3.   Production de métabolites (primaires et secondaires)

3.1 Métabolites primaires

Les métabolites primaires sont des composés essentiels au métabolisme de base et à la survie de la cellule.
Ils sont produits pendant la phase de croissance exponentielle (trophophase) et participent directement aux grandes voies métaboliques :

• Glucides : source d’énergie et constituants de la paroi cellulaire.
• Lipides : réserve énergétique et composants des membranes cellulaires.
• Acides aminés : éléments constitutifs des protéines.

Ces molécules assurent le développement cellulaire, la synthèse des macromolécules et le maintien des fonctions vitales.

3.2  Métabolites secondaires

Les métabolites secondaires sont des composés produits en fin de croissance (phase stationnaire ou idiophase) et non indispensables à la survie du microorganisme.
Ils présentent toutefois une grande diversité structurale et fonctionnelle et jouent des rôles écologiques, compétitifs ou physiologiques essentiels.

Selon Demain (1999) et Calvo et al. (2002), ces métabolites sont souvent dérivés de voies métaboliques primaires et produits après la phase de croissance logarithmique.
Ils incluent :

• Antibiotiques (pénicilline, céphalosporine)
• Agents pharmaceutiques (lovastatine)
• Immunosuppresseurs (cyclosporine)
• Toxines (mycotoxines, phytotoxines)

La production de métabolites secondaires est souvent couplée à la différenciation morphologique et à la sporulation (Calvo et al., 2002; Peláez & Collado, 1998).

2.   Activités et rôles des métabolites secondaires

1.    Stimulation de la sporulation

o   Certains composés, comme l’acide linoléique produit par Aspergillus nidulans, agissent comme signaux inducteurs de sporulation.

2.    Production de pigments protecteurs

o   La mélanine protège les spores contre les rayonnements UV et les stress environnementaux.

3.    Sécrétion de mycotoxines

o   Ex. : l’aflatoxine produite par A. flavus agit comme mécanisme de défense contre les organismes concurrents.

4.    Fonctions adaptatives

• Retard de la germination des spores jusqu’à des conditions optimales.
• Protection contre les amibes et autres prédateurs microbiens.
• Compétition interspécifique : inhibition de la croissance d’autres microorganismes dans l’environnement immédiat.

5.    Génétique de la biosynthèse des métabolites secondaires

La production de métabolites secondaires est gouvernée par des clusters de gènes regroupant :

• les gènes de biosynthèse enzymatique,
• les gènes de résistance à la toxicité des métabolites,
• et les régulateurs transcriptionnels (Keller, 2019).

Un régulateur clé est LaeA, identifié chez Aspergillus nidulans.
Ce facteur agit comme régulateur global de la production des métabolites secondaires (Bok & Keller, 2004; Brakhage, 2013).

• Surexpression de LaeA → augmentation de la production de pénicilline (A. nidulans) et de lovastatine (A. terreus).
• Suppression de LaeA → inhibition de la production de gliotoxine et réduction de la virulence chez A. fumigatus.

Ces découvertes ont permis le contrôle génétique ciblé de la biosynthèse des métabolites secondaires à des fins industrielles et pharmaceutiques.