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Submitted on 1 Jan 1996

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Bactériocines de bactéries lactiques : données récentessur leur structure, leur mode d’action et leurs

déterminants génétiquesY Cenatiempo, Jm Berjeaud, F Biet, C Fremaux, Y Hechard, D Robichon

To cite this version:Y Cenatiempo, Jm Berjeaud, F Biet, C Fremaux, Y Hechard, et al.. Bactériocines de bactérieslactiques : données récentes sur leur structure, leur mode d’action et leurs déterminants génétiques.Le Lait, INRA Editions, 1996, 76 (1_2), pp.169-177. �10.1051/lait:19961-215�. �hal-00929469�

Lait (1996) 76,169-177© Elsevier/lNRA

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Bactériocines de bactéries lactiques:données récentes sur leur structure,

leur mode d'action et leurs déterminants génétiques

y Cenatiempo 1, JM Berjeaud 1, F Biet 1, C Fremaux 1,2,

y Hechard 1, 0 Robichon 1

1 Institut de biologie moléculaire et d'ingénierie génétique, URA CNRS 1172, université de Poitiers,40, av du Recteur-Pineau, 86022 Poitiers cedex, France;

2 TEXEL, groupe Rhône-Poulenc, ZI de Buxières, BP 10, 86220 Dange-Saint-Romain, France

Résumé - Les bactériocines de bactéries lactiques sont l'objet d'une attention toute particulièredepuis une dizaine d'années en raison de l'intérêt tant fondamental qu'appliqué qu'elles suscitent.Produites par de nombreuses espèces et dirigées contre des espèces homologues ou plus éloignées,comme Listeria monocytogenes, leur structure primaire a permis de définir une classification en troisclasses (Iantibiotiques, petites bactériocines non lantibiotiques et bactériocines de grande taille). Leurmode d'action a été également analysé et différents modèles existent pour expliquer la perforation desmembranes des cellules cibles de ces bactériocines. La formation de pores membranaires se fait viaun récepteur protéique (non lantibiotiques) ou par une insertion directe dans les bicouches phospho-lipidiques (Iantibiotiques), plusieurs molécules d'une même bactériocine agissant en synergie dans tousles cas. L'analyse des déterminants génétiques des bactériocines montre une situation relativementsimple dans le cas de la divergicine A (utilisation de la voie générale d'exportation) et plus complexedans tous les autres cas décrits (voies d'exportation spécifiques faisant appel à des transporteurs detype ABC). La compréhension des mécanismes de production, d'immunité, de régulation, mais aussidu mode d'action des bactériocines de bactéries lactiques et des résistances en émergence demandeà être affinée à l'échelle moléculaire avant de pouvoir envisager de réelles applications dans les pro-duits laitiers et carnés.

bactériocine Ilantibiotique 1 immunité 1 peptide anti-Listeria

Summary - Bacteriocins of lactic acid bacteria: recent data on their structure, their mode ofaction and their genetic determinants. Bacteriocins of lactic acid bacteria (LAB) have been subjectedto numerous studies starting 10 years ago because theyare of major interest at both basic and appliedlevels. Bacteriocins are produced by numerous species of LAB and directed towards homologous oreventually heterologous (Listeria monocytogenes) strains. A classification has been proposed in sccor-dance to their primary structures. Three classes have been defined, namely lantibiotics, small nonlantibiotics and large size bacteriocins. Their mode of action has been analyzed. The current modelsare based on pore formation in the membranes of the target cells either by a direct insertion in the phos-pholipid bilayer (Iantibiotics) or after an interaction with a putative protein receptor. In both cases, sev-eral bacteriocin molecules acting concomitantly are thought to be involved in pore formation. Genetic

170 y Cenatiempo et al

determinants for bacteriocin synthesis, production and immunity are present in more or /ess comp/exgene c/usters. The simp/est system /eads to the synthesis of divergicin A (sec-dependent export)whereas other systems require dedicated export machineries (sec-independent export via ABC trans-porters). A better know/edge at the mo/ecu/ar /eve/ of the basic mechanisms for bacteriocin immu-nity, production and ifs regu/ation, and of the mode of action as weil as emerging resistance is still nec-essary betore envisaging extensive tectmolofice! applications in milk or meat products.

