Exploration de la chimiodiversité d'un Penicillium restrictum d'origine marine par approches métabolomique et lipidomique
Cette thèse s inscrit dans un contexte d investigations du métabolome de souches fongiques marines en vue de l étude des interactions chimiques entre organismes marins et de la valorisation de produits naturels. La souche Penicillium restrictum MMS417 a été isolée de moules Mytilus edulis. Lors d un...
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Auteurs principaux : | , , , , , , |
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Collectivités auteurs : | , , |
Format : | Thèse ou mémoire |
Langue : | français |
Titre complet : | Exploration de la chimiodiversité d'un Penicillium restrictum d'origine marine par approches métabolomique et lipidomique / van Tuyen Le; sous la direction de Olivier Grovel et de Samuel Bertrand |
Publié : |
2020 |
Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
|
Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
Note de thèse : | Thèse de doctorat : Chimie des substances naturelles marines : Nantes : 2020 |
Sujets : |
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230 | |a Données textuelles | ||
304 | |a Titre provenant de l'écran-titre | ||
314 | |a Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané) | ||
314 | |a Partenaire(s) de recherche : Mer, Molécules, Santé (Nantes) (Laboratoire) | ||
314 | |a Autre(s) contribution(s) : Angèle Lengo Mambu (Président du jury) ; Pascal Richomme, Véronique Éparvier (Membre(s) du jury) ; Pascal Richomme, Françoise Lohézic-Le Dévéhat (Rapporteur(s)) | ||
328 | 0 | |b Thèse de doctorat |c Chimie des substances naturelles marines |e Nantes |d 2020 | |
330 | |a Cette thèse s inscrit dans un contexte d investigations du métabolome de souches fongiques marines en vue de l étude des interactions chimiques entre organismes marins et de la valorisation de produits naturels. La souche Penicillium restrictum MMS417 a été isolée de moules Mytilus edulis. Lors d un screening biologique réalisé au sein du laboratoire MMS (Mer, Molécules, Santé), cette souche a présenté une activité cytotoxique sur lignée cellulaire tumorale. Notre travail s est donc porté sur cette souche avec trois axes de recherche : premièrement, une approche OSMAC couplée à un profilage métabolique par UHPLC-HRMS/MS a été réalisée sur 7 milieux de culture, dont un milieu original à base d extrait de moules (MES -Mussel Extract Sucrose). Deux conditions osmotiques pour chaque milieu ont été utilisées : l une utilisant de l eau distillée (ED) et l autre de l eau de mer reconstituée (EDM). L étude métabolomique non-ciblée et la construction du réseau moléculaire de l extrait MES-EDM ont montré que la souche MMS417 exprimait spécifiquement la voie de biosynthèse aboutissant à des composés de type pyran-2-one sur milieu MESEDM dont des analogues originaux. A partir d une culture à grande échelle, des travaux d isolement et de purification guidés par la spectrométrie de masse puis d analyse structurale ont abouti à la description de douze pyran-2-ones dont sept produits naturels originaux. Une évaluation biologique préliminaire de certains de ces composés a été réalisée (cytotoxicité sur lignée cancéreuse humaine KB, tests antibactériens, test anti Quorum Sensing), ainsi qu une évaluation in silico d inhibition de la protéine phosphatase PTP1B. Le second axe de recherche a concerné l étude de la biosynthèse des différentes pyran-2-ones produites par cette souche. Une étude cinétique sur milieu MES-EDM a été effectuée pendant une durée 11 jours pour comprendre l enchaînement des différentes étapes biosynthétiques menant à la production des pyran-2-ones observées chez MMS417. Un réseau moléculaire dynamique a été élaboré à partir des profils UHPLC-HRMS/MS, qui montre l évolution des clusters d ions au cours de la croissance fongique. L analyse ciblée de l évolution cinétique du sous-réseau des pyran-2-ones, et l isolement d un précurseur biosynthétique original, a permis de proposer des hypothèse sur cette voie de biosynthèse. Enfin, une troisième approche a concerné l étude du lipidome de la souche MMS417, celle-ci produisant une fraction lipidique extrêmement abondante sur milieu MES-EDM. Pour cela, les extraits issus de l étude OSMAC ont été analysés à la fois par UHPLC-HRMS (méthode lipidomique, ionisations positive et négative) et par profilage GC-MS des extraits lipidiques totaux après transesterification en esters méthyliques d acides gras. Une analyse multi-blocs a été développée pour concaténer et traiter de façon globale les quatre jeux de données disponibles : profils UHPLC-HRMS métabolites spécialisés , profils lipides-(+/-) et profils GC-MS acides gras . Cela a mis en évidence l influence de la présence de moules et d eau de mer sur la production de globale de lipides et en particulier de certains acides gras inhabituels. | ||
330 | |a This thesis falls within the context of investigations of the metabolome of marine fungal strains for the study of chemical interactions between marine organisms and the valorization of natural products. A Penicillium restrictum MMS417 strain was isolated from blue mussels Mytilus edulis. During a biological screening carried out in the MMS laboratory (Mer, Molécules, Santé), this strain exhibited a cytotoxic activity on a tumor cell line. Our work, therefore, focused on this strain with three scopes of research: first, an OSMAC approach coupled with UHPLC-HRMS/MS metabolic profiling was carried out on 7 culture media, including an original medium based on mussel extract (MES -Mussel Extract Sucrose). Two osmotic conditions were also used for each medium: one using distilled water (ED) the other using artificial seawater (EDM). An untargeted metabolomics study together with the construction of the molecular network of the MES-EDM extract showed that the MMS417 strain specifically expressed on MES-EDM medium a biosynthetic pathway leading to pyran-2-one type compounds including original analogues. From a large-scale culture, a mass spectrometry- guided isolation and purification work followed by structural analyses resulted in the description of twelve pyran-2-ones, including seven original natural products. A preliminary biological evaluation of some of these compounds was carried out (cytotoxicity on human cancerous line KB, antibacterial tests, anti Quorum Sensing test), as well as an in silico evaluation of inhibition of the PTP1B protein phosphatase. The second line of research concerned the study of the biosynthesis of the different pyran-2-ones produced by this strain. A time-series study on the MES-EDM medium was carried out for 11 days to understand the sequence of the different biosynthetic steps leading to the production of pyran-2-ones observed in MMS417. A "dynamic" molecular network was developed from UHPLC-HRMS/MS profiles, which showed the evolution of ion clusters during fungal growth. The targeted analysis of the kinetic evolution of the pyran-2-ones subnetwork, and the isolation of an original biosynthetic precursor, allowed us to propose hypotheses on this biosynthetic pathway. Finally, a third approach concerned the study of the lipidome of the MMS417 strain, this latter producing an extremely abundant lipid fraction on MES-EDM medium. For this purpose, extracts from the OSMAC study were analyzed both by UHPLC-HRMS (lipidomic method, positive and negative ionizations) and by GC-MS profiling of the total lipid extracts after transesterification into fatty acids methyl esters. A multi-block analysis has been developed to concatenate and comprehensively process the four available datasets: UHPLC-HRMS specialized metabolites profiles, lipid - (+/-) profiles, and GC-MS fatty acid profiles. This highlighted the influence of the presence of mussel and seawater on the production of lipids and on some unusual fatty acids. | ||
337 | |a Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF | ||
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