Caractérisation moléculaire et pouvoir antagoniste de souches de S. melanosporofaciens, agents potentiels de lutte biologique contre des agents phytopathogènes

La souche Streptomyces melanosporofaciens EF-76 est un agent de lutte biologique prometteur et des études antérieures ont montré son aptitude à contrôler la pourriture des racines du framboisier causée par le Phytophthora fragariae var. rubi ainsi, que son aptitude à inhiber la croissance d'une grande variété de bactéries Gram+ et de champignons. Des gènes vraisemblablement impliqués dans la biosynthèse de la geldanamycine ont été isolés chez la souche EF-76. Les évidences expérimentales supportant cette affirmation sont l'identification de la production de geldanamycine comme métabolite secondaire produit par EF-76, la présence parmi les gènes isolés d'une glycosyle transférase impliquée dans la résistance à la geldanamycine et enfin, la corrélation existant entre le phénotype d'une souche mutante sensible à la geldanamycine ne produisant plus l'antibiotique et les délétions qu'elle a subi au sein de ces mêmes gènes. Deux souches recombinantes (FP-54 et FP-60) ont été obtenues par fusion de protoplastes intraspécifique et différaient quant à leurs propriétés antagonistes envers les souches B. cereus ATCC 14579, S. scabies EF-35 et Phytophthora fragariae var. rubi 390. FP-60 avait perdu sa capacité à inhiber la croissance de ces microorganismes alors que FP-54 possédait un plus grand pouvoir d'inhibition de croissance envers ces microorganismes. Alors que FP-60 ne produisait plus de geldanamycine, FP-54 produisait, en plus de la geldanamycine, au moins deux autres composés antimicrobiens absents du surnageant de culture de la souche EF-76. Tout comme la souche sauvage EF-76, FP-54 réduisait les symptômes causés par la gale commune de la pomme de terre mais il n'y avait aucune différence entre les index de la maladie, observés en présence de EF-76 et de FP-54. FP-60 ne possédait aucun effet protecteur contre la gale commune de la pomme de terre. Les résultats obtenus suggèrent que l'antibiose et en particulier la production de geldanamycine par la souche EF-76 est une propriété importante à l'efficacité de cette souche en lutte biologique

Identification de facteurs favorisant l'activité de l'agent de lutte biologique Pseudozyma flocculosa

Ce projet de recherche avait pour but d'identifier les facteurs favorisant l'activité de Pseudozyma flocculosa, un agent de lutte biologique contre le blanc des cultures agricoles. Pour réaliser cette identification, nous avons d'abord analysé le développement de P. flocculosa en présence d'extrait de levure (YNB), reconnu pour reproduire le comportement de P. flocculosa en conditions naturelles d'antagonisme du blanc. Les objectifs de l'étude étaient: 1) évaluer l'activité des différentes fractions de l'extrait de levure sur la croissance et la morphologie de P. flocculosa; 2) caractériser la nature de la (des) molécule(s) dans la fraction active et 3) déterminer la relation entre la (les) molécule(s) provenant de l'extrait de levure et celle(s) exsudée(s) par le blanc au contact de P. flocculosa. Les expériences ont démontré que le zinc et le manganèse étaient responsables de la stimulation du métabolisme de croissance et production de conidies de P. flocculosa. Ces deux oligoéléments permettent d'obtenir les mêmes effets que ceux obtenus avec l'extrait de levure. Pour valider ces résultats in vivo, une solution de zinc et manganèse a été vaporisée sur des feuilles de tomates saines sur lesquelles P. flocculosa a ensuite été appliqué. Les observations en microscopie électronique à balayage ont confirmé que P. flocculosa se développait de façon abondante sur la feuille en association avec la solution de zinc et manganèse, résultat qui laisse supposer que le champignon extrait ces minéraux essentiels à sa croissance à partir des colonies de blanc et exerce ainsi son effet délétère sur cet agent pathogène. Le zinc et le manganèse jouent donc un rôle clé dans la transition morphologique de P. flocculosa, lui conférant son activité de lutte biologique et sa spécificité à l'égard des colonies des Érysiphales

Nutrition et physiologie de Picea mariana en régénération suite à l'envahissement par le Kalmia angustifolia

