Soutenance mémoire
Le sol, l’environnement marin, les plantes, sont divers habitats écologiques lesquels ont été rapportés comme sources potentielles de produits naturels très utiles comme les antibiotiques (Rakotoniriana, 2006). Depuis l’avènement de ces molécules, une nette amélioration de la qualité et de la durée de vie a été constatée (Boughachiche et al., 2005). Cependant, leur utilisation intensive a eu pour conséquence l’adaptation des bactéries à ces remarquables substances (Desnottes, 1995). En effet, ces dernières années ont été marquées par une augmentation inquiétante de la multirésistance de bactéries pathogènes, la résurgence de maladies infectieuses que l’on croyait parfaitement maîtrisées et l’émergence de nouveaux pathogènes dans le monde et particulièrement dans les pays en voie de développement (Données OMS, 1997).
Ces constats expliquent l’urgence de disposer de nouvelles molécules d’antibiotiques. Les Actinomycètes, bactéries à Gram positif à majorité filamenteuses, représentent la principale source naturelle de métabolites anticellulaires (Higashide, 1984). Environ 75% des antibiotiques découverts entre 1971 et 1980 appartiennent aux Actinomycètes (Iwai, 1992). Il y a une quinzaine d’années, six milles antibiotiques avaient été identifiés chez les Actinomycètes dont 5000 chez les Streptomycètes sur un total de 9000 antibiotiques connus (Goodfellow, 1992). L’isolement de souches d’Actinomycètes actives à partir d’écosystèmes non ou peu exploités permet, éventuellement, la découverte de souches rares ou de souches pouvant avoir un potentiel de production élevé ou inexploité.
Madagascar est connu pour sa richesse en biodiversité en flore et en faune où la plupart des espèces sont endémiques (Anonyme, 2003). Les produits naturels d’origine microbienne ne sont pas suffisamment exploités ou encore mal connus à Madagascar en comparaison aux produits naturels d’origine végétale mis en évidence par le biais de la phytochimie (Rakotoniriana, 2006). Cela offre donc une probabilité exceptionnelle d’avoir diverses populations de microorganismes telluriques. Paradoxalement, il n’existe à notre connaissance aucune référence bibliographique où l’exploitation rationnelle des microorganismes telluriques dans la production des métabolites secondaires bioactives, a été décrite.
LE SOL
Le sol est un milieu vivant (Kilbertus, 1980). Il figure parmi les habitats les plus diversifiés et renferme certains des assemblages les plus variés d’organismes vivants. Il constitue l’un des écosystèmes les plus complexes de la nature. Aucun autre habitat n’abrite une densité d’espèces aussi élevée que le sol (FAO, 2001). Par exemple, un gramme de sol peut contenir des millions d’individus et plusieurs milliers d’espèces de bactéries. Selon Pedro (1996), le sol est un véritable laboratoire biologique où se déroulent des réactions qu’on ne trouve nulle part ailleurs. Le sol ne constitue pas un environnement homogène, mais une mosaïque d’habitats avec pour chacun des populations microbiennes propres, le nombre et le type d’organismes varient d’un système et d’un milieu à l’autre. Le nombre, la composition et la diversité des espèces dans un sol donné dépendent de nombreux facteurs, notamment l’aération, la température, l’acidité, l’humidité, la teneur en éléments nutritifs et en substrat organique. La rhizosphère représente un compartiment d’intérêt majeur (Marilley et coll, 2007).
La rhizosphère
Le terme rhizosphère fut utilisé pour la première fois par Lorenz Hiltner en 1904 en désignant spécifiquement l’interaction entre les bactéries et les racines des Légumineuses (Soufiane, 1998). Actuellement, la définition de la rhizosphère est plus précise et elle correspond à la zone du sol dans laquelle la microflore tellurique est soumise à l’influence des racines (Campbell et al, 1990 ; Westover, 1997). Toutes les activités microbiennes, favorables ou non à la vie de la plante, sont rencontrées dans cette zone. Parmi ces activités, on peut citer la solubilisation ou la métabolisation des minéraux pour les nutriments, la compétition avec ou sans induction d’une résistance de la plante aux pathogènes, et aussi la sécrétion de métabolites bioactifs ou les antibiotiques (Dommergue, 1999).
