Les éponges marines représentent un phylum fascinant d'invertébrés marins

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Résumé:Au cours des dernières décennies, l'environnement marin a été découvert comme un immense réservoir de nouveaux composés bioactifs, utiles pour les traitements médicinaux améliorant la santé et le bien-être humains. Parmi plusieurs organismes marins présentant un potentiel biotechnologique, les éponges ont été mises en avant comme l'un des phylums les plus intéressants selon une large littérature décrivant chaque année de nouvelles molécules. Sans surprise, les premiers médicaments marins appliqués à des fins médicales ont été isolés d'une éponge marine et sont maintenant utilisés comme agents anticancéreux et antiviraux. Dans la plupart des cas, des preuves expérimentales ont rapporté que des communautés très souvent associées et/ou symbiotiques produisaient ces composés bioactifs pour un bénéfice mutuel. De nos jours, les soins de beauté sont formulés en tirant parti des propriétés bénéfiques exercées par les nouveaux composés marins. En fait, plusieurs activités biologiques adaptées aux traitements cosmétiques ont été enregistrées, telles que des activités anti-oxydantes, anti-âge, blanchissantes pour la peau et émulsifiantes, entre autres. Ici, nous avons recueilli et discuté plusieurs contributions scientifiques rapportant le potentiel cosméceutique des symbiotes d'éponges marines, qui étaient exclusivement représentés par des champignons et des bactéries. Les composés bioactifs spécifiquement indiqués comme produits du métabolisme des éponges ont également été inclus. Cependant, l'origine des métabolites des éponges est incertaine et le rôle du biote associé ne peut être exclu, étant donné que l'isolement des symbiotes représente un défi difficile en raison de leurs caractéristiques incultivables.

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Mots clés:éponges; bactéries; champignons; anti-oxydant; anti-vieillissement; blanchiment de la peau; antimicrobien; photo-protection

1. Introduction

Les éponges marines représentent un phylum fascinant d'invertébrés marins, abritant une large communauté symbiotique ainsi qu'une énorme production de métabolites secondaires [1-7]. Le biote associé aux éponges peut rassembler un large groupe de lignées phylogénétiques, y compris les archées, les bactéries et les champignons [8,9]. Les relations entre les éponges et leurs symbiotes mutualistes sont complexes et la production de métabolites secondaires bioactifs pourrait avoir un rôle de défense possible ou être impliquée dans la compétition pour l'espace dans les habitats benthiques [10,11]. Dans l'ensemble, les symbiotes des éponges ont été reconnus comme étant responsables du métabolisme et de la croissance de l'hôte, de la défense chimique et de l'adaptation aux facteurs de stress biotiques et abiotiques[2,12-14].

La découverte de métabolites bioactifs marins comme médicaments potentiels pour les industries pharmaceutique, nutraceutique et cosméceutique a suscité plusieurs projets de recherche reposant sur l'identification de nouvelles fractions chimiques aux fonctions biologiques innovantes[15].qu'est-ce que cistancheRécemment, le domaine cosméceutique a connu une croissance rapide, puisque les consommateurs ont accordé une plus grande attention aux crèmes et lotions contenant des composés naturels aux propriétés pharmacologiques [16]. Les cosméceutiques sont des produits topiques contenant des ingrédients bioactifs qui imitent les bienfaits des médicaments en améliorant la fonction liée à la santé de la peau [16,17]. À l'échelle mondiale, l'industrie cosméceutique se tourne progressivement vers des composés naturels pour leurs propriétés biocompatibles, sûres et respectueuses de l'environnement [18]. Le succès des productions cosméceutiques dépend avant tout de la sécurité ; faibles coûts ; et la capacité de maintenir l'ingrédient actif, de le délivrer sous une forme biologiquement active et d'exercer un effet biologique par le biais de mécanismes connus [19]. Pour surmonter ces derniers problèmes, en particulier liés à des propriétés chimiques inadaptées, certaines méthodes d'encapsulation et de nano-formulation ont été développées pour améliorer considérablement l'administration et l'efficacité des médicaments [20-25].

