Valorisation chimique et biotechnologique de la biodiversité marine de l’Archipel des Comores : recherche de molécules naturelles anti-âge

par Charifat Saïd Hassane

Thèse de doctorat en Chimie et microbiologie

Sous la direction de Anne Gauvin-Bialecki et de Laurent Dufossé.

Le président du jury était Evelyne Vidal-Ollivier.

Le jury était composé de Mireille Fouillaud, Fabien Guérin, Jamal Ouazzani.

Les rapporteurs étaient Marie-Lise Bourguet-Kondracki, Olivier Grovel.


  • Résumé

    Le vieillissement du corps humain crée un terrain propice au développement de certaines pathologies. Afin de ralentir ou retarder l’apparition des effets physiologiques normaux ou pathologiques liés à l’âge, différentes stratégies de recherche peuvent être développées. Aussi, dans le cadre de cette thèse, plusieurs éponges marines, collectées à Mayotte, ont été évaluées pour leur capacité à produire des métabolites aux propriétés anti-âge. L’évaluation des activités biologiques a été menée sur les cibles suivantes : élastase et tyrosinase (vieillissement cutané), CDK7 et protéasome (cancers), Fyn kinase (maladie d’Alzheimer), catalase (stress oxydant) et sirtuine 1 (différentes fonctions biologiques). Les éponges Lendenfeldia sp. et Scopalina hapalia, en raison de leurs activités biologiques, ont été sélectionnées pour des études chimiques. L'extraction, l'isolement et l'identification de leurs métabolites ont été entrepris par différentes techniques chromatographiques (CLMP, CLHP…) et spectroscopiques (SMHR, RMN 1D et 2D). Vingt métabolites appartenant aux classes chimiques des alkylglycérols, des buténolides, des dicétopipérazines, des épidioxystérols, des phospholipides ainsi que des polybromodiphényléthers ont été isolés de ces deux éponges. Il est à noter que quatre métabolites de structures nouvelles ont été isolés de S. hapalia dont la composition chimique n’avait été jusqu’à ce jour que très peu étudiée. Par ailleurs, peu d’études portant sur la caractérisation et le potentiel de production de métabolites d’intérêts de la communauté microbienne associée à S. hapalia ont été retrouvées dans la littérature. Dans cette thèse, la communauté bactérienne de cette éponge a été caractérisée, par une approche de métagénomique ciblée. Cette étude a mis en lumière une communauté majoritairement dominée par les Protéobactéries suivis par les Cyanobactéries, les Bacteroidetes, les Planctomycètes ainsi que les Actinobactéries. L’étude de la diversité microbienne cultivable a permis l’isolement de microorganismes appartenant aux genres Bacillus, Micromonospora, Salinispora, Rhodococcus, Aspergillus, Chaetomium et Nigrospora. Enfin, trente microorganismes ont été caractérisés pour leur capacité à produire des molécules bioactives en mettant en œuvre les techniques de culture classique couplées à une récupération in situ des molécules produites par les microorganismes. L’évaluation des activités anti-âge des extraits produits a été réalisée par un criblage sur les sept cibles biologique étudiées. Quinze souches différentes ont été identifiées comme prometteuses pour la recherche de métabolites aux différentes propriétés anti-âge.

  • Titre traduit

    Valorization of marine biodiversity from Comoros Archipelago by chemical and biotechnological approaches : research for anti-aging natural products


  • Résumé

    Human aging creates a breeding grounds for the development of conditions that get more common as we get older. In order to slow or delay the onset of physiological or pathological effects of aging process, different research strategies can be developed. Thus, in the context of this PhD work, several marine sponges collected in Mayotte, were evaluated for their capacity to produce metabolites with anti-aging properties. The evaluation of biological activities was carried out on the following biological targets: elastase and tyrosinase (skin aging), CDK7 and proteasome (cancers), Fyn kinase (Alzheimer's disease), catalase (oxidative stress) and sirtuin 1 (different biological functions). Because of their biological activities, the marine sponges Lendenfeldia sp. and Scopalina hapalia were selected for chemical studies. The extraction, isolation and identification were undertaken by various chromatographic (MPLC, HPLC ...) and spectroscopic (HRMS, 1D and 2D NMR) techniques. Twenty metabolites belonging to the chemical classes of alkylglycerols, butenolides, diketopiperazines, epidioxysterols, phospholipids and polybromodiphenyl ethers were isolated from these sponges. It should be noted that four new metabolites of new structures were isolated from S. hapalia whose chemical composition has been little studied up until now. Furthermore, there is a paucity of information on its microbial community and its potential for bioactive metabolites production. The bacterial community associated with S. hapalia was therefore characterized by a targeted metagenomic approach. This study shed light on a diverse community highly dominated by Proteobacteria followed by Cyanobacteria, Bacteroidetes, Planctomycetes as well as Actinobacteria. The use of cultivation approach allowed the isolation of microorganisms affiliated to genera Bacillus, Micromonospora, Salinispora, Rhodococcus, Aspergillus, Chaetomium and Nigrospora. Finally, the potential of isolated microorganisms to produce bioactive molecules was investigated in two steps: 1) by implementing conventional culture techniques coupled with in situ recovery of the molecules produced by the microorganisms, 2) by screening the produced crude extracts from thirty isolates for anti-aging activities. The results highlighted fifteen promising microorganisms producing bioactive metabolites with various anti-aging activities.


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