Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’acide ruménique (AR; 18:2 9-cis, 11-trans) est un acide linoléique conjugué (ALC) qui possède des propriétés anticarcinogéniques et antiathérogéniques et qui a, du fait, un fort potentiel nutraceutique. Notre équipe de recherche a récemment démontré la présence d’un acide linolénique conjugué (ALnC) dans la matière grasse laitière : l’acide rumélénique (ARn; 18:3 9-cis, 11-trans, 15-cis). Afin d’étudier les effets physiologiques de l’ARn et de les comparer avec ceux de l’AR, des synthèses chimiques de l’AR et de l’ARn ont été développées. D’une part, l’AR a été synthétisé par déshydratation directe de l’huile de Ricin (Ricinus communis) qui contient 88,7 % d’acide ricinoléique (RiOH : 18:2 9-cis, 12-OH). Le RiOH a d’abord dérivé en mésylate (RiOMs; 18:2 9-cis, 12-OMes). RiOMs a ensuite été éliminé avec la base azotée 1,8-diazabicyclo[5,4,0]-undec-7-ène (DBU) pour former un mélange d’ALC composé à 74,9% d’AR. Les structures des produits formés ont été déterminées en chromatographie en phase gazeuse (CPG) en utilisant une colonne capillaire de 120 m (BPX-70®). Notons que la méthode de synthèse satisfait aux exigences de l’industrie. D’autre part, l’ARn a été préparé selon la procédure suivante. Un produit à une concentration de 84,3% d’acide α-linolénique (ALn; 18:3 9-cis, 12-cis, 15-cis) a d’abord été obtenu par inclusion à l’urée de l’huile de lin saponifiée (55,3 % d’ALn). L’inclusion à l’urée a permis la séparation des acides gras saturés (C16:0 et 18:0) et monoènes (18:1 9-cis, et 18:1 11-cis) retenus dans la fraction incluse (FI) des acides linoléique (AL; 18:2 9-cis, 12-cis) et linolénique (ALn; 18:3 9-cis, 12-cis, 15-cis) dans la fraction non incluse. L’isomérisation alcaline du concentré d’ALn (1700C, 2h) a produit l’ARn à une pureté de 24,6%. La structure des produits d’isomérisation a été déterminée par chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectromètre de masse (CPG-SM). La purification du produit d’isomérisation a été réalisée en chromatographie préparative sur une colonne en phase inversée (RP-18) octadécasylilée et a mené à l’obtention de quelques grammes d’un produit composé à 46,65 % d’ARn. Un ALnC, le 18:3 9-cis, 13-trans, 15-cis, produit dans un ratio de 1:1 avec l’ARn durant l’isomérisation alcaline, limite la pureté de l’ARn à 50% pour la technique de purification préconisée. Ces deux méthodes de préparation de l’AR et de l’ARn, en plus de la méthode chromatographique de purification de ce dernier, permettront d’effectuer l’étude des propriétés physiologiques de l’ARn in vivo. / Rumenic acid (RA; 18:2 cis-9, trans-11), a known conjugated linoleic acid (CLA), possesses anticarcinogenic and antiatherogenic properties and has a strong nutraceutical potential. Our research group recently demonstrated the occurrence of a conjugated linolenic acid (CLnA) in milk fat, and for which we proposed rumelenic acid as a trivial name (RnA; 18:3 cis-9, trans-11, cis-15). In order to study physiological effects of RnA and in order to compare with those of RA, chemical synthesis of RA and RnA were developed. RA was prepared by direct dehydration of Castor oil (Ricinus communis) which contained 88,7 % of ricinoleic acid (RiOH : 18:2 cis-9, 12-OH). RiOH was first convert to a mesylate (RiOMs; 18:2 cis-9, 12-OMes). RiOMs was then eliminated by the nitrogen base 1,8-diazabicyclo[5,4,0]-undec-7-ene (DBU) to produce a CLA mixture comprising 74,9 % of RA. Molecular structures were determined by high resolution gas chromatography (HRGC) using a 120 m capillary column (BPX-70®). The method allowed synthesis of CLA directly as triglycerides from Castor oil. Experimental conditions and yield fully satisfied large scale conditions. RnA was prepared by the following procedure. α-Linolenic acid (LnA; 18:3 9-cis, 12-cis, 15-cis) was concentrated at 84,3 % from saponified linseed oil (LnA = 55,3 %). Urea complexation allowed separation of saturated fatty acids (16:0 et 18:0) and monoenes (18:1 cis-9, et 18:1 cis-11) in the adduct fraction (AF) from LnA and linoleic acid (LA) in the non adduct fraction (NAF). Alkali isomerization (1700C, 2h) of the concentrated LnA yield RnA at 24,6 % of purity. Molecular structures of CLnA were determined by gas chromatography coupled with a mass spectrometer detector (GG-MS). Purification of isomerised products was carried out by preparative chromatography using a reverse phase column (RP-18) and lead to production on a gram scale of RnA at 46,65 % purity. An isomer of LnA (18:3 cis-9, trans-13, cis-15), produced during alkali isomerization in a 1:1 ratio with RnA, limited purity of RnA of the resulting product at 50% for the purification method used. Both methods for preparation of RA and RnA and purification step of the latter will permit in vivo physiological studies of RnA.