Bien que les cosméceutiques aient été historiquement extraits de plantes terrestres[26-28], au cours des dernières décennies, plusieurs d'entre eux ont été découverts dans des environnements marins. En effet, l'océan représente une riche source d'ingrédients bioactifs, tels que des vitamines, des minéraux, des acides aminés, des protéines, des lipides, des polysaccharides, des terpénoïdes, des polyphénols, des pigments et des enzymes, qui trouvent plusieurs applications dans le domaine cosméceutique [29]. Les cosméceutiques marins ont montré un large éventail d'activités bénéfiques, telles que les propriétés anti-oxydantes, anti-UV, anti-âge, anti-tyrosinase (blanchiment de la peau), antimicrobiennes, cicatrisantes et émulsifiantes (Figure 1)[{{8} }].

Cistanche peut anti-âge

Récemment, une grande attention a été accordée aux antioxydants marins, y compris la cyclosporine et les acides aminés de type mycosporine (MAA), les caroténoïdes et d'autres composés présentant de multiples rôles dans le domaine cosméceutique [4,45]. Certains exemples sont les pigments (par exemple, les caroténoïdes), extrêmement abondants dans le milieu marin car ils sont produits par tous les organismes autotrophes (par exemple, les bactéries, les archées, les algues et les champignons). Les caroténoïdes comprennent les carotènes (par exemple, le lycopène et -et -carotène) et les xanthophylles (par exemple, l'astaxanthine, la fucoxanthine et la lutéine), qui ont montré des activités anti-oxydantes [46] protégeant la peau des espèces réactives de l'oxygène (ROS) qui sont normalement libérées dans le cellules après l'oxydation naturelle induite par les rayons UV et le vieillissement cutané[42]. Étant donné que les composés synthétiquespeuvent exercer des effets toxiques sur la santé et le bien-être humains[47], les antioxydants naturels ont été étudiés pour leur utilisation potentielle dans les cosmétiques[49]. Des agents antimicrobiens et antisalissures qui protègent contre les agents pathogènes liés aux maladies de la peau, tels que Staphylococcus epidermis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginous et Candida albicans, ont également été décrits à partir de diverses sources et considérés comme des outils utiles pour la formulation de produits cosmétiques et dermatologiques. traitements [39,50-54].Cistanche anti-âgeDe plus, les composés bioactifs à activité anti-tyrosinase ont trouvé plusieurs applications dans l'industrie cosmétique, puisque la tyrosinase représente une enzyme clé impliquée dans la biosynthèse de la mélanine, et le blocage de son activité enzymatique pourrait être utilisé pour les traitements de blanchiment de la peau, dont le déploiement est extrêmement populaire dans certains pays [55]. Les tensioactifs et émulsifiants, à groupements hydrophiles et hydrophobes, pourraient également être utilisés dans le domaine cosmétique [56,57]. Plusieurs complexes protéines-polysaccharides, glycolipides et lipopeptides isolés de microorganismes marins ont été étudiés pour la production de biosurfactants et d'émulsifiants [58]. Par exemple, le chitosane, en raison de sa grande capacité de rétention d'eau, a été proposé comme hydratant pour la peau et agent de libération dans les préparations cosméceutiques de produits anti-âge [59].

Les producteurs reconnus de cosméceutiques marins sont les cyanobactéries, ainsi que les micro et macro-algues [24,60-63], avec plusieurs composés en cours d'essais cliniques ou déjà approuvés pour le marché [64,65]. Comme mentionné précédemment, le microbiote associé aux éponges produit une pléthore de composés bioactifs aux propriétés bénéfiques pour la santé humaine [6]. Malgré la grande pertinence biotechnologique, jusqu'à présent, seules quelques études ont examiné les applications potentielles des métabolites des symbiotes d'éponges dans le domaine cosmétique en se concentrant sur des espèces d'éponges spécifiques [66] ou en regroupant plusieurs taxons d'organismes marins [29].

Dans la présente revue, nous avons analysé une collection de littérature scientifique sur les composés liés aux symbiotes des éponges présentant des activités biologiques intéressantes dans le domaine cosméceutique. En particulier, nous nous sommes concentrés sur les bactéries et les champignons, qui sont extrêmement abondants au sein des communautés associées aux éponges. De plus, nous avons également considéré les métabolites des éponges, dont les activités biologiques se sont révélées extrêmement adaptées aux formulations cosméceutiques.

