Soutenance de thèse de AKROUT Imen
Titre de thèse
Etude de la dégradation des antibiotiques de la famille des fluoroquinolones par les champignons ligninolytiques
Study of the degradation of fluoroquinolone antibiotics by ligninolytic fungi
Résumé de la thèse
Les fluoroquinolones, des antibiotiques synthétiques à large spectre, sont essentielles pour traiter certaines maladies infectieuses, mais leur persistance dans l'environnement et leur accumulation favorisent l'émergence de bactéries multirésistantes et perturbent les écosystèmes. Les champignons ligninolytiques, connus pour dégrader divers polluants, ont ici été étudiés pour évaluer leur capacité à transformer les fluoroquinolones. Parmi neuf espèces testées, Bjerkandera adusta s'est révélée la plus efficace, biotransformant totalement huit fluoroquinolones sur dix en 15 jours. Cette souche présente une activité peroxydase extracellulaire importante, potentiellement impliquée dans la biotransformation. Des études complémentaires ont été menées, mettant en évidence le rôle potentiel des cytochromes P450 intracellulaires ainsi que l'implication de mécanismes passifs d'adsorption mycélienne. Différents milieux de culture ont ensuite été évalués pour favoriser la sécrétion des peroxydases par B. adusta et améliorer son efficacité dans la transformation de la norfloxacine, choisie comme antibiotique modèle. Les milieux à base de corn steep et d'extrait de levure comme sources d'azote ont induit à la fois une bonne activité peroxydase et une biotransformation plus rapide de la norfloxacine. Une analyse protéomique comparative de différents sécrétomes de B. adusta a ensuite permis d'identifier sept peroxydases comme candidates potentielles pour la biotransformation des fluoroquinolones. Enfin, la souche a été cultivée à plus grande échelle, dans un bioréacteur de 2 L à cuve agitée, aboutissant à un taux de transformation de 60 % de la norfloxacine, sans optimisation. Dans l'ensemble, ces travaux représentent une première étape vers l'application des champignons ligninolytiques pour la transformation des fluoroquinolones, ouvrant la voie à des recherches ciblant directement les eaux contaminées par ces antibiotiques.
Thesis resume
Fluoroquinolones, a class of broad-spectrum synthetic antibiotics, are essential for treating infectious diseases. However, their persistence in the environment and accumulation promotes the emergence of multidrug-resistant bacteria and disrupts ecosystems. Ligninolytic fungi, known for their ability to degrade various pollutants, were here investigated for their capacity to transform fluoroquinolones. Out of the nine species tested, Bjerkandera adusta emerged as the most effective one, achieving complete biotransformation of eight out of ten fluoroquinolones in 15 days. This strain exhibited a high extracellular peroxidase activity, potentially involved in the biotransformation. Complementary studies highlighted the possible role of intracellular cytochrome P450 enzymes and the contribution of passive mycelial adsorption mechanisms. Different culture media were then evaluated to promote peroxidase secretion by B. adusta and enhance its efficiency in transforming norfloxacin, which was selected as a model antibiotic. Media containing corn steep or yeast extract as nitrogen sources led to both higher peroxidase-like activity and faster biotransformation of norfloxacin. We also performed comparative proteomic analysis of different B. adusta secretomes and identified seven peroxidases as potential candidates for fluoroquinolone biotransformation. Finally, the strain was cultivated on a larger scale in a 2 L stirred-tank reactor, achieving a 60% transformation rate of norfloxacin without process optimization. Overall, this work represents a first step toward the application of ligninolytic fungi for fluoroquinolone transformation, paving the way for further research targeting waters contaminated by these antibiotics.