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~I ~I _, ':)WI ~I o;J~_, République Algérienne Démocratique et Populaire
MlnlStère de !'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université de Jijel
Faculté des Sciences de la Nature et de Vie.
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9démoire (J)e Pin (})'études <Pour L 'o6tention (J)u (J)ipfôme
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Le métabolisme secondaire chez les Actinomycétes
Présenté par :
}f.nnée Vniversitaire: 2012-2013
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SOMMAIRE
SOMMAIRE
INTRODUCTION
.. . .
. . .. .
.. .
..
.. . .
. .. . . .
. . .. . .
. . ..
.. . .
..
. ..
.. . .
. . ..
. ..
..
. . ..
..1
I. DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES
I. l .Généralités
..
. . ..
. .. . .
. .. .
. .. . .
.. .
.. . .
. .. . . .
. . ..
.. . . .
.. . .
.. . .
.. . .
.. . .
.2
I.1.1. Historique .
..
. .. . .
. . . .. . . .
.. . .
..
.. . .
.. .
. .. . .
. . . .. .
.. .
..
.. .
.. . .
. .. .
..
. .. . . .. 2
I.1
.2.Définition......
......
...... ..
... ..
.2
I.1.3. Cycle de développement...
...... ... ... 3
I.1.4.Caractéristiques morphologiques
des actinomycètes.... . .
.. . . 3
I.1.5.Mycélium du substrat et
mycélium aérien des actinomycètes ...
.... .. .... ..
.4
I.1.6.Formation des spores
par les actinomycètes.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
... 5
I.1.7.Classification des
actinomyc~tes...
... ... ... ... .. .. . ... .. . .. . .. . ...
.. ... . .. ... 6I.1.8.Habitat...
.....
....
...... ...
.8
I.1.9.Actinomycètes pathogénes ... ...
....
. ...10
II. METABOLLSME SECONDAIRE DES ACTINOMYCETES
II. l . Définition de métabolites primaires et secondaires..
....
.... . . ..
.. .
.. .. 11
II.2.produits de métabolismes secondaires chez les actinomycètes... 11
II.2.1.Antibiotiques: II.2.1
.1.Introduction . . .. . . .
. .. . . .. . .
.. . .
.. . .
.. . .
.. . .
. .. . . .
.. . .
..
. .. . .
.12
.2.1.1.Définition
... ...
.... .. .. .. .. .. .. .. ... ... .. ......
. ...... ...
... .. ... .. .
.. ... ...
. .. . .. . ......
. ...12
.2.1.2.Mode d'action
des antibiotiques.. ....
...... .. .. .. .... .... .... .... .. ... 12
II.2.1
.2.A. l .Paroi bactérienne et synthèse du peptidoglycane...... 13
.2.1.3.A.2.Structure et mode
d'action
des antibiotiques de type b-lactame..13
II.2.1.2.A.3.Structure et mode
d'action desglycopeptides ... .. .. .. .. .... .. . 14
II.2.1.2.A.4.Structure et mode
d'action de la fosfomycine...
.....
.15
II.2.1.2.B. Antibiotiques agissant au niveau de la membrane cytoplasmique... 16
.2.1.2.C. Antibiotiques inhibant
lasynthèse
des protéines...16
II.2.1.2.C.l. Structure et mode
d'action Macrolideset
apparentés(MLS).... ..
.16
II.2.1.2.C.2. Structure et
mode d'action des phénicolés....... ..
.17
II.2.1.2.C.3
.Structure et mode
d'action des aminoglycosides..
.... ..
.. .. .. .. .. 18II.2.1.2.C.4. Structure et mode d'action des Tétracyclines... 18
II.2.1.2.D.Antibiotiques agissant au
niveau de l' ARN polymérase.. .. .. .. . 19
II.2.1.2.E.Antibiotiques antifongiques...
......
...19
II.2.2.Principaux enzymes produits par les actinomycètes.
... . .. . .. . ... .. .. . . ...20
II.2.2
.1.Enzymesde biodégradation
des composés organiquesnaturels.... 20
II
.2.2.2. Enzymes de biodégradation des composés organiques de synthèse . . . 23
1
l
SOMMAIRE
II.2.3.Antioxydal).ts... .. 24 II.2.4.Autres produits . . . 24 II.3.Facteurs influençant la production des métabolites secondaires . . . .. 26
III. IMPORTANCES DES METABOLITES SECONDAIRES PRODUITS
PAR LES ACTINOMYCETES
III.3.1.Importance des antibiotiques .. ... ... .. ... ... . .. . ... ... .... 29 III.3.2.Importance des enzymes... 30
CONCLUSION... 31 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1. La classification hiérarchique de la classe Actinobacteria basée sur
l'analyse phylogénétique de l'ADNr/ARNr 168 ... 8 Tableau 2. Exemple d'antifongiques produits par les actinomycètes utilisés en
agriculture ... 25 Tableau 3. Exemples d'enzymes employées dans différents secteurs industriels ... 31
LISTE DES FIGURES
LISTE DES FIGURES
Figure 1: Cycle de développement de Streptomyces grise us ... 3
Figure 2:Morphologie des spores des actinomycétes ... 4
Figure 3: Différentes chaînes de spores endogènes chez les Actinomycètes ... 5
Figure 4: Différentes chaînes de spore exogène chez les Actinomycètes ... 6
Figure 5: Principaux modes d'actions des antibiotiques ... 13
Figure 6: structure généralé du peptidoglycane ... 14
Figure 7: Les différentes classes d'antibiotiques à noyau B -lactame ... 15
Figure 8: Structure d'un glycopeptide (la vancomycine) ... 15
Figure 9: Structure de la fosfomycine ... 16
FigurelO: Structure des macrolides ... 17
Figurell: Structure du Chloramphénicol.. ...... 18
Figure12: Structure du Thiamphénicol ... 18
Figure13: Structure de la kanamycine (aminoglycoside contenant le cycle 2-DOS) ... 19
Figure 14: Structure des tetracyclines ... 19
Figure 15: Structure de la rifampicine, ... 20
2-DOS ... . ADNr. ... . ARNr ... . G+ ... . DPPH ... . H202 ... . H ... . HO ... . L-DOPA ... . mM ... . MLS ... . NACl. ... . PCB ... . PEP ... . PLP ... . ROOH ... . ROO ... . RO ... . UV ... . VDH ... ... .
