Les bactériocines de classe IIa : des armes naturelles contre les pathogènes alimentaires Thibaut JACQUET Travaux encadrés par Anne-Marie Revol-Junelles et Catherine Cailliez-Grimal

Domaines de compétence : Physicochimie – Microbiologie - Bioconversion Savoir-faire: Caractérisation, fonctionnalisation et vectorisation de molécules d’intérêt. Détermination de leurs propriétés structurales et fonctionnelles en vue de leur application dans les domaines de la santé et alimentaire.

Problématique Listeria monocytogenes Lactococcus sp. Septicémies, méningites, infections utérines chez la femme enceinte…

Problématique Bactériocine (Nisine, E234) Listeria monocytogenes Lactococcus lactis

Listeria monocytogenes Carnobacterium maltaromaticum Carnobacterium maltaromaticum : une souche compétitrice de Listeria monocytogenes Listeria monocytogenes ATCC15313 Carnobacterium maltaromaticum CP5 Inhibition due à une bactériocine de classe IIa : Cbn BM1.

Qu’est-ce qu’une bactériocine ? Peptide antibactérien Synthétisé par voie ribosomale sous forme d’un précurseur Modifié ou non par voie post-traductionnelle Spectre d’action étroit

Qu’est-ce qu’une bactériocine de classe IIa ? Faible poids moléculaire (37 à 48 a.a.) Peptide cationique, hydrophobe et thermostable Présence d’une séquence conservée en N-terminal

Qu’est-ce qu’une bactériocine de classe IIa ? Structurée en hélice  uniquement en milieu apolaire Leucocine A Sakacine P Curvacine A Carnobactériocine B2

Objectifs des travaux de recherche : 1) Déterminer le(s) mécanisme(s) d’action de Cbn BM1, une bactériocine de classe IIa produite par Carnobacterium maltaromaticum CP5. 2) Déterminer les propriétés de surface des bactéries cibles de Cbn BM1.

Mécanisme(s) d’action de Cbn BM1 Milieu extra-cellulaire Cytoplasme Les bactériocines ciblent la membrane bactérienne : - Perturbation des potentiels membranaires - Modification de la fluidité membranaire - Perturbations morphologiques des bactéries

 pH Perturbation des potentiels membranaires Deux potentiels membranaires composent la force protomotrice : - Le pH : gradient transmembranaire d’ions H+ - Le  : gradient transmembranaire d’ions K+ et Na+ Milieu extra-cellulaire Cytoplasme  pH La perturbation de chacun de ces potentiels peut être observée par une variation de l’intensité de fluorescence de sondes spécifiques.

Mesure du potentiel  de Listeria monocytogenes Sonde : DiSC(3)5 Ajout de Nigéricine Fluorescence Intensity (A.U.) Ajout de Cbn BM1 t (s) Cbn BM1 perturbe le potentiel  de L. monocytogenes.

Mesure de la fluidité membranaire Mesure de l’anisotropie de fluorescence Utilisation de deux sondes : - Le TMA-DPH : pour la fluidité de la surface de la membrane - Le DPH : pour la fluidité du cœur de la membrane

Mesure de la fluidité membranaire Variation of fluorescence anisotropy (A.U.) Fluorescence Anisotropy Variation(A.U.) Cbn BM1 rigidifie uniquement la surface de la membrane de Listeria monocytogenes EGDe.

Modifications morphologiques par Cbn BM1 Topographie des bactéries par microscopie de force atomique

Modifications morphologiques par Cbn BM1

Modifications morphologiques par Cbn BM1

Modifications morphologiques par Cbn BM1 Bactérie non traitée Bactérie traitée par Cbn BM1

Conclusion Les mécanismes d’action ont été déterminés au niveau : - des potentiels transmembranaires - des modifications de fluidité membranaire - de la morphologie cellulaire - des fuites de composés intracellulaires

Conclusion Les mécanismes d’action de Cbn BM1 ont été mis en évidence sur quatre souches bactériennes : - Listeria monocytogenes EGD-e - Listeria monocytogenes EGD-e mptI - Carnobacterium maltaromaticum DSM20730 - Carnobacterium maltaromaticum CP5 Ces différentes études ont également été réalisées en fonction de l’état physiologique des bactéries cibles.