Pénicillium rubens -Penicillium rubens
| Pénicillium rubens | |
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Classement scientifique 
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| Royaume: | Champignons |
| Division: | Ascomycètes |
| Classer: | Eurotiomycètes |
| Ordre: | Eurotiales |
| Famille: | Trichocomacées |
| Genre: | Pénicillium |
| Espèces: |
P. rubens
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| Nom binomial | |
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Pénicillium rubens Biourge (1910)
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Penicillium rubens est une espèce de champignon du genre Penicillium et a été la première espèce connue à produire l'antibiotique pénicilline . Il a été décrit pour la première fois par Philibert Melchior Joseph Ehi Biourge en 1923. Pour la découverte de la pénicilline de cette espèce, Alexander Fleming a partagé le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1945. Le type original producteur de pénicilline a été identifié de diverses manières comme Penicillium rubrum , P. notatum et P. chrysogenum entre autres, mais la comparaison génomique et l'analyse phylogénétique en 2011 ont permis de déterminer qu'il s'agissait de P. rubens. C'est la meilleure source de pénicillines et produit de la benzylpénicilline(G), phénoxyméthylpénicilline (V) et octanoylpénicilline (K). Il produit également d'autres composés bioactifs importants tels que l'andrastin , la chrysogine, la fongisporine, la roquefortine et les sorbicillines.
Histoire
Un microbiologiste français Philibert Melchior Joseph Ehi Biourge a été le premier à décrire P. rubens en 1923. L'importance médicinale a été découverte par Alexander Fleming, médecin au St Mary's Hospital de Londres . En septembre 1928, Fleming découvrit qu'une de ses cultures bactériennes (de Staphylococcus aureus ) était contaminée par la moisissure et que la zone autour de la moisissure inhibait la croissance bactérienne. Il a donné le nom de pénicilline à la prétendue substance antibactérienne produite par la moisissure. Après une série de tests expérimentaux, il publie sa découverte dans le numéro de juin 1929 du British Journal of Experimental Pathology. Avec l'aide de son collègue Charles J. La Touche, Fleming a identifié le champignon comme Penicillium rubrum .
Mais Charles Thom du département américain de l'Agriculture , Peoria, Illinois, a comparé le spécimen avec sa collection d'espèces de Penicillium et a corrigé l'espèce en tant que P. notatum. Dans sa publication en 1931, il a résolu que P. notatum était un membre du complexe d'espèces P. chrysogenum , qu'il avait décrit en 1910. P. notatum a été décrit par le chimiste suédois Richard Westling en 1811. Thom a adopté et popularisé l'utilisation de P. .chrysogène. Après la découverte d'autres nouvelles espèces et un réexamen taxonomique, trois espèces, P. notatum , P. meleagrinum et P. cyaneofulvum ont été reconnues comme P. chrysogenum. Le dix-septième Congrès botanique international tenu à Vienne, en Autriche, en 2005 a adopté le nom P. chrysogenum comme nom conservé ( nomen conservandum ).
La séquence du génome entier et l'analyse phylogénétique, en particulier à l'aide de séquences de β-tubuline, ont montré en 2011 que P. notatum est P. rubens et que P. chrysogenum est une espèce différente.
La biologie
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P. rubens est un champignon commun de l'environnement intérieur. Avec Cladosporium halotolerans et Aspergillus niger , c'est l'une des moisissures nuisibles lorsque l'humidité est élevée. C'est la moisissure la plus résistante car elle a besoin de moins d'eau pour sa croissance et sa propagation. Il a une surface douce et veloutée. Les filaments porteurs de spores, les conidiophores , sont lisses et mesurent 200 à 300 µm de long. La surface poilue, les pénicilles mesurent 8 à 12 µm de long. Les conidies sont à parois lisses, de forme ellipsoïdale, mesurent 2,5 à 4,0 µm de long et sont de couleur bleue ou vert bleuâtre. Il existe dans un certain nombre de souches, dont les plus importantes sont la souche Fleming (désignée CBS 205.57 ou NRRL 824 ou IBT 30142) à partir de laquelle la première pénicilline a été découverte et la souche Wisconsin (NRRL1951) obtenue à partir d'un cantaloup à Peoria, Illinois, en 1944 et a été utilisée pour la production industrielle de pénicilline G. La souche originale du Wisconsin elle-même a été produite dans une variété de souches.
Génome
P. rubens a quatre chromosomes. Le génome de la souche Wisconsin a été le plus étudié. Le génome nucléaire de la souche 54-1255, considérée comme faible productrice de pénicilline, a une taille de 32,19 Mb. Il existe 13 653 cadres de lecture ouverts (ORF), dont 592 pseudogènes probables et 116 ORF tronqués. Trois gènes, à savoir pcbAB, pcbC et penDE constituent les sites centraux de la biosynthèse de la pénicilline. Ils sont répartis en clusters entre autres (ORF) dans une région de 58,8 kb, sur le chromosome 2. pcbAB code pour une enzyme α-aminoadipoyl-L-cystéinyl-D-valine synthétase, pcbC code pour l'isopénicilline N (IPN) synthase, et penDE , codant pour l'acyl -CoA: isopénicilline N acyltransférase. La souche à haute production de pénicilline, NCPC10086, a un génome légèrement plus grand de 32,3 Mb, avec environ 13 290 gènes codant pour des protéines. Il y a au moins 69 gènes non présents dans la souche 54-1255. Le gène Pch018g00010 qui code pour les enzymes du métabolisme du glutathion est considéré comme le facteur clé de la production accrue de pénicilline de cette souche.
Le génome mitochondrial se compose de 31 790 pb et de 17 ORF. Les enzymes synthétisées à partir du génome nucléaire ne sont pas suffisantes pour une synthèse complète de la pénicilline. Les enzymes de la voie de biosynthèse finale telles que l'acyl-CoA:isopénicillineN acyltransférase28 et la phénylacétyl-CoA ligase sont synthétisées dans des organites cellulaires séparés appelés microcorps ( peroxysomes ). Le gène du peroxysome pex11 est essentiel pour contrôler la quantité de synthèse de pénicilline ; plus le gène est activé ( exprimé ), plus il y a de pénicillines.
Les usages
P. rubens est la principale source d'une classe d'antibiotiques, les pénicillines. L'espèce produit trois de ces composés, la benzylpénicilline (G), la phénoxyméthylpénicilline (V) et l'octanoylpénicilline (K). La pénicilline G est le premier composé naturel isolé et utilisé comme antibiotique. C'est aussi la source des céphalosporines .