La chlorose des aiguilles d'épinette noire observée sur le terrain, indique que ce ralentissement de croissance serait d'ordre nutritionnel. Des études suggèrent que la grande surface spécifique du système racinaire des éricacées, leurs composés allélopathiques et leur production d'une litière récalcitrante à la décomposition, seraient des facteurs qui leur confèrent une habilité compétitive. Cependant, ces études ne consistaient qu'en des manipulations en laboratoire ou des observations faites sur le terrain. En l'absence d'une étude contrôlée effectuée sur le terrain, une question demeure sans réponse claire : la relation entre la présence d'éricacées et une pauvre croissance des semis de conifère est-elle causale ou n'est-elle qu'une simple corrélation? Autrement dit, y a-t-il vraiment interaction compétitive entre le Kalmia et l'épinette noire? Aussi, quelle est l'importance de la compétition directe versus indirecte sur la croissance de l'épinette noire? Le premier chapitre de ce mémoire présente les résultats d'une étude effectuée sur un site dominé par les éricacées où nous avons testé l'effet de deux facteurs expérimentaux - (1) la présence/absence de Kalmia et (2) la fertilisation - sur les propriétés biochimiques du sol et sur la croissance des semis d'épinette noire. La fertilisation et l'éradication des éricacées ont accru la croissance confirmant l'effet délétère du Kalmia . L'éradication des éricacées a accru la minéralisation nette de l'azote indiquant un changement dans les processus biochimiques des sols suite à cette éradication. Les fonctions physiologiques et la croissance des épinettes noires sont susceptibles d'être altérées par la compétition directe et indirecte des éricacées pour l'N ainsi que pour l'eau du sol. Mais jusqu'à ce jour, les études ne se sont intéressées qu'aux conditions édaphiques et à la disponibilité de l'N sous l'influence des éricacées qu'ils ont corrélées avec la diminution de croissance des conifères. Le deuxième chapitre de ce mémoire propose d'aborder l'interaction compétitive entre l'épinette noire et le Kalmia par une approche écophysiologique. Cette approche permet donc d'évaluer quelle ressource du sol limite le plus la croissance de l'épinette noire sous l'influence d'une compétition avec le Kalmia . Plus spécifiquement, je me suis intéressé à l'acclimatation physiologique et morphologique de l'épinette noire face aux contraintes nutritionnelles et hydriques que j'ai corrélées avec ses taux de croissance relatifs («relative growth rate» se réfèrera à RGR par la suite). D'abord, j'ai montré une corrélation négative entre la surface foliaire spécifique («specific leaf area» se réfèrera à SLA par la suite) et le RGR sur les parcelles où le Kalmia a été éradiqué. Les semis d'épinettes noires s'acclimateraient donc morphologiquement au stress hydrique en diminuant leur SLA de façon à accroître leur efficacité d'utilisation de l'eau durant la photosynthèse («water use efficiency» se réfèrera à WUE par la suite). Ensuite, j'ai montré une corrélation positive entre le SLA et le RGR sur les parcelles où le Kalmia était maintenu. Les semis d'épinettes noires s'acclimateraient donc morphologiquement au stress en N en augmentant leur SLA de façon à accroître leur efficacité d'utilisation de l'azote durant la photosynthèse («photosynthetic nitrogen use efficiency» se réfèrera à PNUE par la suite). Toutefois, une hausse du PNUE n'était observée que lorsque le feuillage était réhydraté. Ceci suggérait donc qu'en plus d'imposer un stress nutritionnel, le Kalmia peut aussi imposer un stress hydrique sur le terrain. Les variations intraspécifiques dans la relation entre le SLA et le RGR sont donc dues à l'importance relative de la déficience en N versus la déficience en eau du sol

Analyse de risques des peupliers hybrides à l'attaque des campagnols des champs (Microtus pennsylvanicus) par l'étude quantitative des composés secondaires de défense

Au Québec, les usines de transformation du bois utilisent présentement presque toute la possibilité de récolte des forêts accessibles et commerciales. Des industries se tournent donc vers la culture intensive des arbres à croissance rapide pour répondre à leurs besoins grandissants en matière ligneuse. Ainsi, le peuplier et le mélèze peuvent contribuer à l'augmentation de la productivité forestière sur des superficies restreintes, mais cultivées de façon intensive. Cependant, des attaques répétées de rongeurs peuvent compromettre le succès de certaines plantations de peupliers. On observe des dommages causés aux plantations de la région de l'Estrie par le campagnol des champs ( Microtus pennsylvanicus ). En effet, ce petit rongeur, actif tout au long de l'année, se nourrit principalement au cours de la saison hivernale d'écorce d'arbres créant ainsi des dommages souvent irréparables. Le but de ce projet est de déterminer, par l'étude quantitative des principaux composés secondaires de défense du peuplier, lesquels parmi les 22 clones de peuplier hybride recommandés en 2000 pour la région de l'Estrie se défendent le mieux naturellement contre l'attaque du campagnol des champs."--Résumé abrégé par UMI

