Добірка наукової літератури з теми "Mécanisme d’action antibactérien"

L’augmentation de la résistance des bactéries aux antibiotiques est un problème mondial sérieux qui a orienté la recherche pour l’identification de nouvelles biomolécules avec une large activité antibactérienne. Les plantes et leurs dérivés, tels que les huiles essentielles (HE), sont souvent utilisés dans la médecine populaire. Dans la nature, les HE jouent un rôle important dans la protection des plantes. Elles contiennent une grande variété de métabolites secondaires capables d’inhiber ou de ralentir la croissance des bactéries. Les HE et leurs constituants ont des mécanismes d’action variés et très ciblés, touchant en particulier la membrane cellulaire et le cytoplasme, et dans certains cas, changeant complètement la morphologie cellulaire, voire l’expression des gènes. Dans cette brève revue, nous décrivons les mécanismes de résistance des bactéries aux antibiotiques et les modalités d’action antibactérienne des HE.

Les peptides antimicrobiens (PAM) sont des effecteurs clés de l’immunité innée constituant une première ligne de défense contre les pathogènes. Ces peptides ont généralement un large spectre d’action antimicrobien et agissent efficacement et rapidement via un mécanisme membranolytique qui limite le développement de résistances. Face à l’émergence de microorganismes résistants, qui constitue un problème majeur de santé publique, les PAM représentent donc de bons candidats pour le développement thérapeutique d’agents anti-infectieux efficaces. Au cours de ma thèse je me suis intéressée aux PAM de la peau d’Amphibiens. Dans un premier temps, à l’aide d’approches biochimiques et de biologie moléculaire, nous avons identifié 5 précurseurs potentiels de PAM à partir de la grenouille Trachycephalus resinifictrix, dont deux précurseurs de cathélicidines, deux précurseurs similaires à ceux des “PAM/opioïde“ (T. venulosus) et un précurseur similaire à celui des hylareleasines (Hyla simplex). Dans un deuxième temps, je me suis intéressée à différentes temporines SH, de petits PAM précédemment identifiés par notre équipe à partir de la grenouille Pelophylax saharicus. Une étude a été menée pour établir les relations structure-fonction de la temporine-SHf, un PAM linéaire d’Amphibien considéré aujourd’hui comme le plus petit (8 résidus). Les résultats obtenus ont permis d’identifier plusieurs analogues dont l’index thérapeutique est fortement amélioré. D’autre part, le mécanisme d’action antimicrobien de la temporine-SHa et de ses analogues a été approfondi. Nous avons démontré que les temporines agissent rapidement via un mécanisme membranolytique entrainant la rupture de la membrane bactérienne (effet détergent). Contre les formes promastigotes du parasite Leishmania, le mécanisme primaire des temporines est également membranolytique mais cependant, une apoptose des parasites est observée à des concentrations de peptides plus élevées. Enfin, la temporine-SHe, qui restait non caractérisée, a été étudiée structuralement et fonctionnellement grâce à des techniques biophysiques couplées à des techniques biologiques. Comme la temporine-SHa, ce PAM possède un spectre d’action large incluant également le parasite Leishmania. L’ensemble des résultats indique que les temporines pourraient servir de composés chefs de file pour la conception d’une nouvelle classe thérapeutique d’anti-infectieux
Antimicrobial peptides (AMPs) are key effectors of innate immunity that provide a first line of defense against pathogens. These peptides typically have broad-spectrum antimicrobial activity and act rapidly and efficiently through a membranolytic mechanism that limits the development of resistance. With the emergence of resistant microorganisms, a major public health concern, AMPs therefore represent good candidates for the therapeutic development of new and valuable compounds. During my thesis, I focused on AMP from amphibian skin. Firstly, five potential AMP precursors were identified from the frog Trachycephalus resinifictrix using a combined biochemical /molecular biology approach. Among these, two correspond to cathelicidin precursors, two were similar to the “AMP/opioid“ precursors (T. venulosus), and one was similar to hylareleasin precursors (Hyla simplex). Secondly, I was interested in temporins SH, small AMPs previously isolated from the frog Pelophylax saharicus by our team. We performed structure-activity relationship studies on temporin-SHf, the smallest linear amphibian AMP known to date (8 residues). This allowed us to identify several potent analogs with a higher therapeutic index. Furthermore, we also thoroughly studied the mechanism of action of temporin-SHa and its analogs. We showed that temporins act rapidly through a membranolytic mechanism, leading to bacterial membrane disruption (detergent-like effect). For Leishmania promastigotes, the same membranolytic mechanism was observed with also a temporin-induced apoptosis that takes place at higher peptide concentrations. Finally, biophysical and biological techniques enabled us to structurally and functionally characterize temporin-SHe. Like temporin-SHa, this peptide displayed a broad-spectrum activity including Leishmania. Our results indicate that temporins could serve as lead compounds to develop a new class of therapeutic anti-infective peptides

La famille des plasticines se compose de peptides antibactériens issus de la peau de grenouilles arboricoles d’Amérique du Sud. Ces peptides se distinguent par une séquence riche en glycine et en leucine et par la présence de motifs GXXXG, connus pour favoriser les interactions entre hélices transmembranaires. Leur plasticité structurale permet peut expliquer les subtiles différences de propriétés biologiques ainsi que la versatilité fonctionnelle de ces peptides. En conséquence, pour mieux comprendre les mécanismes d’actions de ces peptides, trois axes ont été développés, (1) études des activités biologiques et multifonctionnalité des plasticines, (2) évaluation des modes d’interactions et des perturbations membranaires et (3) études structurales et propriétés auto-associatives. Les différents résultats accumulés au cours cette thèse donnent un aperçu de la diversité des mécanismes aboutissant à une activité biologique sur la membrane d’une cellule cible.

Les flavonoïdes sont des métabolites secondaires largement répandus chez les plantes et appartiennent à une grande famille de composés chimiques d'intérêt industriel. Les flavonoïdes sont une source importante de nouveaux médicaments et nutraceutiques en raison de leurs activités anti-oxydantes, antivirales, antimicrobiennes, anticancéreuses, etc. Notre étude se concentre sur la caractérisation de l'activité antibactérienne des flavonoïdes ciblant spécifiquement les bactéries à Gram positif. Les objectifs de mon travail de recherche sont i) de mettre en place des méthodologies de cribles efficaces et rapides afin d’évaluer l’activité antibactérienne des flavonoïdes et ii) de déterminer les mécanismes d'action antibactérien des flavonoïdes. La caractérisation de l'activité antibactérienne des flavonoïdes a été réalisée avec des tests de toxicité des flavonoïdes envers la bactérie modèle à Gram positif B. subtilis par la méthode du Live Cell Array permettant d'enregistrer la cinétique de croissance bactérienne en temps réel. Différentes stratégies ont été employées pour décrypter le(s) mode(s) d'action des flavonoïdes ; telles que le crible d'une banque de flavonoïdes pour l'identification de nouveaux composés actifs contre B. subtilis, le crible d'une collection de mutants de B. subtilis pour l'identification de gènes impliqués dans la réponse de B. subtilis aux flavonoïdes, une évolution dirigée en laboratoire de B. subtilis en présence de flavonoïde pour l'obtention et la caractérisation de souches résistantes aux flavonoïdes, et enfin une analyse de la réponse transcriptionnelle de B. subtilis en présence de flavonoïdes. Deux flavonoïdes déjà identifiés dans la littérature pour inhiber la croissance de bactéries à Gram positif, la pinocembrine et la naringénine, ont une activité antibactérienne contre B. subtilis. Une diminution de 50 % du taux de croissance a été observée en présence de 93 mg.L ⁻¹ ou 32 mg.L ⁻¹ de naringénine ou pinocembrine respectivement.Pour décrypter les mécanismes d'action des flavonoïdes, une collection de 63 flavonoïdes a été criblée et les concentrations minimales inhibitrices (MICs) déterminées pour chaque flavonoïde en présence de B. subtilis. 