Study of the mode of action of natural membranotropic antifungal compounds on two Sclerotiniaceae : the case of rhamnolipids and fengycins

Les rhamnolipides (RLs) et les fengycines (FGs), des composés sécrétés par des bactéries, ont des propriétés antifongiques contre les champignons phytopathogènes Sclerotinia sclerotiorum et Botrytis cinerea. Cependant, les effets biocides induits et les mécanismes impliqués sont peu étudiés chez les champignons. De par leur caractère amphiphile, un mode d’action membranotrope est proposé pour ces composés intéréssants pour le biocontrôle. Les travaux présentés ici démontrent que les deux Sclérotiniacées ont des sensibilités opposées aux RLs et aux FGs. Une étude en microscopie montre que les RLs peuvent induire une mort cellulaire programmée (PCD) ou nécrotique chez les deux champignons selon la concentration alors que les FGs induisent systématiquement une PCD, probablement par un mécanisme d’autophagie. Des analyses lipidomiques (contenus en acides gras, phospholipides et ergostérol) de souches de S. sclerotiorum et B. cinerea plus ou moins sensibles aux RLs et aux FGs permettent de rapprocher les contenus lipidiques des champignons à leurs sensibilités. Ces données ont été utilisées pour étudier les interactions entre les RLs ou les FGs et des modèles de membranes plasmiques biomimétiques des deux champignons. Les études de dynamique moléculaire montrent que les RLs s’insèrent, sous forme de monomères, dans les différents modèles étudiés sans les fluidifier et que les FGs s’agrègent puis s’insèrent dans certains modèles en induisant une fluidification. L’ergostérol et les acides phosphatidiques défavoriseraient cette insertion tandis que les phosphatidylcholines et les phosphatidyléthanolamines les favoriseraient. Ces travaux permettent de mieux appréhender le mode d’action antifongique des RLs et des FGs, et contribueront, à terme, au développement de produits de biocontrôle plus efficaces pour la protection des cultures vis-à-vis de pathogènes spécifiques.Rhamnolipids (RLs) and fengycins (FGs), are compounds produced by bacteria displaying antifungal properties against the phytopathogenic fungi Sclerotinia sclerotiorum and Botrytis cinerea. However, the induced biocidal effects, and the involved mechanisms are poorly understood in fungi. Due to their amphiphilic properties, a membranotropic mode of action is proposed for these interesting compounds for biocontrol. The present work demonstrates that the two Sclerotiniaceae have opposite sensitivities to RLs and FGs. A microscopy study shows that RLs can induce programmed cell death (PCD) or necrotic cell death in both fungi depending on the concentration whereas FGs systematically induce PCD, probably by triggering autophagy. Lipidomic analyses (fatty acid, phospholipid and ergosterol contents) of S. sclerotiorum and B. cinerea strains differently sensitive to RLs and FGs allow to correlate the lipid contents of the fungi to their sensitivities. These data are used to study the interactions of RLs or FGs on biomimetic plasma membrane models of the two fungi. The dynamics show that the RLs monomers insert into the models without fluidizing them and that the FGs auto-aggregate themselves and insert into some models, inducing fluidization. Ergosterol and phosphatidic acids seems to disfavour this insertion while phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine seem to favour it.This work allows to better understand the antifungal mode of action of RLs and FGs, with a view to develop more effective biocontrol products for crop protection targeting specific pathogens