Diversité des organismes producteurs

Les peptides non-ribosomiques ne sont pas produits par tous les être vivants. Jusqu’à pré- sent, des gènes codant des synthétases peptidiques non-ribosomiques ont été identifiés chez des bactéries et des Fungi. Ils sont donc présents dans deux des trois domaines du vivant que sont les eucaryotes, les bactéries et les archées.

Les archées sont des organismes constitués d’une seule cellule. Ils sont appelés ainsi car ils ont été découverts dans des milieux extrêmes tels que des sources chaudes et/ou soufrées. La forme de leurs cellules et leur génome, qui est généralement un chromosome circulaire, les rapprochent des bactéries ; certaines de leurs voies métaboliques31sont très proches de celles des eucaryotes et d’autres leur sont spécifiques. A ma connaissance, aucun gène codant une PNRS n’a été découvert dans un génome d’archée.

Les eucaryotes sont des organismes constitués d’une ou plusieurs cellules, selon les espèces. Ils ont en commun d’avoir leur génome réparti dans plusieurs chromosomes linéaires et protégé par une membrane, formant le noyau cellulaire. En simplifiant, les règnes participants au domaine eucaryote sont les animaux, les plantes, les protistes32et les Fungi.

Le règne des Fungi regroupe des organismes microscopiques tels que les levures ou les moisis- sures avec les champignons qui sont des organismes pluricellulaires. Ils produisent différents PNR tels que les peptaibols qui leur sont spécifiques et semblent être produits presque exclusivement par l’embranchement des Ascomycètes. Seul un peptide qui peut être assimilé à un peptaibol a été observé chez un Basidiomycète [109]. Une étude phylogénomique [17] a mis en évidence les gènes de PNRS dans les génomes des Fungi disponibles en 2010. Ils ont trouvé la présence de gènes dans les génomes d’Ascomycètes, chez quelques Basidiomycètes, et quelques gènes chez les Zygomycètes et les Chytridiomycètes. Par contre, aucun gène n’a été trouvé chez les Microspo- ridies. Une autre étude phylogénomique s’est focalisée sur les Fungi producteurs de toxines qui se sont révélés encore une fois être les Ascomycètes [42].

Par contre, à ce jour et à ma connaissance, aucun gène codant une PNRS n’a été identifié dans le génome des autres règnes eucaryotes. Des eucaryotes non Fungi sont dans Norine car des peptides ont été extraits de ces organismes. Mais, aucune preuve de leur production directe par l’organisme en question n’a été trouvée. Les espèces concernées sont des éponges, des mol- lusques, des tunicates33 ou encore des plantes. Elles sont souvent accompagnées de symbiotes soit bactériens, soit Fungi qui sont sûrement les producteurs réels des PNR. D’ailleurs, plusieurs études ont identifié des gènes codant des SPNR dans le génome de symbiotes extraits d’orga- nismes pluri-cellulaires [129,104,57]. De plus, à l’occasion de notre étude statistique [19,18] nous avons mis en évidence le fait que la composition en monomères des peptides est significativement différente entre ceux produits par les bactéries et ceux produits par les Fungi. Par contre, les pep- tides extraits des autres eucaryotes s’apparentent aux peptides bactériens, même s’ils présentent certaines spécificités. Ceci peut être dû au fait que les producteurs de ces peptides peuvent être soit des bactéries, soit des Fungi symbiotes des organismes dit supérieurs. Deux peptides de Norine, la dolastatine et la majusculamide, sont reliés à un organisme eucaryote supérieur et une bactérie.

Il est à noté que, en 2013, un gène codant une enzyme intervenant dans la synthèse des β-lactames, la familles antibiotiques qui comprend la pénicilline, a été identifié dans le génome d’une fourmi [96]. Cette enzyme n’est pas une synthétase peptidique non-ribosomique, mais transforme le peptide ACV en isopenicilline N. Cependant, la même équipe a montré la présence d’ARNm codant l’ACV synthétase dans épithélium de l’estomac de la même espèce de fourmi, mais n’a pas identifié la séquence correspondant au gène dans les fragments de génomes qu’ils ont à leur disposition. Les ARNm pourraient provenir des bactéries présentes dans l’estomac. L’hypothèse d’un transfert de gène entre la fourmi et une bactérie ou un Fungi est l’explication la plus probable pour la présence du gène de cette enzyme dans le génome de la fourmi.

Les bactéries sont des organismes constitués d’une seule cellule et possédant généralement un chromosome circulaire. Parmi les 26 embranchements cités dans la taxonomie du NCBI, 5 sont présents dans Norine : les Actinobactéria, les Chlorobi (aussi appelés Bacteroidetes), les Cyanobacteria, les Firmicutes et les Proteobacteria. Ils sont les embranchements qui comptent le 32. Règne qui regroupe une grande variété d’organismes microscopiques eucaryotes qui ne peuvent être classés dans un autre règne.

plus d’espèces. Les peptides produits varient d’une bactérie à une autre, y compris entre souches d’une même espèce, mais sont souvent caractéristiques d’un taxon donné. Leur évolution est influencée par deux facteurs, le contexte environnemental et l’évolution des espèces. En effet, les bactéries vont déployer des stratégies équivalentes pour utiliser au mieux les ressources de leur environnement et mener une compétition pour coloniser le milieu dans lequel elles sont. Dans ce cas, des convergences évolutives peuvent être observées. De plus, des espèces différentes, qui partagent le même environnement, peuvent s’échanger des gènes via le transfert horizontal de gènes. Les synthétases peptidiques non-ribosomiques sont concernées par ces échanges. L’exemple le plus connu est l’histoire évolutive des gènes de la synthèse des β-lactames dont la pénicilline fait partie. Il s’agit même d’un cas de transfert entre des bactéries et des Fungi [15]. Évidemment, les gènes des SPNR suivent aussi l’évolution des espèces qui les portent et sont transmis d’une génération à une autre. Une étude [79] a démontré l’absence de transfert horizontal pour le cluster de gènes de synthèse de la valinomycine chez les Steptomyces et une autre étude [93] a porté sur celle des mycrocystines.