonosporineae, Propionibacterineae, Psuedonocardineae, Streptomycineae, Streptosporangineae, Frankinea et Glycomycineae (Stackebrandt et al. , 1997; Labeda et Kroppenstedt, 2000; Stackebrandt et Schumann, 2000).

Les genres et les espèces de l'ordreActinomycetales

La définition des genres et des espèces se fonde sur un ensemble de caractères

morphologiques et chimiotaxonomiques.

• Caractères morphologiques Les principaux critères morphologiques correspondent à la présence, l'abondance et la

disposition des hyphes du mycélium du substrat ou du mycélium aérien. Ainsi que la présence des spores, leur nombre, leur mobilité, leur forme, leur position sur les hyphes.

• Caractères cbimiotaxonomiques La composition de la paroi cellulaire en acides aminés, glucides et lipides constituent

le principal caractère utilisé en chimiotaxonomie.

7


Tableau.1 La classification hiérarchique de la classe Actinobacteria est basée sur l'analyse phylogénétique de l'ADNr / ARNr 16S (Garrity et al., 2004)

Classe Actinobacteria

S/CI Acidir11ie1·obidae Rubrobacreridae Coriobacreridae Sphae;·obacreridae Acrinobacte1idae

SJCI Actinobacteridae

Ordre~ Bifidobacteriales A ctinomvceta les

Ordre Actinom}'cetales

S/O S/O S/O S/O S/O Ac1i110111yc;11eae l'>ficrococci1te11e C ory•11ebactPrit1l'Oe ,iJfrromo1tospori11eae Propio11ibacteri11eae

F:unille F1nnilles F111nilles Fnmllle Familles

Acrinomyceraceae .\licrococcaceae Co1y11ehnaeriaceae ;\1icro111011osporiacene Propionibncreriaceoe

Bogoriellaceoe Diet=foceae Nocordioidaceae

Rarobacteraceae Gordoniaceae

Sn11g11ibacreraceae Afycobacteriaceae

Brel'ibacteriaceae Nocardiaceoe

Cell11/0111onadaceae Ts11kum11re/laceae

Dermabaaeraceae 1Villia111sfaceae

Dermatopflilaceae

Deiwacoccaceae

J11rraspora11giaceae

Jonestaceae

Microbncteriornae

Beurenbergiacene

P1·omic1<>111onosporccae

SIO S/O S/O S/O S/O Pmedo11ocardinene S1reptomyci11eae Streptosporangi11eae Fra11kinea Glycomycineae

Familll's Familll' F11wllll's Familles Famille Pseudonocardiaceae Strepror11_J·cetar:eae Sn·ep;o:sporangiaceae Fraukiaceae G(rcomyceraceae .-icrino:y1111e111ataceae Nocardiopsaceae Geodermafophilaceae

T/1er1110111011osporacene Aficrosphaen1ceae Sporicllrl~rnceae Acirlorhemiaceae Kh1eosporiaceae

SfCI: sous classe, SJO: sous ordre

1.1.8.Habitat Les actinomycètes sont des microorganismes très ubiquitaires que l'on rencontre sur tous les substrats naturels courants(;; Waksman, 1959; Porter, 1971; Lacey, 1973; Williams et al.,

1984).

1.1.8.A. Sols

Les actinomycètes sont largement répandus dans tous les sols à l'exception des sites exposés à des conditions trop extrêmes. Ils sont surtout présents dans la couche comprise

entre la surface du sol et jusqu'à 2 m de profondeur. Ils produisent des substances spécifiques

8


telles que la géosmine et le 2-méthyl isoboméol qui sont responsable de l' odeur d'humus caractéristique des sols (Omura, 1992; Zaitlin et al. , 2003).

Leur nombre varie dans de fortes proportions selon les cas mais il est courant dans des terres fertiles de dénombrer 106 unités formatrices de colonies par gramme de terre sèche. Les actinomycètes sont généralement moins nombreux que les autres bactéries mais plus nombreux que les champignons. Leurs proportions par rapport aux autres microorganismes entre 10 et 50 %. Les genres Streptomyces, Nocardia et Micromonospora sont les plus fréquents, le genre Streptomyces couvre a lui seul 95 % des souches d'actinomycètes isolées (Lechevalier et Lechevalier, 1967).

1.1.8.B. Milieux aquatiques

Si de nombreux travaux ont mis en évidence les importantes fonctions des actinomycètes dans le sol, le rôle de ce groupe bactérien est moins bien connu (Silvey et Roach, 1975).

L' isolement des actinomycètes à partir de l'eau ne signifie pas qu'elles sot réellement aquatique, une provenance à partir d'un environnement terrestre avoisinant ou même atmosphérique doit toujours être prise en considération (Hsu et Lockwood, 1975).

Divers actinomycètes ont été retrouvés dans l'écosystème marin ou ils se développent lentement. Ils tolèrent bien la salinité marine, mais ne semblent pas jouer un rôle dans la décomposition des substances organique qu'à de faibles profondeurs (Goodfellow et Hayenes, 1983).

De nombreux actinomycètes terrestres présentent une halotolérence importante jusqu'à 80% de Nacl (Grein et Meyer, 1958) et de plus, aucune différence morphologique ou biochimique n'est observée entre les souches terrestres ou marines, d'où l'origine de ces bactéries dans les écosystèmes marins est discutée (Grein et Meyer, 1958).

L'étude de leur distribution permet de tirer différentes remarques : Le nombre d'actinomycètes diminue lorsque la profondeur augmente Les actinomycètes sont plus fréquemment isolés à la surface du sédiment que dans l'eau Les fréquences d' isolement des actinomycètes subit des variations avec un pic en hiver (Gay martin, 1982).

1.1.8.C. Air

L'air constitue pour les actinomycètes, non pas un habitat, mais un moyen de transport. Les spores des actinomycètes sont des contaminants importants de notre environnement. L'exposition à ces derniers peut causer des effets néfastes sur la santé (Gazenko et al., 1998 ; Reponen et al., 1998 ; Suutari et al. , 2002).

9


1.1.9. Actinomycètes pathogènes

Certaines espèces d' Actinomycètes sont pathogènes pour les végétaux, les animaux et

l'Homme (Mc Neil, 1994 ; Boiron, 1995). Parmi les exemples les plus connus, on peut citer :

-Streptomyces scables, responsable de la gale de la pomme de terre ;

-Actinornyces bovis, responsable d'une actinomycose chez le bétail ;

-Mycobacterium tuberculosis agent de la tuberculose et Mycobacterium leprae, agent la lèpre;

-Nocardia asteroides, responsable de la nocardiose humaine;

-Micropolysporafaeni, responsable d'une pneumonie allergique chez l'Homme.

10

IUll llCllllRI CID us 111111~

Il METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES

II. METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES

II .1. Définition des métabolites primaires et secondaires

Durant le cycle de croissance bactérienne, de nombreux métabolites de diverses natures sont produits, en fonction de différentes phases de croissance, pour servir à la biosynthèse du matériel cellulaire ou en réponse aux fluctuations des conditions du milieu. Ces métabolites sont généralement répartis en métabolites primaires et métabolites secondaire (Belle, 1998).

