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Accueil > Départements > Microbiologie > Jean-Luc PERNODET : Microbiologie moléculaire des Actinomycètes

Jean-Luc PERNODET : Présentation de l’équipe

Les Streptomycètes sont des bactéries filamenteuses Gram+ vivant dans le sol. Elles possèdent un chromosome linéaire de grande taille (8 à 9 Mb) portant près de 8 000 gènes. Ces bactéries possèdent également de nombreux éléments extra-chromosmiques réplicatifs et généralement conjugatifs...

Possibilités de stages

Si vous êtes intéressé par un stage sur l’une des thématiques du laboratoire, contactez nous. Nous recherchons actuellement des stagiaires pour travailler sur le métabolisme secondaire des Streptomyces.

Thématiques de recherche

Le laboratoire de Microbiologie Moléculaire des Actinomycètes (MMA) s’intéresse à différents aspects de la biologie des Streptomyces, des bactéries filamenteuses Gram+ du sol qui présentent des phénomènes de différenciation morphologique complexes et uniques chez les procaryotes. Ces phénomènes de différenciation morphologique aboutissent à la sporulation et sont accompagnés d’une différenciation métabolique caractérisée par la production de molécules regroupées sous l’appellation de « métabolites secondaires » et présentant une extraordinaire diversité de structures chimiques et d’activités biologiques (antibiotiques, antitumoraux, immunosuppresseurs, herbicides, insecticides).

Les recherches menées par l’équipe concernent principalement les éléments génétiques mobiles des Streptomyces et leur transfert conjugatif, la génomique comparée des Streptomyces et la biosynthèse de métabolites secondaires. L’étude des éléments génétiques mobiles est plus spécifiquement focalisée sur l’analyse de pSAM2, un élément génétique mobile conjugatif constituant un bon modèle pour l’étude de la conjugaison entre les Streptomyces.

Métabolisme secondaire chez les Streptomyces.
Au cours des dernières années les connaissances sur la génétique du métabolisme secondaire ont considérablement progressé. Les gènes impliqués dans la synthèse d’un métabolite secondaire donné sont généralement groupés et co-régulés. Malgré leur diversité structurale, une grande partie des métabolites secondaires sont synthétisés par un nombre réduit de familles d’enzymes dont les principales sont les polycetides synthétases et les peptides synthétases. Des études génomiques récentes indiquent qu’un Streptomyces peut posséder une trentaine de groupes de gènes spécifiant la biosynthèse d’autant de métabolites secondaires différents. Ces gènes sont préférentiellement localisés dans les extrémités du chromosome linéaire, régions très variables entre espèces de Streptomyces et susceptibles d’évoluer rapidement.

Nous avons jusqu’à présent étudié principalement les gènes impliqués dans la biosynthèse de la spiramycine chez Streptomyces ambofaciens et ceux impliqués dans la biosynthèse de l’albonoursine chez Streptomyces noursei.

* S. ambofaciens produit la spiramycine, un antibiotique macrolide auquel il est sensible avant la phase de biosynthèse. La molécule de spiramycine est constituée d’un macrocycle lactonique, synthétisé par une polycétide synthétase de type I, sur lequel sont fixées trois desoxyhexoses : mycaminose, forosamine et mycarose. Nous avons isolé et caractérisé les gènes dont les produits sont impliqués dans la biosynthèse de spiramycine et ceux permettant à la bactérie de résister à l’antibiotique qu’elle synthétise. L’étude de la régulation de leur expression permettra de comprendre les mécanismes intervenant dans le déclenchement du métabolisme secondaire.

En collaboration avec l’équipe de R. Genet (Département d’Ingénierie et d’Etudes des Protéines, CEA, Saclay, France), nous avons entrepris de caractériser la biosynthèse de l’albonoursine, une dicétopipérazine insaturée produite par Streptomyces noursei et douée de propriétés antimicrobiennes et antitumorales. Nous avons isolé les gènes responsables de la production d’albonoursine (Lautru S. et al, 2002). Actuellement, nous étudions plus particulièrement le gène albC dont le produit, qui ne ressemble à aucune protéine de fonction connue, joue un rôle clé dans la biosynthèse du motif cyclodipeptidique commun à toute la famille des dicétopipérazines.

