Ce travail porte principalement sur l’étude chimique d’une souche endophyte de Botryosphaeria mamane un micromycète relativement peu étudié, isolée des feuilles de Bixa orellana. Des travaux préliminaires portant sur le screening de 409 souches de champignons isolés à partir de plantes médicinales d'Amérique du Sud a révélé que parmi toutes ces souches, B. mamane E224 était l'une des souches les plus actives in vitro sur un modèle de Leishmania infantum. L’ objectif de ce travail a consisté en l’induction de la production de nouveaux métabolites secondaires produits par B. mamane via l'optimisation des conditions de culture de cette souche, et la mise en place de méthodes de co-cultures et l'ajout de modificateurs épigénétiques, et une analyse des différents métabolomes réalisée par une approche métabolomique utilisant un couplage UHPLC-HRMS et différents outils statistiques
Deux grandes classes de composés ont été détectées dans les cultures axéniques de B. mamane. Premièrement, la famille des cyclopeptides, incluant les cyclodipeptides soufrés avec en particulier trois nouveaux composés, les botryosulfuranols A-C ; et la famille des isocoumarines, avec des dérivés de la melleine (trans-4-hydroxymelleine, 4-hydroxymelleine et 5-hydroxymellein).
A travers l’ajout de modificateurs épigénétiques à la culture de B. mamane, nous avons pu étudier les effets de deux différents inhibiteurs d'histone désacétylases (HDACis), l'acide suberoylanilidehydroxamique (SAHA) et le valproate sodique, ajoutés à deux différents stades de culture fongique. L'ajout de HDACi dans la culture de B. mamane a entraîné des changements importants dans la production de métabolites secondaires. En effet, une induction de certains métabolites mais également une réduction et l’inactivation de la production d’autres métabolites, ont été observés, et ceci selon la nature du modificateur épigénétique ajouté. Cette étude illustre l'importance du choix des HDACis pour l’induction de la production de métabolites spécifiques.
Concernant l’optimisation de la co-culture de B. mamane avec Candida albicans dans différentes conditions, nous avons montré l'influence des conditions (statiques versus agitation) dans le métabolome des champignons. Cependant, la co-culture du champignon filamenteux avec une levure n’a semblé induire aucune modification du métabolome fongique.
Dans un second temps, une étude des interactions fongiques entre B. mamane, Fusarium solani et Colletotrichum linicola au travers d’une étude cinétique a été réalisée. Les différentes co-cultures ont mis en évidence des schémas de production de métabolites distincts. La co-culture de B. mamane avec F. solani a induit la production de cinq métabolites secondaires non détectés dans les extraits des mono-cultures, dont la pestalotine, l’altenuene, et la N-palmitoyl proline. L'analyse différentielle entre B. mamane et F. solani a mis en évidence les différents schémas d'induction de la production de métabolites sur 10 jours d'incubation. Ainsi, l'analyse cinétique s'est révélée être une méthode de choix permettant la mise en évidence de la variation du métabolome au cours du temps et ainsi la chimiodiversité fongique. |
This study focused on the strain of a poorly studied fungal endophyte Botryosphaeria mamane E224, isolated from Bixa orellana leaves. Our previous screening involving 409 fungal strains isolated from medicinal plants from South America revealed that among all these strains, B. mamane was shown to be the most bioactive on an in vitro model of Leishmania infantum. The objectives of this work consisted in the introduction of new metabolite production by B. mamane by optimizing the fungal culture conditions, and by using co-cultivation methods and addition of epigenetic modifiers. This work was followed by an analysis of the different metabolomes via a metabolomics approach using UHPLC-HRMS and statistical tools.
Two major compound classes were detected in B. mamane. First, the cyclopeptide family including the thiodiketopiperazines (TDKPs) alkaloids with three new compounds proposed as botryosulfuranols A-C; and the isocoumarin family, with the mellein derivatives, trans-4-hydroxymellein, 4-hydroxymellein, and 5-hydroxymellein.
Regarding the exploration of B. mamane metabolome cultured in the presence of epigenetic modifier, the effects of two different histone deacetylase inhibitors (HDACis), suberoylanilidehydroxamic acid (SAHA) and valproate sodium added in two different stages of fungal growth, were investigated. As expected, HDACis addition in the culture of B. mamane led to significant changes in the secondary metabolite production. Addition of modifier not only induced metabolites production but also reduced and may inactivate metabolite production in fungi, depending on the nature of the epigenetic modifier added. This study illustrates the importance in the choice of HDACis to fungal culture in order to induce specific metabolite productions.
In the study of B. mamane and C. albicans co-cultivation in different culture conditions, we showed the influence of the conditions (static versus agitation) on the metabolome of the fungi. However, the co-culture with yeast did not induce any modification in the fungal metabolome.
The investigation of fungal interactions between B. mamane, Fusarium solani, and Colletotrichum linicola in 6-multi well plates in time-series based analysis has been carried out. Interactions among fungi showed different patterns in metabolite productions. The co-culture of B. mamane and F. solani induced the production of five secondary metabolites not detected in mono-culture extracts, including pestalotin, altenuene and N-palmitoyl proline. Differential analysis between B. mamane and F. solani highlighted the various induction patterns over 10 days of incubation. Thus, time-frame analysis was shown to be an interesting method to unravel hidden metabolome in the investigation of fungal chemical diversity. |