Microbiologie

1. SUBSTANCES NATURELLES ET POUVOIR
ANTIMICROBIEN

2. I-Introduction
II-Définition et origine des substances naturelles
1-Les substances antimicrobiennes d’origines marine (caractéristiques et mode d’action)
 Des mollusques marins
 Les algues
2-Les substances inhibitrices d’origine microbienne (microorganismes producteurs, caractéristique et
mode d’action)
 Antibiotiques naturels
 Bactériocines
 Autres molécules

3. III-Les techniques d’études du pouvoir antimicrobien
1-Technique d’extraction, de purification et de conservation des
substances naturelles
2-Evaluation du pouvoir antimicrobien des substances naturelles
 Méthode de diffusion
 Méthode de microatmosphère
 Méthode de contact direct
 Détermination de la concentration minimale inhibitrice, Concentration
bactéricide et fongicide, dose létale

4. Introduction
Ces dernières années, les
substances naturelles
connaissent un intérêt
croissant dans de
nombreux domaines car
le consommateur se
montre de plus en plus
réticent à consommer
des produits contenant
des molécules
chimiques.

5. Un certain nombre de secteurs industriels se
tournent de plus en plus vers l‘incorporation de ces
molécules d‘origine naturelle dans leurs produits.

6.  La valorisation de ces
substances naturelles
représente donc un
potentiel économique
énorme.
 L’utilisation de
substances naturelles
repose totalement sur
la biodiversité .

7. Tout d’abord, la
disponibilité de ces
substances est rendue
possible par la grande
diversité des espèces.

8. Si ces substances naturelles offrent des alternatives
exceptionnelles à d’autres produits non durables,
leur exploitation irraisonnée représente aussi un
risque pour la biodiversité, l’équilibre des
écosystèmes tout en menaçant la pérennité même
de leur utilisation.

9. Définition
 Une substance naturelle est une substance
présente telle quelle dans la nature et non
traitée, ou alors traitée uniquement et
directement par des moyens
physiques(mécanique) ou indirectement avec de
l’eau (dissolution, flottation, extraction,
distillation à la vapeur ou par chauffage pour
éliminer l’eau) .
 Elle ne doit pas être modifié chimiquement,
c’est-à-dire la structure doit demeurer
inchangée.

10. Notion de substance
Substance
Additifs
Impuretés
Molécule
utile

11. Origine des substances
naturelles
 Substances naturelles d’origine marine
(animaux, algues et microorganismes)
 Substances naturelles d’origine végétal

12. Les molécules marines
antimicrobienne
 La vie est née dans les
océans il y a 3,8
milliards d'années et ce
n'est que depuis 400
millions d'années
qu'elle est apparue sur
terre

13. Le milieu marin comporte
une grande diversité de
macrofaune et
microorganisme
Il reste une ressource
insuffisamment
exploré en
biotechnologie.

14. Thermococcus gammatolerans
:une archée thermophile
Gonyaulax digitale est un
dinoflagellé constituant du
phytoplancton

15. Les organismes marins possèdent
Des voies métaboliques,
Des systèmes reproducteurs,
Des mécanismes de perception et
De défense
uniques

16. Les récifs coraux un exemple de symbiose entre des
animaux marins (les polypes )et les algues
unicellulaire

17.  Les coccolithophores,
algues unicellulaires
planctoniques et
calcifiantes, sont un
maillon important du
cycle du carbone
océanique

18. L’identification de nouvelles
SNM bioactive est une voie
prometteuse
Les premiers travaux :Wernar
Bergmann en 1951 isole d’une
éponge de Floride des
nucléosides inhabituels.
Durant les années 1960, les
chercheurs ont réalisé un
inventaire de nouvelles
molécules isolées d’algues ou
d’éponges
A ce jour, d’après la base de
données marin (version
2009), plus de 16000
molécules ont été décrites
dont 33% proviennent des
Spongiaires, 25%¨des Algues,

19. 18% des Cnidaires et les
24% restant ont été
isolés d’autres
organismes marins
(Bryozoaire,
Echinodermes,
Mollusque,Tuniciers).
Les composés décrits
appartiennent aux
classes chimiques des
peptides et protéines,
des terpènes, des
polypropionates, des
composés azotés, des
macrolides.

