Plant Antimicrobial Agents and Their Effects on Plant and Human Pathogens

To protect themselves, plants accumulate an armoury of antimicrobial secondary metabolites. Some metabolites represent constitutive chemical barriers to microbial attack (phytoanticipins) and others inducible antimicrobials (phytoalexins). They are extensively studied as promising plant and human disease-controlling agents. This review discusses the bioactivity of several phytoalexins and phytoanticipins defending plants against fungal and bacterial aggressors and those with antibacterial activities against pathogens affecting humans such as Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus involved in respiratory infections of cystic fibrosis patients. The utility of plant products as “antibiotic potentiators” and “virulence attenuators” is also described as well as some biotechnological applications in phytoprotection

Étude transcriptionnelle d'agents antimicrobiens affectant les membranes et les parois bactériennes

La multirésistance des bactéries pathogènes envers les antibiotiques actuels ne fait qu'émerger. C'est pourquoi depuis plusieurs années la communauté scientifique se penche sur ce problème afin d'identifier des fonctions essentielles aux bactéries et ainsi d'envisager de nouvelles cibles cellulaires. L'organisation de la membrane et de la paroi cellulaire bactérienne est unique et demeure une cible de choix pour le développement de nouveaux composés antibactériens. Parmi toutes les stratégies de recherches utilisées afin de trouver de nouveaux agents, une des plus classiques mais toujours aussi prometteuse est celle de la caractérisation de molécules naturelles ayant des propriétés anti-infectieuses. C'est pourquoi la présente étude s'est concentrée sur trois classes de composés naturels, les peptides cationiques, les saponines de tomates et des fractions extraites de la canneberge. Il a été émis comme hypothèse que ces molécules semblaient toutes avoir la même cible thérapeutique, la paroi ou la membrane bactérienne. Afin de caractériser chacune de ces molécules et d'établir leur mode d'action et les stress spécifiques engendrés, une approche transcriptomique, de puce à ADN, a été utilisée. Les profils d'expression des gènes d'intérêts ont par la suite été confirmés par Q-PCR. De plus, afin de poursuivre la caractérisation du mode d'action des extraits de canneberge, une étude de biosynthèse des macromolécules a été faite, suivie d'études morphologiques en microscopie électronique. Il a pu être établi que les peptides cationiques engendrent un stress et perturbent les membranes. Ils s'accolent potentiellement à la membrane de Escherichia coli et semblent provoquer un microenvironnement acide puisqu'on observe l'induction de l'opéron Cad et semblent aussi provoquer des déficiences en phosphate et en carbone selon les stress transcriptionnels obtenus. La tomatidine aurait une activité antivirulence en agissant au niveau de l'effecteur du système Agr chez Staphylococcus aureus . Elle induirait aussi une putative pompe à efflux, MmpL qui pourrait permettre son expulsion. Les extraits de canneberge induisent les marqueurs du stimulus du stress à la paroi similaires à ceux induits par plusieurs antibiotiques inhibant la biosynthèse du peptidoglycan et empêcheraient ainsi la synthèse de la paroi. Le mode d'action spécifique de chacun de ces types de composés sur la membrane ou la paroi démontre bien tout leur potentiel thérapeutique. C'est pourquoi il s'avère important de poursuivre la caractérisation de ces molécules prometteuses

Étude transcriptionnelle d'agents antimicrobiens affectant les membranes et les parois bactériennes

La multirésistance des bactéries pathogènes envers les antibiotiques actuels ne fait qu'émerger. C'est pourquoi depuis plusieurs années la communauté scientifique se penche sur ce problème afin d'identifier des fonctions essentielles aux bactéries et ainsi d'envisager de nouvelles cibles cellulaires. L'organisation de la membrane et de la paroi cellulaire bactérienne est unique et demeure une cible de choix pour le développement de nouveaux composés antibactériens. Parmi toutes les stratégies de recherches utilisées afin de trouver de nouveaux agents, une des plus classiques mais toujours aussi prometteuse est celle de la caractérisation de molécules naturelles ayant des propriétés anti-infectieuses. C'est pourquoi la présente étude s'est concentrée sur trois classes de composés naturels, les peptides cationiques, les saponines de tomates et des fractions extraites de la canneberge. Il a été émis comme hypothèse que ces molécules semblaient toutes avoir la même cible thérapeutique, la paroi ou la membrane bactérienne. Afin de caractériser chacune de ces molécules et d'établir leur mode d'action et les stress spécifiques engendrés, une approche transcriptomique, de puce à ADN, a été utilisée. Les profils d'expression des gènes d'intérêts ont par la suite été confirmés par Q-PCR. De plus, afin de poursuivre la caractérisation du mode d'action des extraits de canneberge, une étude de biosynthèse des macromolécules a été faite, suivie d'études morphologiques en microscopie électronique. Il a pu être établi que les peptides cationiques engendrent un stress et perturbent les membranes. Ils s'accolent potentiellement à la membrane de Escherichia coli et semblent provoquer un microenvironnement acide puisqu'on observe l'induction de l'opéron Cad et semblent aussi provoquer des déficiences en phosphate et en carbone selon les stress transcriptionnels obtenus. La tomatidine aurait une activité antivirulence en agissant au niveau de l'effecteur du système Agr chez Staphylococcus aureus . Elle induirait aussi une putative pompe à efflux, MmpL qui pourrait permettre son expulsion. Les extraits de canneberge induisent les marqueurs du stimulus du stress à la paroi similaires à ceux induits par plusieurs antibiotiques inhibant la biosynthèse du peptidoglycan et empêcheraient ainsi la synthèse de la paroi. Le mode d'action spécifique de chacun de ces types de composés sur la membrane ou la paroi démontre bien tout leur potentiel thérapeutique. C'est pourquoi il s'avère important de poursuivre la caractérisation de ces molécules prometteuses

Tomatidine Inhibits Replication of Staphylococcus aureus Small-Colony Variants in Cystic Fibrosis Airway Epithelial Cells▿

Small-colony variants (SCVs) often are associated with chronic Staphylococcus aureus infections, such as those encountered by cystic fibrosis (CF) patients. We report here that tomatidine, the aglycon form of the plant secondary metabolite tomatine, has a potent growth inhibitory activity against SCVs (MIC of 0.12 μg/ml), whereas the growth of normal S. aureus strains was not significantly altered by tomatidine (MIC, >16 μg/ml). The specific action of tomatidine was bacteriostatic for SCVs and was clearly associated with their dysfunctional electron transport system, as the presence of the electron transport inhibitor 4-hydroxy-2-heptylquinoline-N-oxide (HQNO) caused normal S. aureus strains to become susceptible to tomatidine. Inversely, the complementation of SCVs' respiratory deficiency conferred resistance to tomatidine. Tomatidine provoked a general reduction of macromolecular biosynthesis but more specifically affected the incorporation of radiolabeled leucine in proteins of HQNO-treated S. aureus at a concentration corresponding to the MIC against SCVs. Furthermore, tomatidine inhibited the intracellular replication of a clinical SCV in polarized CF-like epithelial cells. Our results suggest that tomatidine eventually will find some use in combination therapy with other traditional antibiotics to eliminate persistent forms of S. aureus