17 flavonoïdes se sont avérés particulièrement actifs contre B. subtilis. La tentative d'établir un modèle QSAR (relation quantitative structure-activité) avec les 17 flavonoïdes actifs n'a malheureusement pas été concluante car malgré l'obtention d'une régression linéaire largement acceptable (R²≈ 0,9), la validation par exclusion systématique d'un composé ("leave one out") n'a pas été obtenue. La seule explication plausible de cet échec est que le nombre de modes d'action présents est trop élevé pour un set de 17 composés, rendant ainsi caduque la modélisation QSAR. Au cours d'un crible de 67 mutants de B. subtilis, huit gènes impliqués dans la réponse aux flavonoïdes (naringénine et pinocembrine) ont été identifiés, dont deux appartiennent au régulon LmrA/QdoR, déjà identifié dans la littérature pour répondre aux flavonoïdes. Les souches B. subtilis ∆lmrA et ∆qdoI sont respectivement plus sensibles et plus résistantes vis-à-vis de la naringénine et de la pinocembrine. Les 17 flavonoïdes précédemment identifiés et actifs envers B. subtilis induisent une réponse transcriptionnelle propre à chacun d'après notre analyse de l'activité de 10 promoteurs avec l'utilisation de fusions transcriptionnelles avec un gène rapporteur. Cette analyse est cohérente avec l'étude transcriptomique menée pour la caractérisation de la réponse de B. subtilis en présence de 5 flavonoïdes ; la 2’hydroxyflavanone, la bavachine, la naringénine, la pinocembrine et le résokaempférol. De ce travail ressort plusieurs modes d'action des flavonoïdes chez B. subtilis, impliquant l'induction de la réponse stringente, l'inhibition de voies métaboliques pour la synthèse des membranes et paroi cellulaires et l'inhibition du métabolisme carboné central
Flavonoids are secondary metabolites widespread in plants and belong to a large family of chemical compounds of industrial interest. Flavonoids are an important source of new drugs and nutraceuticals because of their antioxidant, antiviral, antimicrobial, anticancer activities. Our study focuses on the characterization of the antibacterial activity of flavonoids specifically targeting Gram-positive bacteria. The objectives of my research work are i) to establish efficient and rapid screening methodologies to evaluate the antibacterial activity of flavonoids and ii) to determine the mechanisms of action of antibacterial flavonoids. The characterization of the antibacterial activity of flavonoids was carried out with flavonoid toxicity tests against the Gram-positive model bacterium B. subtilis by Live Cell Array method, which measures the bacterial growth kinetics. Several strategies were used to decipher the mode(s) of action of the flavonoids, such as screening a flavonoid library for new compounds active against B. subtilis, screening a collection of B. subtilis mutants for the identification of genes involved in the flavonoid response of B. subtilis, an adaptive laboratory evolution of B. subtilis in presence of flavonoid to obtain and characterize flavonoid-resistant strains, and finally an analysis of the transcriptional response of B. subtilis in the presence of flavonoids. Two flavonoids already identified in the literature to inhibit the growth of Gram-positive bacteria, pinocembrin and naringenin, have antibacterial activity against B. subtilis. A 50% decrease in growth rate was observed in the presence of 93 mg.L ⁻¹ or 32 mg.L ⁻¹ of naringenin or pinocembrin respectively.To decipher the mechanisms of action of the flavonoids, a collection of 63 flavonoids was screened and minimal inhibitory concentrations (MICs) were determined for each flavonoid in the presence of B. subtilis. 