•Les métabolites primaires sont produits pendant la phase de croissance des bactéries (trophophase), quand l'ensemble des voies cataboliques et anabolique sont catalysée par des enzymes spécifiques et soumis à divers contrôles. Ces voies fournissent à la cellule les métabolites intermédiaires, ainsi que l'énergie nécessaire à la biosynthèse des macromolécules essentielles telles que les protéines, les lipides, les polysaccharides ou les acides nucléiques. Les métabolites primaires sont pratiquement identiques pour tous les organismes vivants (animaux, végétaux, microorganismes) (Larpent et Sanglier, 1989).

•Les métabolites secondaires sont les métabolites produits après la fin de la phase de croissance des bactéries (idiophase), le métabolisme secondaire n'est pas indispensable à

l'organisme producteur, bien qu'il joue vraisemblablement un rôle pour sa différentiation et sa survie dans le milieu naturel (Grafe, 1988). Ces métabolites possèdent en général des structures chimiques diverses formant souvent des familles de composés, Les métabolites secondaires possèdent une plus grande variété de voies que les métabolites primaires et ils possèdent une bioactivité (Strub, 2008). Les antibiotiques constituent le groupe le plus

important des métabolites secondaires synthétisés par les microorganismes notamment les actinomycètes (Sanglier et Trujillo, 1997, Kim et al., 2000).

11.2. Produits de métabolismes secondaires chez les actinomycètes

Les actinomycètes forment un grand groupe de procaryotes, le plus important dans la nature (Lacey, 1997). Continuellement de nouveaux métabolites secondaires à différentes activités biologique sont isolés de souches d'actinomycètes (Williams et al., 1993 ; Lopes et al. , 1999 ; Khattabia et al., 2002).

La grande majorité des métabolites isolés sont originaires des espèces de Streptomyces (Sanglier et al. , 1993 ; Anderson et Watve et al., 2001)

Les actinomycètes ont un rôle très important dans le secteur pharmaceutique (Prescott et al., 2002). De nombreux isolats produisent des substances intéressantes, telles que: les acides aminés comme l'isoleucine produite par Streptomyces rimosus, les enzymes telles que: la glucose -isomérase et la pénicillinase produites successivement par Streptomyces et ActinomJ'Ces, et d'autre enzymes qui dégradent la dextrine, la cellulose, et l'hémicelluloses)

(Larpent et Sanglier, 1989).

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II MET ABOLIS ME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES

Les actinomycètes sont également remarquables par la production d'antibiotiques tel que: des oligosaccharides, des tétracyclines, des macrolides, le chloramphénicol et des

antifongiques ... etc) (Larpent et Sanglier, 1989). Par exemple, la streptomycine produite par Streptomyces griseus, le chloramphénicol par Streptomyces venzuela ou encore l'auréomycine et tétracycline par Streptomyces aureofaciens. En plus des antibiotiques, les actinomycètes produisent les acides (Streptomyces) et les alcools, isobutylacetate, l'huile appelée géosmine isolée d'espèce Streptomyces griseus, et d'autres substances antibactériennes, antiturnorales ( actinomycine, adriamycine, rebeccamycine, mitomycine et dannomycine ), insecticides (rnikkomycine), pesticides (antimycine A), herbicides (phinotricine) et de substances ayant des activités immunosuppressives et immunostimulantes (la rapamycine et le FK500) (Chun et al. , 1997 ; Sanglier et Trujillo, 1997 ; Moore et al. , 1999 ; Petrosyan et al. , 2003). Certaines souches interviennent même dans la transformation des stéroides en dérivés plus intéressants (Presctt et al. , 2007).

11.2. 1.Antibiotiques

11.2.1.1.Définition

Un antibiotique (du Grec anti : « contre », et bios : « la vie ») est défini comme une substance naturelle produite par les microorganismes dont l'action est d'inhiber la croissance de bactéries (action bactériostatique) ou de les tuer (action bactéricide) (Decre et Courvalin, 1995). Il peut être antibactérien, antifongique, anticancéreux, antiviral ou antiparasitaire.

La synthèse des antibiotiques est largement répandue chez les actinomycètes, 50 à 75% des souches isolées en sont productrices et sont à l'origine de 70% des antibiotiques (Okami, 1988).

L'antibiotique doit traverser la paroi bactérienne soit de manière active ou passive. Dans le cas du transport passif, l'antibiotique utilise une protéine (porine) qui forme un canal dans la membrane externe. Ceci entraîne généralement une très grande sélectivité favorisant les petites molécules (Masse molaire < 1000) hydrophiles. Avec le transport actif, l'antibiotique est confronté à la paroi bactérienne et dans la plupart des cas à la membrane plasmique (Dijkstra et Keck, 1996).

11.2.1.2.Mode d'action des antibiotiques

A la différence des antiseptiques et des désinfectants, les antibiotiques agissent en général de façon très spécifique sur certaines structures de la cellule bactérienne ; cette grande spécificité d'action explique pourquoi les antibiotiques sont actifs à très faible concentration. Cette action s' exerce selon les molécules sur des sites variés (Oxoby, 2002; Cuq, 2008) :

~ sur la paroi bactérienne : en inhibant la dernière étape de la biosynthèse du peptidoglycane (muréine composant essentiel de la paroi bactérienne, qui confère à la bactérie sa forme et sa rigidité ce qui lui permet de résister à la forte pression osmotique intra

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II METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES

cytoplasmique) au cours de la multiplication cellulaire, la nouvelle bactérie n'est plus protégée entraînant ainsi une lyse bactérienne

~ sur la membrane cellulaire : en désorganisant sa structure et son fonctionnement, ce qui produit des graves troubles d'échanges électrolytiques avec le milieu extérieur

~ sur les ribosomes : ce qui entraîne l'arrêt de la biosynthèse des protéines ou la formation de protéines anormales

~ sur l' ADN: en empêchant sa réplication et en inhibant la biosynthèse protéique ~ autres : en agissant entant qu'anti métabolites bactériens (c'est à dire au niveau des

étapes du métabolisme intermédiaire des bactéries)

Les différents modes d'action sont représentés dans la (figure 5) (Walsh, 2000; Ritter et Wong ,2001).

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Figure S. Principaux modes d'actions des antibiotiques : inhibition de la synthèse de la membrane cellulaire, inhibition métabolique, inhibition de la synthèse protéique, et inhibition de la synthèse des acides nucléiques.

11.2.1.2.A. Antibiotiques agissant au niveau de la paroi bactérienne

Trois classes d'antibiotiques: les B-lactamines, les glycopeptides, et la fosfomycine.

11.2.1.2.A.1. Paroi bactérienne et synthèse du peptidoglycane

Les bactéries possèdent une enveloppe extérieure rigide : la paroi. C'est elle qui lui donne sa forme, et la protège des perturbations osmotiques que pourrait lui imposer le milieu environnant. Cette structure est tout à fait originale. Ainsi tout antibiotique agissant spécifiquement sur cette paroi, aura une grande sélectivité d'action et sera dépourvu d'effets sur les cellules animales. La paroi est constituée essentiellement de peptidoglycane, ou mucopeptide, qui est une macromolécule polysaccharidique constituée par une succession régulière d'acétoglucosamine et d'acide N-acétylmuramique. Ces acides aminés sont attachés

13


en petits peptides et ceux-ci sont reliés entre eux par des ponts peptidiques conférant une grande rigidité à l'ensemble (figure 6) (Bourin et al, 1993).

