Procédés innovants pour la production de dithiolopyrrolones par Saccharothrix algeriensis NRRLB-24137

Innovative processes for dithiolopyrrolones production by Saccharothrix algeriensis NRRLB-24137

• Auteur / Autrice : Alaa Hamdar
• Direction : Geneviève Baziard, Barbora Lajoie Halova
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénieries microbienne et enzymatique
• Date : Soutenance le 24/10/2018
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie chimique (Toulouse ; 1992-....)
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Raphaël Duval, Frédéric Jorand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éliciteurs

synthèse chimique

Pyrroles

Actinobactéries

Mots clés libres

Saccharothrix algeriensis

Dithiolopyrrolones

Eliciteurs chimiques

Espèces réactives d'oxygène

Electrode polarisée

Saccharothrix algeriensis

Dithiolopyrrolones

Chemical elicitors

Reactive oxygen species

Polarized electrode

Résumé

Saccharothrix algeriensis est une Actinobactérie rare capable de synthétiser divers dérivés de dithiolopyrrolones (DTPs) aux propriétés phytosanitaires intéressantes. L'objectif de la thèse vise à développer différentes méthodes, alternatives à la synthèse organique, pour optimiser la production de DTPs par la régulation du métabolisme de la bactérie. Deux approches ont été envisagées : * la première fait appel à des éliciteurs chimiques tels que l'éthanol, le butan-1-ol, le diméthylsulfoxyde et des homosérines lactones (C4-HSL, 3-oxo-C12-HSL et 3-OH-C12-HSL). Les effets de la concentration de ces composés et du temps d'addition dans le milieu de culture ont été étudiés et une investigation sur le mécanisme d'action de l'éthanol a été initiée * la deuxième utilise une approche physico-chimique innovante modifiant le métabolisme microbien à l'aide d'une électrode polarisée. Des électrodes en carbone, en acier et en platine de topographies variées ont servi pour l'étude de l'effet du potentiel, par rapport à une électrode au calomel saturée (ECS), sur la croissance de S. algeriensis et la production de dithiolopyrrolones. Les résultats obtenus montrent que l'ajout de l'éthanol à une concentration de 1,74 % v/v ou du diméthysulfoxyde à 3 % v/v au début de la culture, induit une augmentation significative de la production spécifique des DTPs. Celle-ci est multipliée par un facteur 19 avec l'éthanol et par 6 avec le diméthylsulfoxyde. Dans le cas de l'éthanol, cette induction serait médiée par des espèces réactives de l'oxygène. Par ailleurs, l'ajout simultané de la C4-HSL et de la 3-oxo-C12-HSL à des doses successives de 500 µM permet de multiplier la production spécifique des DTPs par un facteur 2,5. L'utilisation d'une électrode polarisée, en platine ou en carbone, permet un bon développement mycélien de S. algeriensis contrairement à une électrode en acier. Sous le potentiel -0.3 V/ECS, des concentrations élevées en dithiolopyrrolones ont été quantifiées.

Saccharothrix algeriensis is a rare Actinobacterium that produces a variety of dithiolopyrrolone derivatives (DTPs). These biocidal compounds are used as plant and crop- protection products. The aim of this thesis is to develop new strategies for DTPs production by regulating bacterial metabolism as an alternative to the chemical synthesis of these compounds. Two strategies were used : * the first strategy consist of using chemical elicitors such as ethanol, butan-1-ol, dimethylsulfoxide and homoserine lactones (C4-HSL, 3-oxo-C12-HSL and 3-OH-C12-HSL). The effects of concentration and time addition of these compounds were studied and ethanol mode of action was investigated. * the second strategy is a physico-chemical innovative approach that modifies bacterial metabolism using a polarized electrod. Platinum, carbon and stainless steel electrodes with varied topographies were used to study the effect of the potential, versus a saturated calomel electrode (SCE), on the growth of S. algeriensis and DTPs production. Our results show that the addition of pure ethanol and dimethylsulfoxide, at the beginning of the culture (t0), in respective concentrations of 1,74 % v/v and 3 % v/v increases DTPs specific production. This one was multiplied by nineteen-fold in presence of ethanol and by six-fold in presence of dimethylsulfoxide. In the case of ethanol, the induction of DTPs biosynthesis is mediated by reactive oxygen species (ROS). Furthermore, simultaneous addition of C4-HSL and 3-oxo-C12-HSL in multiple doses of 500 µM increases DTPs specific production by 2,5 fold. In presence of polarized platinum and carbon electrodes mycelium development of S. algeriensis is thicker than that grown on stainless steel electrode. Although, under - 0,3 V/SCE, high DTPs concentrations were quantified in comparison to other conditions tested.