les bactériocines de classe iia : des armes naturelles contre les pathogènes alimentaires

Les bactériocines de classe IIa :

des armes naturelles contre les pathogènes alimentaires

Thibaut JACQUET

Travaux encadrés par Anne-Marie Revol-Junelles et Catherine Cailliez-Grimal

Domaines de compétence : Physicochimie – Microbiologie - Bioconversion

Savoir-faire:

Caractérisation, fonctionnalisation et vectorisation de molécules d’intérêt. Détermination de leurs propriétés structurales et fonctionnelles en vue de leur application dans les domaines de la santé et alimentaire.

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Problématique

Listeria monocytogenes

Lactococcus sp.

Septicémies, méningites, infections utérines chez la femme enceinte…

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Lactococcus lactis Listeria monocytogenes

Bactériocine (Nisine, E234)

Problématique

Carnobacterium maltaromaticum : une souche compétitrice de Listeria monocytogenes

Listeria monocytogenes ATCC15313

Carnobacterium maltaromaticumCP5

Inhibition due à une bactériocine de classe IIa : Cbn BM1.

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Qu’est-ce qu’une bactériocine ?

Synthétisé par voie ribosomale sous forme d’un précurseur

Modifié ou non par voie post-traductionnelle

Spectre d’action étroit

Peptide antibactérien

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Qu’est-ce qu’une bactériocine de classe IIa ?

Faible poids moléculaire (37 à 48 a.a.)

Peptide cationique, hydrophobe et thermostable

Présence d’une séquence conservée en N-terminal

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Structurée en hélice uniquement en milieu apolaire

Leucocine A

Sakacine P

Curvacine A

Carnobactériocine B2

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Qu’est-ce qu’une bactériocine de classe IIa ?

Objectifs des travaux de recherche :

1) Déterminer le(s) mécanisme(s) d’action de Cbn BM1, une bactériocine de classe IIa produite par Carnobacterium maltaromaticum CP5.

2) Déterminer les propriétés de surface des bactéries cibles de Cbn BM1.

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Mécanisme(s) d’action de Cbn BM1

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Les bactériocines ciblent la membrane bactérienne :

- Perturbation des potentiels membranaires- Modification de la fluidité membranaire- Perturbations morphologiques des bactéries

Milieu extra-cellulaire

Cytoplasme

Perturbation des potentiels membranaires

Deux potentiels membranaires composent la force protomotrice :

La perturbation de chacun de ces potentiels peut être observée par une variation de l’intensité de fluorescence de sondes spécifiques.

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- Le : gradient transmembranaire d’ions K+ et Na+

- Le pH : gradient transmembranaire d’ions H+

pH

Milieu extra-cellulaire

Cytoplasme

Mesure du potentiel de Listeria monocytogenes

Fluo

resc

ence

Inte

nsity

(A.U

.)

Ajout de Cbn BM1

Cbn BM1 perturbe le potentiel de L. monocytogenes.

Sonde : DiSC(3)5

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t (s)

Ajout de Nigéricine

Mesure de la fluidité membranaire

Mesure de l’anisotropie de fluorescence

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- Le TMA-DPH : pour la fluidité de la surface de la membrane

- Le DPH : pour la fluidité du cœur de la membrane

Utilisation de deux sondes :

Cbn BM1 rigidifie uniquement la surface de la membrane de Listeria monocytogenes EGDe.

Va

riatio

n o

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iso

tro

py

(A.U

.)

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Fluo

resc

ence

Ani

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opy

Varia

tion(

A.U

.)

Mesure de la fluidité membranaire

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Modifications morphologiques par Cbn BM1

Topographie des bactéries par microscopie de force atomique

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Modifications morphologiques par Cbn BM1

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Modifications morphologiques par Cbn BM1

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Modifications morphologiques par Cbn BM1

Bactérie non traitée Bactérie traitée par Cbn BM1

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Conclusion

Les mécanismes d’action ont été déterminés au niveau :

- des potentiels transmembranaires- des modifications de fluidité membranaire- de la morphologie cellulaire- des fuites de composés intracellulaires

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Ces différentes études ont également été réalisées en fonction de l’état physiologique des bactéries cibles.

Les mécanismes d’action de Cbn BM1 ont été mis en évidence sur quatre souches bactériennes :

- Listeria monocytogenes EGD-e- Listeria monocytogenes EGD-e mptI- Carnobacterium maltaromaticum DSM20730- Carnobacterium maltaromaticum CP5

Conclusion

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