baeterioein / lantibiotie / immunity / anti-Iisterial peptide

INTRODUCTION

Les bactéries lactiques sont connues pourleur aptitude à produire des composés anti-bactériens leur permettant de se développerpréférentiellement dans divers écosys-tèmes. Parmi les substances synthétisées,des peptides, dénommés bactériocines,sont produits puis exportés à l'extérieur descellules productrices. Ils présentent unspectre d'activité plus ou moins large, quel-quefois limité aux espèces proches phylo-génétiquement des bactéries productrices.Ces bactériocines font l'objet depuis unedizaine d'années d'un nombre croissantd'études, ainsi qu'en témoigne l'abondantelittérature scientifique s'y rapportant (voirla dernière revue en date par Jack et al,1995). En arrière plan de ces nombreuxtravaux figurent diverses applications poten-tielles dans les produits laitiers, carnés etmarins, la faisabilité de ces applicationsrestant le plus souvent à démontrer. Seulsdes acquis fondamentaux seront abordésdans cette courte revue, qui fait un pointrapide sur les connaissances actuelles etévoque les pistes sur lesquelles sont lancésles divers laboratoires impliqués dans ledomaine.

UNE DÉFINITION SIMPLE

La définition d'une bactériocine a évoluéconsidérablement pour finalement se sim-plifier. On considère à présent qu'entre danscette catégorie toute molécule de nature

protéique (fut-ce partiellement), synthétiséepar la voie ribosomique et douée d'une acti-vité bactéricide ou bactériostatique. Parmileurs caractéristiques communes, on peutnoter que ces molécules sont synthétiséesau sein de la cellule sous la forme d'un pré-curseur et subissent un processus de matu-ration au cours de leur export vers le milieuextracellulaire.

LES BACTÉRIES LACTIQUESPRODUISENT DES BACTÉRIOCINESVARIÉES ...

Chez les bactéries lactiques, tous les genrescomportent des souches productrices debactériocines. Si jusque vers la fin desannées 1980, seuls les lactobacilles, leslactocoques et les pédiocoques avaientrévélé la présence de bactériocines (voir larevue de Klaenhammer, 1988), ces der-nières années ont vu la découverte de nom-breuses souches de Leuconostoc et de car-nobacté ries présentant des activitésantagonistes (pour revue, voir Cenatiempoet al, 1995). Si le nombre de bactériocinesconnues n'a cessé de croître, le nombreréel de structures nouvelles semble stag-ner dans la mesure où plusieurs labora-toires disséminés dans le monde ont récem-ment caractérisé des bactériocinesidentiques ou différant très peu entre elles(voir par exemple Hastings et al, 1991 ;Héchard et al, 1992 ; Felix et al, 1994). Onpeut considérer que la palette de bactério-cines décrites à ce jour correspond à des

Bactériocines de bactéries lactiques

molécules largement optimisées et sélec-tionnées au cours de l'évolution. Cepen-dant, les expérimentateurs introduisent sys-tématiquement un biais initial en basant leurrecherche sur un nombre limité de bacté-ries indicatrices, souvent une espèce patho-gène comme Listeria monocytogenes, etde ce fait aboutissent à une bactériocinedéjà identifiée par ailleurs. De plus, une telleapproche occulte la présence éventuelled'une ou plusieurs autres bactériocines syn-thétisées par la même bactérie, comme ladémonstration en a été faite à plusieursreprises chez les carnobactéries (Woroboet al, 1994; Quadri et al, 1994).

... RASSEMBLÉES EN CLASSESET SOUS-CLASSES

La classification actuelle est fondée sur lataille et le fait que les bactériocines fontl'objet ou non de modifications post-traduc-tionnelles (classification proposée par Klaen-hammer en 1993, et révisée à la suite du1er symposium mondial sur les bactério-cines de bactéries lactiques, tenu en avril1995 à Banff, Canada).

