Production de biomolécules actives par des microorganismes isolés de milieux extrêmes

Abstract

Des échantillons de sables et de pierres prélevés dans le désert algérien ont été exploités pour isoler 120 souches bactériennes, qui ont ensuite été soumises à un criblage enzymatique afin d’évaluer leurs activités chitinolytiques et xylanolytiques. Les souches ont été triées en fonction de leur potentiel enzymatique afin de sélectionner les plus performantes. Deux souches ont été retenues, et leur identité a été établie par l'analyse de la séquence partielle de l'ARNr 16S. La première souche, désignée SRIT8, présentait une similitude de 98% avec Bacillus amylolequifaciens, elle a été utilisée pour produire la chitinase. Afin de renforcer son activité, des plans statistiques de criblage et d’optimisation de Plackett-Burman et Box-Behnken ont été mis en œuvre, ils ont permis de maximiser le rendement enzymatique, aboutissant à une augmentation remarquable de l'activité allant de 2,36 U à 112 U. La chitinase ainsi produite a été purifiée par chromatographie échangeuse d'anions, révélant une bande protéique unique de masse moléculaire estimée à 31 kDa, par électrophorèse sur gel de polyacrylamide. L’activité optimale de la chitinase purifiée a été enregistrée à pH 5 et 40°C. L'activité antifongique de la chitinase a été testée, in vitro contre l'agent phytopathogène Fusarium graminearum sur le milieu PDA et sur les tubercules de pomme de terre, l'enzyme a réduit la croissance mycélienne du champignon sur le milieu PDA ainsi que le développement de la pourriture sèche fusarienne sur les tubercules de pomme de terre. En outre, l'enzyme permettrait de minimiser les infections fongiques sur les grains de blé tout au long du processus de germination. L'enzyme s'est également révélée efficace en tant que bioinsecticide, en entraînant une mortalité de 52% de Sitophilus granarius Linnaeus, une espèce d'insecte ravageur des céréales stockées. La seconde souche, nommée RTS11, une souche xylanolytique similaire à 98,69% à Bacillus pumilus. Les plans d'optimisation statistique ont permis de créer un milieu optimal faisant passer la production xylanasique de 146 U à 448,89 U. La technique de partitionnement en trois phases s'est avérée insuffisante pour purifier l'enzyme, contrairement à la chromatographie d'échange d'anions, qui a permis de purifier efficacement l'enzyme et de faire apparaître une seule bande d'une masse moléculaire de 60 kDa sur le gel de polyacrylamide. La xylanase est plus active à un pH 9 et à 60°C. La xylanase purifiée a été testée en tant qu'agent de bioblanchiment de la pâte, une dose de 20 U de xylanase par gramme de pâte entraînant la libération de composés phénoliques et de chromophores, ainsi qu'une réduction de la teneur en sucre de la pâte. Notre xylanase s'est également révélée être un agent de bioremédiation, dégradant efficacement une variété de résidus agro-industriels, y compris le son de blé, les déchets de maïs et de raisin, la paille de blé et la bagasse de canne à sucre.