PROPOSITION SUJET MASTER 2011-2012 Maître de stage : Co
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PROPOSITION SUJET MASTER 2011-2012 TITRE : Rôle des métabolites secondaires de la plante tolérante aux métaux, Miscanthus sp., dans la sélection de bactéries pathogènes résistantes aux antibiotiques. Maître de stage : Nom, Prénom, Qualité : Dijoux-Franca Marie-Geneviève (Professeur) Adresse email : [email protected] Co-encadrant (éventuellement): Nom, Prénom, Qualité : Nom du laboratoire d’accueil : UMR 5557 – Ecologie Microbienne Responsable : Yvan Monne-Loccoz Adresse et téléphone : Bât Mendel, 43 blvd 11 Novembre 1918, 69266 Villeurbanne cedex 04.72.43.13.49 / [email protected] Nom du candidat éventuellement proposé : S'il n'est pas retenu, acceptez-vous un autre candidat ? Oui - Non Sujet (objectif, démarche et technique, collaboration(s),...) : Les métabolites secondaires ont longtemps été considérés comme sources potentielles de nouvelles molécules bioactives ou comme éléments phénotypiques, complémentaires des données génotypiques, dans la taxonomie. L’évolution des techniques d’analyse a permis d’ouvrir d’autres voies d’exploration de la biodiversité à l’échelle moléculaire. Ces outils, mis à profit dans l’étude des molécules impliquées dans les interactions biotiques et abiotiques, ont permis de définir de façon plus précise les contours chimiques de ces interactions, ouvrant ainsi vers un domaine d’étude nouveau : l’écologie chimique. L'écologie chimique est donc l'étude du rôle des composés chimiques dans la médiation des interactions biotiques. Les interactions entre organismes, aux niveaux intra et interspécifiques, se déroulent dans un monde où des molécules organiques dominent comme signaux et comme défenses. L'écologie chimique se trouve donc au cœur des questions fondamentales en biologie évolutive et en écologie fonctionnelle sur le fonctionnement des écosystèmes et sur l'origine et le maintien de la biodiversité. Dans le cadre des interactions plantes-bactéries, nous nous intéressons au rôle des métabolites secondaires de plantes tolérantes aux métaux dont Miscanthus sp. sur la sélection au sein de la rhizosphère de bactéries pathogènes résistantes aux antibiotiques. Le Miscanthus est considéré comme un candidat potentiel dans la production de biocarburants (Murnen et al., 2007 Biotechnology Progress 23, 846-850) et de nombreuses études ont été menées sur la variation de sa teneur en cellulose et en lignine, de sa biomasse, en fonction de multiples paramètres environnementaux. Cette plante est également connue pour son aptitude à se développer sur des sols en friche ou des sols fortement pollués par des métaux, métaux qu’elle est capable d’accumuler dans ses feuilles, notamment. (Ezaki et al., 2008 Plant cell reports. 27, 951-961). D’autre part la présence de métaux à des niveaux potentiellement toxiques pour les bactéries sélectionne des populations présentant des mécanismes de tolérance/résistance garantissant leur survie dans ces conditions hostiles. Certains déterminants génétiques impliqués dans cette résistance aux métaux sont par ailleurs connus pour leur implication dans le développement de résistance aux antibiotiques. Cette sélection de bactéries résistantes aux métaux et aux antibiotiques peut présenter un risque en santé humaine lorsque ces espèces sont des pathogènes opportunistes de l’homme. De telles espèces sont connues pour leur prévalence dans la rhizosphère des plantes (i.e. Stenotrophomonas maltophilia, les Burkholderia du complexe cepacia). Dans le cadre de ce projet nous posons l’hypothèse que les métabolites secondaires synthétisés par une plante accumulatrice de métaux dans le contexte d’une culture sur sol fortement pollué (site de Pierrelaye, Ile de France) sont susceptibles de modifier la structure de la communauté bactérienne rhizosphérique associée à Miscanthus sp. et de favoriser le développement d’espèces résistantes aux métaux et aux antibiotiques dont des bactéries pathogènes opportunistes de l’homme. Le candidat aura pour tâches : - d’identifier les métabolites secondaires du Miscanthus sp. (parties aériennes mais aussi parties souterraines / exsudats racinaires) poussant sur sol pollué ou non en métaux. - de comparer les microflores rhizosphériques des plantes sur sol pollué ou non - d’analyser les propriétés phénotypiques et génétiques de résistance aux métaux lourds et aux antibiotiques chez différents pathogènes opportunistes isolés de la rhizosphère de Miscanthus sp. Techniques : Les outils utilisés concernent l’extraction, l’analyse chimique et la purification de métabolites secondaires d’origine végétale (CLHP/DAD, CLHP semi-préparative, RMN, SM…). Le profilage métabolique des extraits et/ou exsudats se fera notamment via des analyses en LC-QTOF. En parallèle les outils de microbiologie (isolement, culture, antibiogramme) et biologie moléculaire (amplification PCR sur gènes de résistance impliqués dans la Multi-Drug Resistance) seront utilisés. Collaborations : L’étude de l’implication de ces métabolites dans les relations plante-bactérie sera faite en collaboration intra-équipe avec S. Nazaret
