Production and Antibacterial Activity of a Biosurfactant from Schizosaccharomyces pombe Grown on Waste Soybean Oil and Corn Steep Liquor

Résumé technique : Production et activité antibactérienne d'un biosurfactant issu de Schizosaccharomyces pombe

Énoncé du problème
La demande mondiale pour les surfactants augmente, pourtant les surfactants dérivés de la pétrochimie posent d'importantes préoccupations environnementales en raison de leur persistance et de leur toxicité. Bien que les biosurfactants offrent une alternative biodégradable et à faible toxicité, leur adoption industrielle est entravée par des coûts de production élevés, notamment en ce qui concerne les matières premières (10 à 30 % du coût total) et la récupération en aval (jusqu'à 60 %). De plus, la capacité de production de biosurfactants de la levure de fission Schizosaccharomyces pombe et les propriétés antibactériennes spécifiques de ses extraits restent moins caractérisées que celles des producteurs bactériens comme Pseudomonas et Bacillus. Cette étude aborde le double défi de l'utilisation de substrats de déchets à faible coût pour la production et de l'évaluation du potentiel antibactérien de l'extrait résultant.

Méthodologie
L'étude a utilisé un isolat pur de S. pombe cultivé dans un milieu de production composé de 1,0 % (p/v) d'huile de soja de récupération et de 1,0 % (p/v) de liqueur de trituration de maïs comme sources de carbone et d'azote, respectivement, ajustées à un pH de 6,8. Les cultures ont été incubées à 28 °C avec une agitation à 150 rpm pendant 120 heures.

Après la culture, le biosurfactant a été récupéré selon les étapes suivantes :

1. Extraction : Le bouillon sans cellules a été acidifié à pH 2,0 avec du HCl 6 N, maintenu toute la nuit à 4 °C, et extrait trois fois avec de l'acétate d'éthyle. La phase organique a été séchée et le solvant a été éliminé sous pression réduite.
2. Purification partielle : L'extrait séché a été remis en suspension dans du dichlorométhane et partitionné. La purification partielle a été évaluée par chromatographie sur couche mince (CCM) sur des plaques de silice en utilisant un système de solvants de type chloroforme/méthanol/eau. Les fractions ont été visualisées à la ninhydrine (pour les protéines) et à la vapeur d'iode (pour les lipides).
3. Essais d'activité :
   • Activité de surface : Évaluée via un essai de déplacement d'huile et l'indice d'émulsification (E24) contre quatre huiles : végétale, de coco, d'arachide et d'olive.
   • Activité antibactérienne : Évaluée contre quatre isolats bactériens (Staphylococcus aureus, Salmonella typhi, Escherichia coli et Shigella dysenteriae) en utilisant la méthode de diffusion en milieu gélosé (agar-well diffusion) à des concentrations de 25, 50 et 100 mg/mL. La ciprofloxacine a servi d'agent de référence.
   • Détermination de la CMI : La concentration minimale inhibitrice (CMI) a été estimée par dilution en série en milieu liquide.

Résultats clés

• Activité de surface : L'extrait brut a produit une zone de déplacement d'huile de 29 mm, confirmant les propriétés tensioactives. L'indice d'émulsification (E24) variait selon le substrat, allant de 27,8 % (huile d'arachide) à 56,4 % (huile végétale), l'huile de coco étant à 51,6 % et l'huile d'olive à 44,6 %.
• Caractérisation chimique : L'analyse par CCM avec vapeur d'iode a révélé une tache brunâtre, indiquant la présence d'une fraction contenant des lipides. Les auteurs notent explicitement que ce résultat soutient la présence de lipides mais est insuffisant pour établir une structure phospholipidique spécifique ou une identité moléculaire sans une caractérisation supplémentaire (par exemple, FTIR, RMN ou spectrométrie de masse).
• Activité antibactérienne :
  • Une inhibition mesurable a été observée contre les quatre isolats à 100 et 50 mg/mL.
  • À 25 mg/mL, l'inhibition n'était détectable que pour E. coli et S. aureus.
  • Aucune activité n'a été enregistrée à 12,5 ou 6,25 mg/mL.
  • Par conséquent, la CMI a été estimée à 25 mg/mL pour E. coli et S. aureus sous les conditions d'essai spécifiques utilisées.
• Comparaison avec la ciprofloxacine : Dans des conditions d'essai spécifiques, le biosurfactant a produit des zones d'inhibition plus larges que la ciprofloxacine contre E. coli et S. dysenteriae à 100 mg/mL, tandis que la ciprofloxacine présentait des zones plus larges contre S. typhi et S. aureus. Les auteurs précisent que ces différences sont des observations descriptives du montage expérimental spécifique et ne constituent pas une preuve de supériorité de puissance en raison de l'absence de concentrations standardisées et de réplication statistique.

Signification et revendications
L'article fournit des preuves préliminaires que S. pombe peut produire un extrait tensioactif lorsqu'elle est cultivée sur des substrats de déchets à faible coût (huile de soja de récupération et liqueur de trituration de maïs). Les résultats suggèrent que cette souche de levure génère des composés capables d'émulsionner diverses huiles et de présenter une activité antibactérienne dépendante de la concentration contre des isolats bactériens sélectionnés.

Les auteurs adoptent une position modeste concernant les implications de l'étude :

• Production : L'étude démontre une production sous un seul ensemble de conditions plutôt qu'un processus optimisé.
• Identité chimique : Le composant actif est identifié uniquement comme une « fraction contenant des lipides » ; aucune structure chimique définitive (par exemple, un glycolipide ou un phospholipide spécifique) n'a été établie.
• Potentiel thérapeutique : Bien qu'une activité antibactérienne ait été observée, l'étude n'a pas caractérisé les profils de résistance des isolats testés ni le mécanisme d'action. Par conséquent, les données ne démontrent pas que l'extrait surmonte la résistance aux antibiotiques ou qu'il est adapté aux applications cliniques, pharmaceutiques ou cosmétiques sans tests supplémentaires de sécurité et d'efficacité.
• Viabilité industrielle : Bien que l'utilisation de substrats de déchets offre une stratégie rationnelle à faible coût, la faisabilité industrielle ne peut être conclue de cette étude en raison de l'absence de quantification du rendement, de données sur l'efficacité de la récupération et de l'évaluation de la performance lors de la montée en échelle.

L'étude conclut que bien que les résultats soient encourageants, des travaux supplémentaires impliquant des expériences répliquées, des tests antimicrobiens standardisés, la détermination quantitative du rendement et une caractérisation chimique complète sont nécessaires pour confirmer la composition, la puissance et le potentiel d'application du produit.