La synthèse du peptidoglycane débute dans le cytoplasme de la bactérie, se poursuit dans la membrane cytoplasmique et se termine dans la paroi déjà formée. Un certain nombre d'enzymes interviennent dans la synthèse du peptidoglycane dont les plus importantes sont les transpeptidases, les transglycosylases et les carboxypeptidases (Gaudy et al ., 2005 ), Les

antibiotiques agissants de cette façon sont soient des inhibiteurs sélectifs de synthèse de la paroi bactérienne grâce à leur ressemblance structurale avec les acides aminés sur les quels agit la transpeptidase.

( b)

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L -.<".h

Figure 6. (a) Composition de la sous-unité de base et (b) structure générale du peptidoglycane (Ghuysen, 1997). (c) Chez Staphylococcus aureus, le troisième acide aminé une L-Lysine, et un pont pentaglycine permet la liaison entre les deux tétrapeptides (Ghuysen et al., 1984).

11.2.1.2.A.2. Structure et mode d'action des antibiotiques de type IJ-lactame

Les B-lactamines se fixent sur des protéines de la membrane cytoplasmique : les protéines liant les pénicillines (PLP). Ce sont les cibles des B-lactamines. Ces PLP sont des enzymes impliquées dans la synthèse du peptidoglycane : les transpeptidases, les carboxypeptidases et les transglycosylases. Les /3-lactamines bloquent leur fonctionnement inhibant ainsi la formation du peptidoglycane (Calamita et Doyle, 2002 ; Prescott et al., 2007) Cette inhibition entraine le blocage de la multiplication cellulaire. Le peptidoglycane est dégradé sous l'action d'autolysines, ce qui entraine finalement la lyse bactérienne (Calamita et Doyle, 2002; Prescott et al. ,2007).

Sont caractérisés par un cycle P-lactame a quatre liaisons (Figure 7), synthétisés par les Streptomyces clavuligerus (Brana et al., 1985). Ils possèdent un noyau P-lactame mais n'ont pas d' activité antibactérienne propre, ils inhibent l'activité des ~-lactamases des bactéries à coloration de Gram positive et négative (Madigan et Martinko, 2007).

14

j


RCO::c-~ COOH

Les pénicillines

RCON~

~~ SÛ)cH

Les m onobactau1Cs

RCO~'J

~~R' COOH

Les c-€phalospoi:ines

Les c-arb apénèmes

Figure7. Les différentes classes d'antibiotiques à noyau B -lactarne.

11.2.1.2.A.3. Structure et mode d'action des glycopeptides

Les glycopeptides constituent une famille originale d'antibiotiques: la vancomycine et

la teicoplanine. La vancomycine a été disponible à partir de 1960. Elle est produite par

fermentation d'une bactérie de la famille des actinomycètes Amycolatopsis orientalis. Elle est

constituée d'une molécule unique à la différence de la teicoplanine. La structure chimique de la vancomycine est représentée (Figure 8).

Les glycopeptides sont des molécules complexes, constituées d' un heptapeptide cyclique sur lequel vient se fixer des sucres, sont au même titre que les ~-lactamines des

inhibiteurs de la synthèse du peptidoglycane. Leur fixation sur la membrane cytoplasmique

entraine une inhibition de la transglycosylase et la transpeptidase nécessaires a la bonne synthèse du peptidoglycane (Prescott et al., 2007).

La V ancomycine et teicoplanine empêchent ainsi l'allongement et la réticulation du peptidoglycane, ce qui entraîne l'arrêt de croissance, puis la bactéricide.

vnncomycin0

Figure 8. Structure d'un glycopeptide (la vancomycine).

15


II.2.1.2.A.4. Structure et mode d'action de la fosfomycine

La fosfomycine a été découverte en 1968 (Hendling et al., 1969). Cet antibiotique a été isolé la première fois à partir de Pseudomonas syringae. Depuis tous les organismes producteurs de fosfomycine appartiennent aux Streptomyces (Oiwa, 1992). Il appartient à la famille des acides phosphoniques, la fosfomycine (ou fosfonomycine) ne présente aucune parenté de structure avec les autres familles d'antibiotiques (Figure 9).

0 /' OH _ /.· --OH -p--

11 0

Figure 9. Structure de la fosfomycine

La fosfomycine est un inhibiteur de la synthèse du peptidoglycane a une structure proche du phosphoénolpyruvate (PEP). Ce stade de la formation de la paroi bactérienne est intracytoplasmique, ce qui implique une pénétration dans le cytoplasme bactérien. La pénétration utilise des systèmes de transport actif. C'est un antibiotique bactéricide.

11.2.1.2.B. Antibiotiques agissant au niveau de la membrane cytoplasmique

Ces antibiotiques agissent même sur les bactéries en phase de repos. Ils exercent une action directe et immédiate sur la membrane cytoplasmique. Parmi ces antibiotiques, on trouve la tyrothricine, les polypeptides cycliques, poly myxines, colistine ... etc. (Bourin et al, 1993; Maur, 1990).

11.2.1.2.C. Antibiotiques inhibant la synthèse des protéines

Les antibiotiques de cette catégorie les plus importants en médecine sont les aminosides, les macrolides, les tétracyclines et la rifampicine.

Ces antibiotiques inhibent par action sur le ribosome bactérien: inhibition au niveau des sous unités 30 S des ribosomes : Aminoglycosides (lecture de l'ARNm est perturbée) (Maur, 1990) inhibition au niveau des sous unités 50 S des ribosomes : soit par inhibition du site A (aminoacyl) avec translocation perturbée pour les macrolides, soit par inhibition de la fixation de l'aminoacyl-ARNt pour les tétracyclines, soit par inhibition du facteur d'élongation EF-G pour l'acide fusidique, soit enfin par inhibition de la fixation de l'aminoacyl-ARNt et l'inhibition de la peptidyl transférase pour les Phénicolés (Maur, 1990).

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11.2.1.2.C.1. Structure et mode d'action Macrolides et molécules apparentés (MLS)

Le nom « macrolide » vient de macro (grand) et olide (lactone ou ester intracylique ). Ils possèdent un large noyau lactonique central de 12 à 16 chainons sur lequel se greffent des sucres neutres ou amines (FigurelO) (Labro, 2002).

1 R=H, X =CO Erythromvcin 4 Telithromycm

2 R=Me X =CO Clarithromycm 3 R=H =N(Me)CH2 Azithromycin

FigurelO. Structure des macrolides

Me Oesosamine

Les macrolides produit par Streptomyces ambofaciens (Untrau et al. , 1994). Constituent avec les lincosamides et les streptogramines (ou synergistines lorsqu' ils sont formés des deux composes A et B) une famille d'antibiotiques : les MLS, de structure différente mais possèdent des mecanismes d'action et un spectre antibactérien similaire (Canu et Leclerq, 2001 ).

