VAlorisation de Métabolites secondaires bactériens en AGronomie et en PHARmaceutique – VAMAGPHAR

Dans l'agronomie, le nombre croissant de rapports dans le domaine des interactions plantes-bactéries-champignons fournit de plus en plus de connaissances sur la nature et la fonction des communautés microbiennes de la rhizosphère. Ces interactions plantes-microorganismes peuvent être, en grande partie, liées à des métabolites secondaires microbiens sécrétés par ces microorganismes, mais de nombreux autres ne sont pas encore caractérisés.
Ce sont les métabolites secondaires libérés par des bactéries particulières qui feront l'objet de notre attention. Les raisons suivantes ont guidé ce choix:
- (i) Un besoin environnemental et sociétal nous oblige à produire des aliments sans pesticides.
- (ii) Les bactéries sélectionnées dans cette étude ont montré un effet agronomique efficace pour stimuler les plantes et n'ont pas été étudiées pour les applications envisagées dans ce projet.
- (iii) Remplacer les formulations agronomiques existantes par des produits basés sur les métabolites secondaires ayant une efficacité améliorée tout en respectant l'environnement.
- (iv) La variété chimique des métabolites secondaires produits par ces bactéries nous invite à les évaluer pour des activités pharmaceutiques (exemple cas de résistance). Cette tâche peut constituer une ouverture majeure aux futurs projets de développement pharmaceutique.
La production de métabolites secondaires à partir de bactéries (Agronutrition) et d'extraction, de fractionnement et d'identification de molécules (LGC-pharma) a déjà été réalisée sur deux modèles de bactéries (Burkholderia sp. et Bacillus megaterium) dans le cadre d'une thèse collaborative (Belkacem, 2016). Une centaine de molécules ont été identifiées et une vingtaine d'entre elles ont été citées dans la littérature pour la première fois. Ces premiers résultats originaux nous ont encouragés à élargir le travail avec d'autres partenaires, objectifs et microorganismes. Les activités pharmaceutiques (antioxydantes, antimicrobiennes et cytotoxiques) ont été choisies suite à des activités intéressantes obtenues lors du travail de thèse de M Belkacem.
L'objectif de VAMAGPHAR est d'identifier et de développer des métabolites bactériens secondaires qui peuvent être utilisés dans l'agriculture comme biostimulants et/ou un traitement pharmaceutique comme nouvelle source de molécules actives, pour répondre à des questions de santé publique indirectement (agriculture) en substituant l'apport chimique en engrais et pesticides ou directement (pharmaceutique). Cela nécessite une grande coopération interdisciplinaire entre différents spécialistes (collaboration avec des entreprises): les agronomes, les microbiologistes, les chimistes et les biochimistes pour obtenir les produits innovants.
La méthodologie initiale globale proposée dans le projet VAMAGPHAR pour atteindre ces objectifs comprend les étapes clés suivantes:
(i) production de métabolites secondaires à partir de bactéries du sol efficaces pour la croissance des plantes et ne sont pas étudiées (Streptomyces beta-vulgaris, Burkholderia sp., Pseudomonas putida, Paenibacillus sp, Ochrobactrum sp., Enterobacter ludwigii et Bacillus mucilaginosus).
(ii) optimisation et identification de la composition chimique des composés volatils (en ligne et par piégeage sur des phases d'adsorption),
(iii) extraction, évaluation des activités agronomiques et pharmaceutiques et fractionnement bioguide d'extraits intéressants pour isoler les substances actives.
(iv) optimisation du processus de production des extraits et/ou des molécules actives,
(v) développer des formulations à partir de molécules ou extraits dans les champs agronomiques et in vivo pour les activités pharmaceutiques (préliminaires).
Un consortium de recherche multidisciplinaire regroupant la chimie analytique (LGC-pharma), l'identification des composés volatils (ISA), le processus de production des métabolites bactériens secondaires (LGC-process) et 2 entreprises (Agronutrition & Explorair) a donc été construit.