La classe 1 comporte des petites bacté-riocines, les lantibiotiques, trouvées nonseulement chez les bactéries lactiques maischez de nombreuses autres bactéries àGram positif. Ces bactériocines comportentun nombre variable d'acides aminés modi-fiés (déhydroalanine, déhydrobutyrine, lan-thionines, ~-méthyllanthionines) liés par desponts soufre intrachaînes. Les prototypessont les nisines A et Z produites par Lacto-coccus lactis ou encore la lacticine 481 (pourrevue, voir différents articles dans l'ouvragegénéral de De Vuyst et Vandamme, 1994),membres de la sous-classe A, qui ras-semble les lantibiotiques cationiques, amphi-philes de forme allongée en hélice agissantsur les cellules cibles en créant des poresmembranaires. La nisine A (34 acides ami-nés) est la plus anciennement connue des

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bactériocines de bactéries lactiques et béné-ficie d'un statut particulier du fait de son uti-lisation en agro-alimentaire dans de nom-breux pays. Néanmoins, son spectred'activité relativement large, touchant à lafois à des espèces pathogènes mais aussià des bactéries lactiques elles-mêmes, faitqu'elle ne saurait représenter la panacéeuniverselle en terme d'applications. Lesnisines A et Z, qui ne diffèrent entre ellesque par un seul acide aminé en position 27(respectivement une histidine et une aspa-ragine), ont fait l'objet d'analyses par réso-nance magnétique nucléaire (RMN) et detoute une série de travaux d'ingénierie, àsavoir la mutagenèse de divers résidus etles conséquences de ces modifications surla structure et la fonction de ces lantibio-tiques. Il apparaît que les cycles confèrentune certaine rigidité aux divers variants denisine en solution et qu'ils jouent un rôleindispensable à la fonction bactériocine. Ilest également acquis que des changementsde conformation se produisent au contactdes membranes des bactéries cibles de lanisine.

La classe Il comprend une plus grandevariété de structures, ce qui a nécessité lacréation de plusieurs sous-groupes. Lesbactériocines de la sous-classe lia possè-dent en commun d'une part, d'être despetites bactériocines (masse moléculaireinférieure à 10 kDa) et d'autre part, de pos-séder une activité anti-Listeria à l'instar de lapédiocine PA-1 (ou AcH) (Gonzalez etKunka, 1987 ; Bhunia et al, 1988), la plusanciennement connue. L'accumulation dedonnées de séquences a rapidement misen évidence un motif structural commun àtoutes ces bactériocines (sakacines, leuco-cines, mésentéricine, bavaricine, carno-bactériocines, acidocine). Il s'agit del'enchaînement d'acides aminés suivant:YGNGVXC (où X est un acide aminévariable), localisé au voisinage de l'extré-mité NH2. Il n'est pas encore clairement éta-bli que ce motif joue un rôle direct dans

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l'interaction avec l'enveloppe de Listeria etla mort de cette dernière ou s'il s'agit seu-lement d'un signal de reconnaissance dela cellule cible. Des travaux récents (Sai-1er et al, 1995) ont apporté les premierséléments de structure spatiale d'une de cesbactériocines, la leucocine A (37 acidesaminés). Parmi les informations apportéespar le dichroïsme circulaire et la RMN, res-sortent l'absence de structuration en solu-tion aqueuse avec en corollaire la nécessitéd'un environnement hydrophobe pourobserver une structuration marquée par laprésence d'une hélice œ amphiphile de laposition 19 à 31, les deux extrémités, enparticulier la région comportant la séquencedite anti-Listeria (voir ci-dessus) étant plu-tôt flexibles.

Il semble évident que le nombre de bac-tériocines anti-Listeria n'est pas infini, ainsiqu'en témoigne le fait que de nombreusesstructures découvertes récemment sonttrès proches voire identiques (par exemple,les identités entre la sakacine A et la cur-vacine A, ou entre les diverses leucocineselles-mêmes très voisines de la mésenté-ricine Y105). Si la plupart des bactériocinesdu type lia sont structuralement apparen-tées, il n'en demeure pas moins que lapédiocine se démarque notablement desautres membres de la famille au niveau dela région C-terminale, avec la présenced'un pont disulfure du côté C-terminal. L'onpourrait peut-être voir à l'avenir quelquesautres exemples de bactériocines prochesde la pédiocine, ce qui aurait pour consé-quence une dichotomie au sein de la sous-classe lia.