Les lincosamides sont constitués d'une acide amine, la L-proline, substituée par une chaine alkyle en position 4, et d'un sucre comportant un atome de soufre (lincosamine), relié entre eux par une liaison amide.

Les streptogramines A sont des macrolactones cycliques polyinsaturées alors que streptogramines B sont des hexadepsipeptides cycliques (Canu et Leclerq, 2001).

Les macrolides se fixent sur la cible l'ARN ribosomal 23S de la sous-unité SOS du ribosome. Les sites de fixation diffèrent légèrement selon les molécules, La fixation du macrolide au ribosome entraîne l'inhibition de l'élongation du peptide en formation.

Les lincosamides agissent de même et ces deux classes sont en général considérées comme bactériostatiques. Cependant, à fortes doses, notamment en intracellulaire ou ces antibiotiques se concentrent, ces molécules sont bactéricides.

17


11.2.1.2.C.2. Structure et mode d'action des phénicolés

Les phénicolés sont des dérivés de l'acide dichloroacétique, porteurs aussi d'un phényle substitué, produit par Streptomyces venezuelae (Shapiro et Vining, 1985).

Deux molécules seulement sont utilisées en clinique : le chloramphénicol (Figurel 1), réservé à l'usage topique en raison de sa toxicité, et le thiamphénicol (Figure12).

Comme les macrolides et les lincosamides, les phénicolés se fixent à la sous-unité SOS des ribosomes bactériens. Ils inhibent la synthèse des protéines en empêchant la liaison du complexe amino-acyl-ARNt à son site de fixation, et donc la réaction de transpeptidation.

Figurell. Structure du Chloramphénicol

Figure12. Structure du Thiamphénicol

11.2.1.2.C.3. Structure et mode d'action des aminoglycosides

La majorité des aminoglycosides naturels ont été obtenus à partir de Streptomyces

griseus (Dulaney, 1948).(Ils prennent alors le suffixe «-mycine») ou de type Micromonospora (le suffixe associé est alors « -micin »).

La principale caractéristique des aminoglycosides réside dans le cycle 1,3 diaminocyclohexanetriol (streptamine) ou, lorsque dans la majorité des cas ce cycle est prive de la fonction hydroxyle en position 2, le cycle 2-deoxystreptamine (2-DOS) (Figure13). (Herman, 2005)

Les aminoglycosides ont pour cible cellulaire principale la sous unité 30S du ribosome bactérien, après fixation, ils faussent le mécanisme de lecture de l'ARNm à traduire favorisant l'incorporation d'acides aminés erronés dans les protéines au cours de synthèse, ce qui provoque une accumulation des protéines incorrectement traduites dans la bactérie (Carter et al. , 2000; Madigan et Martinko, 2007).

18

1

1


-nt•myol9'e .A.

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~.-.-mycl.,._. C::

C>H

-H:z --... Figure13: Structure de la kanamycine (aminoglycoside contenant le cycle 2-IX>S).

11.2.1.2.C.4. Structure et mode d'action des Tétracyclines

Les tétracyclines possèdent une structure particulière, elles sont formées de 4 cycles accoles sur lesquels sont fixées diverses chaines latérales (Figure 14 ). Ces antibiotiques inhibent la synthèse protéique en empêchant la liaison de l' aminoacyl-ARNt à la sous unité 30S du ribosome bactérien (Prescott et al., 2007).

Figure 14. Structure des tetracyclines

La première étape de l'entrée des tétracyclines est une diffusion passive à travers la membrane externe des bactéries à Gram négatif soit par les pores, soit directement à travers la couche lipidiques; elle est suivie par le passage au travers du peptidoglycane, se fixent de façon irréversible sur la sous- unité 30S du ribosome, empêcha.nt la fixation de nouveaux aminoacyl- ARNt. La synthèse protéique est donc interrompue.

11.2.1.2.D. Antibiotiques agissant au niveau del' ARN polymérase (les Rifamycines)

Les rifamycines sont des composés appartenant aux ansamycines de type naphtalène et ont été isolées à partir de 1957 de la bactérie Nocardia mediterranei

Elle est constituée d'une longue chaîne aliphatique reliant deux noyaux aromatiques dont le cycle quinone (Figure 15).

La rifamycine agit en inhibant la synthèse des acides nucléiques, se fixe de façon non covalente sur la sous- unité B de l'ARN polymérase ADN- dépendante dont le rôle est de transcrire l' ADN en ARN messager. Elle empêche l'initiation de la transcription. Son action

19

l J


est ~élective sur les ARN polymérase bactériennes ADN- dépendantes, Son action est essentiellement bactériostatique.

CH3

Figure 15. Structure de la rifampicine

11.2.1.2.E. Antibiotiques antifongiques

Ces substances sont inactives sur les bactéries mais offre un spectre antifongique caractéristique. Les Streptomyces produisent les polyenes qui possèdent un cycle lactone, c'est pourquoi on parle aussi de « macrolides polyeniques», la nystatine est la molécule la plus connue qui agit sur la membrane cytoplasmique fongique (Prescott et al. , 2007).

11.2.2. Principaux Enzymes produits par les actinomycètes

Deux des propriétés les plus significatives des actinomycètes sont leur capacité à se développer sur les substrats les plus divers et leur aptitude à synthétiser de très nombreux métabolites bioactifs, parmi lesquels les enzymes, qui après les antibiotiques sont les produits les plus importants des actinomycètes (Lopes et al., 1999).

L' action des enzymes du catabolisme conduit à la dégradation des nutriments et sources d' énergie plus ou moins complexes (Lopes et al. , 1999).

11.2.2.1. Enzymes de biodégradation des composés organiques naturels

Les actinomycètes sont des microorganismes saprophytes, qui jouent un rôle dans la dégradation de la matière organique naturel et donc un rôle dans le recyclage des biopolymères complexes comme la cellulose, la lignocellulose, la pectine et le xylane par la production d'enzymes extracellulaires qui sont d'une importance majeur dans l' industrie. La dégradation de ces biopolymères par les enzymes peut être le résultat d'un mécanisme radicalaire (oxydation biologique) ou d'un changement chimique (hydrolyse biologique).

Dans le cas de l'oxydation biologique, les enzymes réagissent directement avec 1'0 2

comme les cytochromes oxydases qui sont des enzymes actives dans la chaîne respiratoire. La plupart du temps, l' oxygène est incorporé directement au substrat (cas des oxygénases). Parfois, il joue le rôle d'un accepteur d'hydrogène (cas des oxydases) (Chandra et Rustgi, 1998).

20


Quant à l'hydrolyse biologique, les protéases catalyses l'hydrolyse des protéines en a~ideg ammes. Les polysaccharides, par exemple les amidons, sont dégradés enzymatiquement pour libérer des sucres (Dierckx et Dewettink, 2002 ; Ralet et al. , 2002).

11.2.2.1.A. Les cellulases

Les actinomycètes, en particulier les espèces thermophiles et les Streptomyces,

excrètent des enzymes qui dégradent la cellulose (Sanglier et al., 1993 ; Mason et al. , 2001). D'autres espèces d'actinomycètes produisent des enzymes qui dégradent les hémicellulose (Rivas et al., 2003). Ces enzymes peuvent être classées en trois types: endoglucanases, exoglucanases ou cellobiohydrolases et cellobiases (Klemm et al., 2002).