LISTE DES ABREVIATION
cycle 2-deoxystreptamine
acide désoxyribonucléique ribosomal acide ribonucléique ribosomal
Gram positif
1,1, hydrazyl de Dipheny picryl le peroxyde d'hydrogène
heure
radicaux hydroxyles Dihydroxyphenylalanine Millimoles, millimolaires
LISTE DES ABREVIATION
Macrolides , lincosamides et streptogramines chlorure de sodium
chlorobiphényls phosphoénolpyruvate proteines liant la penicilline les peroxydes alkyles peroxydes
alkoxyles Ultraviolet
la valine déshydrogénase
lntroductiOQ
INTRODUCTION
INTRODUCTION
Les actinomycètes sont des bactéries filamenteuses à coloration de Gram positive qui subissent des différenciations morphologiques durant leur cycle de vie. Ils habitent différents écosystèmes (sols, milieux aquatiques, air. .. ). Ces bactéries représentent les principales sources de métabolites secondaires (Finance et al., 1985).
Les actinomycètes sont capables de produire une grande variété de métabolites secondaires de différente nature chimique. Ils sont considérés comme la principale source d'antibiotiques et d'autres substances bioactives. Chaque souche actinomycète a probablement une capacité potentille de produire 10 à 20 métabolites secondaires (Sosio et al., 2000;Bentley et al., 2002)
Le genre Streptomyces, qui sécrète plus de 80% de ces molécules, est très intensément exploité (Watve et al., 2001),75 % des molécules à activité antibiotiques sont produites par ce genre. Les Actinomycètes sont aussi connus par leur production d'autres métabolites secondaires tel que les enzymes, les sucres (Polysccharides ), les alcools, les acides aminés, les composés aromatiques et les antioxydants qui sont d'une valeur commerciale élevée (Angehrn et al., 2004; Imada, 2005).
Les métabolites produits par ce groupe bactérien jouent un rôle très important dans le domaine industriel (protéases, cellulases ), agro-alimentaire (glucose isomérase, glucoamylase) et thérapeutique (antibactériens, antifongiques) (Okami et Hotta, 1988).
Dans la présente étude, nous avons traité dans une première partie les caractéristiques générales des actinomycètes. La deuxième partie s'intéresse à l'étude du métabolisme secondaire chez les actinomycètes et les principaux métabolites produits par ces bactéries. En fin, la troisième partie résumera l'importance économique des métabolites secondaires produits par les bactéries Actinomycétes.
1
ElllUll
J DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES
1. DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES
1.1.Généralités 1.1.1. Introduction
Le terme actinomycète a été utilisé pour la première fois par Bollinger, en 1877, pour désigner l'agent responsable d'une maladie du bétail. L'agent étiologique des actinomycoses, précédemment décrit par Harz sous forme de grains parasitaire, a été isolé par Israel en 1879 qui décrit l'aspect clinique de la maladie. Il s'agit d'un bacille anaérobie pour lequel Wright propose le binôme Actinomyces bovis et Kruse en 1896, celui d'Actinomyces israelii.
La seconde période de 1900-1910 (Mariat et Sebald, 1990) se rapporte à la mise en évidence et à l'étude des actinomycètes dans le sol, avec les travaux de Kraisky, Conn, Waksman et Curtis, suivie de la période d'étude des caractères bactériologique de ces microorganismes.
La dernière période s'attache aux antibiotiques produits par les actinomycètes. Elle commence en 1940 et le nom de Waksman lui est indiscutablement lié avec la découverte en1944, de la streptomycine produite par Streptomyces griseus (Sanglier et Trujillo, 1997).
1.1.2. Définition
Les actinomycètes se situent dans l'ordre des Actinomycètales (Mariat et Sebald, 1990), sont des procaryotes à structure de bactérie à Gram positif (Williams et al., 1993 ;Sanglier et Trujillo, 1997) dont le coefficient de chargaff (G+C%) est supérieur à 55%, généralement compris entre 60 et 75% (Ensign, 1978; Larpent et Sanglier, 1989; Chun et al., 1997). Sont des bactéries dont la croissance donne lieu à des colonies on mycélium circulaire (Eunice et Prosser, 1983) constituées d'hyphes, c'est -à-dire de filaments qui irradient par croissance centrifuge tout autour du germe qui leur a donné naissance (Gottlieb, 1973 ; Lechevalier et lechevalier, 1981 ; Eunice et prosser, 1983).
Elles tendent à croitre lentement comme des filaments ramifiés (0,5-1,0 µm de diamètre) (Eunice, 1983), le diamètre des hyphes est plus petit que celui des champignons (Gottlieb, 1973). Leur croissance est plus lente que celle des autres bactéries, le temps de génération moyen est d'environ 2 à 3 heures (Ottow et Glathe, 1968 ; Larpent et Sanglier, 1989). D'autre part, les actinomycètes rassemblent des bactéries d'une extrême diversité.
Physiologiquement, il est possible de distinguer les formes aérobies qui sont de très loin les plus nombreuses et des types anaérobies trouvés primitivement chez les animaux et l'homme.
Les actinomycètes préfèrent un pH neutre ou peu alcalin, ils sont généralement mésophiles, d'autres sont thermophiles tolèrent des températures avoisinant 50°C et peuvent aller jusqu'à 60°C (Omura, 1992).
En générale, les actinomycètes sont des hétérotrophes, mais plusieurs espèces sont capables aussi de croissance chimioautotrophe (Ensign et al., 1993).
2
1
l
'
l DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES
1.1.3. Cycle de développement (exemple type:
Streptomyces
spp)La reproduction des actinomycètes peut s'opérer suivant trois modes : Fragmentation pseudo bactérienne, production de conidies, production de sporange (Hosdong, 1992).
Le cycle de développement de Streptomyces débute par la germination d'une spore donnant naissance à un mycélium primaire, formé d'hyphes non séptées et plurinucléés, ramifié et ancré dans le milieu solide. Sur ce mycélium primaire, se développera ensuite un
mycélium
aérien. Lesextrémités
deshyphes
aériens se cloisonnent et se différencient pour former des chaînes de spores uninucléées comme le montre la (figure 1) (Flardh et Bruttner, 2009).Il a été estimé qu' environ 60 % des Streptomyces produisent, pendant la phase de limitations nutritionnelles, une famille de protéines du type y- butyrolactone (Saffroy, 2006).
Ces protéines constituent des intermédiaires entre les
modifications
du milieu de culture et la synthèse des antibiotiques (Demain et Dijkhuizen, 2006) .. pore 1bœ ~ttlium du smstrat
10 heures IS heures 30 heures
Proda.1Dn du tàcteur A
4à lOjous
Figure 1. Cycle de développement de Streptomyces griseus (Horinouchi, 2002).
1.1.4. Caractéristiques morphologiques des actinomycètes
Morphologiquement, les actinomycètes peuvent être classés en deux groupes. Le premier: Se compose d'organismes qui ne présentent pas de caractéristiques morphologiques particulières et forment seulement une masse de filaments ramifiés (mycélium). Le second : comprend les organismes qui sont morphologiquement plus complexes que le premier (Lechevalier, 1985). La morphologie des différents groupes d'actinomycètes est très variable, el\e va de formes peu évoluées comme Mycobacterium, à des formes très évoluées comme le
3
1 DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES
genre Streptomyces qui forme un véritable mycélium non fragmenté et sporulant (Smaoui, 2010).