2. Symbiotes éponges dans le domaine cosméceutique

2.1.Bactéries

Une variété de composés bioactifs décrits à partir de bactéries marines tels que les polycétides, les alcaloïdes, les peptides, les protéines, les lipides, la cyclosporine et les MAA, les glycosides, les isoprénoïdes et les hybrides, ont montré des activités surprenantes, telles que photo-protectrices, anti-âge, anti-microbiennes, anti -activités oxydantes et hydratantes[58,67]. La capacité intéressante à produire certains composés absorbant les UV, notamment les scytonémines (exclusivement des cyanobactéries), les mycosporines, les caroténoïdes et la mélanine, a été expliquée par de possibles mécanismes évolutifs développés pour protéger les éponges des effets nocifs des rayons UV [68,69].

Comme indiqué dans la section d'introduction, les caroténoïdes, tels que le -carotène et le lycopène, ont présenté une activité photoprotectrice, révélant ainsi plusieurs applications dans les domaines cosméceutiques[70]. Dharmaraj et ses co-auteurs [71] ont étudié l'extrait caroténoïde d'une souche de Streptomyces (AQBWWS1) associée à l'éponge Callyspongia diffusa collectée sur la côte ouest du Kerala (Inde). Son profil chimique a révélé la présence de lycopène, suggéré comme ingrédient potentiel pour la préparation de produits cosmétiques[71].

Un nouvel ester de xylosyle A d'acide diapolycopènedioïque, extrait de la bactérie dérivée d'une éponge marine Rubritalea squalenifaciens sp. nov, a révélé une puissante activité anti-oxydante dans un modèle de suppression de l'O2 avec une concentration inhibitrice demi-maximale (IC50) de 4,1 ug/mL 【72】.cistanche benefíciosL'alcaloïde diazépinomicine a également été isolé de la souche Mi-cromonospora sp. RV115 est associé à l'éponge Aplysina aerophoba collectée en Méditerranée. Cette molécule était capable de protéger les lignées cellulaires rénales humaines (HK-2) et promyélocytaires humaines (HL-60) de la toxicité et des dommages génomiques induits par H2O2[73]. Les métabolites isolés de Virgibacillus sp. associée à l'éponge C. diffusa (golfe de Mannar) a montré une activité de piégeage des radicaux 1,1-diphényl-2-picrylhydrazyle (DPH) avec une ICso de 857,49 ug/mL. De plus, une nette activité de piégeage des radicaux libres hydroxyle et superoxyde a été détectée (ICso =471.07 ug/mL et 1353,28 ug/mL, respectivement), probablement corrélée à la présence de composés bioactifs tels que les alcaloïdes, les terpénoïdes, les réducteurs sucres et anthraquinones, détectés par analyses chimiques[74]. Dans des travaux similaires, deux souches de Vibrio (P1Ma8 et P1Ma5) et plusieurs Bacillus sp. isolés des éponges Phorbas tenacious et Tedania anhelans, respectivement, ont montré une activité accrue de piégeage des radicaux libres évaluée par le dosage DPPH [75,76]. Les propriétés antioxydantes d'un composé bioactif (Pyrrolo[1,2-alpyrazine-1,4-dione, hexahydro-C-HnoN2O2) extrait d'une éponge dérivée de Bacillus sp. (archipel de Lakshadweep en Inde) a également été étudié à l'aide du test DPPH, de l'activité de piégeage de l'oxyde nitrique (NO) et du peroxyde d'hydrogène (H2O2) et du pouvoir réducteur total. Le composé actif était capable de piéger H2O2 de manière dose-dépendante. De plus, l'ICso pour l'inhibition du NO et du DPPH était de 41,70 ug/mL et 15,025 ug/mL, respectivement 【77】.