• Les endoglucanases sont capables de rompre les liaisons internes de la chaîne cellulosique. L' attaque se fait au hasard et entraîne une libération des sucres réducteurs.

• Les exoglucanases attaquent les polyméres de cellulose par les extrémités non réductrices et libèrent exclusivement du cellobiose.

• Les cellobiases attaquent la liaison ,8-glucosidique du cellobiose et libèrent deux molécules de glucose (Onsori et al. , 2004).

11.2.2.1.B. Ligninases

Beaucoup d'espèces d'actinomycètes telles que Streptomyces thermoviolaceus ,Streptomyces viridosporus, Streptomyces fuscaont une activité lignocellulolytique et sont capables de produire l'hemeperoxidase enzyme qui dégrade la lignine (Mason et al.,2001).

11.2.2.1.C. Pectinases

La production d'enzymes péctolytiques est élaborée par différents genres d'actinomycètes tels que : Micromonospora, Microbispora, Actinoplanes, Streptosporangium et les Streptomyces( Sanglier et al. , 1993). La dégradation complète des pectines est conduite par l'action combinée de trois activités pectolytiques (pectine lyase, pectinestérase, polygalacturonase ).

11.2.2.1.D. Xylanases

Les xylanases (nom systématique 1,4-~-D-xylane xylanohydrolase, EC.3 .2.1.8) sont les enzymes qui hydrolysent les liaisons~ (1, 4) entre deux résidus ~-D-xylanopyranoses. Elles sont utilisées dans l'industrie de boulangerie pour améliorer les propriétés de la pâte, dans le bio blanchiment de papier et de pulpe (Mamo et al., 2009). Cependant, l' application efficace des xylanases dans le bio blanchiment exige que ces enzymes soient alcaliphiles etthermotolérantes .

Elles sont élaborées par des espèces thermophiles du genre Streptomyces et des souches du genre Promicromonospora, ainsi que par différentes espèces de Microbispora, Micromonospora et thermomonospora (Rivas et al. , 2003 ; Petrosyan et al., 2003).

21


11.2.2.1.E. Amylases

Les amylases (EC.3.2.1.x) sont des macromolécules appartenant à la classe des protéines globulaires, de type endoglycanases de la classe des hydrolases qui agissent sur les liaisons(l,4) de l'amidon. Elles catalysent la dégradation des polymères d'amidon pour produire des dextrines et différents gluco-oligosaccharides de longueurs variables. Les amylases sont parmi les enzymes les plus importantes en biotechnologie actuelle (Gupta et al. , 2003). Cette classe d'enzymes industrielles joue un rôle important dans la dégradation d'amidon et constituée en 2007, environ 25 à 33% du marché mondial (Saxena et al., 2007).

Elles sont produites par la majorité des actinomycètes, les plus intéressantes sont celles produites par les espèces thermophiles comme Thermoactinomyces vulgaris, Thermomonospora curvata, Saccharornonospora viridis et les espèces du genre Streptomyces (Demain et Solomon, 1985 ; Sanglier et al., 1993).

11.2.2.1.F. Les dextrinases

Elles sont excrétées par de nombreuses souches d'Oerskovia xanthineolytica et Actinornyces israeli (Demain et Solomon, 1985).

11.2.2.1.G. Les chitinases

Elles sont produites par de nombreux genres d'actinomycètes tels que les genres Microbispora, Micromonospora, Nocardiopsis, P/anobispora, Planomonospora, Therrnoactinomyces, Thermomonosporaet par les espèces Nocardiamediterranei, Actinomadurapelletierii (Hsu et Lockwood, 1975 ; Demain et Solomon, 1985).

11.2.2.1.H. Lipases

Les triacylglycérol acyl-hydrolases (EC.3.1.1.3), ou lipases, sont des enzymes atypiques par leur mécanisme d'action et leur spécificité de substrats. En fonction du microenvironnement de l'enzyme, elles peuvent agir en tant qu'hydrolases en milieu aqueux ou comme catalyseurs en synthèse organique. En tant qu'hydrolases, elles sont responsables du catabolisme des triglycérides en acide gras et en glycérol. Il existe deux groupes d'enzymes très connues dans la famille des hydrolases d'esters carboxyliques: les lipases et les estérases (Ghanem, 2007).

Les lipases endo et exocellulaires sont isolées à partir de l'espèce Thermoactinornyces vulgaris. Desphospholipases sont également isolées avec un taux élevé à

partir des espècesdu genre Streptoverticilliumet de l'espèce Micromonospora chai ce a (Demain et Solomon, 1985).

22

II MET ABOLIS ME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES

11.2.2.1.1. Protéases

Les protéases hydrolysent les protéines en libérant des peptides plus petits, selon la nature de leur site catalytique elles sont classées en trois groupes: sérine-, cystéineométalloprotéases (Rambaud et al., 2004).

Les protéases microbiennes sont l'une des classes d'enzymes les plus intensivement étudiées et largement appliquées dans les processus industriels. Elles sont généralement utilisées comme additifs dans les détergents de blanchisserie, dans la transformation des produits alimentaires, pharmaceutiques et dans les industries de tannage de cuir aussi bien que dans la gestion des déchets (Amoozegar et al., 2007; Karbalaei-Heidari et al., 2009).

Des protéases alcalines thermostables sont produites par les espèces thermophiles du genre Micropolyspora, d'autres protéases résistantes à la majorité des inhibiteurs de protéases, sont isolées à partir du genre Oerskovia, d'autres genres d'actinomycètes tels que les genres Actinomadura, Micromonospora, Nocardiopsis, Planomonospora, Planobisporasont capables de produire des kératinases. Les élastinases sont élaborées par plusieurs souches appartenant à14 genres d'actinomycètes ( Chitte et al.,1999)

11.2.2.2. Enzymes de biodégradation des composés organiques de synthèse

Les capacités biodégradatrices des actinomycètes ne se limitent pas seulement aux composés organiques naturels mais concernent également des substrats organiques plus difficiles à dégrader car peu solubles dans l'eau. Il s'agit des hydrocarbures (chaînes hydrocarbonées), de phénols et d'autres composés récalcitrants (Kimura et Urushigawa, 2001 ; Lin et al., 2005).

Le principal mécanisme enzymatique pour l'assimilation et/ou la détoxification de substrats organiques peu dégradables est l'oxydation enzymatique par les monoxygénases ou dioxygénases: il y a formation de groupes polaires qui permettent d'augmenter la solubilité de nombreux substrats organiques peu soluble dans l'eau (hydrocarbures ou hydrocarbures aromatiques polycycliques) et de facilité ainsi leur assimilation ( Bossert et Kosson, 1997). C'est également, le mécanisme de biodégradation des composés nitroaromatiques (Nishino et Spain, 1997) et des substrats organochlorés tels que les chlorobiphényls (PCB) (Focht, 1997).

Parmi les actinomycètes le sous-ordre Corynebacterineae héberge la majorité des microorganismes dégradants les xénobiotiques.