Les microorganismes rhizospheriques
De manière globale et simplifiée, on peut diviser les microorganismes de la rhizosphère en trois groupes: les microorganismes bénéfiques pour la plante (les mycorhizes et les bactéries fixatrices d’azote), les microorganismes qui ne sont pas favorables à la plante (les bactéries et champignons phytopathogènes), et les microorganismes indifférents à la plante. Parmi les bénéfiques, on trouve également les antagonistes qui peuvent protéger les plantes contre les attaques des microorganismes pathogènes.
Les bactéries : Dans la rhizosphère, les bactéries sont les organismes les plus nombreux (leur densité est de l’ordre de 10⁹ par gramme de sol) et les plus variés (Morel, 1996). On y trouve des bactéries pathogènes qui peuvent causer des dégâts aux cultures comme Erwinia carotovora sur les carottes, Xanthomonas fragariae sur les fraisiers. D’autres bactéries protègent par contre les plantes contre des agents pathogènes: Pseudomonas fluorescens, Bacillus subtilis, (Delorme, 2001), d’autres aussi sont capables de fixer l’azote atmosphérique comme les Azotobacters. On y trouve aussi des espèces symbiotiques comme les souches de rhizobia s’associant aux Légumineuses.
Les Actinomycètes : Les Actinomycètes ou bactéries filamenteuses sont moins nombreux que les bactéries mais plus nombreux que les champignons dans le sol et dans la rhizosphère. Ils peuvent atteindre jusqu’à 10⁷ unités par gramme de sol et ils manifestent souvent un antagonisme vis-à-vis des bactéries et des champignons voisins; cet antagonisme résulte de la sécrétion de substances antibiotiques. Certaines espèces d’Actinomycètes fixent l’azote de l’air comme le genre Frankia.
Les champignons : La densité des champignons est estimée à 10⁶ par gramme de sol. Parmi les genres les plus fréquents dans la rhizosphère, on citera Fusarium, Mucor, Rhizopus, Penicillium, Rhizoctonia, Phoma. Certaines espèces sont antagonistes de champignons pathogènes, d’autres s’associent aux racines des plantes cultivées comme les mycorhizes (Dommergue et al, 1970).
Les protozoaires et les algues : Les protozoaires sont les moins nombreux, leur densité est de l’ordre de 10³ par gramme de sol. Les algues sont représentées par des espèces de Chlorophyceae, Cyanophyceae et les Diatomées. Elles sont peu abondantes, soit 10⁵ par gramme de sol, mais fournissent néanmoins de la matière organique, certaines sont fixatrices d’azote (Morel, 1996).
LES ACTINOMYCETES
Les Actinomycètes ont été isolés pour la première fois par Cohn en 1875 à partir de sources humaines (Williams et al, 1984). Et c’est en 1943 que S. Waksman a pu isoler un genre Actinomycète à partir du sol.
Définition des Actinomycètes
Etymologiquement, le mot Actinomycète a été dérivé des mots grecs « Aktis » qui veut dire rayon et « mykes » qui veut dire champignon. Les Actinomycètes ont été considérés comme un groupe intermédiaire entre bactérie et champignons. Maintenant, ils sont reconnus comme des organismes procaryotes. Pourtant, ces microorganismes présentent des similitudes à la fois avec les bactéries et avec les champignons.
Similitude entre Actinomycètes et champignons (Alexander, 1961)
Il existe trois points qui rapprochent les Actinomycètes des champignons :
➤ Structure mycélienne présentant des ramifications chez les Actinomycètes typiques, avec toutefois cette différence que les filaments ont un diamètre deux fois plus faible (0,5 à 1,2Y) que ceux des champignons, d’où le terme de pseudo mycélium parfois employé pour désigner cette structure ;
➤ Formation fréquente d’un mycélium aérien et de conidies ;
➤ En culture, absence de la turbidité caractéristique des bactéries unicellulaires et apparition des amas de cellules.