Les bactériocines de la sous-classe libont pour trait commun la nécessité de lamise en commun de plusieurs petits pep-tides aboutissant à un ensemble biologi-quement actif. Entrent dans cette catégo-rie diverses lactococcines, plantaricines ouencore la lactacine F (Allison et al, 1994).Leur spectre d'activité comprend principa-lement des bactéries lactiques elles-mêmes.

Pour leur part, les bactériocines de la sous-classe IIc, moins étudiées que les précé-dentes, comprennent les bactériocines acti-vées par les thiols, comme la lactococcine B,tandis qu'entrent dans la sous-classe IIdtoutes les bactériocines non apparentéesaux précédentes. C'est dans cette dernièrecatégorie que pourrait être intégrée la diver-gicine A (Worobo et al, 1995) produite parCarnobacterium divergens et qui sedémarque par un processus d'export trèsdifférent de ceux connus pour les autresbactériocines de bactéries lactiques (voirplus loin).

La classe III a été créée pour rassem-bler les bactériocines de taille supérieure à10 kDa. À ce jour, seule l'helvéticine J (Jor-ger et Klaenhammer, 1986), bactériocinede 37 kDa produite par Lactobacilllus hel-veticus a fait l'objet d'études poussées, cequi tend à indiquer que cette catégorie debactériocines est peu représentée chez lesbactéries lactiques.

En complément à ces trois classes biendéfinies, une quatrième classe hypothétique(aujourd'hui non reconnue véritablement)pourrait rassembler des bactériocines pluscomplexes, dont l'existence réelle demandeà être établie.

LES BACTÉRIOCINES SONTEXPORTÉES DANS LE MILIEUEXTRACELLULAIRE PAR DESSYSTÈMES SPÉCIFIQUES OU NON

Les bactériocines se retrouvent dans lemilieu extra-cellulaire via un mécanismemettant en jeu des molécules spécifiques(voies see-indépendantes), la seule excep-tion notable concerne la divergicine A, quiest sécrétée par la voie générale d'expor-tation (voie sec-dépendante). Les analysesdes déterminants génétiques des opérons«bactériocines» montrent généralement laprésence d'un gène de transporteur de type

Bactériocines de bactéries lactiques

ABC (pour revue voir Fath et Kolter, 1993)associé à un gène codant une protéineaccessoire. Si des motifs structuraux com-muns sont retrouvés notamment dans lesrégions participant à l'hydrolyse de l'ATP(motifs A et B), chaque transporteur de bac-tériocine semble posséder des séquencesqui lui sont propres. En revanche, l'organi-sation générale de ces transporteurs estfortement conservée avec six segmentstransmembranaires, la localisation intracel-lulaire des régions C- et N-terminales res-ponsables respectivement de l'hydrolysede l'ATP et, dans le cas de la plupart desbactériocines non lantibiotiques mais aussivraisemblablement de quelques lantibio-tiques, de la maturation de la pré-bactério-cine (protéolyse spécifique éliminant larégion «leader» N-terminale), ce qui a étédémontré pour la pédiocine PA-1 et la lac-tococcine G (Havarstein et al, 1995 ; Kok,1995). Ces protéases reconnaissent dessites de clivage différents de ceux habi-tuellement reconnus par les signal-pepti-dases. Ils sont caractérisés par divers élé-ments consensus, mais surtout par laprésence d'un doublet de glycines, qui pré-cèdent immédiatement la coupure (Havar-stein et al, 1994).

Dans l'optique de pouvoir transférer lespropriétés antibactériennes des souchesproductrices de bactériocines vers d'autressouches de bactéries lactiques présentantdes potentialités industrielles, la découvertede systèmes d'export et de maturation spé-cifiques à chaque bactériocine implique leurtransfert concomitant et de ce fait com-plique, a-priori, le processus. L'espoir leplus grand réside sans aucun doute dansl'adaptation du système «divergicine A » àd'autres bactériocines. En effet, ayantaffaire à une séquence signal classique, ilsuffirait de greffer cette dernière surn'importe quelle bactériocine et ce, quelleque soit la cellule hôte, pour obtenir uneproduction extra-cellulaire. Les premierstravaux dans ce sens semblent plus que

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prometteurs (Worobo, communication per-sonnelle).