Contribution à l'étude des métabolites secondaires chez les lichens fructiculeux Cladina stellaris et Cladina rangiferina

Les lichens Cladina stellaris et Cladina rangiferina, mieux connus sous le nom de mousses à caribou, dominent souvent la végétation des pessières noires ouvertes. Ces peuplements jugés improductifs d'un point de vue forestier, aussi nommés pessières noires à lichens ou dénudés secs, constituent une problématique importante tant au niveau écologique qu'économique. Ces dénudés secs semblent apparaître suite à des accidents de régénération survenant dans le domaine de la pessière noire à mousse. Les facteurs feu, lit de germination et viabilité des graines seraient les principaux acteurs mettant en scène l'ouverture irréversible de la forêt dense. L'influence réelle des lichens sur la dynamique écologique de ces forêts en déclin demeure incomprise jusqu'à ce jour. Plusieurs hypothèses quant au maintien et à la progression de la fragmentation, mettent en cause des facteurs physiques ou chimiques. Parmi les possibilités d'interférences sur la croissance des arbres ou leur régénération figure la libération d'agents allélopathiques par les lichens. Les activités biologiques observées pour divers metabolites secondaires provenant des lichens, montrent qu'ils peuvent limiter la croissance cellulaire animale et végétale. Hormis pour l'acide usnique (21) et quelques rares composés lichéniques, peu de connaissances sur l'identité des composés et des propriétés biologiques des extraits des lichens du genre Cladina sont disponibles. C'est en partie par ce manque d'information, qu'il est difficile d'établir un lien solide entre le relâchement de substances allélopathiques et la diminution progressive de la densité d'épinette noire dans les peuplements en phase d'ouverture. Le premier objectif de cette recherche est donc de mieux connaître les composés biosynthétisés par Cladina stellaris et Cladina rangiferina. Pour ce faire, une grande variété d'extraits a été obtenue à partir de solvants organiques, tels que l'hexane, le chloroforme, le dichlorométhane, l'acétone, l'éthanol et le méthanol, ainsi que des mélanges de ces solvants. Les extraits bruts ont été par la suite analysés par chromatographie gazeuse (GC) et spectrométrie de masse (MS). Les résultats obtenus montrent que la complexité des extraits est sous-estimée par la littérature. Plusieurs structures sont proposées à partir de l'analyse des spectres de masse avec la banque de données ou en comparant avec la littérature. Par contre, la présence de certains dérivés monoaromatiques semble reliée à la dégradation des depsides pendant le processus analytique. Afin d'obtenir plus d'information sur les composés inconnus, plusieurs tentatives de séparation par solubilité différentielle et d'isolation par chromatographie éclair ont été effectuées. Cette dernière approche a permis l'isolation de trois produits, qui ont été caractérisés par spectroscopie RMN (résonance magnétique nucléaire). Le produit isolé chez Cladina stellaris a été identifié comme étant l'acide usnique (21), tandis que chez Cladina rangiferina les composés isolés sont l'éthylhaematommate (8) et le (B- orcinolméthylcarboxylate (5). Ce dernier correspond au produit de dégradation de l'acide atranorique (14), le composé le plus abondant chez Cladina rangiferina. Des extraits aqueux ont été obtenus par macération dans des mélanges Et0H-H2O (1 : 4, 1 : 1 et 4 : 1). Les analyses HPLC, qui ont permis d'évaluer la complexité des extraits obtenus avec l'EtOH et le mélange EtOH-H2O (4:1), révèlent plusieurs inconnus chez Cladina rangiferina et chez Cladina stellaris. Le second objectif du travail est d'évaluer l'effet sur la croissance cellulaire des extraits aqueux. Pour ce faire, un test d'inhibition de croissance est effectué sur une lignée de cellules cancéreuses. Chez Cladina stellaris l'extrait susceptible de contenir le plus d'acide usnique (21) entraîne une inhibition de la croissance cellulaire, ce qui concorde bien avec l'activité biologique de cette molécule rapportée par la littérature. Chez Cladina rangiferina l'activité est observable avec l'extrait obtenu avec le mélange EtOH-H2O le plus polaire. L'inhibition de la croissance cellulaire, met en évidence le potentiel inhibiteur des extraits aqueux des lichens

Synthèse énantiosélective par catalyse enzymatique de dérivés de la phosphonothrixine, du cis-2,2-diméthyl-1,3-cyclohexanediol et du 7-azabicylo[2.2.1]heptane.