Les analogies entre les Actinomycètes et les champignons sont en fait superficielles ; il s’agit d’une convergence de forme plutôt que d’une parenté génétique, car une différence fondamentale les sépare: les Actinomycètes sont procaryotes alors que les champignons sont eucaryotes.
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Table des matières
INTRODUCTION
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I. Le sol
I.1. La rhizosphère
I.2. Les microorganismes rhizospheriques
II. Les Actinomycètes
II.1. Définition des Actinomycètes
II.1.1. Similitude entre Actinomycètes et champignons
II.1.2. Similitude entre Actinomycètes et bactéries
II.2. Caractéristiques générales
II.3. Classification des Actinomycètes
II.3.1. Mycobacteriacées
II.3.2. Actinomycétacées (ou Pro-Actinomycètes)
II.3.3. Streptomycétacées
II.3.4. Actinoplanacées
II.4. Ecologie et distribution des Actinomycètes
II.4.1. Sols
II.4.2. Eaux douces et marines
II.4.3. Air
II.4.5. Actinomycètes pathogènes
III. Particularités des Actinomycètes telluriques
III.1. Les facteurs physiques et chimiques
III.2. Rôle des Actinomycètes telluriques
III.2.1. Aptitude à dégrader les substances organiques non biodégradables par les champignons et les bactéries
III.2.2. Aptitude à produire des substances pro biotiques, antibiotiques ou toxiques
III.3. Les métabolites secondaires des extraits d’Actinomycètes
III.3.1. La production d’antibiotique chez les Actinomycètes
III.3.2. Application des antibiotiques issus des Actinomycètes
III.3.2.1. En santé humaine
III.3.2.2. En santé animale et élevage
III.3.2.3. En agriculture
IV-Obtention de nouveaux antibiotiques
MATERIELS ET METHODES
A-MATERIELS
I. Echantillonnage du sol
II. Milieux d’étude
II.1. Milieu d’isolement
II.2. Milieu de fermentation
II.3. Milieu d’enrichissement
II.4. Milieu de rajeunissement
II.5. Milieu pour le test antibiogramme
III. Stérilisation
B-METHODES
I-Isolement des souches d’Actinomycètes
I.1. But
I.2. Principe
I.3. Mode opératoire
I.3.1 Prétraitement des échantillons de sol
I.3.2 Techniques d’isolement
I.3.2.1 Sélection par antibiotiques
I.3.2.2. Traitement à haute température
I.3.2.3. Sol aérosolisé
I.3.3. Identification
I.3.4. Conservation des souches d’Actinomycètes
I.3.4.1. Conservation sur gélose pente
I.3.4.2. Conservation à -80°C
II. Production et extraction de métabolites secondaires
II.1. But
II.2. Principe
II.3. Mode opératoire
II.3.1. Culture par fermentation
II.3.2. Extraction
III.Test d’activité antimicrobienne
III.1.But
III.2.Principe
III.3.Mode opératoire
III.3.1.Souche pure à étudier
III.3.1.1. Caractéristiques des souches
III.3.1.2. Revivification des souches
III.3.1.3. Rajeunissement des souches
III.3.2. Préparation de l’inoculum
III.3.3. Ensemencement
III.3.4. Dépôt des disques
III.3.5. Lecture
IV. Détermination de la CMI et de la CMB
IV.1. But
IV.2. Principe
IV.3. Mode opératoire
IV.3.1. Détermination de la CMI sur milieu solide
IV.3.1.1. Préparation de l’inoculum et ensemencement
IV.3.1.2. Gamme de concentration de l’extrait
IV.3.1.3. Dépôt des disques
IV.3.1.4. Lecture
IV.3.2. Détermination de la CMI en milieu liquide
IV.3.2.1. Préparation de l’inoculum
IV.3.2.2. Gamme de concentrations de l’extrait
IV.3.2.3. Inoculation
IV.3.2.4. Lecture des résultats
IV.3.3. Détermination de la CMB
IV.3.3.1. Ensemencement
IV.3.3.2.Lecture des résultats
CONCLUSION
