A propos de quelques métabolites remarquables de cynobactéries : cyanopeptoline, aéruginosine et anatoxine-a

About some secondary metabolites produced by cyanobacteria : cyanopeptolin, aeruginosin and anatoxin-a

• Auteur / Autrice : Sabrina Cadel-Six
• Direction : Annick Méjean
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Microcystis

Anatoxine-a

Cyanopeptoline

Aéruginosine

Halogénase

ITS (Intergenic Transcribed Spacer)

Résumé

Les cyanobactéries sont des organismes procaryotes photosynthétiques capables de produire de nombreux métabolites secondaires. Cette thèse s’intéresse à la caractérisation moléculaire de cyanobactéries productrices de neurotoxines (anatoxine-a et homoanatoxine-a) ainsi qu’à la mise en évidence d’un gène codant pour une activité halogénase dans les clusters de gènes de biosynthèse des métabolites : cyanopeptoline et aéruginosine. De nombreux cas d'intoxications neurotoxiques d'animaux sauvages et domestiques sont régulièrement reportés en France. Nous avons mis en évidence sur deux sites pour lesquels des épisodes mortels ont été rapportés la présence de neurotoxines de cyanobactéries. Les cyanobactéries productrices d’anatoxine-a ont été isolées et déposées dans la collection de cyanobactéries de l’Institut Pasteur PCC. La caractérisation phénotypique et génétique des souches axéniques obtenues montre qu’il s’agit de souches du genre Oscillatoria. Sur la base des séquences codant pour les ARNr16S et ITS (Internal Transcribed Spacer) les relations phylogénétiques des nouvelles souches neurotoxiques au sein du genre Oscillatoria ont été étudiées. Une étude du contenu métabolique en cyanopeptoline et aéruginosine et de la présence des leur clusters de gènes de biosynthèse a été entreprise chez une trentaine de souches de Microcystis. Elle a permis de mettre en évidence la présence d’halométabolites et d’identifier les gènes portant l’activité halogénase au sein des clusters aer et mcn. L’histoire évolutive des clusters aer et mcn au sein du genre Microcystis a été reconstituée par analyse des séquences ITS. Le gène halogénase semble avoir été acquis par la cyanobactérie probablement d'une protéobactérie ancestrale par transfert horinzontal.

This work of PhD is cantered around three secondary metabolites produced by cyanobacteria (cyanopeptolin, aeruginosin and anatoxin-a). The first part of this work reports the results about isolating and purifing neurotoxic cyanobacteria from natural samples. Repeated dog deaths occurred in the last years in southern France. Signs of intoxication indicated acute poisoning due to a neurotoxin. Samples were collected at the border of tarn river in summers 2005 and 2006 from six different sites along 30 km. The cyanobacterial neurotoxines anatoxin-a and homoanatoxin-a were detected in extracts of most samples examined by gas chromatography-mass spectrometry. Fifteen filamentous cyanobacteria of the order Oscillatoriales were isolated and displayed four distinct phenotypes. Three of the phenotypes are assignable to the genera Oscillatoria/Phormidium, the fourth to the genus Geitlerinema. The genetic relatedness of the new isolates was evaluated by comparison of the ITS sequences with those of six oscillatorian strains from the PCC collection. Our findings prove that neurotoxic oscillatorian cyanobacteria exist in the Tarn river and thus were most likely implicated in the reported dog poisonings. Furthermore, they re-emphasise the importance of monitoring benthic cyanobacteria in aquatic environments. The second part of this work presents the evolution of the halogenase genes of the strains Microcystis sp. Producing chloreted cyanopeptolin and aeruginosin. Twenty-eight axenic strains of Microcystis aeruginosa from the PCC and NIES culture collections were screened by MALDI-TOF mass spectrometry and their genome analysed by degenerated oligonucleotides. Two putative halogenase genes present in cyanopeptoline and aeruginosin synthetase clusters were identified. Their nucleotide and deduced amino acid sequences were analysed in detail. A phylogenetic study was conducted on thirty halogenase and putative halogenase genes from different microorganisms.