Identification et caractérisation par spectrométrie de masse de substances à activités biologiques produites par des souches de BacillusS

• Auteur / Autrice : Armelle Ballade Tosco
• Direction : Jean-Marie Schmitter
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences chimiques. Chimie analytique et environnement
• Date : Soutenance le 24/03/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie de masse

microbiologie

Bacillus (bactéries)

Mots clés libres

Bacillus

Hplc

Maldi

Électrospray

Ms/ms

Fragmentation

Lipopeptide

Activité biologique

Bacillus

Hplc

Maldi

Electrospray

Ms/ms

Fragmentation

Lipopeptide

Biological activity

Résumé

Les substances synthétisées par les bactéries du genre Bacillus présentent un grand intérêt en raison de leurs nombreuses activités antimicrobiennes. L’objectif de ce travail a consisté à mettre au point un protocole analytique fiable pour extraire ces substances, et les caractériser par spectrométrie de masse et par leurs activités biologiques. Une première approche par spectrométrie de masse MALDI-ToF ne nous a pas donné de résultats satisfaisants en raison d’un phénomène de suppression spectrale. Une seconde stratégie d’étude combinant deux techniques analytiques a alors été envisagée. Les composés et les familles lipopeptidiques ont d’abord été séparés par chromatographie liquide analytique et analysés en ligne en mode de couplage ESI-IT. Ensuite les fractions collectées ont été caractérisées par spectrométrie de masse MALDI-Q-ToF (et ESI-Q-ToF) pour déterminer les masses exactes et obtenir des spectres de fragmentation complémentaires des premiers. Ce procédé nous a permis d’établir des critères d’identification des composés et des familles de lipopeptides de structures connues. Cette caractérisation est basée sur des temps de rétention en chromatographie, des mesures de masses exactes et sur des schémas de fragmentations. Nous avons fait de même avec les composés non identifiés et ensuite évalué leur activité biologique en réalisant des tests de diffusion sur agar. Cette stratégie d’étude permet de faire un criblage de l’ensemble des biomolécules produites par des souches de Bacillus et de relier une structure à une activité biologique. Ce protocole, mis au point pour des cultures réalisées en milieu liquide, a ensuite été adapté aux cultures sur boîtes de Pétri pour pouvoir analyser les composés produits à l’échelle de la colonie bactérienne.

Compounds produced by Bacillus bacteria present a major interest because of their biological activities. The aim of this work was to develop a reliable analytical methodology to extract these compounds, and to characterize them by mass spectrometry and by their biological activities. A first approach by MALDI-ToF mass spectrometry doesn’t give satisfactory results because of strong spectral suppression effects. Therefore, we have designed a second strategy which combined two analytical technologies. First, compounds and lipopeptides families were separated by analytical liquid chromatography and analysed by ESI-IT. Then, collected fractions were characterized by MALDI-Q-ToF (and ESI-Q-ToF) in order to determine accurate mass measurements and obtain complementary product ion spectra. This process led us to establish identification criteria of compounds and lipopeptides families which have known structures. This characterization is based of retention times in chromatography, accrurate mass measurements and fragmentation schemes. We have achieved the same experiments with non identified compounds and then assessed their biological activity by agar well diffusion test.This strategy allows to obtain a screening of whole of the biomolecules produced by bacillus strains and establishes a link between structure and biological activity. This methodology, designed for cultures in liquid medium, was then adapted to cultures in Petri disches in order to analyse compounds producted at the bacterial colony scale.