Synthèse de pseudopeptides antibactériens à partir de peptides d'origine marine identifiés chez le Céphalopode Sepia officinalis et création de séquences peptidiques bactéricides non naturelles : applications potentielles en santé humaine et animale

par Emilie Duval

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Joël Henry.

Soutenue en 2008

à Caen .


  • Résumé

    Chez la seiche commune Sepia officinalis, les œufs sont protégés par une capsule dont les différents constituants sont sécrétés par les glandes annexes de l’appareil génital et par la poche du noir. Les travaux menés à l’aide de tests antibactériens montrent que celle-ci exerce une activité antibactérienne qui trouve en partie son origine dans la présence de peptides complètement nouveaux agissant en synergie. Ces données démontrent clairement que la barrière mécanique constituée par la capsule, est complétée par une protection chimique sans doute destinée à préserver l’embryon pendant les 90 jours que dure l’incubation. L’origine de ces peptides antibactériens reste à définir : glandes annexes de l’appareil génital ou bactéries associées à la capsule. Enfin, les CMI mesurées étant supérieures à 100 micromètres, ces peptides n’ont pas été retenus pour une exploitation future. Parallèlement, un criblage des peptides régulateurs, neuropeptides et peptides ovariens, identifiés au laboratoire sur la base de leur implication dans le contrôle de la reproduction, a été réalisé avec un test antibactérien en milieu liquide. Une inhibition de croissance est alors obtenue en présence du décapeptide ALSGDAFLRFamide. La substitution de l’aspartate par une lysine puis l’introduction de résidus de type aza-beta 3 s’est traduite par un abaissement significatif des CMI sur la plupart des souches testées mais plus particulièrement sur les souches de bactéries pathogènes. Enfin, trois peptides de novo ont été créés sur la base de caractéristiques structurales communes à différentes familles de peptides antibactériens. L’un d’entre eux nommé K4 en raison de la nature de son extrémité C-terminale, présente des CMI extrêmement basses, similaires et même parfois inférieures à celles de l’ampicilline. Par ailleurs, sa faible masse moléculaire et l’absence d’acides aminés modifiés qui rend possible la production d’un peptide recombinant, sont deux atouts essentiels dans l’optique d’une exploitation industrielle. Les analogues peptidiques et pseudopeptidiques de l’ALSGDAFLRFamide ainsi que le peptide K4 font l’objet d’un dépôt de brevet par l’entreprise SERB, puisque les tests de cytotoxicité et les tests hémolytiques ont permis d’établir leur innocuité à des concentrations bien supérieures aux CMI mesurées pour les différentes souches bactériennes. Des perspectives d’exploitation dans le domaine de la santé humaine et animale sont donc envisageables. Pour terminer, notons que la première partie de ce travail qui ne fera pas l’objet de dépôts de brevets, a permis non seulement de caractériser des peptides antibactériens agissant en synergie mais aussi de mettre en évidence (sans les caractériser) des peptides de masse moléculaire élevée dans l’embryon et le liquide périvitellin. Ces résultats ouvrent donc des perspectives intéressantes en terme de recherche fondamentale, sur les mécanismes développés par l’embryon lors de son développement pour le maintien d’un environnement axénique.

  • Titre traduit

    Synthesis of antibacterial pseudopeptides from marine peptides identified in the cephalopod Sepia officinalis and design of de novo bactericidal peptides : putative applications in human and animal health


  • Résumé

    In the common cuttlefish Sepia officinalis, the eggs are protected by a capsule, the different composants of which are secreted by glands associated with the genital apparatus and by the ink sac. Tests show that these exhibit antibacterial activity which is due in part to the synergetic action of previously undescribed peptides. This data clearly demonstrates that the physcial barrier of the egg capsule is complemented by chemical protection which preserves the embryo during the 90 day incubation period. It is not known whether these antibacterial peptides originate in the glands associated with the genital apparatus or from bacteria associated with the capsule. Since the MIC of these substances were greater at 100 micrometers, these peptides were not considered suitable for future exploitation. In parallel, a survey was conducted, using antibacterial tests in liquid media, of the regulatory peptides, neuropeptides and ovarian peptides identified in the laboratory on the basis of their implication in the control of reproduction. Growth inhibition was obtained in the presence of the decapeptide ALSGDAFLRFamide. Substitution of the aspartate by a lysine followed by the introduction of aza-beta 3 type residues led to a significant lowering of MIC for most of the bacterial strains tested and particularly for pathogenic strains. Three de novo peptides were created based on the structural characteristics common to different families of antibacterial peptides. One of these, named K4 due to the nature of its C-terminal end, exhibited extremely low MIC, similar to, and sometimes less than, those of ampicillin. The low molecular mass of this peptide and the absence of modified amino acids (making production of a recombinant peptide possible), are two essential factors in the perspective of industrial exploitation. The peptidic and pseudopeptidic analogues of ALSGDAFLRFamide as well as K4 are the subject of a patent request by the company SERB, since cytotoxicity and hemolytic tests have demonstrated that they are innocuous at concentrations well above the MIC measured for different bacterial strains. Perspectives for exploitation in the fields of human and animal health are therefore envisaged. Finally, note that the first part of this study, which will not be the subject of patent requests, allowed not only characterisation of synergetically acting antibacterial peptides, but also demonstration of the existence (without characterisation) of high molecular mass peptides in the embryo and the perivitellin liquid. These results open interesting avenues for future fundamental research on the mechanisms of maintaining axenicity during embryo development.

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  • Détails : 1 vol. (135 f.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 114-135

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