La voie de synthèse non-ribosomique représente une source importante de molécules d’intérêt. Mettant en jeu de larges complexes multi-enzymatiques, les Synthétases de Peptides Non Ribosomiques (NRPS), ce mode de production aboutit à la formation de peptides originaux d’une grande diversité structurale et fonctionnelle. Les problématiques de recherche de nouvelles molécules d’origines naturelles pour une utilisation dans différents domaines industriels font des molécules d’origine non-ribosomique de parfaites candidates pour la découverte des médicaments, surfactants ou antibiotiques des prochaines années. Les travaux décrits ont pour but l’étude du mécanisme de production de deux familles de molécules issues de la synthèse non-ribosomique, la kurstakine, un lipopeptide produit par Bacillus thuringiensis, et les PPCC (PentaPeptides Cycliques Chlorés), regroupant plusieurs molécules d’origine eucaryote. L’étude de la production de kurstakine par une série de mutants de B. thuringiensis a permis d’identifier plusieurs facteurs limitant la production de cette molécule, et d’ouvrir la voie à la mise en place de procédé de production en milieu liquide de cette molécules. L’étude des PPCC a permis d’identifier plusieurs gènes NRPS potentiellement impliqués dans la production de ces familles de molécules dans le génome de deux moisissures. / The Non Ribosomal Synthesis pathway is a very important source of molecules of interest. Based on large multi-enzymatic complexes, the Non Risosomal Peptide Synthetases (NRPS), this production mode leads to the formation of original peptides, with a large structural and activities diversity. The need of new molecules from natural sources, turns the non-ribosomal molecules into a promising source of drugs, surfactant or antibiotics for the future. This work aim to the understanding of the production mechanism of two families of non-ribosomal molecules, the kurstakin, a lipopeptide produced by Bacillus thuringiensis, and the CCPPs (Chlorinated Cyclic Penta Peptides), regrouping several eukaryotic molecules. The study of the kurstakin production using a series of B. thuringiensis mutants led to the identification of several limitating factors for the production of this molecule, and opened the possibility to the setting up of production process in liquid medium of this molecule. The study of CCPPs led to the identification of several genes, potentially implied on the production of these molecules in the genome of two fungal strains.

Je présente dans ce mémoire de HDR le travail pionnier de la bio-informatique pour les peptides non-ribosomiques (PNR). Ces recherches ont été initiées sur Lille en 2006 et ont abouti à l'unique plate-forme d'analyse bio-informatique des PNR appelée Norine, dont je suis un des membres fondateurs. Les peptides non-ribosomiques font partie des petites molécules produites par les micro-organismes, bactéries et fungi, pour coloniser leur milieu. Ces peptides particuliers ont l'avantage d'avoir une grande variété de structures. En effet, ils peuvent être linéaires, mais aussi contenir des cycles et/ou des branchements et sont composés de plus de 500 briques de base différentes. Cette variété provient de leur synthèse réalisée par de gros complexes enzymatiques, les synthétases peptidiques non-ribosomiques (PNRS). Ceux-ci sélectionnent les acides aminés et d'autres composés, appelés monomères, puis les assemblent en formant des liaisons peptidiques et d'autres liaisons. Ainsi, les peptides non-ribosomiques présentent une grande diversité d'activités telles que antibiotique, anti-cancéreux ou immuno-suppresseur. Certains, comme la pénicilline, sont des médicaments employés fréquemment. Dans une première partie, je propose un regard différent sur les synthétases en associant les particularités des peptides aux fonctions enzymatiques nécessaires à les réaliser. Puis, je décris les principales étapes nécessaires à la conception d'un outil d'analyse des séquences protéiques de PNRS en précisant les particularités des outils existants. Ensuite, je présente ma contribution à l'exploration du potentiel de synthèse de PNR à partir de séquences génomiques ou protéiques à travers ma participation à la mise au point d'un protocole d'analyses bio-informatiques et à l'annotation de plusieurs génomes. Dans une seconde partie, je commence par préciser les apports de la plate-forme Norine sur la compréhension de la diversité des peptides non-ribosomiques, complétés par une étude de la chimie de ces molécules. Ensuite, je présente les quelques bases de données et outils en relation avec ces peptides, qui sont développés par ailleurs. Puis, je présente la plate-forme Norine en exposant mes contributions et en proposant la modernisation du processus de collecte des données et l'évolution des fonctionnalités d'interrogation via les structures peptidiques. Je termine par la présentation d'une nouvelle perspective : la chémo-informatique dédiée aux peptides non-ribosomiques avec pour objectif la prédiction d'une ou plusieurs synthétases capables de produire un peptide ayant une activité cible.