Les espèces des genres Gordonia, Rhodococcus et Mycobacteriumsont les mieux connues pour leur versatilité métabolique et leur capacité de dégrader les xénobiotiques rencontrées au hasard dans l'environnement (Arenskotter et al., 2004 ; Larkin et al., 2005).

23


11.2.3. Antioxydants

11.2.3.1. Généralités sur les antioxydants

L'oxygène est la source de vie pour les organismes aérobies. Mais l'oxygène peut être également une source d' agression pour ces organismes (Ekoumou, 2003).

En effet des dérivés hautement réactifs de l'oxygène peuvent apparaître au cours des réactions enzymatiques ou sous l'effet des rayons U.V, des radiations ionisantes et de métaux de transition (Ekoumou, 2003).

Les formes de l' oxygène provoquant ces troubles sont: l'oxygène singulet 02, le peroxyde d'hydrogène H20 2, le radical superoxyde 02, les peroxydes alkyles ROOH, les radicaux hydroxyles HO, peroxydes ROO et alkoxyles RO (Cavin, 1999). Les conséquences au niveau de l'organisme se font ressentir sur l' ADN, les lipides et les protéines (Ahamet, 2003).

11.2.3.2. Mécanismes d'action des radicaux libres

Les radicaux libres peuvent être considérés comme des déchets du métabolisme cellulaire. Ce sont des atomes et des molécules dotés d'une forte énergie et qui, avant d'être neutralisés détruisent ce qu'ils rencontrent.

Ils sont produits dans toutes les cellules de l'organisme tout à fait normalement et en faible quantité dans les mitochondries. Il s'agit des ions oxygène, hydroxyde et de l'eau oxygénée qui sont libérés lors des réactions biochimiques. Avant d'être neutralisés ils provoquent des lésions sur tous les éléments qu'ils côtoient (Franceschini, 1994).

11.2.3.3. Antioxydants produits par les actinomycètes

De nombreux travaux ont montré la production des substances antioxydantes par les actinomycètes. Ainsi, l'étude effectuée par (Thenmozhi et al. , 2010) a montre que des métabolites intracellulaires et extracellulaires des espèces de Streptomyces possèdaient une activité antioxydante in vitro contre le radical libre DPPH.

Les actinomycètes marins possèdent aussi une activité antioxydante (Chidambara et al.2012).

11.2.4. Autres produits

Quelques exemples de molécules bioactives non antibactériennes et non antifongiques produites par les actinomycètes résumés dans le tableau 2

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Tableau 2. Quelques exemples de molécules bioactives non antibactériennes et non antifongiques produit par les actinomycètes

llolécules bi.oacrins Actinomycète producteur RHénrnces

li I..es agents anti parasitaites

Trioxacarcilr Streptomyces sp l\laskey el al., 200_.

Prodjginiœ Streptomyces coelicolor \\11liam;on et al., 2006

2f l..es agents anti Yù.-ux

9-~-D- Streptomyces anribioticw; l\fadigan et al., 1997

arabioofuraoosyladéniœ

Paœsialiœ Streptomyces sp Aoyagi et al., 2006

3/ L' agent hypocholestérolémique

R..1.p.1111)'1'.Îlle Stre.ptomyces hygroscopia1s Chen et ol., 1999

4/ Le-s agents anti tmmram:

Asterobactiœ Nocardia asuiroide.s Nemoto el al., 2002

Salîoosporanm e A Salinispora tropica Fenkal et al., 2006

Meche:rchaml)it:ine Thermoactinomyce.s sp Kanoh et al., 2005

Marioom)l:îne Martnospora sp Kmm et al., 2000

Borre.lidiœ Streptomyces sp Yino et Lokesh, 2008

IB-00208 Actmomadw-a sp llalet-Cascon el al., 2009

51 I..es agents ùnmunostimul<iteurs

Rli>ratin Nocardia nibra De bou el al., 2000

Bestatiœ Strepromyces olivoreticuli khinose et al., 2003

FR-900494 Kitasatosporia kifunen.se Iwam el al., 2006

61 Les agents immunosuppressew'S

Pentablobctoœ Streptomyces ftlipinensi.s Uyeda el al., 2001

Brasùbrdiœ A Nocardia bra.siliensi:s Koimtsu et al., 2005

71 I..es enzymes à applk.ation thérapeutique (anti--tumorale)

L- asparagiœse Streptomyces spp Saleem Basha el al., 2009

L- ghllaminase Streptomyces oiivochromogene.s Balagmimatha et al., 2010

25


11.3. Facteurs influençant la production des métabolites secondaires chez les actinomycètes

11.3.1. Induction du métabolisme secondaire

L'épuisement d'un nutriment, l'apparition d'un inducteur (par ajout ou par biosynthèse) ou la diminution du taux de croissance sont trois événements qui peuvent

produire un signal induisant une cascade de régulation sous différents niveaux de contrôle génétique. Ce signal mène à un double processus de différentiation morphologique (mycélium aérien) et chimique (métabolisme secondaire).

Dans beaucoup de voies du métabolisme secondaire, les métabolites primaires augmentent la production de métabolites secondaires soit en participant à l' augmentation de l'offre en précurseurs, soit en induisant la production d'enzymes de la voie métabolique ou alors, les deux à la fois. C'est le cas de la lysine dont le produit de dégradation est l'acide aaminoadipique précurseur de la céphamycine, qui induit également la production de lysine aminotransférase chez Streptomyces clavuligerus (Rius et al., 1996). La valine a ce même double effet et en induisant la synthèse de valine déshydrogénase (Nguyen et al. , 1995).

Les molécules ayant fonction d'inducteurs ne sont pas obligatoirement des précurseurs du métabolite secondaire, ainsi, la production de jadomycine Best stimulée par l'éthanol chez Streptomyces venezuelae (Doull et al., 1993).

11.3.2. Influence des sources nutritionnelles

La nature et la concentration de certains composés dans le milieu de culture ont un effet éminent sur la production des métabolites secondaires biologiquement actifs (Strub, 2008) entre autres chez les actinomycètes.

Parmi les sources nutritionnelles, les sources de carbone, d'azote et de phosphate affectant fortement cette production. L'épuisement de ces sources nutritionnelles pourrait déclencher l'initiation de la synthèse d'antibiotiques en permettant de lever la régulation négative exercée par ces nutriments (Martin et Demain, 1980).

~ Effet de la source de carbone

Aharonowitz (1978) montre que l'augmentation de la concentration en source carbonée (maltose ou glycérol) de Streptomyce clavuligerus diminue sensiblement la production de Cephamycine C alors qu'au contraire, des sources de carbone plus pauvres telles que le succinate ou l' alpha-cétoglutarate augmentent cette biosynthèse. De même, chez Streptomyces ambofaciens, les dextrines permettent une meilleure production spécifique de spiramycine que le glycérol l'effet négatif du glycérol serait dû à un taux de croissance élevé et à un excès de production d'énergie. Les sources de carbone lentement assimilées permettraient de meilleurs rendements de production d'antibiotiques (Lounès et al., 1995ab).