Les actinomycètes ont longtemps été considérés comme des champignons primitifs, du fait de leur mycélium, souvent à la fois aérien et pénétrant dans le substrat nutritif, du fait également de la fructification par sporanges libérant des spores chez nombre d'entre eux (Hasley et Leclerc, 1993 ; Horinouchi, 2002).
Leur paroi cellulaire ne renferme ni chitine ni cellulose mais une glycoprotéine contenant de la lysine (formes fermentatives) ou de l'acide diaminopimélique (formes oxydatives ), et leur cytologie est celle des bactéries (Mariat et Sebald, 1990). Ces caractères s'ajoutant à d'autres (leur parasitage par des bactériophages, leur sensibilité aux antibiotiques antibactériens) ne permet pas de les classer parmi les mycètes (Hasley et Leclerc, 1993).
Formes générales des spores
OOO[/~\j
Position des flagelles sur les spores mobile
Ornementation des spores
0
Figure 2. Morphologie des spores des actinomycètes (Breton et al., 1989).
1.1.S. Mycélium du substrat et mycélium aérien des actinomycètes
Lorsqu'il croit sur un substrat solide comme la gélose, le réseau ramifié d'hyphe formé par les actinomycètes se développe à la fois à la surface du substrat et à l'intérieur de ce dernier pour former un mycélium végétatif (Prescott et al., 2003). Les sporoactinomycètes produisent un véritable mycélium du substrat, également dénommé mycélium végétatif ou primaire, se développe à partir du tube de germination issu de la spore (Theilleux, 1993 ), ramifié et non fragmenté, Des parois transversales peuvent être formées pour isoler les parties les plus âgées du mycélium, Des spores sont formées sur le mycélium du substrat chez des
4
DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES
genres comme : Micromonospora, Micropolyspora, et parfois Streptomyces (Saffroy, 2006).
Le mycélium primaire est ancré dans le support solide dans lequel il puise ses nutriments (Locci, 1976).
Le mycélium aérien, appelé aussi mycélium secondaire, est formé d'hyphes dressés sur le mycélium du substrat, Ces hyphes aériens sont plus épais et beaucoup moins (Prescott et al., 2003).
Le mycélium du substrat est aérobie facultatif, par contre le mycélium aérien est aérobie strict (Silvey et Roach, 1975).
1.1.6. Formation des spores par les actinomycètes
Les divers types de spores des actinomycètes peuvent être classés en deux groupes principaux selon leur mode de formation : exospores et endospores (Theilleux, 1993), ces spores permettent la propagation de l'espèce et la survie dans des conditions défavorables (Saffroy, 2006).
A. formation des spores exogènes :
• La formation des spores exogènes par fragmentation des hyphes avec enveloppe : en peut citer par exemple le genre Streptomyces ou les chaines de spores sont formées par fragmentation d'hyphes recouvert d'une enveloppe et le genre actinoplanes dont l'enveloppe sporangiale ressemble à l'enveloppe exterme de Streptomyces (Larpent et Sangilier , 1989).
• La formation des spores exogènes par fragmentation des hyphes sans enveloppe: c'est le cas de Micromonospora (Larpent et Sangilier, 1989).
Spirilospora
Ampu / arit' lia
Actlnoplanes
0 0
Pi lime/a
Dactyiosporangium
Streptosporangl um
Planonwnospora.
Figure 3. Différentes chaînes de spores endogènes chez les Actinomycètes
5
DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES
B. formation des spores endogènes
C'est essentiellement le cas de Thermoactinomyces. Ce genre forme des endospores semblables à celles de Bacillaceae. Ces spores permettent la propagation et la persistance de
l 'éspèce dans des conditions défavorable à la croissance végétative, certaines spores de
Streptomyces peuvent survivre plus de 20 ans (Larpent et Sangilier, 1989).
Micromonospora T/Jennomonospora
'
y
olh il
Sacbaromonospora Tben11oactino11!yce.s
Microbispora Micmtetra~pora Caiellatospora Streptomyces
Figure 4. Différents chaînes de spore exogène chez les Actinomycètes (Breton et al., 1989).
La sporulation est contrôlée par des facteurs extérieurs aux microorganismes et par des facteurs propres à ceux-ci. Parmi les éléments extérieurs favorisant la sporulation, nous retiendrons principalement : la dessication, une concentration élevée en gélose, le glycérol comme source de carbone, l'urée comme source d'azote, l'addition de carbonate de calcium et d'extrait de sol, la présence de magnésium, de fer et de manganèse, et un pH légèrement alcalin voisin de 7 ,5. Les facteurs propres aux microorganismes sont d'ordres génétiques et biochimiques.
De nombreux travaux ont mis en évidence des bio régulateurs codés par des gènes chromosomiques et plasmidiques influant de manière complexe sur la sporulation ainsi que sur la biosynthèse de métabolites secondaires (Grafe et al., 1984 ; Beppu, 1986 Khokhlov, 1986 ; Vitalis et al., 1986 ; Beppu, 1992).
1.1.7. Classification des actinomycètes
Selon la classification du "Taxonomie Outline of The Procaryotes, Bergey's Manual of Systematic Bacteriology", seconde édition 2004 (Garrity et al., 2004). Le Phylum Actinobacteria (bactéries à Gram positif et G +C % élevé) est constitué d'une seule classe dénommée également "Actinobacteria". Celle-ci a été décrite par (Stackebrandt et al., 1997).
6
DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES
La classe "Actinobacteria"
En 1997, Stackebrandt et al., proposent une nouvelle classification hiérarchique des actinomycètes qui repose uniquement sur l'analyse des séquences des ARNr 16S et des gènes codant pour les ARNr l 6S. Donc, ils ont décrit une nouvelle classe, qui se définit comme un ensemble de souches présentant plus de 80 % de similitude dans la séquence des ARNr l 6S ou de l'ADNr 16S et possédant un résidu adénine à la position 906 et un résidu adénine ou cytosine à la position 955 (à l'exception des sous classes Rubrobacteridae et Spherobacteridae où l'on trouve un résidu uracile à la position 955). Cette proposition ne change pas les descriptions courantes des espèces et de genre. En effet, leur classification est basée sur des caractéristiques chimiotaxonomiques ou physiologiques, a été vérifiée pendant ces 20 dernières années, il s'est avéré qu'elle est en accord avec le regroupement phylogénétique basé sur l'ADNr/ARNr 16S (Stackebrandt et al., 1997).