17 flavonoids were found to be particularly active against B. subtilis. The attempt to establish a QSAR (quantitative structure activity relationship) model with the 17 active flavonoids was unfortunately not conclusive because, despite obtaining a high quality linear regression (R² ≈ 0.9), cross-validation by using leave-one-out basic method was not obtained. The only plausible explanation for this failure is that the number of modes of action present is too high for a set of 17 compounds, thus rendering the QSAR model obsolete. In a screen of 67 mutants of B. subtilis, eight genes involved in the response to flavonoids (naringenin and pinocembrin) were identified, two of which belong to the LmrA/QdoR regulon, already identified in the literature to respond to flavonoids. The B. subtilis strains ∆lmrA and ∆qdoI are respectively more sensitive and more resistant to naringenin and pinocembrin. The 17 flavonoids previously identified and active against B. subtilis induce a flavonoid-specific transcriptional response according to our analysis of the activity of 10 promoters with the use of transcriptional fusions with a reporter gene. This analysis is consistent with the transcriptomic study carried out for the characterization of the response of B. subtilis in the presence of 5 flavonoids; 2'hydroxyflavanone, bavachine, naringenin, pinocembrin and resokaempferol. Several modes of action of the flavonoids in B. subtilis were identified, involving induction of the stringent response, inhibition of metabolic pathways for cell membrane and cell wall synthesis, and inhibition of central carbon metabolism

Le site d’action des bactériocines de la sous-classe IIa est la membrane cytoplasmique des bactéries à Gram positif. Le mécanisme d’action se décompose en trois étapes : (i) adsorption de la bactériocine sur la membrane ; (ii) structuration du peptide et insertion dans la bicouche lipidique ; (iii) formation de pores. La présence de pores provoque des fuites de composés vitaux aboutissant soit à un arrêt de la croissance soit à la mort de la bactérie. Le degré de pénétration de la mésentérocine 52A dans la membrane a été mesuré grâce à l’anisotropie de fluorescence de deux sondes, le TMA-DPH et le DPH, respectivement localisées à la surface et en profondeur de la bicouche lipidique. Des résultats différents ont été obtenus avec deux espèces bactériennes appartenant au genre Listeria. Dans un cas, le peptide s’insère partiellement dans la membrane et dans l’autre en profondeur. Ces résultats suggèrent que la mésentérocine 52A peut suivre deux mécanismes distincts aboutissant à une bactériostase. Pour mieux comprendre les interactions entre la bactériocine et la cellule cible, le degré de pénétration de la mésentérocine 52A dans la membrane de trois souches de Leuconostoc, la première sensible, la seconde naturellement insensible et la dernière rendue résistante, a été caractérisé. Il semblerait que le phénotype de résistance soit corrélé avec les propriétés physico-chimiques de l’enveloppe cellulaire. Afin de pouvoir généraliser les résultats observés avec la mésentérocine 52A, d’autres bactériocines de la sous-classe IIa, les carnobactériocines Cbn BM1 et Cbn B2, produites par la souche Carnobacterium maltaromaticum CP5, ont été étudiées. Dans un premier temps, ces bactériocines ont été produites et purifiées à partir d’une souche d’Escherichia coli recombinante. L’étape de production en fermenteur a été optimisée, des quantités de l’ordre de 300 mg de peptides ont été produites. Le mode d’action des carnobactériocines, seules ou en combinaison, a été déterminé vis-à-vis de cellules procaryotes ou eucaryotes. Les carnobactériocines Cbn BM1 et Cbn B2 ont un mode d’action synergique contre les bactéries sensibles et ne présentent pas de cytotoxicité vis-à-vis des cellules de la lignée Caco-2
The action site of sub-class IIa bacteriocins is the cytoplasmic membrane of Gram-positive bacteria. The current view of the mechanism of action is divided into three steps: (i) adsorption of bacteriocins on the membrane; (ii) apparition of the structures of peptide and integration into the lipid double layer (iii) formation of pores. The presence of pores leads to efflux of vital cell compounds. They cause growth stop or bacterial death. The degree of penetration of mesenterocin 52A into the membrane was measured by fluorescence anisotropy of two probes, TMA-DPH and the DPH, which target the surface or the depth of the membrane, respectively. Different results were obtained with two bacterial species of the genus Listeria. In the first hand, the peptide is partially inserted into the membrane and in the second hand in