Le criblage de la bioactivité d'une centaine de biotes bactériens isolés de plusieurs éponges indiennes a conduit à l'isolement de la souche GUVFCFM{{0}}, identifiée comme Chromohalobacter israe-lensis. En particulier, l'extrait de méthanol a montré un pourcentage significatif d'activités de piégeage du DPPH (67,83 %) et du superoxyde (65,87 %) [78]. Des tests DPPH et la quantification du contenu phénolique total (TPC) ont également été utilisés pour évaluer l'activité anti-oxydante de Pseudomonas sp. extrait associé à l'éponge marine Hyrtios aff. érections de la mer Rouge. En particulier, le test DPPH a montré une inhibition de 100 % à toutes les quantités testées (50, 25, 12,5 et 6,25 mg) [79]. De plus, Vijayan et al. [80] ont démontré que les bactéries associées aux éponges à pigmentation foncée (Haliclona pigmentifera, Sigmadocia pumila, Fasciospongia cavernosa, Spon-gia Officinalis et C. diffusa) collectés dans le golfe de Mannar dans l'océan Indien ont produit de la mélanine non cytotoxique, avec des activités antioxydantes et photoprotectrices. Parmi les souches bactériennes démontrant une production élevée de mélanine, Vibrio alginolyticus, isolé de Hali clona pigmentifera, Sigmadocia pumila et S. officinalis, a protégé les cellules de fibroblastes de souris (L929) du stress intracellulaire induit par l'oxygène réactif (IC50 =9.0 ug /mL) et n'exerçait aucune cytotoxicité sur les cellules L929 et les artémias [80]. Des souches dérivées d'éponges récupérées dans les eaux indonésiennes, HAL-08, HAL-13 et HAL-74(Haliclona sp.) ainsi que PTR-21(Petrosia sp.), ont été évaluée à l'aide des méthodes DPPH et ABTS (2,2'-azinobis3-éthylbenzothiazoline-6-sulfonate). Parmi les isolats testés, l'activité antioxydante la plus élevée a été révélée par l'extrait brut de HAL-08 avec des valeurs ICso de 17,10 et 59,39 ug/mL pour les radicaux DPPH et ABTS, respectivement. De plus, PTR-21 semble être l'agent anti-âge le plus puissant testé sur la viabilité de Schizosaccharomyces pombe [81]. L'activité antioxydante des bactéries PTR-08,PTR-40,PTR-41 et PTR-47, identifiée comme Pseudomonas sp, a également été évaluée. L'extrait de PTR-08 présentait les propriétés antioxydantes les plus élevées avec des valeurs ICsn de 9,25 et 235,53 ug/mL pour les radicaux DPPH et ABTS, respectivement. Il est intéressant de noter que PTR -08 a modulé la longévité de la levure de Schizosaccharomyces pombe en favorisant les mécanismes de défense anti-oxydants corrélés au stress oxydatif intracellulaire [82]. Les mêmes auteurs ont examiné l'extrait d'une autre bactérie indonésienne (Pseudoalteromonas flavipulchra, nommée STILL-33) associée à l'éponge Stylotella sp.Extrait de Cistanche Anti RadiationSTILL-33, qui présentait une activité de dégradation élevée du DPPH et de l'ABTS avec des valeurs d'ICso de 7,80 ug/mL (DPPH) et de 31,50 ug/mL (ABTS)[83].