La classe des Actinobacteria est divisée en 5 sous-classes (Tableau!).
Acidimicrobidae, Rubrobacteridae, Coriobacteridae, Sphaerobacteridae et Actinobacteridae.
Chacune de ces sous classes est constituée d'un ou de plusieurs ordres eux-mêmes constitués d'une ou de plusieurs familles. Dans la sous-classe des Actinobacteridae, l'ordre des Actinomycetales est subdivisé en 10 sous-ordres : Actinomycineae, Micrococcineae, Corynebacterineae, Micromonosporineae, Propionibacterineae, Psuedonocardineae, Streptomycineae, Streptosporangineae, Frankinea et Glycomycineae (Stackebrandt et al.,
1997; Labeda et Kroppenstedt, 2000; Stackebrandt et Schumann, 2000).
Les genres et les espèces de l'ordreActinomycetales
La définition des genres et des espèces se fonde sur un ensemble de caractères morphologiques et chimiotaxonomiques.
• Caractères morphologiques
Les principaux critères morphologiques correspondent à la présence, l'abondance et la disposition des hyphes du mycélium du substrat ou du mycélium aérien. Ainsi que la présence des spores, leur nombre, leur mobilité, leur forme, leur position sur les hyphes.
• Caractères cbimiotaxonomiques
La composition de la paroi cellulaire en acides aminés, glucides et lipides constituent le principal caractère utilisé en chimiotaxonomie.
7
DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES
Tableau.1 La classification hiérarchique de la classe Actinobacteria est basée sur l'analyse phylogénétique de l'ADNr / ARNr 16S (Garrity et al., 2004)
Classe Actinobacteria
S/CI Acidir11ie1·obidae Rubrobacreridae Coriobacreridae Sphae;·obacreridae Acrinobacte1idae
SJCI Actinobacteridae
Ordre~ Bifidobacteriales A ctinomvceta les
Ordre Actinom}'cetales
S/O S/O S/O S/O S/O
Ac1i110111yc;11eae l'>ficrococci1te11e C ory•11ebactPrit1l'Oe ,iJfrromo1tospori11eae Propio11ibacteri11eae
F:unille F1nnilles F111nilles Fnmllle Familles
Acrinomyceraceae .\licrococcaceae Co1y11ehnaeriaceae ;\1icro111011osporiacene Propionibncreriaceoe
Bogoriellaceoe Diet=foceae Nocordioidaceae
Rarobacteraceae Gordoniaceae Sn11g11ibacreraceae Afycobacteriaceae Brel'ibacteriaceae Nocardiaceoe Cell11/0111onadaceae Ts11kum11re/laceae Dermabaaeraceae 1Villia111sfaceae Dermatopflilaceae
Deiwacoccaceae J11rraspora11giaceae Jonestaceae Microbncteriornae Beurenbergiacene P1·omic1<>111onosporccae
SIO S/O S/O S/O S/O
Pmedo11ocardinene S1reptomyci11eae Streptosporangi11eae Fra11kinea Glycomycineae
Familll's Familll' F11wllll's Familles Famille
Pseudonocardiaceae Strepror11_J·cetar:eae Sn·ep;o:sporangiaceae Fraukiaceae G(rcomyceraceae .-icrino:y1111e111ataceae Nocardiopsaceae Geodermafophilaceae
T/1er1110111011osporacene Aficrosphaen1ceae
Sporicllrl~rnceae
Acirlorhemiaceae Kh1eosporiaceae
SfCI: sous classe, SJO: sous ordre
1.1.8.Habitat
Les actinomycètes sont des microorganismes très ubiquitaires que l'on rencontre sur tous les substrats naturels courants(;; Waksman, 1959; Porter, 1971; Lacey, 1973; Williams et al., 1984).
1.1.8.A. Sols
Les actinomycètes sont largement répandus dans tous les sols à l'exception des sites exposés à des conditions trop extrêmes. Ils sont surtout présents dans la couche comprise entre la surface du sol et jusqu'à 2 m de profondeur. Ils produisent des substances spécifiques
8
DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES
telles que la géosmine et le 2-méthyl isoboméol qui sont responsable de l'odeur d'humus caractéristique des sols (Omura, 1992; Zaitlin et al., 2003).
Leur nombre varie dans de fortes proportions selon les cas mais il est courant dans des terres fertiles de dénombrer 106 unités formatrices de colonies par gramme de terre sèche.
Les actinomycètes sont généralement moins nombreux que les autres bactéries mais plus nombreux que les champignons. Leurs proportions par rapport aux autres microorganismes entre 10 et 50 %. Les genres Streptomyces, Nocardia et Micromonospora sont les plus fréquents, le genre Streptomyces couvre a lui seul 95 % des souches d'actinomycètes isolées (Lechevalier et Lechevalier, 1967).
1.1.8.B. Milieux aquatiques
Si de nombreux travaux ont mis en évidence les importantes fonctions des actinomycètes dans le sol, le rôle de ce groupe bactérien est moins bien connu (Silvey et Roach, 1975).
L'isolement des actinomycètes à partir de l'eau ne signifie pas qu'elles sot réellement aquatique, une provenance à partir d'un environnement terrestre avoisinant ou même atmosphérique doit toujours être prise en considération (Hsu et Lockwood, 1975).
Divers actinomycètes ont été retrouvés dans l'écosystème marin ou ils se développent lentement. Ils tolèrent bien la salinité marine, mais ne semblent pas jouer un rôle dans la décomposition des substances organique qu'à de faibles profondeurs (Goodfellow et Hayenes, 1983).
De nombreux actinomycètes terrestres présentent une halotolérence importante jusqu'à 80% de Nacl (Grein et Meyer, 1958) et de plus, aucune différence morphologique ou biochimique n'est observée entre les souches terrestres ou marines, d'où l'origine de ces bactéries dans les écosystèmes marins est discutée (Grein et Meyer, 1958).
L'étude de leur distribution permet de tirer différentes remarques : Le nombre d'actinomycètes diminue lorsque la profondeur augmente Les actinomycètes sont plus fréquemment isolés à la surface du sédiment que dans l'eau Les fréquences d'isolement des actinomycètes subit des variations avec un pic en hiver (Gay martin, 1982).
1.1.8.C. Air
L'air constitue pour les actinomycètes, non pas un habitat, mais un moyen de transport. Les spores des actinomycètes sont des contaminants importants de notre environnement. L'exposition à ces derniers peut causer des effets néfastes sur la santé (Gazenko et al., 1998 ; Reponen et al., 1998 ; Suutari et al., 2002).
