Etude génétique et physiologique de la dégradation de la morpholine, la pipéridine et la pyrrolidine par des mycobactéries

• Auteur / Autrice : Pascal Poupin
• Direction : Nicole Truffaut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie enzymatique, bioconversion et microbiologie
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Compiègne

Résumé

La morpholine, la pipéridine, et la pyrrolidine appartiennent à la famille des amines cycliques importantes pour l'industrie. Lors de leur dissémination dans l'environnement, ces composés peuvent réagir avec les nitrites, les nitrates et le NO2 pour donner des dérivés cancérigènes (N-nitroso composés). Dans cette étude, dix mycobactéries capables de dégrader la morpholine, la pyrrolidine, et dans certains cas la pipéridine et d'utiliser ces composés comme seule source de carbone, d'azote et d'énergie ont été isolées. L'utilisation d'inhibiteurs spécifiques et des mesures spectrophotométriques ont permis de démontrer l'implication d'un cytochrome P450 dans leur dégradation. Cette protéine catalyse l'ouverture du cycle, probablement par rupture de la liaison C-N et constitue donc une des enzymes clé du métabolisme de ces molécules. La capacité à dégrader la morpholine n'est pas présente dans toutes les mycobactéries à croissance rapide, mais M. Fortuitum et M. Smegmatis mc2155, deux souches de collection, peuvent métaboliser la pipéridine et la pyrrolidine. Un cytochrome P450 est impliqué dans ces dégradations. Deux intermédiaires de dégradation de la morpholine ont été identifiés en analysant des surnageants de cultures par RMN du proton. M. Smegmatis mc2155 a été mutagénisée par transposition et un clone qui exprime de façon constitutive les enzymes nécessaires à la dégradation de la pipéridine a été isolé. Deux gènes ont été clonés et séquencés à partir de ce mutant. Le gène pipR code pour une protéine de régulation de la famille GntR qui est impliquée dans le contrôle négatif de la voie de dégradation de ces amines. Le gène pipA code pour une nouvelle famille de cytochromes P450 (CYP151). Lorsque ce gène est muté, les clones obtenus perdent la capacité à métaboliser la pipéridine et la pyrrolidine. Par hybridation, un cistron homologue au gène pipA a été mis en évidence dans différentes mycobactéries dégradant la morpholine et la pyrrolidine.