depth. These results suggest that mesenterocin 52A can exhibit two different mechanisms leading to the same antibacterial effect. To better understand the interactions between bacteriocins and the target cell, the degree of penetration of mesenterocin 52A into the membrane of three Leuconostoc strains, the first sensitive, the second naturally resistant and last induced resistant, was characterized. It seems that the resistance phenotype is correlated with physical and chemical properties of the cell envelope. To generalize the results observed with mesenterocin 52A, other bacteriocins of sub-class IIa, the carnobacteriocins Cbn BM1 and Cbn B2, produced by Carnobacterium maltaromaticum CP5 strain, were studied. These bacteriocins were produced in E. coli and subsequently purified. The optimization of the production process in a reactor led to purify up to 300 mg of peptides for 1.5 liter of culture. The mode of action of carnobacteriocins, alone or in combination, was determined with prokaryotic or eukaryotic cells as targets. The carnobacteriocins Cbn BM1 and Cbn B2 have a synergistic mode of action against sensitive bacteria and are not cytotoxic against Caco-2 cell line

Le règne végétal est une ressource renouvelable d'une large gamme de métabolites secondaires biologiquement actifs. Ces travaux de thèse proposent une stratégie multidisciplinaire d'évaluation du potentiel de composés phénoliques antimicrobiens d'origine végétale pour la conservation des aliments. Un criblage de l'activité antimicrobienne in vitro vis-à-vis de 8 souches de la flore pathogène et d'altération des aliments d'une centaine de molécules pures et une soixantaine d'extraits végétaux a d'abord permis de sélectionner les plus actifs. Différents mécanismes d'action vis-à-vis de S. aureus ont pu être mis en évidence par cytométrie de flux couplée à l'utilisation de marqueurs de l'état physiologique des bactéries pour quelques uns des composés actifs sélectionnés. En vue d'une application à de la viande bovine, l'activité antibactérienne des composés phénoliques ou extraits végétaux les plus actifs a été réévaluée dans des milieux de culture plus complexes mimant leur teneur en protéines et en matières grasses. Les résultats de ce criblage et un suivi microbiologique de viande hachée de bœuf avec 1% (m/m) d'extrait ajouté ont permis d'observer que les pertes d'activité antibactérienne observées étaient notamment corrélées aux interactions des composés phénoliques avec les protéines ou les matières grasses. L'incorporation des composés phénoliques ou extraits végétaux dans des matériaux d'emballage en contact alimentaire a constitué la seconde voie de mise en œuvre envisagée. Des films plastiques conservant une activité antibactérienne ont ainsi pu être élaborés par voie fondue
The plant kingdom is a renewable resource of a wide range of biologically active secondary metabolites. This thesis proposes a multidisciplinary strategy for evaluating the potential of plant-derived antimicrobial phenolic compounds for food preservation. A screening of the antimicrobial activity in vitro against 8 strains of foodborne pathogenic and spoilage microorganisms of a hundred pure molecules and about sixty plant extracts allowed to select the most active. Different mechanisms of action with respect to S. aureus could be demonstrated by flow cytometry coupled with the use of probes of the physiological state of the bacteria for some of the selected active compounds. For application to beef, the antibacterial activity of the most active phenolic compounds or plant extracts has been re-evaluated in more complex culture media mimicking their protein and fat content. The results of this screening and a microbiological monitoring of minced beef with 1% (m / m) of added extract made it possible to observe that the observed losses of antibacterial activity were in particular correlated with the interactions of the phenolic compounds with the proteins or fat. Incorporation of phenolic compounds or plant extracts into packaging materials in contact with food constituted was the second proposed route of implementation. Plastic films that retain antibacterial activity have thus been able to be prepared by melting