La synthèse énantiosélective de composés chiraux est un thème important de la chimie organique. L'utilisation de biocatalyseurs dans la préparation de synthons chiraux énantioenrichis a connu un essor considérable au cours des deux dernières décennies. Les enzymes du groupe des hydrolases (lipases, esterases, proteases) permettent la résolution cinétique de mélanges racémiques ou la désymétrisation de composés prochiraux ou méso. Des dérivés de la phosphonothrixine, un produit naturel ayant des propriétés antibiotiques et herbicides, ont été préparés via une résolution enzymatique d'un 2-alkylglycérol. La désymétrisation enzymatique du wé±.-2,2-diméthyl-l, 3-cyclohexanediol et du diacétate correspondant a conduit à des synthons chiraux énantiopurs utiles en synthèse asymétrique. Ces travaux sont l'objet d'une publication parue dans la revue Journal of Organic Chemistry. La dernière section de ce mémoire rapporte une étude sur la désymétrisation enzymatique de dérivés du 7-azabicyclo[2.2.1]heptane. L'intérêt dans ce genre d'hétérocycle émane principalement de la découverte de l'épibatidine, un alcaloïde extrait d'une grenouille tropicale dont les propriétés analgésiques sont plusieurs centaines de fois plus forte que la morphine

Utilisation de la coculture de Lactobacillus rhamnosus RW9595M et Lactobacillus rhamnosus R, pour moduler le poids moléculaire de leurs exopolysaccharides produits

Un procédé de fermentation basé sur une coculture des souches probiotiques Lactobacillus rhamnosus R et Lactobacillus rhamnosus RW9595M a été utilisé pour coproduire des exopolysaccharides (EPS) de poids moléculaires modulés. Dans cette étude, les deux souches ont été cultivées séparément et en coculture. Les souches ont été cultivées durant 72 h, à 37 °C, sous contrôle de pH à 6.0, et avec une agitation de 100 r.p.m. Deux milieux de culture ont été testés, le milieu minimum basai supplémenté (BMM-S) avec 1.1% (v/v) de tryptone et le perméat de lactosérum supplémenté (PLS) avec 1.1% (v/v) de tryptone, 0.5 mg /L de MgS04, 0.05 mg /L de MnS04 et 0.1% de Tween 80. La croissance cellulaire des souches et le poids moléculaire ont été mesurés au cours de la fermentation par dénombrement sur gélose et par HPLC-SEC, respectivement. Lorsque les souches ont été cocultivées dans le BMM-S en proportion de 1 :1, 991 ±30 mg/L d'EPS avec des poids moléculaires de 1.0 ± 0.21 x 106, 1.6 ± 0.16 x 106 Da, et 1.9 ± 0.18 x 105 Da, ont été obtenus. Dans le milieu PLS, les souches ont été cocultivées en proportion de 9:1 (R/RW9595M), 657 ± 90 mg/L d'EPS avec des poids moléculaires de 5.59 ± 0.82 x 104Da, ont été obtenus. La croissance cellulaire individuelle a été mesurée par qPCR-TaqMan pour les essais dans le milieu PLS. La concentration cellulaire maximale pour chaque souche était de 2.05 x 109 UFC/mL pour Lb. rhamnosus R, et de 3.67 x 108 UFC/mL pour Lb. rhamnosus RW9595M. Ce procédé est simple et économique pour la culture des probiotiques à haute valeur ajoutée en fabrications alimentaires

Effet du glyphosate sur la fusariose de l'épi chez le blé et l'orge selon différents travaux du sol

