Isolement et caractérisation de nouvelles molécules bioactives à partir d’actinomycètes isolés du sol algérien

Abstract

L’objective principale de notre travail de recherche vise à obtenir de nouvelles molécules bioactives à partir des souches d’actinomycètes isolées du sol algérien. 294 colonies d’actinomycètes ont été isolées à partir de différents échantillons du sol prélevés dans deux types d’environnements, les sebkhas et les palmiers, localisés dans différentes régions du Sahara algérien. 41 souches d’actinomycètes, sur les 294 colonies isolées, sont identifiées par le séquençage de leurs ADNr 16s. Les résultats indiquent la présence de 9 genres subdivisés en six clusters différents, Streptomyces, Nocardiopsis, Saccharopolyspora, Actinomadura, Actinocorallia, Micromonospora, Verrucosispora, Couchioplanes. La caractérisation partielle des cinq souches sélectionnées (CG3, A111, A93, S26 et A79), sur les 41 identifiées, indique la présence de quatre nouveaux taxons. L’étude des métabolites secondaires sécrétés par ces cinq isolats a permis de sélectionner la souche CG3 qui remplit tous les caractères recherchés. La caractérisation complète de l’isolat CG3, par l’approche polyphasique, indique qu’elle représente une nouvelle espèce dans le genre Nocardiopsis, dont la dénomination Nocardiopsis becharensis sp. nov a été proposée comme nom de cette nouvelle souche. L’extraction, purification et la caractérisation des métabolites secondaires sécrétés par la nouvelle souche CG3 a permis l’obtention de cinq nouvelles macrolactams polyéniques, nommées kenalactams A-E. Ces nouvelles molécules présentent une activité antimicrobienne moyenne contre la bactérie Staphylococcus aureus (CMI varié de 16.7 à 66.7 µg/ml), ainsi que les champignons Candida albicans et Mucor hiemalis avec une CMI de 66.7 µg/ml. Cependant, ces molécules ont montré une activité cytotoxique intéressante, surtout pour le kenalactam C qui a été actif contre quatre lignées cancéreuses différentes. La plus forte activité a été remarquée contre la lignée, PC-3 ou ‘Human prostate cancer’ avec une valeur de IC50 de 2.1 µM. Les acides aminés, lysine, alanine et méthionine sont utilisés comme starters par la souche CG3 pour la biosynthèse des deux kenalactams A et B, alors que les kenalactams C-E, sont biosynthétisés uniquement quand on utilise les deux acides aminés, méthionine et phénylalanine, comme seule source d’azote dans le milieu ISP+3% NaCl sans source d’azote.The main objective of our research work is to obtain new bioactive molecules from strains of actinomycetes isolated from Algerian soil. 294 colonies of actinomycetes were isolated from different soil samples taken from two types of environments, sebkhas and palms, located in different regions of the Algerian Sahara. 41 strains of actinomycetes, out of the 294 isolated colonies, are identified by the sequencing of their 16s rDNA. The results indicate the presence of 9 genera subdivided into six different clusters, Streptomyces, Nocardiopsis, Saccharopolyspora, Actinomadura, Actinocorallia, Micromonospora, Verrucosispora, Couchioplanes. Partial characterization of the five selected strains (CG3, A111, A93, S26 and A79), out of 41 identified, indicates the presence of four new taxa. The study of the secondary metabolites secreted by these five isolates allows to select the strain CG3 which fills all the desired characters. The full characterization of the CG3 isolate, by the polyphasic approach, indicates that it represents a new species within the genus Nocardiopsis, and the name Nocardiopsis becharensis sp. nov was proposed as the name of this new strain. The extraction, purification and characterization of the secondary metabolites secreted by the new strain CG3 allow to obtain five new polyene macrolactams, called kenalactams A-E. these new molecules have moderate antimicrobial activity against Staphylococcus aureus (MIC range from 16.7 to 66.7 μg / ml), as well as against fungi Candida albicans and Mucor hiemalis with MIC: 66.7 μg / ml. However, these molecules showed interesting cytotoxic activity, especially for kenalactam C which was active against four different cancer cell lines, the highest activity was noticed against PC-3 or 'Human prostate cancer' with a value of IC50 of 2.1 μM. The amino acids lysine, alanine and methionine are used as starters by the strain CG3 for the biosynthesis of two kenalactams A and B, whereas the kenalactams C-E are biosynthesized only when the two amino acids, methionine and phenylalanine, are used as the sole source. nitrogen in ISP medium + 3% NaCl without nitrogen source. Keywords: Saharan soil, Isolation, Actinomycetes, Polyphasic axonomy, New taxa, Biological activity