2019 (10) "Investigation of interactions between exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria and a bacteriocin or a bacterial toxin"(thèse de Mojtaba AZARI ANPAR)

• Direction de thèse :

Pascal Degraeve, Farideh TATABATAEI YAZDI ( Ferdowsi University of Mashad (Iran))

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• Ecole Doctorale d’inscription :

EDISS

Les propriétés des polysaccharides conditionnent la texture de nombreux aliments. L’intérêt croissant pour les exopolysaccharides (EPS) des bactéries lactiques (LAB) résulte notamment de la possibilité de les produire in situ dans l’aliment, à la différence des polysaccharides végétaux ou d’algues (ex : pectine, alginate). Avec la tendance du « clean label », les LAB sont des ingrédients (ferments) alors que la pectine ou de l’alginate de sodium sont des additifs alimentaires. Si de nombreuses études portent sur les propriétés techno-fonctionnelles des EPS résultant de leur interaction avec les principaux constituants des aliments, celles sur leurs interactions avec des molécules bioactives restent rares. Ce travail a donc visé à étudier les interactions entre un jeu de polysaccharides, comprenant des EPS, et la nisine Z, un peptide antibactérien produit par Lactococcus lactis subsp. lactis, ou le pentamère de l’entérotoxine B thermolabile d’Escherichia coli (LTB). L’entérotoxine thermolabile d’E. coli est une protéine composée d’une simple sous-unité A avec une activité catalytique et de la sous-unité B (LTB) non toxique, qui interagit avec un récepteur des cellules cibles permettant son internalisation. Le jeu d’EPS comprenait des dextranes de Leuconostoc mesenteroides de poids moléculaire faible (9-11 kDa) ou intermédiaire (60-76 kDa), des EPS de Ln. mesenteroides P35 et 2 kéfiranes (extraits de grains de kéfir de lait commercialisés par Crokfun ou Kefiralia). Les EPS de Ln. mesenteroides P35 sont des dextranes de haut poids moléculaire (Mw estimé à 9,9 × 103 kDa) avec 90 % de liaisons α-(1→6) et 10% de liaisons de branchement α-(1→3) entre molécules de glucose, alors que les deux kéfiranes sont des hétéropolysaccharides de glucose et de galactose. L’étude de l’effet de chacun de ces EPS, de pectine d’agrume hautement méthylée et d’alginate de sodium (à 1g.L-1 dans du bouillon tryptone-soja) sur l’activité antibactérienne de la nisine Z a indiqué que seul ce dernier diminuait son activité (multiplication par 4 des concentrations minimales inhibitrices et bactéricides vis-à-vis de Listeria innocua ATCC 33090 et Kocuria rhizophila ATCC 9341). Les potentiels zeta () à pH 7 de la nisine Z, des 2 souches de bactéries sensibles à la nisine et des polysaccharides ont été déterminés : seule la nisine Z a un potentiel légèrement positif, tandis que ceux des bactéries, de l’alginate de sodium et de la pectine d’agrume étaient tous inférieurs à -20 mV et ceux des EPS tous compris entre 0 et - 10 mV. Il a donc été proposé que l’alginate de sodium, seul polymère anionique à présenter un potentiel plus faible que les 2 bactéries sensibles à la nisine, forme des complexes par interactions électrostatiques avec la nisine Z dont la charge nette est positive, diminuant ainsi la quantité de nisine Z “libre” interagissant avec ces bactéries. Cette hypothèse a été confortée par l’observation à pH 7 de la formation d’agrégats de nisine Z et d’alginate et par l’estimation de l’affinité de l’alginate pour la nisine Z “libre” ou immobilisée (par résonance plasmonique de surface (SPR)). Tout comme la nisine Z, la LTB a été immobilisée sur un capteur à puce d’amino carboxyméthyl dextran, permettant d’évaluer par SPR ses interactions avec les polysaccharides. La constante apparente d’affinité des EPS de Ln. mesenteroides P35 pour la LTB immobilisée (KAapp=(2,05 ± 0.04) ×106 mol.L-1 à 37°C) s’est avérée élevée. L’interaction a été spontanée (ΔG<0), endothermique (ΔH>0), et accompagnée d’une augmentation de l’entropie (ΔS>0). L’augmentation avec la température de KAapp suggère des interactions EPS - LTB à dominante hydrophobe. L’analyse in silico par « docking » moléculaire des interactions LTB - EPS de Ln. mesenteroides P35 a permis de proposer des interactions moléculaires putatives impliquées. Ceci suggère que certains EPS de LAB, comme ceux de Ln. mesenteroides P35 EPS, pourraient inhiber l’activité de la toxine thermolabile d’E. coli.