Métabolites du Microbiome Marin - M3

L’équipe M3 étudie le microbiome marin en développant 3 approches complémentaires permettant leur étude. Ces choix stratégiques font échos aux deux questions scientifiques dans lesquelles l’équipe souhaite concentrer ses efforts.  
Approche d’induction des voies métaboliques cryptiques.
Il est maintenant communément admis que l’ensemble des voies métaboliques ne sont pas toutes actives lors de la culture des microorganismes en laboratoire. Un grand nombre de voies sont inactives, dites cryptiques. Ces voies, si elles étaient activées, pourraient permettre d’accéder à une chimiodiversité jusque-là inconnue. L’équipe M3 a déjà une grande 
expérience de l’utilisation de l’approche OSMAC (« One Strain Many Compounds ») sur les champignons marins,  et souhaite étendre son expertise au-delà grâce à l’utilisation d’approche génomique et de co-culture microbienne. Il est important de noter que les approches OSMAC n’ont que peu été utilisées dans le cadre d’étude des métabolites de micro-algues. L’ensemble de ces stratégies représente les techniques de pointe actuellement et largement utilisées en chimie des produits naturels microbiens pour accéder à de nouvelles structures chimiques. De plus, l’équipe développera aussi des stratégies rationnelles d’induction de voies cryptiques grâce (1) à des outils d’ingénierie moléculaire (mutations, expression hétérologue de clusters, etc.), (2) de bio-informatique (par exemple la mise en place approche in silico comme celle développé dans le projet ANR FREE-NPs) pour accélérer l’accès aux molécules nouvelles, ou (3) l’étude des mécanismes d’halogénation enzymatique chez les champignons (obtention de nouvelles molécules halogénées). 
Analyse multi-instrumentale.
Au vu des expertises analytiques présentes au sein de l’équipe M3, il est clair que chacune des méthodes analytiques, prise individuellement, ne permet pas d’appréhender l’ensemble des composés produits par les microorganismes. Ainsi, afin d’avoir une vision plus globale, il est nécessaire de développer des approches plus holistiques pour évaluer les profils métaboliques des microorganismes d’origine marine étudiés par l‘équipe. Une approche multi-instrumentale par profilage haute résolution permettra, grâce à l’utilisation de méthodes couplées GC-MS ou LC-HRMS, d’avoir une vue plus détaillée des métabolomes de ces mêmes organismes. L’utilisation d’approches multi-instrumentales comme proposée, nécessitera des approches globales de combinaison de ces données et permettra donc de mieux appréhender les modifications du métabolisme de ces organismes au regard des stratégies d’induction développées précédemment. 
Évaluation antimicrobienne et quorum quenching.
Afin de répondre aux besoins de lutte contre l’antibio-résistance chez les microorganismes pathogènes qui est une des priorités nationales (PLAN NATIONAL ANTIBIOTIQUES 2018-2022), l’équipe souhaite se recentrer sur la découverte de nouvelles molécules capables d’altérer la croissance bactérienne, par exemple par leurs activités antimicrobiennes, en mettant aussi en évidence leurs activités de perturbation du quorum sensing. De plus, ces évaluations permettront aussi de mettre en évidence l’existence de molécules jouant un rôle dans la structuration et la dynamique du microbiome marin. 

Les trois axes stratégiques de l’équipe (développés précédemment) ont pour but de soutenir deux objectifs 
scientifiques majeurs de l’équipe. 
Objectif Scientifique 1: La découverte de nouvelles molécules altérant la croissance microbienne.  
Pour répondre à l’un des enjeux prioritaires de santé publique (plan national), l’équipe orientera ses recherches de nouvelles molécules bioactives vers la mise en évidence de structures ayant des propriétés antibiotiques (ou quorum quenching). De plus, des domaines d’application en contrôle biologique pour le remplacement des pesticides sont aussi mis en place (avec par exemple l’utilisation de peptides marins antifongiques pour la protection des cultures dans le cadre du plan ECOPHYTO 2), ainsi qu’en biocides (comme par exemple anti-biofouling). Ceci permettra une alternative de valorisation des molécules d’intérêt. Dans ce sens, les activités d’isolement de molécules seront intensifiées en utilisant des stratégies de recherche de structures spécifiques, par la biochimiométrie (recherche anticipée des molécules bioactives d’intérêt) et/ou par la déréplication de la composition de ces fractions afin de cibler la nouveauté chimique. 
Objectif Scientifique 2: Vers une meilleure compréhension des consortia microbiens en milieu marin.  
Le second objectif de l’équipe représente le pendant environnemental de l’objectif 1. Il est clair que, dans l’environnement, et en particulier, au sein des communautés microbiennes (par exemple les microbiomes), les microorganismes ont mis en place des mécanismes complexes de régulation des populations. Ces mécanismes sont en partie basés sur la production de molécules de signalisation ayant des propriétés antimicrobiennes, de quorum sensing ou de quorum quenching. Ainsi, dans ce contexte, l’étude des stratégies antimicrobiennes développées par les microorganismes d’origine marine permettra de mettre en lumière de nouvelles molécules impliquées dans la structuration de ces communautés. Ceci répond à une question cruciale concernant ces consortia et permettra de mieux mettre en évidence la place des champignons et des micro-algues au sein de ces communautés.
Responsables scientifiques: Samuel Bertrand, Gaetane Wielgosz-Collin et Hassan Nazih