Investigation génomique et chimique de deux souches microbiennes pour la découverte de molécules nouvelles

La recherche de produits naturels structurellement nouveaux et biologiquement actifs demeure un objectif central en chimie des substances naturelles et en biotechnologie microbienne. Dans cette thèse, une approche intégrée, combinant des outils génomiques et chimiques, a été utilisée pour étudier des souches fongiques et bactériennes en vue de découvrir de nouveaux métabolites secondaires. L'étude s'est principalement concentrée sur la souche fongique Penicillium cyclopium, à partir de laquelle deux classes inédites de tripeptides chlorés de synthèse ribosomique modifiés de façon post-traductionnelle (RiPPs) — les cyclopinamines et les cyclopipyrroles — ont été isolées. Guidée par une approche basée sur les réseaux moléculaires sur GNPS (Global Natural Products Social), la purification ciblée, associée à une analyse spectroscopique complète, notamment la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN), a permis l'isolement et l'élucidation structurale de ces nouveaux composés. Afin d'explorer leur origine biosynthétique, un séquençage génomique complet et une exploration bioinformatique ont été réalisés, menant à l'identification de deux clusters de gènes de biosynthèse (BGCs) candidats potentiellement responsables de la production des cyclopinamines et des cyclopipyrroles. Pour valider l'implication de ces BGCs, nous avons tenté une délétion ciblée via la transformation de protoplastes médiée par le PEG et la recombinaison homologue d'un cassette d'inactivation. Cependant, malgré de nombreuses tentatives, aucun mutant n'a pu être obtenu, ce qui reflète les difficultés liées à la manipulation génétique chez certaines souches fongiques et souligne le besoin urgent de développer des outils génétiques plus efficaces dans ce domaine. L'autre objectif de cette thèse a porté sur l'étude métabolomique de la souche bactérienne Streptomyces S399, qui présentait une activité de type quorum sensing (QS). Une stratégie de déréplication complète, intégrant les outils GNPS, SMART, MADByTE et antiSMASH, a été utilisée. Bien qu'aucun composé structurellement nouveau n'ait été isolé dans des conditions de culture standards, des expériences impliquant l'ajout d'inhibiteurs de QS et la co-culture avec des souches fongiques ont révélé que ces stimuli chimiques influençaient significativement la croissance et le profil métabolique de S399. Ces résultats suggèrent que la modulation du QS et les interactions interspécifiques peuvent activer des BGCs cryptiques. Dans l'ensemble, ces travaux de recherche ont conduit à la découverte et à la caractérisation structurale de nouvelles substances naturelles, élargissant ainsi l'espace chimique connu des métabolites secondaires microbiens. Ces résultats renforcent l'idée que les micro-organismes, en particulier les champignons et les actinomycètes, constituent une source précieuse de composés naturels structurellement diversifiés et bioactifs. En outre, l'application intégrée de multiples outils génomiques et analytiques s'est révélée très efficace pour la découverte ciblée de métabolites. Toutefois, l'étude a également mis en lumière les limites inhérentes aux méthodologies actuelles. Ces observations soulignent à la fois le potentiel et les défis persistants de la recherche sur les substances naturelles microbiennes, et pointent vers la nécessité de développer des outils génétiques, analytiques et de culture plus polyvalents.