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DONNEES GENERALE SUR LES ACTINOMYCETES
1.1.9. Actinomycètes pathogènes
Certaines espèces d' Actinomycètes sont pathogènes pour les végétaux, les animaux et l'Homme (Mc Neil, 1994 ; Boiron, 1995). Parmi les exemples les plus connus, on peut citer : -Streptomyces scables, responsable de la gale de la pomme de terre ;
-Actinornyces bovis, responsable d'une actinomycose chez le bétail ;
-Mycobacterium tuberculosis agent de la tuberculose et Mycobacterium leprae, agent la lèpre;
-Nocardia asteroides, responsable de la nocardiose humaine;
-Micropolysporafaeni, responsable d'une pneumonie allergique chez l'Homme.
10
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Il METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
II. METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
II .1. Définition des métabolites primaires et secondaires
Durant le cycle de croissance bactérienne, de nombreux métabolites de diverses natures sont produits, en fonction de différentes phases de croissance, pour servir à la biosynthèse du matériel cellulaire ou en réponse aux fluctuations des conditions du milieu. Ces métabolites sont généralement répartis en métabolites primaires et métabolites secondaire (Belle, 1998).
•Les métabolites primaires sont produits pendant la phase de croissance des bactéries (trophophase), quand l'ensemble des voies cataboliques et anabolique sont catalysée par des enzymes spécifiques et soumis à divers contrôles. Ces voies fournissent à la cellule les métabolites intermédiaires, ainsi que l'énergie nécessaire à la biosynthèse des macromolécules essentielles telles que les protéines, les lipides, les polysaccharides ou les acides nucléiques. Les métabolites primaires sont pratiquement identiques pour tous les organismes vivants (animaux, végétaux, microorganismes) (Larpent et Sanglier, 1989).
•Les métabolites secondaires sont les métabolites produits après la fin de la phase de croissance des bactéries (idiophase), le métabolisme secondaire n'est pas indispensable à l'organisme producteur, bien qu'il joue vraisemblablement un rôle pour sa différentiation et sa survie dans le milieu naturel (Grafe, 1988). Ces métabolites possèdent en général des structures chimiques diverses formant souvent des familles de composés, Les métabolites secondaires possèdent une plus grande variété de voies que les métabolites primaires et ils possèdent une bioactivité (Strub, 2008). Les antibiotiques constituent le groupe le plus important des métabolites secondaires synthétisés par les microorganismes notamment les actinomycètes (Sanglier et Trujillo, 1997, Kim et al., 2000).
11.2. Produits de métabolismes secondaires chez les actinomycètes
Les actinomycètes forment un grand groupe de procaryotes, le plus important dans la nature (Lacey, 1997). Continuellement de nouveaux métabolites secondaires à différentes activités biologique sont isolés de souches d'actinomycètes (Williams et al., 1993 ; Lopes et al., 1999 ; Khattabia et al., 2002).
La grande majorité des métabolites isolés sont originaires des espèces de Streptomyces (Sanglier et al., 1993 ; Anderson et Watve et al., 2001)
Les actinomycètes ont un rôle très important dans le secteur pharmaceutique (Prescott et al., 2002). De nombreux isolats produisent des substances intéressantes, telles que: les acides aminés comme l'isoleucine produite par Streptomyces rimosus, les enzymes telles que:
la glucose -isomérase et la pénicillinase produites successivement par Streptomyces et ActinomJ'Ces, et d'autre enzymes qui dégradent la dextrine, la cellulose, et l'hémicelluloses)
(Larpent et Sanglier, 1989).
11
II MET ABOLIS ME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
Les actinomycètes sont également remarquables par la production d'antibiotiques tel que: des oligosaccharides, des tétracyclines, des macrolides, le chloramphénicol et des antifongiques ... etc) (Larpent et Sanglier, 1989). Par exemple, la streptomycine produite par Streptomyces griseus, le chloramphénicol par Streptomyces venzuela ou encore l'auréomycine et tétracycline par Streptomyces aureofaciens. En plus des antibiotiques, les actinomycètes produisent les acides (Streptomyces) et les alcools, isobutylacetate, l'huile appelée géosmine isolée d'espèce Streptomyces griseus, et d'autres substances antibactériennes, antiturnorales ( actinomycine, adriamycine, rebeccamycine, mitomycine et dannomycine ), insecticides (rnikkomycine), pesticides (antimycine A), herbicides (phinotricine) et de substances ayant des activités immunosuppressives et immunostimulantes (la rapamycine et le FK500) (Chun et al., 1997 ; Sanglier et Trujillo, 1997 ; Moore et al., 1999 ; Petrosyan et al., 2003). Certaines souches interviennent même dans la transformation des stéroides en dérivés plus intéressants (Presctt et al., 2007).
11.2. 1.Antibiotiques 11.2.1.1.Définition
Un antibiotique (du Grec anti :
«
contre », et bios :«
la vie ») est défini comme une substance naturelle produite par les microorganismes dont l'action est d'inhiber la croissance de bactéries (action bactériostatique) ou de les tuer (action bactéricide) (Decre et Courvalin,1995). Il peut être antibactérien, antifongique, anticancéreux, antiviral ou antiparasitaire.
La synthèse des antibiotiques est largement répandue chez les actinomycètes, 50 à 75%
des souches isolées en sont productrices et sont à l'origine de 70% des antibiotiques (Okami, 1988).
L'antibiotique doit traverser la paroi bactérienne soit de manière active ou passive.
Dans le cas du transport passif, l'antibiotique utilise une protéine (porine) qui forme un canal dans la membrane externe. Ceci entraîne généralement une très grande sélectivité favorisant les petites molécules (Masse molaire < 1000) hydrophiles. Avec le transport actif, l'antibiotique est confronté à la paroi bactérienne et dans la plupart des cas à la membrane plasmique (Dijkstra et Keck, 1996).
11.2.1.2.Mode d'action des antibiotiques
A la différence des antiseptiques et des désinfectants, les antibiotiques agissent en général de façon très spécifique sur certaines structures de la cellule bactérienne ; cette grande spécificité d'action explique pourquoi les antibiotiques sont actifs à très faible concentration.
Cette action s'exerce selon les molécules sur des sites variés (Oxoby, 2002; Cuq, 2008) :
~ sur la paroi bactérienne : en inhibant la dernière étape de la biosynthèse du peptidoglycane (muréine composant essentiel de la paroi bactérienne, qui confère à la bactérie sa forme et sa rigidité ce qui lui permet de résister à la forte pression osmotique intra
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II METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
cytoplasmique) au cours de la multiplication cellulaire, la nouvelle bactérie n'est plus protégée entraînant ainsi une lyse bactérienne
~ sur la membrane cellulaire : en désorganisant sa structure et son fonctionnement, ce qui produit des graves troubles d'échanges électrolytiques avec le milieu extérieur
~ sur les ribosomes : ce qui entraîne l'arrêt de la biosynthèse des protéines ou la formation de protéines anormales
~ sur l' ADN: en empêchant sa réplication et en inhibant la biosynthèse protéique
~ autres : en agissant entant qu'anti métabolites bactériens (c'est à dire au niveau des étapes du métabolisme intermédiaire des bactéries)
Les différents modes d'action sont représentés dans la (figure 5) (Walsh, 2000; Ritter et Wong ,2001).