Certains travaux, associés aux capacités anti-oxydantes, ont évalué l'activité d'inhibition de la croissance de pathogènes spécifiques couramment impliqués dans les infections cutanées. Par exemple, une quinolone chlorée, Ageloline A, isolée de Streptomyces sp. SBT345, un symbiote bactérien de l'éponge méditerranéenne Agelas oroides, a été étudié pour ses propriétés anti-radicalaires et anti-microbiennes. Ce composé présentait un potentiel antioxydant sur une lignée cellulaire leucémique humaine (HL-60) et était en outre capable de réduire le stress oxydatif et les dommages génomiques induits par l'oxyde de 4-nitroquinoline-1-(NQO). De plus, Ageloline A a inhibé la croissance de Chlamydia trachomatis de manière dose-dépendante avec une valeur ICsn de 2,14 ug/mL [84]. Des activités antimicrobiennes contre E. coli MTCC-1687, P. aeruginosa MTCC-1688, B.subtilis MICC-441 et S.aureus MICC-737 ont également été observées à partir d'un GSA10 souche associée à l'éponge Halichondria glabrata (côte ouest de Mumbai, In-dia). En particulier, grâce au test TRAP, le GSA10 a agi comme des piégeurs de peroxyle et le pourcentage d'inhibition était proportionnel aux concentrations de GSA10 [85]. Dans un travail récent, l'extrait méthanolique brut et les fractions de la souche Bacillus 2011SOCCUF3 isolées de l'éponge S. officinalis (Cortiou et Riou, France) ont montré des activités anti-oxydantes et anti-nnicrobiennes. En particulier, le test DPPH a montré une activité de piégeage dose-dépendante, avec un pourcentage d'inhibition de 38,9-49,1 % (10-50 mg/mL), et la méthode de diffusion en gélose a révélé un effet inhibiteur élevé. contre C.albicans à une concentration de 2,5-20mg/mL[86].

Les propriétés anti-âge et blanchissantes de la peau des extraits bruts de sym-biotes bactériens de Scopalina hapalia (côtes sud-est de Mayotte) ont été évaluées sur plusieurs cibles, dont l'élastase, la tyrosinase, la catalase, la sirtuine 1 (Sirt1), la kinase dépendante de la cycline 7 (CDK7), fyn kinase et protéasome [66]. En particulier, l'isolat SH-82(Micromonospora fluostatini) présentait une inhibition suffisante de l'activité de l'élastase, alors que SH-89 exerçait des propriétés anti-mélanogènes significatives par inhibition de la tyrosinase (58,33 %). Les activateurs les plus puissants de l'activité Sirtl ont été mis en évidence par les extraits SH-82 et SH-100 (Bacillus licheniformis). De plus, quatre souches de Bacillus et trois extraits de Salinispora arenicola ont présenté des activités anti-oxydantes et inhibitrices de CDK7 appréciables, respectivement. Des résultats surprenants ont été rapportés par S.cistanche herbearenicola (SH{{0}}EA-SM) et B.licheniformis (SH-04-EA-SM), inhibant l'activité de Fyn aux trois concentrations testées (0.{{ 8}}33,0.0033 et 0.00033 ug/mL). En revanche, les extraits bruts de SH-45, SH-54, SH-78 et SH{ {13}} a présenté une légère activité détectée uniquement à la concentration la plus élevée (0,033 ug/mL). Dans l'ensemble, les auteurs ont proposé ces bactéries dérivées d'éponges comme sources appropriées de nouveaux agents blanchissants et anti-âge [66].

Comme mentionné ci-dessus (voir la section d'introduction), les biosurfactants microbiens ont présenté des propriétés appropriées pour les formulations de soins de la peau[57]. Par exemple, Dhasayan et al.[87] ont évalué les caractéristiques hydratantes de plusieurs souches isolées de l'éponge indienne C. diffusa. En particulier, le MB-30 (Halomonas sp.) et le MB-D9(Alcaligenes sp.) ont présenté l'activité d'émulsification la plus élevée après 48 h d'incubation, alors que le MB-7 (Bacillus subtilis) et le MB{{ 8}} (Bacillus amyloliquefaciens) ont montré les mêmes propriétés après 72 h d'incubation, suggérant que les composés bioactifs sont probablement sécrétés pendant la phase stationnaire de croissance [87]. De plus, dans un travail récent, une souche bactérienne (Bacillus niabensis, My-30) associée à l'éponge Mycale ramulosa (Golfe de Californie) a montré une nette activité dans le test de la goutte qui s'effondre et des propriétés d'émulsification avec une grande stabilité pendant 24 h , par rapport au contrôle (Sodium Dodecyl Sulfate, SDS). De plus, les surnageants de My-30 ont démontré une activité antisalissure prometteuse, avec des valeurs de Concentration Minimale Inhibitrice (CMI) de 1-2 % (v/v), contre Bacillus subtilis, Micrococus sp. et Sagittula stellata [88].

Cet article est extrait de Mar. Drugs 2021, 19, 444. https://doi.org/10.3390/md19080444 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs