Discussion générale et conclusion

Cette étude a été préalablement initiée afin d’identifier les métabolites responsables de l’activité quorum quenching sur S. aureus des extraits des souches BSNB-0656, -0658 et -0661 (Paraburkholderia sp.2), représentant plusieurs isolats de la même espèce. Des AHLs avec différentes longueurs de chaînes et différentes fonctionnalisations en position 3 (oxo/OH) ont été isolées et identifiées à partir de l’extrait de BSNB-0656.

D’après nos résultats, l’activité QQ sur Chromobacterium violaceum CV026 de cet extrait est due à cette présence d’AHLs. Il a déjà été montré que ces molécules possédent suivant la longueur de la chaîne un effet activateur de quorum (< C8) ou inhibiteur de quorum (> C10) sur les bactéries à Gram négatif.316

En revanche, l’activité de l’extrait de BSNB-0656 sur le QS de S. aureus a été perdue lors de la culture à grande échelle. Ce problème récurrent lors du travail sur les bactéries, sensibles aux perturbations et mutations, a ici été étonnant du fait de l’absence de différences chimiques entre l’extrait initial actif et l’extrait issu de la culture à grande échelle. Les seules variations reposent

129 sur les différences d’intensité des signaux sur les profils HPLC. Ainsi, à première vue, les AHLs ne semblent pas être les métabolites responsables de l’activité QQ initiale sur S. aureus de nos extraits. De plus, de nombreux extraits de Paraburkholderia sp. n’ont jamais montré d’activité QQ chez S. aureus lors du premier criblage biologique alors que le réseau moléculaire indique la présence d’AHLS dans ces extraits.

Une précédente étude menée par Qazi et al. montre que les 3-oxo-HSL de longueur C8, C10, C12 et C14 antagonisent significativement la croissance et la production de facteur de virulence chez S. aureus à des concentrations autour de 50 µM, la 3-oxo-C12-HSL et la 3-oxo-C14-HSL étant les plus actives. Ces AHLs agiraient entre autres sur le système agr de S. aureus.342 Cette étude semble initialement en contradiction avec nos observations.

La 3-OH-C12-HSL est la molécule majoritaire de notre extrait BSNB-0656 réalisé à grande échelle. D’après nos tests d’activité, l’activité sur le QQ de CV026 d’une AHL fonctionnalisée OH semble plus faible que l’activité de l’AHL de même longueur fonctionnalisée oxo. Qazi et al. n’ayant pas testé l’activité des AHLs fonctionnalisés OH sur le QS de S. aureus, le fait de ne pas retrouver la même activité QQ sur S. aureus que dans cette étude peut être expliqué par la présence majoritaire de 3-OH-HSL comparé à la 3-oxo-HSL.

Néanmoins, nous avons déterminé que la température de culture impacte les proportions produites par les souches en AHLs fonctionnalisées oxo, OH ou hydrolysées. Pour la souche BSNB-0661, les extraits réalisés sur des cultures d’une semaine à 15 et 20°C indiquent une production préférentielle en 3-oxo-HSLs par rapport aux 3-OH-HSLs. Entre 20 et 28°C, un « turnover » s’effectue avec cette fois-ci une présence préférentielle de 3-OH-HSLs dégradées ou non dans les extraits de culture à 28°C. La même tendance se retrouve dans les extraits de culture de Paraburkholderia BSNB-0670 mais à des températures différentes : le « turnover » dans le ratio oxo/OH se réalise entre 15 et 20 °C pour des cultures d’une semaine.

Ce phénomène peut être lié à la croissance bactérienne, de précédentes études ayant montré l’hydrolyse des AHLs lors des phases stationnaires. Au vu des activités biologiques des AHLs et de leur implication sur de nombreux phénotypes de la bactérie, la forte production en 3-oxo-HSL assurerait la compétitivité et la défense de la souche. En effet, les 3-oxo-HSLs ont donné les plus fortes activités comparativement aux 3-OH. En phase stationnaire, une auto-régulation de la bactérie pourrait s’effectuer via l’hydrolyse des AHLs, la diminution de la production de 3-oxo-HSLs et la production préférentielle de 3-OH-HSLs. Il est notamment indiqué dans la littérature la présence d’un gène de répression : rasL, permettant de diminuer la production de 3-oxo-HSLs.336 Pour lier ce phénomène à la croissance bactérienne, l’étude devrait être réitérée en analysant les extraits de ces souches le long d’une semaine de culture, permettant de constater l’évolution de la production en AHLs au cours du développement de la bactérie.

Avec ces éléments, il est alors possible de proposer une explication quant à la perte de l’activité de l’extrait de BSNB-0656 issu de la culture à grande échelle. En effet, malgré une température et un temps de culture identique, l’extrait actif a dû être réalisé alors que la production en 3-oxo-HSL était toujours maximale au sein de la bactérie. Nous pensons qu’un élément a dû affecter sa croissance et la rendre plus lente. Ceci peut être dû à l’ensemencement à partir d’un cryotube placé à -80°C. La culture à grande échelle a été réalisée à partir de la souche repiquée plusieurs fois possédant certainement un temps de croissance « normal » et donc avec une production en 3-oxo-HSLs diminuée. La concentration en 3-oxo-HSL étant diluée, il est possible que cela entraine une perte d’activité avec un seuil de sensibilité de S. aureus pour ces molécules non atteint. En revanche, pour ces extraits, l’activité QQ des AHLs sur C. violaceum CV026 a été maintenue compte tenu de la grande sensibilité de cette souche aux AHLs à longues chaînes.

130 Du fait des propriétés biologiques que peuvent induire ces molécules sur d’autres bactéries à Gram négatif (comme C. violaceum) ou bien des bactéries à Gram positif (comme S. aureus), leur présence peut conférer à ces souches de Paraburkholderia sp.2 et sp.8 un avantage compétitif au sein de la plante hôte.316,342 En effet, outre leur rôle de régulateur de la coopération bactérienne par le QS, il a été montré que la concentration en AHLs, produites par les endophytes, peut être détectée par les plantes-hôtes et affecter la régulation transcriptionnelle, la réponse aux stress et la production hormonale de la plante.344,345,346,347

344 Ortíz-Castro R., Contreras-Cornejo H. A., et al., The role of microbial signals in plant growth and development. Plant

Signaling Behav. 2009, 4, p. 701–712.

345 Mathesius U., Mulders S., et al., Extensive and specific responses of a eukaryote to bacterial Quorum-Sensing signals.

Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, p. 1444–1449.

346 Hernández-Reyes C., Schenk S. T., et al., N-acyl-homoserine lactones-producing bacteria protect plants against plant and human pathogens. Microb. Biotechnol. 2014, 7, p. 580–588.

347 von Rad U., Klein I., et al., Response of Arabidopsis thaliana to N-hexanoyl-DL-homoserine-lactone, a bacterial Quorum Sensing molecule produced in the rhizosphere. Planta 2008, 229, p. 73–85.

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VII. Activité antibactérienne des extraits d’endophytes contre