Identification, production et caractérisation de l’amylolysine, un lantibiotique de Type-B produit par Bacillus amyloliquefaciens GA1

Bacillus amyloliquefaciens GA1, antérieurement dénommée Bacillus subtilis GA1, est décrit dans la littérature comme étant une souche capable d’inhiber la croissance de nombreux micro-organismes. Afin d’identifier les molécules responsables de ces activités biologiques, un séquençage partiel et aléatoire du génome de cette souche a été entrepris au laboratoire. Parallèlement à ce séquençage, nous avons entrepris une caractérisation globale des propriétés biologiques des métabolites secondaires produits par cette souche. La production de ces métabolites, essentiellement de type PKs et NRPs, a été mise en évidence par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS). Ainsi, nous avons pu mettre en évidence la présence de plusieurs clusters de gènes mais également la production de lipopeptides, polykétides et sidérophores.

Lors du séquençage partiel du génome de B. amyloliquefaciens GA1, l’identification d’une séquence de 800 paires de bases (bp) homologue à celle d’un gène de Bacillus licheniformis ATCC 14580 codant pour une enzyme de modification d’un lantibiotique (« Lanthionine containing antibiotic »), nous a permis d’émettre l’hypothèse que B. amyloliquefaciens GA1 pourrait produire une molécule de type lantibiotique. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons entrepris l’identification, la purification et la caractérisation de ce peptide antibactérien. Pour permettre cette caractérisation, nous avons tout d’abord mis au point une méthode de production et de purification adaptée aux lantibiotiques. En parallèle, un séquençage des gènes responsables de la biosynthèse de ce lantibiotique, dénommé amylolysine, a également été réalisé. Les gènes responsables de la biosynthèse du lantibiotique sont au nombre de sept, formant quatre opérons, pour une taille totale de 9,6 kilobases (kb). La masse moléculaire du lantibiotique purifié, ainsi que les gènes de biosynthèse de celui-ci, nous ont confirmé que le lantibiotique produit par B. amyloliquefaciens GA1 est un lantibiotique qui n’avait pas encore été décrit dans la littérature.

Nous avons mis en évidence le mode d’action de cette bactériocine de Type 1 et initier une étude structurale de cette dernière. Nos résultats ont démontrés que l’amylolysine est un lantibiotique de Type-B bien que son mode d’action soit atypique pour ce type de molécule. En effet, l’amylolysine est capable, à la fois, d’interagir avec le lipide II, ce qui inhibe la synthèse du peptidoglycane, et de former des pores dans la membrane des bactéries sensibles. Ce double mode d’action, décrit chez les lantibiotiques de Type-A, n’a jamais été décrit chez

les lantibiotiques de Type-B, qui, en général ne sont pas capables de former des pores dans la membrane des bactéries.

Enfin, dans le but de démontrer une application biotechnologique de l’amylolysine, sa capacité à inhiber la croissance de souches pathogènes, tel que Listeria monocytogenes, sur de la viande de volaille a été démontrée et comparée à la nisine, un lantibiotique utilisé en tant qu’agent de conservation dans l’industrie agro-alimentaire depuis de nombreuses années. En plus d’inhiber la croissance de L. monocytogenes, nous avons démontré que l’amylolysine est plus stable que la nisine par rapport aux protéases présentes naturellement dans la viande de volaille. Ce qui fait de l’amylolysine un excellent candidat pour l’utilisation de cette dernière en tant qu’agent de conservation.