Identification et caractérisation des bactériocines de souches commensales de Clostridium perfringens

Travail en codirection avec M. Frédéric Raymond

Avec la présente augmentation de la résistance aux antibiotiques et l’inquiétude des consommateurs, de nouvelles alternatives sont nécessaires afin de contrôler l’entérite nécrotique (EN), une maladie causant des millions de dollars en pertes économiques pour l’industrie de la volaille mondialement. Les bactériocines sont des peptides antimicrobiens produits par une bactérie pour tuer ou inhiber la croissance d’autres compétiteurs bactériens. La perfrine est la seule bactériocine reportée associée aux souches pathogènes de Clostridium perfringens, l’agent causal de l’EN. Les objectifs de cette étude étaient de détecter les souches commensales de Clostridium perfringens possédant une activité antimicrobienne contre des souches pathogènes de C. perfringens et d’identifier et caractériser les bactériocines produites. Les souches commensales de C. perfringens ont été sélectionnées à partir de notre banque de souches. L’activité antimicrobienne de ces souches a été testée contre des souches pathogènes de C. perfringens en utilisant la méthode d’inhibition sur gélose. Une souche commensale active démontrant une activité antimicrobienne a été cultivée et ses bactériocines ont été partiellement purifiées grâce à la précipitation au sulfate d’ammonium et par chromatographie (HPLC). À la suite de chaque chromatographie, l’activité antimicrobienne des fractions a été vérifiée en utilisant la méthode décrite précédemment afin de choisir les fractions contenant les bactériocines. La susceptibilité enzymatique, la stabilité à la chaleur et au pH et le poids moléculaire estimé des bactériocines ont été caractérisés. Les bactériocines étudiées étaient sensibles à la protéinase K, thermolabiles, stables à pH entre 4 et 8 et leur poids moléculaire étaient supérieur à 30 kDa. Le génome de la souche CP1676 a été séquencé et des analyses bio-informatiques ont été réalisées. Nous avons trouvé 28 séquences de bactériocines potentielles, mais seulement 4 d’entre elles semblaient être prometteuses. Dans cette étude, des souches commensales de C. perfringens produisant des bactériocines actives contre des souches pathogènes ont été identifiées. Ces bactériocines pourraient devenir une alternative intéressante aux antibiotiques afin de contrôler l’entérite nécrotique, mais davantage d’information est nécessaire.

With the current increase in antimicrobial resistance and consumers’ concern, new alternatives are needed to control necrotic enteritis (NE), a disease that causes billions of dollars in economic losses to the poultry industry worldwide. Bacteriocins are antimicrobial peptides produced by bacteria to kill or inhibit the growth of other bacterial competitors. Perfrin is the only reported bacteriocin associated with pathogenic strains of Clostridium perfringens, the causal agent of NE. The aims of this study were to screen for commensal Clostridium perfringens strains with an antimicrobial activity against C. perfringens pathogenic strains and to identify and characterize the produced bacteriocins. Commensal C. perfringens strains were selected from our bacterial collection. Antimicrobial activity of those selected strains was tested against C. perfringens pathogenic strains using the agar spot test method. An active commensal strain showing antimicrobial activity was cultured and its bacteriocins were partially purified using the ammonium sulfate precipitation method and HPLC. After each chromatography, antimicrobial activity of fractions was tested using the method described above to choose fractions containing bacteriocins. Enzyme susceptibility, heat and pH stability and the estimated molecular weight of the bacteriocins were characterized. The studied bacteriocins were sensitive to proteinase K, thermolabile, stable at pH between 4 and 8 and their molecular weight higher than 30 kDa. CP1676 strain genome was sequenced and bioinformatics were performed. We found 28 potential bacteriocin sequences, but 4 of them seemed to be promising. In this study, commensal C. perfringens strains producing bacteriocins active against pathogenic strains have been identified. These bacteriocins could be an interesting alternative to antibiotics for the control of necrotic enteritis but further data is still needed.