Implication de la voie de N-acétylation dans la détoxication des amines aromatiques par Trichoderma reesei et Chaetomium globosum
Résumé
Les amines aromatiques (AA) représentent environ 15% des cancérogènes connus chez l'homme. Ils sont, de plus, l’une des classes majeures de polluants retrouvés dans les sols (dérivés de pesticides, composés industriels, …). La bioremédiation des sols pollués emploie communément les bactéries mais les champignons sont une alternative intéressante à explorer. Nous avons récemment rapporté que l’ascomycète Podospora anserina pourrait détoxiquer efficacement des composés de type AA grâce à l'activité de ses arylamine N-acétyltransférases (NAT). Les NATs, membres de la famille des enzymes du métabolisme des xénobiotiques, catalysent le transfert d’un groupement acétyl de l’acétyl-coenzyme A sur les AA, contribuant ainsi à leur détoxication. Les champignons exprimant ces enzymes seraient donc de potentiels outils pour la bioremédiation des sols contaminés par des AA.
Après une analyse des séquences génomiques disponibles, sept champignons (Trichoderma reesei, Trichoderma virens, le champignon X, Pleurotus ostreatus, Arthrobotrys oligospora, Neurospora crassa et Coprinopsis cinereae) possédant un ou plusieurs gènes codant des NATs, ont été selectionnés. Nous avons ensuite étudié leur résistance à divers AA, dont la 3,4-dichloroaniline (3,4-DCA), un résidu de pesticide toxique. Pour déterminer quel est le rôle des NATs dans cette résistance, la formation d’acétyl-3,4-DCA a été mesurée dans le milieu de culture. Suite à ces expériences, deux champignons ont été sélectionnés : T. reesei et le champignon X. Ils sont capable à la fois de croître en présence de fortes concentrations d’AA (jusqu’à 1mM) et d’utiliser la voie de N-acétylation pour les détoxiquer, en particulier chez le champignon X. En effet, après trois jours de culture, 85 et 91 % de la 3,4-DCA ont disparu du milieu, en présence respectivement de T. reesei et du champignon X, alors que 1.6 et 61 % d’acétyl-3,4-DCA ont été détectés.
Afin d’approfondir les mécanismes mis en œuvre, les gènes NATs de ces deux champignons ont été clonés puis les enzymes produites dans un système bactérien. Les paramètres cinétiques (Km, kcat), des NATs recombinantes obtenues, ont ainsi pu être déterminés pour plusieurs substrats. Bien que ces deux enzymes présentent une spécificité de substrat similaire, l’efficacité catalytique (kcat/Km) de la NAT du champignon X (X-NAT) est supérieure à celle de T. reesei (TrNAT) pour la majorité des substrats testés. Ainsi, en présence de 3,4-DCA, X-NAT est 180 fois plus active que TrNAT. X-NAT acétylerait donc plus efficacement les AA que TrNAT, ce qui correspond aux résultats d’acétylation observés in vivo. Enfin, dans le but d’explorer une possible utilisation en remédiation, l’effet de ces champignons a été étudié sur un sol contaminé avec de la 3,4-DCA. Trois jours après l’ensemencement, la 3,4-DCA est efficacement métabolisée par les deux champignons, et là encore la voie de N-acétylation a été identifiée comme l’un des mécanismes de détoxication des AA.
Les résultats obtenus au cours de cette étude, démontrent que T. reesei et le champignon X ont la capacité de métaboliser efficacement les AA, dont la 3,4-DCA, présents dans leur environnement. De plus, il a été mis en évidence que la voie de N-acétylation est l’un des mécanismes intervenant dans la détoxication des AA chez ces deux champignons. Cette étude ouvre donc de nouvelles perspectives dans l’utilisation des champignons en bioremédiation.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)