En collaboration avec le Genoscope (Evry, France) et l’équipe de Pierre Leblond (Université Henri Poincaré, Nancy I), nous sommes impliqués dans le séquençage des extrémités du chromosome de Streptomyces ambofaciens. En collaboration avec d’autres laboratoires, nous proposons d’analyser la séquence des extrémités du chromosome de Streptomyces ambofaciens (2,6 Mb) pour y trouver les groupes de gènes spécifiques du métabolisme secondaire, d’étudier par différentes approches de génomique fonctionnelle la régulation de l’expression de ces gènes et d’identifier les molécules synthétisées en vue de déterminer leur activité biologique.
Ce projet permettra d’explorer la diversité du répertoire métabolique de S. ambofaciens et de comprendre les mécanismes génétiques et biochimiques qui sous-tendent cette diversité.
A moyen terme, ceci pourra conduire à l’isolement de nouvelles molécules d’intérêt pharmacologique.

* Résistance aux macrolides chez les Streptomyces et les Mycobactéries.
Streptomyces et Mycobactéries appartiennent à l’ordre des Actinomycétales.

* Dans le cadre de l’étude de la biosynthèse de spiramycine, nous avons aussi isolé et caractérisé les gènes conférant à l’organisme producteur, S. ambofaciens, la résistance à l’antibiotique qu’il produit et plus généralement la résistance aux macrolides. Les résultats obtenus montrent la multiplicité et la diversité des mécanismes conférant à S. ambofaciens la résistance aux macrolides. En effet au moins 7 gènes sont capables de conférer la résistance aux macrolides. La résistance peut être due à la modification de la cible, les ribosomes, par des methyl-transférases de la famille Erm (Pernodet et al. 1999), à des systèmes d’export des macrolides appartenant à la famille des transporteurs ABC (Schoner et al. 1992, Murad et al., non publié), ou à la modification des macrolides par glycosylation (Gourmelen et al, 1998).

* Nous avons également étudié la résistance aux macrolides chez les Mycobactéries du complexe Mycobacterium tuberculosis. En collaboration avec Florence Doucet-Populaire (Université Paris 5, Paris, France), Karolina Buriankova et Jaroslav Weiser (Institut de Microbiologie, Académie des Sciences de la République Tchèque, Prague, République Tchèque) nous avons montré que chez ces bactéries responsables de la tuberculose, un gène dont le produit est une méthyl-transférase de la famille Erm joue un rôle important dans la résistance en modifiant les ribosomes. (Doucet-Populaire et al., 2002 ; Buriankova et al., 2004).

* L’élément intégratif pSAM2.
pSAM2 est un élément génétique mobile de Streptomyces ambofaciens, découvert au laboratoire et étudié depuis plusieurs années. pSAM2 est normalement intégré dans le chromosome, mais il est capable de s’exciser par recombinaison spécifique de site, de se répliquer, de se transférer par conjugaison et de s’intégrer à un site spécifique du chromosome de son nouvel hôte. pSAM2 est un représentant d’une nouvelle famille d’éléments génétiques mobiles combinant ces différentes fonctions de réplication, conjugaison et recombinaison. Les gènes impliqués dans les différentes fonctions de pSAM2 ont été caractérisés et nous nous intéressons d’une part à la régulation de ces différentes fonctions et d’autre part au transfert conjugatif. Ces deux sujets sont liés car c’est seulement au moment du transfert que les différentes fonctions de pSAM2 sont activées (Sezonov et al., 2000). La conjugaison chez Streptomyces qu’il s’agisse de plasmides uniquement réplicatifs ou d’éléments du type pSAM2 est très différente de la conjugaison chez les autres bactéries. Chez les Streptomyces, un seul gène dont le produit ressemble à des translocases d’ADN suffit pour le transfert intermycélien. Chez les autres bactéries de nombreux gènes codant les composants d’un appareil complexe de conjugaison sont nécessaires. pSAM2 constitue un excellent modèle pour étudier la conjugaison chez les Streptomyces. Ceci nous a déjà permis d’obtenir les premières indications expérimentales d’un transfert conjugatif d’ADN double brin chez Streptomyces, alors que l’ADN est transféré sous forme simple brin lors du transfert conjugatif classique (Possoz et al.,2001, Possoz et al. 2003).

Mots-clés :

Streptomyces, métabolisme secondaire, antibiotique, macrolide, résistance, méthyl-transférases, glycosyl-transférase, transporteur ABC, élément intégratif, réplication, transfert, conjugaison, sporulation, biodiversité, vecteurs.

Contact


PERNODET Jean-Luc [Directeur de Recherche - CNRS]
Département de Microbiologie [Responsable]
Equipe Pernodet JL. - Microbiologie Moléculaire des Actinomycètes [Responsable]
01 69 15 46 41 Orsay - Bât 400

publié le , mis à jour le