LES BACTÉRIOCINES AGISSENTEN PERFORANT L'ENVELOPPEDES CELLULES CIBLES

Toutes les bactériocines de bactéries lac-tiques, dont le mode d'action a été étudié,paraissent agir de façon similaire en for-mant des pores dans la membrane plas-mique des cellules cibles. Cependant, sansqu'une explication puisse être fournie, uneffet bactériostatique a été décrit pour cer-taines bactériocines alors que pour d'autres,quelquefois très proches des précédentes,il est clairement bactéricide (voir lesexemples de la leucocine UAL-196 et de lamésentéricine Y105 décrits respectivementpar Hastings et al, 1991 et Héchard et al,1992). D'autres différences résident dansla nécessité d'un potentiel membranaire etune action directe sur les structures phos-pholipidiques (le cas des lantibiotiques, voirl'ouvrage de Jung et Sahl, 1991) ou àl'inverse un mécanisme dit voltage-indé-pendant, mais nécessitant une interactioninitiale avec un récepteur de nature pro-téique (exemple, la lactococcine A selon lestravaux de Van Belkum et al, 1991 etVenema et al, 1995). Dans tous les cas defigure, la formation de pores membranairesa pour conséquence directe l'efflux d'ionsou encore de petites molécules comme desacides aminés (Maftah et al, 1993). La tailledes bactériocines de classe 1 ou Il ne per-mettant pas à une seule molécule de per-forer la membrane plasmique, les modèlesexistants font appel à une action coopérativede plusieurs molécules de bactériocinespour aboutir à la création de pores, dont lataille dépend du nombre de molécules asso-ciées. Ces modèles semblent cohérentsavec les données expérimentales actuelles,mais demandent à être affinés à l'échellemoléculaire.

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LES BACTÉRIOCINES N'AFFECTENTPAS LES SOUCHES PRODUCTRICES

Les bactéries productrices pouvant être sen-sibles à leur propre bactériocine, elles seprémunissent à l'aide d'une protéine quali-fiée «d'immunité» (pour revue, voir Abee,1995). Le seul modèle élaboré pour les bac-téries lactiques a été très récemment pro-posé par Venema et al (1995). La protéined'immunité, une protéine possédant un largedomaine transmembranaire pourrait inter-agir avec le récepteur potentiel de la bac-tériocine et empêcherait ainsi l'insertion decette dernière dans la membrane. Alterna-tivement ou de façon complémentaire, laprotéine d'immunité pourrait également inter-agir directement avec la bactériocine. Leschéma actuel paraît trop simple pour êtrecomplètement vrai et généralisable. Il va setrouver sans doute modifié le jour où desinteractions moléculaires seront établies.Déjà, certains faits troublants ont été rap-portés à propos de la localisation cellulairede la protéine d'immunité. Celle-ci a ététrouvée de façon largement majoritaire dansle cytoplasme (Quadri et al, 1995), ce quinon seulement remet en cause le modèleévoqué ci-dessus mais ne permet plus decomprendre facilement le rôle exact de cetteprotéine.

ORGANISATION DES DÉTERMINANTSGÉNÉTIQUES QUI VA DU TRÈS SIMPLEAU TRÈS COMPLEXE

L'ensemble des déterminants génétiquesresponsables de la production d'une bac-tériocine sont en général trouvés au voisi-nage les uns des autres groupés en une ouplusieurs unités transcriptionnelles. Ellessont portées par des éléments génétiquesmobiles (transposons, plasmides) et excep-tionnellement localisées sur le chromosomebactérien. La figure 1 montre quelquesexemples caractéristiques allant d'une situa-