21. I. Les mollusques marins
Les mollusques (Mollusca)
forment un
embranchement du règne
animal appelé les
métazoaires. Leurs
corps est mou, non
segmenté et généralement
pourvu d’une coquille
calcaire.
Ce phyllum est le 2 éme en
importance après les
arthropodes: plus de 50000
espèces.

22. Chez les gastéropodes Dolabella auricularia, Elysia
rufescens des activités antibactériennes et
antivirales ont été prouvées par les sécrétions du
ventricule digestive ou de la glande de l’albumen
*

23. Gastéropodes marin
Buccin Patelle

24. Dolabella auricularia Elysia rufescens

25. Aussi, Chez les bivalves tel que
les moules et les huitres au
sein de l’hémolymphe dans les
branchies et le manteau.

26. Les peptides antimicrobiens
une des caractéristiques générales de peptides
antimicrobiens est leur capacité à augmenter la
perméabilité ionique de mb phospholipidiques.
Se sont des molécules de petites tailles, à caractère
amphiphile par la forte proportion d’aa
hydrophobes
La plupart leur conformation présente un domaine
hydrophobe et une portion hydrophile à leur
surface, leur permettant de fortes interactions avec
la mb B chargé négativement

27. Selon différents modes d’action, ils agissent par
perturbation des mb cellulaires des agents
pathogènes provoquant au final leur
destruction.
Ils sont classées en 4 grands groupes:
• Les peptides cationiques linéaires formant une
hélice α amphiphile: moins de 40 aa, fortement
amphiphile, leur spectre d’activité est très large
• Les peptides cycliques riches en cystéine, à
ponts disulfure: sont plus long, parmi eux les
bactériocines

28.  les peptides riches en aa spécifique: ils agisent
par inhibition de la synthèse des protéines.
 Les peptides contenant des aa rares modifiés: on
trouve les bactériocines des B Gram(-).

29. Les peptides antimicrobiens
chez les mollusques marins
*Peu sont connus , ils sont les composés majeurs du
système de leur défense
Les premiers ont été caractérisé chez les moules
mytilus edulis (defensine A et B, des mytilines, des
myticines et des mytimycine) et
M.galloprovincialis (défensines 1 et 2).
Ils interviennent dans la destruction des bactéries à
l’intérieur des phagocytes.
Chez M.galloprovincialis les dèfensines et les
mytilines ont révélés des activités
antimicrobiennes

30. 2- les terpénoides
On connait de cette famille les diterpénes
Labdanes. Ils sont constitué de 4 unité
d’isopréne. On les trouve chez les
gastéropodes et surtout le genreTrimusculus

31. 3-Les alcaloïdes
Leur domaine, longtemps limité au règne végétal,
s’est élargi aux animaux terrestres ou marins et à
divers microorganismes, grâce aux progrès de la
chimie des substances naturelles.
Le pulo’upone est un alcaloïde isolé d’une
mollusque hawaïan(Philinopsis speciosa)
Animol A et B sont isolé des différents
Cephalospidean mediterraniens.
Des activités antimicrobiennes intéressantes ont
été révélé par ces alcaloïdes.

32. III-Les algues marines
Les algues occupent une place importante dans
le milieu marin avec plus de 1200 espèces,
capable de produire des substances dont
l’action constitue dans certain cas un élément
de protection contre les prédateurs naturels
qu’il sont le plus souvent fixée sur un substrat
ont élaboré des défenses chimiques pour
empêcher leur colonisation par d’autres
espèce y compris les microorganismes

33. Les algues marines constituent un énorme
réservoir des molécules naturelles
potentiellement active.
Des études ont permis d’isoler et d’identifier un
très grand nombre de molécules nouvelles.
L’un des premiers produits isolés est l’acide
kaïnique de l’algue rouge Digenea simplex qui
a montré une activité contre certain vers
parasites.

34. Les composés phénoliques
La plupart contiennent des polyphénols algaux
(phlorotannins). Ils sont surtout chez les
algues brunes

35. Les terpenoides
On les retrouvent surtout chez les algues brunes
et vertes

36. Les alcaloïdes: Ils sont rares
Les carraghénanes: ils sont des polysaccharides
et possèdent des propriétés antivirales