26


Chez beaucoup de microorganismes, le glucose provoque une répression de la

formation de plusieurs antibiotiques amino-glycosidiques produits par les actinomycètes

(streptomycine, kanamycine, istamycine et néomycine) par une répression des enzymes de

biosynthèse (Demain, 1989; Piepersberg et Distler, 1997). Chez certains microorganismes,

l'effet inhibiteur du glucose sur la production des métabolites est dû à l'acidification par suite

de l'accumulation des acides organiques (Solé et al., 2000).

~ Effet de la source d'azote

La source d'azote utilisée en culture microbienne est généralement l'ammonium ou des

composés organiques comme les acides aminés. Le nitrate est aussi employé. Beaucoup

d'antibiotiques possèdent un atome d'azote dans leur structure. La forme sous laquelle l'azote

est apporté aux cultures productrices d'antibiotiques influe et contrôle fortement les rendements de production (Marwick et al., 1999 ; Lebrihi et al., 1992).

L'ammonium inhibe la formation de deux enzymes de la voie de biosynthèse de la

céphamycine C chez Streptomyces clavuligerus: la cyclase et l'expandase (Braiiaet al., 1985).

Des concentrations importantes en ammonium répriment certaines enzymes de dégradation

des acides aminés comme la valine déshydrogénase (VDH) (Omura et al., 1983) ou la

thréonine déshydrogénase (Vancura et al., 1988), enzymes impliquées dans la production de

précurseurs indispensables à la biosynthèse d'antibiotiques

La production de spiramycine est fortement contrôlée par la source d'azote présente dans le milieu de culture. Lebrihi (1992) montre qu'elle est 3 fois supérieure dans une culture

sur isoleucine que sur ammonium. La biosynthèse de céphamycine C par Streptomyces cattleya est aussi régulée par la source d'azote (Khaoua et al., 1991).

~ Effet de la source de phosphate

La production des métabolites secondaires est soumise à une régulation par le phosphate inorganique chez plusieurs espèces de bactéries (Weinberg, 1973 et 1978;Martin,

1977; Liras et al., 1990; Spifok et Tichy, 1995 ; Lounès et al., 1995b). Beaucoup de

métabolites secondaires nécessitent pour leur formation des concentrations faibles en

phosphate (inférieures à 10 mM). Toutefois des exceptions sont à noter: la thiopeptine

(Miyairi et al., 1970) et la nocardicine (Aoki et al., 1976) où la synthèse réclame une

concentration élevée en phosphate inorganique (100 à 200 mM).

La production d'antibiotique peut également être initiée par la carence en phosphate

(Chmiel, 1986). Cependant, la cascade de régulations qui va de la détection d'une limitation

en phosphate à l'induction de la voie de biosynthèse n'est pas encore élucidée. L'interruption

du gène pkk conduit à une très forte augmentation de la production d'antibiotique chez

Streptomyces lividans (Chouayekh et al., 2002).

27


);>- Oligoéléments

La synthèse de métabolites secondaires a une tolérance plus faible à la gamme de concentration en oligoéléments que la croissance. Plusieurs oligoéléments (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo), cofacteurs de la croissance des microorganismes, sont nécessaires à des concentrations très faibles (environ 10-7 M). Certains jouent un rôle important, quantitativement et qualitativement, dans la biosynthèse des antibiotiques. Le manganèse, le fer et le zinc sont les ions métalliques les plus importants pour la production des antibiotiques. Thayer et al. (1985) ont montré que le Fe2(S04)3 et le MnC12 stimulent la production de la monensine par Streptomyces cinnamonensis.

Certains éléments chimiques auraient une influence sur les types d'antibiotiques voire les type de famille d'antibiotiques produits. Ces éléments ont probablement des cibles multiples sur les systèmes de biosynthèses de ces métabolites.

11.3.3. Régulations par le taux de croissance

Beaucoup d'antibiotiques semblent être produits à faible taux de croissance. C'est le cas de l'acide clavulanique qui est produit à des taux de croissance inférieurs à 0,05 hl alors qu'il n'est pas produit à taux de croissance élevé (0,1 h-1) (Roubos et al., 2001). La production de céphamycine C chez Streptomyces cattleya est également soumise à ce type de régulation (Lilley et al., 1981). La synthèse d'antibiotiques est induite par la diminution du taux de croissance chez Saccharopolyspora erythraea, chez Streptomyce hygroscopicus (Wilson et al., 1999), chez Streptomyces clavuligerus (Lebrihi et al., 1988).

Le problème est qu' il est difficile de déterminer le rôle du taux de croissance dans l' initiation du métabolisme secondaire car il n'est pas indépendant du phénomène de limitation nutritionnelle. Autrement dit, une limitation nutritionnelle provoque systématiquement une diminution du taux de croissance alors il n'est pas possible de faire la différence entre l' effet de la limitation nutritionnelle et l'effet du ralentissement du métabolisme primaire.

11.3.4. Régulations par les paramètres environnementaux

L'influence des facteurs physico-chimiques (pH, température, agitation et aération) sur l'initiation de la biosynthèse des métabolites secondaires existe. Par exemple, un choc thermique de lh induit la production de jadomycine B chez Streptomyces venezualae (Doull et al., 1993) .

Pfefferle (2000) a étudié l'influence de la vitesse et du mode d'agitation et de l' aération sur la production de métabolites secondaires chez le genre Streptosporangium. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec une agitation de type « turbine - hélice » marine.

28

j

1

III . IMPORTANCES DES METABOLITES SECONDAIRES PRODUITS PAR LES ACTINOMYCETES

III. IMPORTANCES DES METABOLITES SECONDAIRES PRODUITS

PAR LES ACTINOMYCETES

111.1. Antibiotiques

Si les antibiotiques issus des actinomycètes sont connus d'abord pour leurs applications médicales, ils présentent un intérêt significatif dans les domaines de la santé animale, de

l'élevage et de l'agriculture (Berdy, 2005).

111.1.1. En santé humaine

Parmi les nombreux antibactériens issus d'actinomycètes, on peut citer comme exemple:

Les gentamicines produites par Micromonospora spp. Administrées par voie parentérales pour traiter des infections sévères des germes à Gram-négatif.

La rifampicine, un dérivé de la rifamicine produite par Nocardia mediterranei, utilisée dans le traitement de la tuberculose.

Outre les antibactériens, l'activité de ces molécules peut s'exercer vis-à-vis des champignons. L'antifongique le plus exploité en thérapeutique est la nystamine, un tetraène extrait de culture de Streptomyces noursei (Ouhdouch, 2001).

L'antiparasitaire bien connu est la spiramycine, un macrolide antibactérien de Streptomyces ambofaciens, efficace dans le traitement de la toxoplasmose (Ninet, 1960).

L' antivirus qu'on peut mentionner est la 9-Z-arabinofuranosyladine de Streptomyces antibiticus, synthétisé par voie chimique et actif sur le virus de l'herpès (Ninet, 1960).

Plusieurs anthracyclines et quinones dont la daunorubicine de Streptomyces coeruleorubidis sont utilisés dans le traitement de plusieurs types de cancer, dont les leucémies en particulier (Ninet, 1960).

