Antibacterial molecules isolated from essential oils: fractionation, identification and mode of action
Molécules antibactériennes issues d'huiles essentielles: séparation, identification et mode d'action
Résumé
Antibacterial resistance is a public health major concern. The emergence and spread of multi-resistant bacteria, combined with the slower development of new antibiotics, have led to a therapeutic impasse. It therefore appears indispensable to find out innovative antibacterial agents with new modes of action. In this study, we have sought for molecules that can inhibit pathogenic bacteria growth in plant essential oils. In this way, 11 essential oils were screened by disc diffusion assay for their activity against Staphylococcus aureus. Inula graveolens and Santolina corsica oils, which is particularly efficient against this Gram positive bacterium, were selected to characterize their mode of action. Their effects on bacterial growth and cell ultrastructure were determined by minimum inhibitory concentration assays, time-kill, bacteriolysis and transmission electron microscopy. These two bactericidal oils do not provoke lysis and seem to act simultaneously on plasmic membrane and cell wall. In addition to its anti-staphylococcal activity, Cistus ladaniferus oil acts against a wide range of bacteria, including Gram positive (Bacillus cereus, Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes), Gram negative (Enterobacter aerogenes, Campylobacter jejuni), and a Gram negative multi-resistant strain (Enterobacter aerogenes EA289). To isolate the molecules involved in this activity, this oil was chemically separated into a non polar fraction and three polar fractions. The most polar fraction, constituted by terpene alcohols, strongly inhibits the growth of all tested bacteria. The multi-resistant strain is particularly sensitive to this class of molecules, which seems to act on bacterial wall.
La résistance bactérienne aux antibiotiques est un problème majeur de santé publique. L'émergence et la propagation de bactéries multi-résistantes, associées au nombre limité d'antibiotiques en cours de développement, ont conduit à une impasse thérapeutique. La découverte de molécules antibactériennes innovantes, capables d'agir par de nouveaux modes d'action, est donc devenue indispensable. Dans cette étude, nous avons recherché dans les plantes et, plus précisément, dans leurs huiles essentielles des molécules susceptibles d'inhiber la croissance de bactéries pathogènes. Pour cela, nous avons criblé 11 huiles essentielles par la méthode de diffusion par disque, en vue d'évaluer leur activité contre Staphylococcus aureus. Les huiles essentielles d'Inula graveolens et de Santolina corsica, qui se sont révélées particulièrement efficaces contre cette bactérie Gram positive, ont été sélectionnées afin de caractériser leur mode d'action. Leurs effets sur la croissance et l'ultrastructure bactériennes ont été déterminés par mesure de la concentration minimale inhibitrice, expérience de mort cellulaire, bactériolyse et microscopie électronique à transmission. Ces deux huiles bactéricides n'entraînent pas de lyse bactérienne et semblent agir simultanément sur la paroi cellulaire et la membrane plasmique. L'huile essentielle de Cistus ladaniferus inhibe également la croissance de S. aureus mais son spectre d'action est plus large car il s'étend à plusieurs pathogènes, incluant des bactéries Gram positives (Bacillus cereus, Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes) et des bactéries Gram négatives (Enterobacter aerogenes, Campylobacter jejuni), ainsi qu'à une bactérie Gram négative multi-résistante (Enterobacter aerogenes EA289). Dans le but d'identifier les molécules responsables de cette activité, l'huile de C. ladaniferus a été séparée chimiquement en une fraction hydrocarbonée et trois fractions oxygénées. La fraction oxygénée qui concentre les alcools terpéniques, démontre la plus haute activité contre toutes les bactéries testées. La souche multi-résistante est particulièrement sensible à l'action de cette classe de molécules, qui semble s'exercer sur la paroi bactérienne