La fusariose de l'épi est une maladie grave des cultures céréalières du Québec. Il a été établi que la quantité de résidus de culture laissée par le travail du sol et l'application de glyphosate pouvaient augmenter l'intensité de cette maladie. L'objectif de cette étude était de déterminer l'effet du glyphosate, appliqué sur un précédent cultural de soya, sur l'intensité de la fusariose du blé et de l'orge et la production d'inoculum de Fusarium graminearum selon trois travaux du sol : labour à l'automne, travail réduit du sol au printemps et semis direct. L'expérience a été répétée sur deux années (2007-2008), à deux stations expérimentales localisées au Québec. Généralement, l'application de glyphosate n'a pas influencé significativement l'intensité de la fusariose ou la production d'inoculum de F. graminearum, quel que soit le travail du sol exécuté. En revanche, l'effet du cultivar était fortement significatif. Ce dernier facteur, combiné aux conditions climatiques et à l'inoculum aérien de F. graminearum présent au-dessus des parcelles, serait davantage associé à l'intensité de la maladie que l'application de glyphosate

Facteurs qui contrôlent le pouvoir pathogène chez Botrytis cinerea

Les protéines hnRNP A1 sont impliquées dans l'épissage alternatif. Un mode d'action proposé implique la formation d'homodimères entre molécules hnRNP A1 causant un réarrangement dans la structure de l'ARN pré-messager. Cette modulation de l'ARN permettrait le rapprochement de sites d'épissage 5' et 3' d'exons situés de par et d'autres d'un exon alternatif. Le domaine riche en résidus glycines est responsable, en grande partie, de l'interaction entre les deux protéines hnRNP A1. Comme la protéine hnRNP H contient aussi un domaine riche en résidus glycines, nous avons postulé que cette dernière pouvait moduler l'épissage alternatif de la même manière que hnRNP A1. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons utilisé un ARN pré-messager constitué de deux sites d'épissage 5' (distal et proximal) en compétition pour un seul site d'épissage 3'. En présence de sites de liaison pour hnRNP H, nous observons que le choix du site d'épissage 5' est déplacé vers le site distal. Nous avons confirmé le rôle des protéines hnRNP H dans la sélection des sites d'épissage 5' in vitro et avons déterminé que le domaine riche en résidus glycines (GRD) est important pour l'activité d'épissage de ce régulateur. Nous avons ensuite exploré la possibilité que des combinaisons de sites de liaison pour hnRNP H et hnRNP A1 puissent activer l'utilisation du site d'épissage 5' distal. Nous avons observé que des combinaisons hétérotypiques peuvent reproduire cette activité d'épissage. Finalement, nous avons utilisé la technologie BRET (« bioluminescence resonance energy transfer ») pour démontrer que des interactions homotypiques entre protéines hnRNP H et hétérotypiques entre molécules hnRNP A1 et hnRNP H peuvent se former dans les cellules vivantes. Notre étude suggère que les portéines hnRNP et hnRNP A1 peuvent changer la conformation de l'ARN pré-messager et affecter le choix du site d'épissage

Contribution du régulon sigma B à la pathogenèse de variants de STAPHYLOCOCCUS AUREUS formant de petites colonies lors d'infections pulmonaires chroniques chez les patients atteints de fibrose kystique

Bien que la fibrose kystique soit fondamentalement causée par une défectuosité génétique, les infections microbiennes sont la plus grande cause de mortalité des gens qui en sont atteints. La bactérie Staphylococcus aureus est un des pathogènes les plus communs associés à cette maladie et est la cause d'infections persistantes et difficiles à traiter. Des souches variantes de S. aureus formant de petites colonies (les s[barbelow]mall-c[barbelow]olony v[barbelow]ariants ou SCVs) sont fréquemment isolées des voies respiratoires des patients atteints de fibrose kystique lors d'infections bactériennes chroniques. Mon projet de doctorat a consisté à déterminer les bases moléculaires de la persistance des infections pulmonaires à S. aureus chez les patients atteints de fibrose kystique et, plus particulièrement, le rôle des SCVs dans l'établissement d'infections chroniques. Mes principaux efforts de recherche ont été dirigés vers la compréhension du rôle de gènes et de phénotypes influencés par le facteur de transcription sigma alternatif sigma B dont l'activité est accrue chez les SCVs. Les mécanismes moléculaires par lesquels ce facteur de transcription influence la formation de biofilm, la persistance à l'intérieur des cellules de l'hôte et l'infection proprement dite ont été étudiés. Je me suis aussi intéressé à la compréhension des différents facteurs environnementaux et mécanismes moléculaires favorisant la présence et la persistance de S. aureus dans les poumons des patients fibrokystiques. Mes efforts de recherche ont également été dirigés vers l'élaboration d'antibiothérapies alternatives permettant de combattre les infections chroniques à S. aureu