111.1.2. En santé animale et élevage

Les antibiotiques issus des actinomycètes sont utilisés en élevage comme adjuvants pour l' alimentation animale en stimulant la croissance et en améliorant le rendement alimentaire ou en protégeant les jeunes en début d'élevage. C'est le cas des bambermycines utilisées chez le porc et les volailles (Stapley et Woodruff, 1982).

Les antibiotiques sont aussi largement utilisés en médecine vétérinaire, comme l'ivermectine produite par Streptomyces avermitilis, qui est un anthelminthique (contre les nématodes chez les animaux) (Stapley et Woodruff, 1982).

29

Ill . IMPORTANCES DES METABOLITES SECONDAIRES PRODUITS PAR LES ACTINOMYCETES

111.1.3. En agriculture

Les activités des antibiotiques destinés à l'agriculture s'étendent à différents domaines comme le contrôle des maladies des végétaux (insecticides, herbicides et régulateurs du métabolisme végétal). La blasticidine S est un puissant fongicide de type nucléotidique, connue pour son activité sur Piricularia oryzae, pathogène chez le riz (Demain, 1995).

111.2. Enzymes

Les actinomycètes synthétisent aussi une grande panoplie d'enzymes qui sont d'une grande valeur commerciale. Nous citons à titre d'exemple:

• La tyrosine hydroxylase Synthétisée par une espèce appartenant au genre Streptomyces et qui permet la synthèse de

3.4-Dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) à partir de la tyrosine. La L-DOPA est utilisée de manière intensive dans le traitement de la maladie du Parkinson (Sukumaram et al., 1979).

• Les cellulases synthétisées par certaines espèces Actinomycétes tel que Streptomyces cellulolyticus (Li,

1997) et Streptomyces thermocoprophilus (Kim et al., 2000). Ont une grande valeur commerciale. Elles sont utilisées en industrie pharmaceutique dans des formules médicamenteuses à vocation d'aide digestive. Une production significative de ces enzymes est orientée vers trois marchés principaux : l'industrie alimentaire où les cellulases sont utilisées pour faciliter la filtration des diverses suspensions riches en fibres cellulosique, l'industrie textile où elles sont utilisées pour le traitement des toiles de coton et dans la fabrication de pâte à papier où l'addition de cellulases aux suspensions de pâtes en cours de lavage et surtout aux suspensions de pâtes de recyclage améliore significativement leur filtrabilité et conduit à des économies importantes de consommation d'eau (Scriban, 1993).

• Les xylanases Une utilisation très prometteuse de ces enzymes est en cours de développement industriel

: elles peuvent remplacer l'utilisation des composés chlorés pour le blanchiment des pâtes de papier (Scriban, 1993).

D'autres applications des enzymes sont résumées dans le tableau ci-dessous:

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III. IMPORTANCES DES METABOLITES SECONDAIRES PRODUITS PAR LES ACTINOMYCETES

TableauJ. Exemples d'enzymes employées dans différents secteurs industriels (Kirk et al., 2005).

Secteur indust:Iiel

ou Classe d"utilisation Enzyme Application

Indusnie des détergems -Cellulase -Nettoyage. claiification des couleurs.

1 -Amylase -Enlèvement des tâches d"aruidon

-Protéase -Enlèvement des tâches protéiques

-Lipase -Enlèvement des tâches des graisses

Indusuie des bois ons -Pectinase -Dépectinisation. Clarification des

jus. broyage.

-Amylase -Traitement des jus.

Produits laitiers -Pectine méthyl -Affenuissement de produits à base de

estèrase fiuits.

-Protéase -Lait caillé.

-Lipase -Aromes des fromages.

Industrie textile -Cellulase -Assouplissement du coton

-Pectate lyase -Lessivage

Pâte à papier -Cellulase -Désencrage. améliorant de drainage.

Modification de la fibre.

-Xylanase -Augmentation du blanchiment

31

Conc1us101

CONCLUSION

CONCLUSION

Les actinomycètes sont largement distribués dans le sol, les composts, l'eau et d'autres environnements. Ils sont souvent considérés comme équivalent procaryotique des mycètes. Ils ont un rôle important dans la réutilisation des matières organiques complexes. Ils concurrencent effectivement d'autres microbes et survivent dans des conditions environnementales défavorables.

L'emphase attribuée aux actinomycètes dans l'application biotechnologique est un résultat de la vaste diversité métabolique de ces organismes et de leur longue association avec l'environnement et des besoins humains.

Les actinomycètes sont bien connus en tant que producteurs potentiels des métabolites secondaires biologiquement actifs d'importance économique aux industries pharmaceutiques, chimiques et agricoles. Les besoins de prospect des sources alternatives de produits naturels issus des actinomycètes sont soulignés.

Plusieurs écosystèmes, ont été explorés dans le but de découvrir des espèces rares de bactéries actinomycétales pouvant être une source potentielle importante et encore peu explorée de nouveaux métabolites bioactifs capables d'offrir des substances intéressantes, plusieurs laboratoires se sont orientés vers leur isolement et l'études de la biodiversité en actinomycètes des différents écosystèmes est plus que nécessaire dans la perspective d'isoler des genres ou des espèces rares.

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Pr&enti et soutenu par : BOUCHERMA Rabiha BOUDJEDJOU llallma

Encadreur: M• AZZOUZ Wassila

+LE METABOLISME SECONDAllU!. CHEZ LES DACTEl\IBS ACTlNOMYCETALES ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-RESUME

Les actinomycètes sont des bactéries à Gram positif avec un pourcentage G+C élevé. Ces bactéries colonisent différents écosystèmes(le sol en est le réservoir principal, l'air et les milieux aquatiques). Les actinomycètes sont bien connus en tant que producteurs potentiels de métabolites secondaires biologiquement actifs d'importance économique élevée comme les antibiotiques dont 60 % de ces molécules sont produites par les actinomycètes, les enzymes et les antioxydants. Le genre Streptomyces, qui sécrète plus de 800/o de ces molécules, est très intensément exploité. Les recherches actuelles de nouvelles molécules sont orientées vers des souches et des espèces nouvelles appartenant à d'autres genres et provenant d'écosystèmes extrêmes ou particuliers. Dans le présent travail, nous nous sommes intéressés à l'étude des caractéristiques générales des actinomycètes, leur métabolisme secondaire et les principaux métabolites produits par ces bactéries ainsi que l'importance économiques des produits issus des actinomycètes.

Mots clés : Actinomycètes, métabolisme secondaire, substances bioactives.

Actinomycetes are Gram positive bacteria with a high percentage G+C. These bacteria coloniz.e various ecosystems (soil, air and aquatic environments). The actinomycetes are well-known as potential producers ofbiologically active secondary metabolites ofhigh economic importance like antibiotics ofwhich 60 % ofthese molecules are produced by the actinomycetes, enzymes and antioxydants. Streptomyces, which produce more than 800/o of these molecules, is very intensely exploited. The current searchs for new molecules are directed towards new stocks and species belonging to other genera and coming from extreme or particular ecosystems. In this work, we were interested in the study of the general characteristics of the actinomycetes, their secondary metabolism and the principal metabolites produced by these bacteria as well as the importance economic of the products resulting from the actinomycetes.

Kev words: Actinomycetes, secondary metabolism, bioactive substances. ~

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