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Soutenance de thèse en microbiologie : Florian Lelchat

"Outils enzymatiques pour la dépolymérisation d'exopolysaccharides d'origine marine : recherche de glycosyle hydrolases ou lyases". Cette soutenance aura lieu le mercredi 4 juin 2014 à 14h dans l'amphi A de l'IUEM.

Les exopolysaccharides (EPS) sont des biopolymères pouvant être synthétisés par les Eucaryotes, les Archées et les Procaryotes. Chez les bactéries les EPS peuvent être impliqués dans la constitution du biofilm (phénomène de biofouling) lors de la colonisation de nouveaux milieux. De la sorte ils modulent l’environnement physico-chimique immédiat de la bactérie à son avantage et lui procure une protection relative contre la prédation. Ils entrent également dans les dialogues allélochimiques intra et interspécifique. Leur occurrence et leur abondance dans tous les compartiments de la biosphère en font une des sources de carbone biologiques récurrentes à l’instar d’autres polysaccharides plus fréquemment rencontrés comme la cellulose ou l’amidon. Ces biopolymères ont des propriétés physico-chimiques et biologiques spécifiques et innovantes à haut potentiel biotechnologique (agroalimentaire, santé, cosmétique, ingénierie environnementale...). A l'opposé, leurs rôles écologiques lors de l'établissement de biofilms de souches potentiellement pathogènes peuvent rendre leur éradication compliquée.

Les processus de dépolymérisation sont nécessaires pour réaliser l'élucidation structurale fine des EPS complexes, pour la production de dérivés bio-actifs calibrés à faible poids moléculaire ou pour empêcher la formation de biofilm. La dépolymérisation d’un EPS est réalisable via l’utilisation de méthodes chimiques ou physiques. Cependant l'hydrolyse de la liaison glycosidique se déroule de façon non spécifique et ne s’inscrit généralement pas dans une démarche de chimie bleue (utilisation de réactifs polluants). Un mode dépolymérisation plus précis et respectueux de l'environnement est l'utilisation de Cazyme (Carbohydrate Active enZYMES). La mise en évidence de ces phénomènes enzymatique sur des microorganismes modèles pourrait également permettre de mieux cerner les flux de matière au sein de certains compartiments biologique en particulier en milieu marin. Néanmoins la complexité et grande diversité de structures des EPS rendent la recherche d’enzymes de dépolymérisation spécifiques difficile.

Durant ces travaux de thèse, deux stratégies ont été employées pour trouver des vecteurs enzymatiques.

  • 1.       La voie bactérienne via l’utilisation de bactéries marines productrices d’EPS.
  • 2.       La voie virale par la recherche de polysaccharidases de bactériophages marins.

En plus d’EPS modèles déjà connus, de nouveaux substrats (EPS) originaux ont été produits et caractérisés à partir de bactéries marines d’intérêts biotechnologiques et/ou écologiques pour les besoins du projet. Un criblage enzymatique sur 11 souches bactériennes du genre Alteromonas a permis de mettre en évidence que 6 d’entre elles présentaient une activité de dépolymérisation vis-à-vis de leur propre EPS. Une bioprospection a été réalisée afin de constituer une virothèque à partir d’hôtes bactériens producteurs d’EPS dans le but de fournir une source de Cazymes virales potentielles. Sur 33 bactériophages, 14 ont été sélectionnés pour leur capacité à rester infectieux lorsque leurs hôtes synthétisent des EPS. Deux virus (Cobetia marina virus 1 « Carin-1 » et Cobetia marina virus 5 "Carin-5") ont finalement été retenus pour une étude plus approfondie de leurs activités polysaccharidases vis à vis de l'EPS de leur hôte. En parallèle l'élucidation structurale de cet EPS a été réalisée et a révélé une structure originale totalement inattendue chez un exopolysaccharide bactérien marin. 

Photo du mois

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(C) Pascale Lherminier / Ifremer