37. Les substances antimicrobiennes
d’origine microbienne
classes exemple
Les monoterpènes L’huile essentiel extrait du champignon « Ceratocystis
virexens »
Les sesquiterpènes Les albaflavenone des streptomyces (odeur jasmin)
Les diterpènes Periconicine (antibactérienne) : Periconia sp
Les triterpènes L’acide helvolique: la levure Pichia guilliermondii
Les stéroïdes Penicisteroide (antifongique) :Penicillium chrysogenum
Les alcaloïdes Cryptocine (antifongique):Cryptosporiopsis quexina
Les composés phénoliques Altenucine (antifongique):Alternaria sp

38. Les polycétides
C’est une classe des substances naturelles
extrêmement important du point de vue commercial
ex:
*Erythromycine (antibiotique):Streptomyces erythreus
*Rifamycine (tuberculose):Amylco latopsis
*Tetracycline (antibiotique): Streptomyces sp
*Amphotericine B (antifongique): Streptomyces
nodosus

39. Les peptides
On trouve des antibiotiques commercialisés.
Une activité importante
Une résistance non acquise
Une toxicité sur les tissus rénal
Une utilisation restreinte
Ex: Polymyxine (antibiotique):Bacillus polymyxa
Bacitracine (antibiotique): B.subtilis

40. Les bactériocines
 Ils sont pas des antibiotiques mais elles
possèdent leurs propriétés.C’est des
substances antagonistes. Ceux produites par
les bactéries lactiques sont tous dirigés
contre les bactéries Gram (+)

41. Les techniques d’étude du pouvoir antimicrobien
Les techniques d’extractions:
L’extraction est utilisée pour extraire
sélectivement un ou plusieurs composés d’un
mélange initial.

42. 1. Rappel : les différentes
techniques d’extraction à
travers les âges
Depuis la haute Antiquité (Egypte…), l'homme
utilise des colorants, des parfums, des arômes,
et les extraits de produits naturels grâce aux
techniques suivantes :

43. La filtration.
Elle date de la préhistoire et permet, par
exemple, au travers d’un lit de sable ou de
mousse de rendre une eau boueuse limpide.

44. Le pressage
Il s'agit d'exercer une
pression sur une orange
pour obtenir le jus, ou
d'écraser des fleurs pour
extraire les arômes
comme le faisaient les
égyptiens.

45. La décoction
On place la racine ou l'écorce d’une plante dans
de l'eau froide ; le tout est porté à ébullition et
les constituants se dissolvent dans l’eau. Cette
méthode est très ancienne.

46. L’enfleurage
Les fleurs fragiles (violette ou
jasmin) sont posées sur des
châssis enduits de graisse
animale très pure et inodore qui
absorbe le parfum des fleurs au
contact ; en fin de séchage, les
graisses sont imprégnées de
substances odorantes que l’on
extrait avec de l’alcool.

47. L’infusion
On verse de l'eau
bouillante sur les feuilles
ou les fleurs finement
hachées puis on les laisse
tremper pour dissoudre
les principes actifs. Le thé
en est un exemple.

48. Macération
Une substance
séjourne à froid dans
un solvant organique
pour en extraire les
constituants solubles
dans ce solvant. Ex : la
présence de fruits dans
l'alcool.

49. Entraînement à la vapeur ou
hydrodistillation.
Les parfums de la plante
(huiles parfumées ou
huiles essentielles) sont
entraînés par de la vapeur
d'eau. Cette technique
date de l'Egypte
ancienne.

50. Technique d’extraction
Technique Principe
Extraction par solvant Elle consiste à faire passer, par solubilisation, la
substance à extraire dans un solvant. Celui-ci peut
être de l’eau ou d’un solvant organique: éthanol,
cyclohexane, éther de pétrole, toluène
Extraction par hydro-distilation
ou entrainement à la vapeur
L’hydro-distillation consiste à distiller un composé
par entraînement à la vapeur d’eau. C’est une
méthode très utilisée pour l’extraction des huiles
essentielles (
La vapeur d’eau produite va entraîner avec elle un
composé donné
Extraction des protéines Elle commence par la destruction de l’organisation
cellulaire par des méthodes mécaniques, chimiques
ou par l’action d’enzymes qui désorganisent les
tissus.

51.  Extraction par solvant
 Extraction directe
L’espèce chimique est extraite d’un produit
naturel par macération puis filtration
 Extraction liquide-liquide
C’est une opération fondamentale de transfert
de matière entre deux phases liquides non
miscibles
 Extraction solide-liquide:
un phénomène lent qui permet d’extraire une
substance présente dans un solide pour la
faire passer dans un solvant liquide.

52. Extraction solide liquide

53. Extraction liquide liquide