tion simple (deux gènes pour la divergicineA) à plus compliquée (11 gènes dans le casde la nisine), en passant par des situationsintermédiaires (quatre ou cinq gènes dans lecas respectif de la lactococcine A et de lamésentéricine Y105). Des situations encoreplus complexes sont également en coursde décryptage (par exemple, les opéronsplantaricine A analysés par Diep et al, 1995,rassemblés sur une longueur de 20 kpb).Hormis les diverses fonctions mentionnéestout au long de cette revue, auxquelles sontassociés divers gènes mis en évidence,l'analyse génétique a apporté des informa-tions supplémentaires. Il apparaît parexemple que la synthèse de certaines bac-tériocines fait l'objet d'une régulation par lebiais de systèmes à deux composants (his-tidine kinase activée par un signal externe,régulateur actif après phosphorylation), labactériocine pouvant être par ailleurs uninducteur non exclusif du processus de syn-thèse. De plus, dans le cas de la nisine, plu-sieurs gènes, donc plusieurs protéines,apparaissent impliqués dans le phénomèned'immunité. L'on ne sait pas par ailleurs sid'autres gènes chromosomiques ou portéspar d'autres éléments génétiques mobilesne jouent pas un rôle essentiel dans ce quiparaissait voici quelques années une his-toire simple, mais qui s'est compliquée àsouhait avec l'accumulation de donnéesnouvelles.

QUE FAIRE AUJOURD'HUIET QUELLES RECHERCHESPRIVILÉGIER?

Les pistes ne manquent pas, même pourles plus malchanceux, qui viennent de trou-ver une bactériocine identique à l'une oul'autre déjà connue. En effet, rien ne prouveque l'ensemble des déterminants géné-tiques sera identique et que la souche pro-ductrice nouvellement identifiée ne possèdepas des avantages sur ses glorieuses

Bactériocines de bactéries lactiques 175

A~ dvnA dviA

81 1

lenDlenC

c• 1 1

mesO mesCmesE

1 1nisTnisB

Fig 1. Représentation schématique des opérons divergicine A (A),lactococcine A (B), mésentéricineY105 (C) et nisine A (0). Les flèches indiquent l'orientation des gènes, qui sont organisés en uneseule ou plusieurs unités transcriptionnelles convergentes ou divergentes. Les gènes de structuredes précurseurs de bactériocines sont respectivement dénotés dvnA, IcnA, mesY et nisA. Significationet rôle (avéré ou potentiel) des autres gènes: dviA, gène de la protéine d'immunité vis-à-vis de ladivergicine ; IcnC et IcnD, gènes impliqués dans l'export de la lactococcine A (codant respectivementun ABC transporteur et un facteur accessoire), IciA, gène codant une protéine d'immunité; mesE etmesD, gènes impliqués dans l'export de la mésentéricine Y105, mesC, phase ouverte de lecture cor-respondant à un gène codant une protéine non identifiée, mesl, gène codant une protéine d'immunité ;nisB, gène codant une protéine responsable de la maturation post-traductionnelle de la nisine (réac-tions de déshydratation d'acides aminés), nisT et nisC, gènes codant les protéines de transport de lanisine (transporteur ABC et facteur accessoire), nisl, nisF, nisE, nisG, gènes codant un ensemble deprotéines participant à l'immunité vis-à-vis de la nisine (les produits de nisF et nisE constituant égalementun système transporteur de type ABC) ; nisP, gène d'une protéase à sérine de type subtilisine cli-vant le précurseur de la nisine ; nisR et nisK, système de régulation à deux composants. Schémas adap-tés de Stoddard et al, 1992 ; Fremaux et al, 1995 ; Siegers et Entian, 1995 ; Worobo et al, 1995.Schema tic representation of the divergicin A (A), /actococcin A (B), mesentericin Y105 (C) and nisin A(0) operons. The arrows indicate the orientation of the genes, which are organized as single- or poly-cistronic tandem array or diverging units. The structural genes for bacteriocin precursors are respec-tive/y denoted dvnA, IcnA, mes Y and nisA. Significance and ro/e (shown or putative) of other genes:dviA, divergicin immunity gene; IcnC and IcnD, /actococcin A export genes (encoding respectively anABC transporter and an accessory factor), IciA, immunity gene; mesE and mesD, mesentericin Y105export genes, mesC, open reading frame encoding an unidentified protein, mes/, immunity gene;nisB, gene invo/ved in the post-trans/ationa/ maturation of nisin (dehydration of amine acids), nis Tand nisC, nisin export genes (ABC transporter and accessory factor), nis/, nisF, nisE and nisG, genesencoding proteins involved in imunity to nisin (the gene products of nisF and nisE also constitute an ABCtransport system); nisP, gene for a serine-protease (subtilisin type) responsible for the cleavage of thenisin precursor; nisR and nisK, genes for a two component regu/atory system. Adapted from Stoddardet al, 1992; Fremaux et al, 1995; Siegers and Entian, 1995; Worobo et al, 1995.

