PROPOSITION SUJET MASTER 2011-2012 Maître de stage : Co

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