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Régulation de la production d'antibiotiques dithiolopyrrolones chez saccharothrix algeriensis NRRL B-24137

Bouras, Noureddine (2005) Régulation de la production d'antibiotiques dithiolopyrrolones chez saccharothrix algeriensis NRRL B-24137. (Regulation of dithiolopyrrolone antibiotic productions in Saccharothrix Algeriensis NRRL B-24137.)

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Abstract

Ce travail s'est donné pour objectif l'étude de l'effet de certains nutriments (acides aminés, acides organiques et acide humique) sur la production des antibiotiques dithiolopyrrolones, ainsi que l'induction de la production de nouvelles dithiolopyrrolones chez Saccharothrix algeriensis NRRL B-24137 (= DSM 44581) dans un milieu semi-synthétique. La cystine à une concentration comprise entre 0 et 5 mM favorise la production des dithiolopyrrolones en fournissant des précurseurs du noyau pyrrothine. Au-delà de cette concentration, la production des dithiolopyrrolones chute fortement. La présence de certains acides aminés comme L-proline, acide L-glutamique et DL-histidine et certains acides organiques comme 4-hydroxybenzoïque, benzentétracarboxylique, pantothénique et pivalique mène à une augmentation de la production des dithiolopyrrolones. En outre, les productions des dithiolopyrrolones sont fortement favorisées en présence de 0,25 g/L de l'acide humique. En revanche, la présence de certains acides aminés (cystéine, méthionine, éthionine, etc.) et acides organiques (pamoïque, benzensulfonique et syringique, etc.) a un effet inhibiteur sur la production des dithiolopyrrolones même à des concentrations peu élevées. Certains acides organiques s'incorporent directement au niveau de la chaîne latérale produisant ainsi l'antibiotique correspondant. Dans le milieu synthétique de base, Sa. algeriensis ne produit qu'un nombre limité de dithiolopyrrolones. L'induction de nouvelles dithiolopyrrolones a été réalisée par l'addition de certains acides aminés (cysteine et cystine) et acides organiques (benzoïque, cinnamique, 4-bromobenzoïque, etc.). Dans cette étude, dix huit principales nouvelles dithiolopyrrolones ont été obtenues. Les similarités des molécules nouvellement apparues observées dans les spectres UV -visible et les fragments de masse indiquent qu'on est en présence de molécules appartenant au même groupe des dithiolopyrrolones ou des précurseurs proches des dithiolopyrrolones. Les données ont révélés que la molécule PR 14,60 (PM = 276) est une déméthyl-benzoyl-pyrrothine, une nouvelle molécule jamais signalée. En revanche, la nouvelle dithiolopyrrolone PR 16,64 est une benzoyl-pyrrothine, une molécule produite en traces dans le milieu complexe. Des fermentations contrôlées dans des fermenteurs en batch ont été effectuées en présence de l'acide benzoïque, de l'acide tiglique, de l'acide méthacrylique et de l'acide humique (pris un à un) pour affiner les résultats obtenus en ErIenmeyers. D'après les résultats obtenus, la croissance de Sa. algeriensis dans toutes les fermentations est très rapide pendant les premières heures de culture. Les cellules de la culture témoin subissent une lyse cellulaire assez marquée alors que les cellules en présence des acides organiques se maintiennent bien. Les acides organiques en tant que source de carbone permettent la conservation de l'intégrité des cellules. Les dithiolopyrrolones ne sont produits que pendant l'idiophase. La biosynthèse de ces antibiotiques est soumise à la régulation par les acides organiques ajoutés. L'acide méthacrylique et l'acide tiglique, dans certaines conditions, augmentent la production de quelques dithiolopyrrolones. En outre, une diminution de la teneur de toutes les dithiolopyrrolones est observée après les 80 h de fermentation. Ces baisses constatées des titres sont à attribuer peut être à une dégradation ou transformation des dithiolopyrrolones. Les résultats obtenus en fermenteurs ne sont pas exactement les même que ceux obtenus en ErIenmeyers d'un point de vue qualitatif et quantitatif. En revanche, nous avons obtenu les deux nouvelles molécules induites par l'acide benzoïque (PR 14,60 et PR 16,64). ABSTRACT : This work aimed to investigate the effect of some nutriments (amino acids, organic acids and humic acid) on dithiolopyrrolone antibiotic productions and also the induction of the production of new dithiolopyrrolones produced by Saccharothrix algeriensis NRRL B-24137 (= DSM 44581) while growing on chemically defined medium. The dithiolopyrrolone productions are variables according to the nature and the concentration of used sources. Cystine at concentration of 0 to 5 mM favoured dithiolopyrrolone productions by supplying good precursors. In contrast, when it was used in excess, showing a negative effect. The presence of some amino acids (L-proline, L-glutamique and DL-histidine) and some organic acids (4-hydroxybenzoic, benzentetracarboxylic, pantothenic and pivalic) favoured the dithiolopyrrolone antibiotics. In addition, the presence of humic acid (0,25 g/L) stimulated the dithiolopyrrolone productions. In contrast, some amino acids (cysteine, methionine, ethionine, etc.) and some organic acids (pamoic, benzensulfonic, syringic, etc.) had an inhibitory effect on dithiolopyrrolone productions even at low concentrations. Some organic acids are directly incorporated on the pyrrothine radical forming the corresponding antibiotic. In semi-synthetic medium, the strain produced a limited number of dithiolopyrrolones. The induced production of new dithiolopyrrolones has been achieved by the addition of some amino acids (cysteine and cystine) and organic acids (benzoic, cinnamic, 4-bromobenzoic, etc.). In our study, eighteen principal new dithiolopyrrolones have been obtained. The similarity in UV- and mass spectra between these molecules indicated that they are belonging to the same group of dithiolopyrrolones or they are precursors of dithiolopyrrolones. The data have also revealed that the molecule PR 14,60 is demethyl-benzoyl-pyrrothine, a new molecule not reported in the literature. However, the second molecule PR 16,64 is benzoyl-pyrrothine produced in few quantity in the complex medium. The controlled batch fermentations were conducted in the presence of benzoic, tiglic, methacrylic and humic acids. The growth rate of Sa. algeriensis in all fermentations was fast during the first 10 h of fermentation. The control culture showed a partially cell lysis in comparison to cultures with organic acids. As this result, these organic acids could be used for biomass maintaining. The dithiolopyrrolone productions were observed only at idiophase. The dithiolopyrrolone biosyntheses were influenced by the addition of organic acids. The methacrylic and tiglic acids increased the dithiolopyrrolone productions in some conditions. In addition, all dithiolopyrrolone productions were decreased after 80 h of fermentation, probably due to the antibiotic degradation or transformation. The experiment in the fermentor showed some differences with results obtained in Erlenmeyers. However, the same two new dithiolopyrrolones (PR 14,60 and PR 1 6,64) obtained in Erlenmeyers was also obtained in the fermentor

Department:Laboratoire de Génie Chimique - LGC (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Lebrihi, Ahmed
Uncontrolled Keywords:Saccharothrix algeriensis – Dithiolopyrrolone – Régulation - Acide aminé - Acide organique. KEYWORDS : Saccharothrix algeriensis – Dithiolopyrrolone – Regulation - Amino acid - Organic acid
Subjects:Process engineering > Process and environmental engineering
Deposited On:20 January 2011

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