. 1

176 y Cenatiempo et al

aînées (capacités de production de bacté-riocine et de développement supérieursdans des milieux complexes notamment).Cependant, les principaux développementspassent par l'identification de tous les par-tenaires impliqués dans la synthèse dechaque bactériocine et sa régulation, letransport, l'immunité, le mode d'action sur lacellule cible. D'autre part, la mise en évi-dence, par toutes les équipes travaillantdans le domaine, de mutants de souchescibles comme Lis teria monocytogenes,devenues résistantes aux bactériocinesimplique que l'on s'intéresse à ce phéno-mène, qui n'est pas sans rappeler ce quiest classiquement observé avec les anti-biotiques. Il semble d'ores et déjà que l'onpuisse s'orienter dans deux directions dis-tinctes, l'une s'attachant à comprendre unphénomène adaptatif des cellules cibles(modification de l'enveloppe externe), l'autrerecherchant des gènes mutés, ces dernierspouvant fournir une clé à la compréhensiondu mode d'action.

D'autres approches doivent permettred'améliorer des outils encore peu perfor-mants ou disponibles en quantités insuffi-santes (vecteurs navettes, bactériocinesnaturelles, synthétiques ou recombinantespar exemple), afin d'accroître nos connais-sances fondamentales et d'aller vers desapplications, limitées pour le moment à lafois par des problèmes techniques maisaussi réglementaires, tenant notamment àl'utilisation d'organismes génétiquementmodifiés.

RÉFÉRENCESAbee T (1995) Pore-forming bacteriocins of Gram-posi-

tive bacteria and self-protection mechanisms of pro-ducers organisms. FEMS Microbio/ Lelt 129, 1-10

AIIison GE, Fremaux C, Klaenhammer TR (1994) Expan-sion of bacteriocin activity and host range upon corn-plementation of Iwo peptides encoded wilhin the lac-tacin F operon. J Bacterio/176, 2235-2241

Bhunia AK, Johnson MC, Ray B (1988) Purification, cha-racterization and antimicrobial spectrum of a bacte-

riocin produced by Pediococcus acidi/actici. J App/Bacterio/65,261-268

Cenatiempo Y, Biet F, Fremaux C, Héchard Y, Robi·chon D (1995) Whal's new in bacteriocins of Car-nobacterium, Leuconostoc and other lactics? CanJ Microbio/ (sous presse)

De Vuyst L, Vandamme EJ (1994) Bacteriocins of /acticacid bacteria. Blackie Academic and Professional,London

Diep DB, Havarstein LS, Nes 1 (1995) A bacteriocinsubstance functions as inducing signal for bacte-riocin synthesis in Lactobacillus p/antarum Cll.Abstract P15, Bacteriocins of /actic acid bacteria- Applications and fundamenta/s, Banff, Alberta,Canada

Fath MJ, Kolter R (1993) ABC transporters: bacterialexporters. Microbio/ Rev57, 995-1017

Felix JV, Papathanasopoulos MA, Smith AA, von HolyA, Hastings JW (1994) Characterization of teuco-cin B-Tall a: a bacteriocin from Leuconostoc cet-nosum Tall a isolated from meal. Curr Microbio/29,207-212

Fremaux C, Héchard Y, Cenatiempo Y (1995) Mesen-tericin Yl05 gene c1usters in Leuconostoc mesen-teroidesYl05. Microbi%gy141, 1637-1645

Gonzalez CF, Kunka BS (1987) Plasmid-associatedbacteriocin production and suc rose fermentation inPediococcus acidi/actici. App/ Environ Microbio/53,2534-2358

Hastings JW, Sailers M, Johnson K, Roy KL, VederasJC, Sliles ME (1991) Characterization of leucocinA-UAL 187 and cloning of the bacteriocin gene fromLeuconostoc gelidum. J Bacterio/173, 7491-7500

Havarstein LS, Holo H, Nes 1 (1994) The leader pep-tide of colicin V shares consensus sequences withleader peptides that are common among peptidebacteriocins produced by Gram-positive bacteria.Microbi%gy 140, 2383-2389

Havarstein LS, Diep DB, Nes 1(1995) A family of bac-teriocin ABC transporters carry out proteolytic pro-cessing of their substrates concomitant with export.Mo/ Microbio/16, 229-240

Héchard Y, Dérijard B, Letellier F, Cenatiempo Y (1992)Characterization and purification of mesentericinYl05, an anti-Listeria bacteriocin from Leuconostocmesenteroides. J Gen Microbio/138, 2725-2731

Jack RW, Tagg J, Ray B (1995) Bacteriocins of gram-positive bacteria. Microbio/ Rev 59, 171-200

Joerger MC, Klaenhammer TR (1986) Characterizationand purification of helveticin J and evidence for achromosomally determined bacteriocin produced byLactobacillus he/veticus 481. J Bacterio/167, 439-446

Jung G, Sahl H-G (1991) Nisin and nove//antibiotics.ESCOM, Leiden

Klaenhammer TR (1988) Bacteriocins of lactic acid bac-teria. Biochimie 70,337-349

Bactériocines de bactéries lactiques

Klaenhammer TR (1993) Genetics of bacteriocins pro-duced by lactic acid bacteria. FEMS Microbio/ Rev12,39-85

Kok J (1995) Secretion systems for lantibiotics and non-lantibiotics. Abstract 3.2, Bacteriocins of /actic acidbacteria - Applications and tunaememets, Banff,Alberta, Canada

Mafath A, Renault D, Vignoles C, Héchard Y. BressolierP, Ratinaud MH, Cenatiempo Y, Julien R (1993)Membrane permeabilization of Listeria monocyte-genes and mitochondria by the bacteriocin mesen-tericin Yl 05. J Bacterio/175, 3232-3235

Ouadri LEN, Sailer M, Roy KL, Vederas JC, Stiles ME(1994) Chemical and genetic organization of bacte-riocins produced by Camobacterium piscicola LV17B.J Bio/ Chem 269, 12204-12211

Ouadri LEN, Sailer M, Terebiznek M, Roy KL, VederasJC, Stiles ME (1995) Characterization of the proteinconferring immunity to the antimicrobial peptide car-nobacteriocin B2 and expression of carnobacteriocinB2 and BM1. J Bacterio/l77, 1144-1151

Sailer M, Niemczura WP, Nakashima TT, Stiles ME,Vederas JC (1995) 3D structure of leucocin A inenvironments that mimics membranes. Abstract P23,Bacteriocins of /actic acid bacteria - Applicationsand fundamenta/s, Banff, Alberta, Canada

177

Siegers K, Entian KD (1995) Genes involved in immunityta the lantibiotic nisin produced by Lactococcus tee-tis 6F3. App/ Environ Microbio/61, 1082-1089

Stoddard GW, Pelzel JP, van Belkum MJ, Kok J, McKayLL (1992) Molecular analyses of the lactococcin Agene cluster from Lactococcus /actis subsp /actisbiovar diacety/actis WM4. App/ Environ Microbio/58,1952-1961

Van Belkum MJ, Kok J, Venema G, Halo H, Nes l,Konings WN, Abee T (1991) The bacteriocin lacto-coccin A specifically increases permeability of lac-tococcal cytoplasmic membranes in a voltage-inde-pendent, protein-mediated manner. JBacterio/173,7934-7941

Venema K, Venema G. Kok, J (1995) Lactococcal bac-teriocins: mode of action and immunity. Trends Micro-bio/3, 299-304

Worobo RW, Henkel T, Sailer M, Roy K, Vederas JC,Stiles ME (1994) Characteristics and genetic deter-minants of a hydrophobic peptide bacteriocin, car-nobacteriocin A, produced by Carnobacterium pis-cicots LV17A. Microbi%gy 140,517-526

Worobo RW. Van Belkum MJ, Sailer M, Roy K, VederasJC, Stiles, ME (1995) A signal peptide secretion-dependent bacteriocin from Carnobacterium diver-gens. J Bacterio/l77, 3143-3149