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Figure S. Principaux modes d'actions des antibiotiques : inhibition de la synthèse de la membrane cellulaire, inhibition métabolique, inhibition de la synthèse protéique, et inhibition de la synthèse des acides nucléiques.
11.2.1.2.A. Antibiotiques agissant au niveau de la paroi bactérienne
Trois classes d'antibiotiques: les B-lactamines, les glycopeptides, et la fosfomycine.
11.2.1.2.A.1. Paroi bactérienne et synthèse du peptidoglycane
Les bactéries possèdent une enveloppe extérieure rigide : la paroi. C'est elle qui lui donne sa forme, et la protège des perturbations osmotiques que pourrait lui imposer le milieu environnant. Cette structure est tout à fait originale. Ainsi tout antibiotique agissant spécifiquement sur cette paroi, aura une grande sélectivité d'action et sera dépourvu d'effets sur les cellules animales. La paroi est constituée essentiellement de peptidoglycane, ou mucopeptide, qui est une macromolécule polysaccharidique constituée par une succession régulière d'acétoglucosamine et d'acide N-acétylmuramique. Ces acides aminés sont attachés
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II METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
en petits peptides et ceux-ci sont reliés entre eux par des ponts peptidiques conférant une grande rigidité à l'ensemble (figure 6) (Bourin et al, 1993).
La synthèse du peptidoglycane débute dans le cytoplasme de la bactérie, se poursuit dans la membrane cytoplasmique et se termine dans la paroi déjà formée. Un certain nombre d'enzymes interviennent dans la synthèse du peptidoglycane dont les plus importantes sont les transpeptidases, les transglycosylases et les carboxypeptidases (Gaudy et al., 2005 ), Les antibiotiques agissants de cette façon sont soient des inhibiteurs sélectifs de synthèse de la paroi bactérienne grâce à leur ressemblance structurale avec les acides aminés sur les quels agit la transpeptidase.
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Figure 6. (a) Composition de la sous-unité de base et (b) structure générale du peptidoglycane (Ghuysen, 1997). (c) Chez Staphylococcus aureus, le troisième acide aminé une L-Lysine, et un pont pentaglycine permet la liaison entre les deux tétrapeptides (Ghuysen et al., 1984).
11.2.1.2.A.2. Structure et mode d'action des antibiotiques de type IJ-lactame
Les B-lactamines se fixent sur des protéines de la membrane cytoplasmique : les protéines liant les pénicillines (PLP). Ce sont les cibles des B-lactamines. Ces PLP sont des enzymes impliquées dans la synthèse du peptidoglycane : les transpeptidases, les carboxypeptidases et les transglycosylases. Les /3-lactamines bloquent leur fonctionnement inhibant ainsi la formation du peptidoglycane (Calamita et Doyle, 2002 ; Prescott et al., 2007) Cette inhibition entraine le blocage de la multiplication cellulaire. Le peptidoglycane est dégradé sous l'action d'autolysines, ce qui entraine finalement la lyse bactérienne (Calamita et Doyle, 2002; Prescott et al.,2007).
Sont caractérisés par un cycle P-lactame a quatre liaisons (Figure 7), synthétisés par les Streptomyces clavuligerus (Brana et al., 1985). Ils possèdent un noyau P-lactame mais n'ont pas d'activité antibactérienne propre, ils inhibent l'activité des ~-lactamases des bactéries à coloration de Gram positive et négative (Madigan et Martinko, 2007).
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j
II
METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
RCO::c-~
COOH Les pénicillines
RCON~
~~ SÛ)cH
Les monobactau1Cs
RCO~'J
~~R'
COOH Les c-€phalospoi:ines
Les c-arbapénèmes
Figure7. Les différentes classes d'antibiotiques à noyau B -lactarne.
11.2.1.2.A.3. Structure et mode d'action des glycopeptides
Les glycopeptides constituent une famille originale d'antibiotiques: la vancomycine et la teicoplanine. La vancomycine a été disponible à partir de 1960. Elle est produite par fermentation d'une bactérie de la famille des actinomycètes Amycolatopsis orientalis. Elle est constituée d'une molécule unique à la différence de la teicoplanine. La structure chimique de la vancomycine est représentée (Figure 8).
Les glycopeptides sont des molécules complexes, constituées d'un heptapeptide cyclique sur lequel vient se fixer des sucres, sont au même titre que les ~-lactamines des inhibiteurs de la synthèse du peptidoglycane. Leur fixation sur la membrane cytoplasmique entraine une inhibition de la transglycosylase et la transpeptidase nécessaires a la bonne synthèse du peptidoglycane (Prescott et al., 2007).
La V ancomycine et teicoplanine empêchent ainsi l'allongement et la réticulation du peptidoglycane, ce qui entraîne l'arrêt de croissance, puis la bactéricide.
vnncomycin0
Figure 8. Structure d'un glycopeptide (la vancomycine).
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II METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
II.2.1.2.A.4. Structure et mode d'action de la fosfomycine
La fosfomycine a été découverte en 1968 (Hendling
et al.,1969). Cet antibiotique a été isolé la première fois
àpartir de
Pseudomonas syringae.Depuis tous les organismes producteurs de fosfomycine appartiennent aux
Streptomyces(Oiwa, 1992). Il appartient
àla famille des acides phosphoniques, la fosfomycine (ou fosfonomycine) ne présente aucune parenté de structure avec les autres familles d'antibiotiques (Figure 9).
/ '
0 _ - p - -/.·--OH OH 011
Figure 9. Structure de la fosfomycine
La fosfomycine est un inhibiteur de la synthèse du peptidoglycane a une structure proche du phosphoénolpyruvate (PEP). Ce stade de la formation de la paroi bactérienne est intracytoplasmique, ce qui implique une pénétration dans le cytoplasme bactérien. La pénétration utilise des systèmes de transport actif. C'est un antibiotique bactéricide.
11.2.1.2.B. Antibiotiques agissant au niveau de la membrane cytoplasmique
Ces antibiotiques agissent même sur les bactéries en phase de repos. Ils exercent une action directe et immédiate sur la membrane cytoplasmique. Parmi ces antibiotiques, on trouve la tyrothricine, les polypeptides cycliques, poly myxines, colistine ... etc. (Bourin
et al,1993; Maur, 1990).
11.2.1.2.C. Antibiotiques inhibant la synthèse des protéines
Les antibiotiques de cette catégorie les plus importants en médecine sont les aminosides, les macrolides, les tétracyclines et la rifampicine.
Ces antibiotiques inhibent par action sur le ribosome bactérien:
inhibition au niveau des sous unités 30 S des ribosomes : Aminoglycosides (lecture de l' ARNm est perturbée) (Maur, 1990) inhibition au niveau des sous unités 50 S des ribosomes : soit par inhibition du site A (aminoacyl) avec translocation perturbée pour les macrolides, soit par inhibition de la fixation de l'aminoacyl-ARNt pour les tétracyclines, soit par inhibition du facteur d'élongation EF-G pour l'acide fusidique, soit enfin par inhibition de la fixation de l' aminoacyl-ARNt et l'inhibition de la peptidyl transférase pour les Phénicolés (Maur, 1990).
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II METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
11.2.1.2.C.1. Structure et mode d'action Macrolides et molécules apparentés (MLS) Le nom
«
macrolide»
vient de macro (grand) et olide (lactone ou ester intracylique ).Ils possèdent un large noyau lactonique central de 12 à 16 chainons sur lequel se greffent des sucres neutres ou amines (FigurelO) (Labro, 2002).
1 R=H,X =CO Erythromvcin 4 Telithromycm 2 R=Me X =CO Clarithromycm
3 R=H =N(Me)CH2 Azithromycin
FigurelO. Structure des macrolides
Me Oesosamine
Les macrolides produit par Streptomyces ambofaciens (Untrau et al., 1994).
Constituent avec les lincosamides et les streptogramines (ou synergistines lorsqu'ils sont formés des deux composes A et B) une famille d'antibiotiques : les MLS, de structure différente mais possèdent des mecanismes d'action et un spectre antibactérien similaire (Canu et Leclerq, 2001 ).
Les lincosamides sont constitués d'une acide amine, la L-proline, substituée par une chaine alkyle en position 4, et d'un sucre comportant un atome de soufre (lincosamine), relié entre eux par une liaison amide.
Les streptogramines A sont des macrolactones cycliques polyinsaturées alors que streptogramines B sont des hexadepsipeptides cycliques (Canu et Leclerq, 2001).
Les macrolides se fixent sur la cible l'ARN ribosomal 23S de la sous-unité SOS du ribosome. Les sites de fixation diffèrent légèrement selon les molécules, La fixation du macrolide au ribosome entraîne l'inhibition de l'élongation du peptide en formation.
Les lincosamides agissent de même et ces deux classes sont en général considérées comme bactériostatiques. Cependant, à fortes doses, notamment en intracellulaire ou ces antibiotiques se concentrent, ces molécules sont bactéricides.
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II METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
11.2.1.2.C.2. Structure et mode d'action des phénicolés
Les phénicolés sont des dérivés de l'acide dichloroacétique, porteurs aussi d'un phényle substitué, produit par Streptomyces venezuelae (Shapiro et Vining, 1985).
Deux molécules seulement sont utilisées en clinique : le chloramphénicol (Figurel 1), réservé à l'usage topique en raison de sa toxicité, et le thiamphénicol (Figure12).
Comme les macrolides et les lincosamides, les phénicolés se fixent à la sous-unité SOS des ribosomes bactériens. Ils inhibent la synthèse des protéines en empêchant la liaison du complexe amino-acyl-ARNt à son site de fixation, et donc la réaction de transpeptidation.
Figurell. Structure du Chloramphénicol
Figure12. Structure du Thiamphénicol
11.2.1.2.C.3. Structure et mode d'action des aminoglycosides
La majorité des aminoglycosides naturels ont été obtenus à partir de Streptomyces griseus (Dulaney, 1948).(Ils prennent alors le suffixe «-mycine») ou de type Micromonospora (le suffixe associé est alors « -micin »).
La principale caractéristique des aminoglycosides réside dans le cycle 1,3 diaminocyclohexanetriol (streptamine) ou, lorsque dans la majorité des cas ce cycle est prive de la fonction hydroxyle en position 2, le cycle 2-deoxystreptamine (2-DOS) (Figure13).
(Herman, 2005)
Les aminoglycosides ont pour cible cellulaire principale la sous unité 30S du ribosome bactérien, après fixation, ils faussent le mécanisme de lecture de l'ARNm à traduire favorisant l'incorporation d'acides aminés erronés dans les protéines au cours de synthèse, ce qui provoque une accumulation des protéines incorrectement traduites dans la bactérie (Carter et al., 2000; Madigan et Martinko, 2007).
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1
1
II METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
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k . a ... ~yc::t ... -
~.-.-mycl.,._. C::
C>H - H : z
-- ...
Figure13: Structure de la kanamycine (aminoglycoside contenant le cycle 2-IX>S).
11.2.1.2.C.4. Structure et mode d'action des Tétracyclines
Les tétracyclines possèdent une structure particulière, elles sont formées de 4 cycles accoles sur lesquels sont fixées diverses chaines latérales (Figure 14 ). Ces antibiotiques inhibent la synthèse protéique en empêchant la liaison de l' aminoacyl-ARNt à la sous unité 30S du ribosome bactérien (Prescott et al., 2007).
Figure 14. Structure des tetracyclines
La première étape de l'entrée des tétracyclines est une diffusion passive à travers la membrane externe des bactéries à Gram négatif soit par les pores, soit directement à travers la couche lipidiques; elle est suivie par le passage au travers du peptidoglycane, se fixent de façon irréversible sur la sous- unité 30S du ribosome, empêcha.nt la fixation de nouveaux aminoacyl- ARNt. La synthèse protéique est donc interrompue.
11.2.1.2.D. Antibiotiques agissant au niveau del' ARN polymérase (les Rifamycines) Les rifamycines sont des composés appartenant aux ansamycines de type naphtalène et ont été isolées à partir de 1957 de la bactérie Nocardia mediterranei
Elle est constituée d'une longue chaîne aliphatique reliant deux noyaux aromatiques dont le cycle quinone (Figure 15).
La rifamycine agit en inhibant la synthèse des acides nucléiques, se fixe de façon non covalente sur la sous- unité B de l'ARN polymérase ADN- dépendante dont le rôle est de transcrire l' ADN en ARN messager. Elle empêche l'initiation de la transcription. Son action
19
l
J
Il METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
est
~électivesur les
ARN polymérase bactériennes ADN- dépendantes, Son action est essentiellement bactériostatique.CH3
Figure 15. Structure de la rifampicine
11.2.1.2.E. Antibiotiques antifongiques
Ces substances sont inactives sur les bactéries mais offre un spectre antifongique caractéristique. Les Streptomyces produisent les polyenes qui possèdent un cycle lactone, c'est pourquoi on parle aussi de
«
macrolides polyeniques», la nystatine est la molécule la plus connue qui agit sur la membrane cytoplasmique fongique (Prescott et al., 2007).11.2.2. Principaux Enzymes produits par les actinomycètes
Deux des propriétés les plus significatives des actinomycètes sont leur capacité à se développer sur les substrats les plus divers et leur aptitude à synthétiser de très nombreux métabolites bioactifs, parmi lesquels les enzymes, qui après les antibiotiques sont les produits les plus importants des actinomycètes (Lopes et al., 1999).
L'action des enzymes du catabolisme conduit à la dégradation des nutriments et sources d'énergie plus ou moins complexes (Lopes et al., 1999).
11.2.2.1. Enzymes de biodégradation des composés organiques naturels
Les actinomycètes sont des microorganismes saprophytes, qui jouent un rôle dans la dégradation de la matière organique naturel et donc un rôle dans le recyclage des biopolymères complexes comme la cellulose, la lignocellulose, la pectine et le xylane par la production d'enzymes extracellulaires qui sont d'une importance majeur dans l'industrie. La dégradation de ces biopolymères par les enzymes peut être le résultat d'un mécanisme radicalaire (oxydation biologique) ou d'un changement chimique (hydrolyse biologique).
Dans le cas de l'oxydation biologique, les enzymes réagissent directement avec 1'02 comme les cytochromes oxydases qui sont des enzymes actives dans la chaîne respiratoire. La plupart du temps, l'oxygène est incorporé directement au substrat (cas des oxygénases).
Parfois, il joue le rôle d'un accepteur d'hydrogène (cas des oxydases) (Chandra et Rustgi, 1998).
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II METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
Quant à l'hydrolyse biologique, les protéases catalyses l'hydrolyse des protéines en
a~ideg
ammes. Les
polysaccharides, par exemple les amidons, sont dégradés enzymatiquement pour libérer des sucres (Dierckx et Dewettink, 2002 ; Ralet et al., 2002).11.2.2.1.A. Les cellulases
Les actinomycètes, en particulier les espèces thermophiles et les Streptomyces, excrètent des enzymes qui dégradent la cellulose (Sanglier et al., 1993 ; Mason et al., 2001).
D'autres espèces d'actinomycètes produisent des enzymes qui dégradent les hémicellulose (Rivas et al., 2003). Ces enzymes peuvent être classées en trois types: endoglucanases, exoglucanases ou cellobiohydrolases et cellobiases (Klemm et al., 2002).
• Les endoglucanases sont capables de rompre les liaisons internes de la chaîne cellulosique. L'attaque se fait au hasard et entraîne une libération des sucres réducteurs.
• Les exoglucanases attaquent les polyméres de cellulose par les extrémités non réductrices et libèrent exclusivement du cellobiose.
• Les cellobiases attaquent la liaison ,8-glucosidique du cellobiose et libèrent deux molécules de glucose (Onsori et al., 2004).
11.2.2.1.B. Ligninases
Beaucoup d'espèces d'actinomycètes telles que Streptomyces thermoviolaceus ,Streptomyces viridosporus, Streptomyces fuscaont une activité lignocellulolytique et sont capables de produire l'hemeperoxidase enzyme qui dégrade la lignine (Mason et al.,2001).
11.2.2.1.C. Pectinases
La production d'enzymes péctolytiques est élaborée par différents genres d'actinomycètes tels que : Micromonospora, Microbispora, Actinoplanes, Streptosporangium et les Streptomyces( Sanglier et al., 1993). La dégradation complète des pectines est conduite par l'action combinée de trois activités pectolytiques (pectine lyase, pectinestérase, polygalacturonase ).
11.2.2.1.D. Xylanases
Les xylanases (nom systématique 1,4-~-D-xylane xylanohydrolase, EC.3 .2.1.8) sont les enzymes qui hydrolysent les liaisons~ (1, 4) entre deux résidus ~-D-xylanopyranoses.
Elles sont utilisées dans l'industrie de boulangerie pour améliorer les propriétés de la pâte, dans le bio blanchiment de papier et de pulpe (Mamo et al., 2009). Cependant, l'application efficace des xylanases dans le bio blanchiment exige que ces enzymes soient alcaliphiles etthermotolérantes .
Elles sont élaborées par des espèces thermophiles du genre Streptomyces et des souches du genre Promicromonospora, ainsi que par différentes espèces de Microbispora, Micromonospora et thermomonospora (Rivas et al., 2003 ; Petrosyan et al., 2003).
21
Il METABOLISME SECONDAIRE CHEZ LES ACTINOMYCETES
11.2.2.1.E. Amylases
Les
amylases
(EC.3.2.1.x)sont des macromolécules appartenant à la classe des protéines globulaires, de type endoglycanases de la classe des hydrolases qui agissent sur les
liaisons(l,4)de l'amidon. Elles catalysent la dégradation des polymères d'amidon pour produire des dextrines et différents gluco-oligosaccharides de longueurs
variables.Les amylases sont parmi les enzymes les plus importantes en biotechnologie actuelle (Gupta
et al.,2003). Cette classe d'enzymes industrielles joue un rôle important dans la dégradation d'amidon et constituée en 2007, environ 25
à33% du marché mondial (Saxena
et al.,2007).
Elles
sont produites par la majorité des actinomycètes, les plus intéressantes sont celles produites par les espèces thermophiles comme
Thermoactinomyces vulgaris, Thermomonospora curvata, Saccharornonospora viridiset les espèces du genre
Streptomyces (Demain et Solomon, 1985 ; Sanglier et al.,1993).
11.2.2.1.F. Les dextrinases
Elles
sont excrétées par de nombreuses souches
d'Oerskovia xanthineolytica et Actinornyces israeli(Demain et Solomon, 1985).
11.2.2.1.G. Les chitinases
Elles
sont produites par de nombreux genres d'actinomycètes tels que les genres
Microbispora, Micromonospora, Nocardiopsis, P/anobispora,
Planomonospora, Therrnoactinomyces, Thermomonosporaet
par les espèces
Nocardiamediterranei, Actinomadurapelletierii(Hsu et Lockwood, 1975
;Demain et Solomon, 1985).
11.2.2.1.H. Lipases
Les
triacylglycérol acyl-hydrolases (EC.3.1.1.3), ou lipases, sont des enzymes atypiques par leur mécanisme d'action et leur spécificité de substrats. En fonction du
microenvironnement de l'enzyme, elles peuvent agir en tant qu'hydrolases en milieu aqueuxou comme catalyseurs en synthèse organique. En tant qu'hydrolases, elles sont responsables du catabolisme des triglycérides en acide gras et en glycérol. Il existe deux groupes d'enzymes très connues dans la famille des hydrolases d'esters carboxyliques: les lipases et les estérases (Ghanem, 2007).
Les