Les substances renouvelables constituent une source importante de matières premières notamment pour l'industrie chimique dans le cadre d'un développement durable. A ce titre, nous nous sommes intéressés à la coupure oxydante de l'acide oléique (constituant principal des huiles de colza et de tournesol) par le catalyseur RuO4 en s'affranchissant de solvants chlorés. Cette réaction d'oxydation conduit aux acides azélaïque et pélargonique qui trouvent des applications industrielles comme polymères, lubrifiants... Les propriétés biologiques de l'acide azélaïque en font aussi un principe actif à plus forte valeur ajoutée en dermatologie et cosmétique. Nous avons donc cherché une autre voie de valorisation pour l'acide pélargonique : précipiter sélectivement des cations métalliques contenus dans des effluents liquides industriels. Le clivage oxydant de l'acide oléique est réalisé par le système catalytique 2,2% RuCl3 / 4,1eq. NaIO4 associé à un émulsifiant (2% Aliquat® 336) et à une irradiation ultrasonique. Un plan d’expérience a permis de déterminer le mélange de solvant optimal H2O/MeCN (1/1) conduisant en 30 minutes au clivage de l’acide oléique ainsi qu'à des rendements en acide azélaïque de 81% et en acide pélargonique de 97%. Ce système a été étendu avec succès à d'autres oléfines et l'étude du ratio ruthénium/oléfine de 1/50 à 1/2000 a été effectuée. De plus, nous avons montré que l'oxydation de l'acide oléique par RuO4 peut être menée dans l'eau uniquement et qu'en présence d'acétate d'éthyle, un troisième produit d'oxydation partielle est obtenu : l'acide 9,10-dioxostéarique. Le pélargonate de sodium a été étudié comme réactif de précipitation sélective de cations métalliques divalents (Cd, Co, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn). Des mesures de solubilité ont montré que de nombreuses séparations sont théoriquement possibles. Certaines ont pu être validées par l'expérience et conduisent à des précipités M(C9)2 dont la pureté est supérieure à 99,9%, ce qui devrait permettre leurs valorisations futures / Renewable raw materials are increasingly important mainly for industrial chemistry in order to allow a sustainable development. Consequently, we decided to study the oxidative cleavage of oleic acid (the main fatty acid of rapeseed and sunflower oils) with RuO4 catalyst without chloride solvents. This oxidation reaction leads to azelaic and pelargonic acids which have industrial applications in polymers, lubricants… Biological properties of azelaic acid made it a higher value-added active principle in dermatology and cosmetics. We decided to search another valorization way for pelargonic acid: selective precipitation of metallic cations included in wastewater. The oleic acid oxidative cleavage is performed by a catalytic system 2.2% RuCl3 / 4.1eq. NaIO4 associated with an emulsifier (2% Aliquat® 336) and an ultrasonic irradiation. A design of experiments allowed the determination of the optimal solvent mixture H2O/MeCN (1/1) which led in 30 minutes to the oleic acid cleavage and yields of azelaic and pelargonic acids of 81% and 97%. This system was extended successfully to other olefins and the study of ruthenium/olefin ratio was performed from 1/50 to 1/2000. Moreover, we showed that oleic acid oxidation with RuO4 can be carried out only in water and with ethyl acetate, a third product of the partial oxidation is obtained : 9,10-dioxostearic acid. Sodium pelargonate was studied as a selective precipitant for divalent metallic cations (Cd, Co, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn). Solubility measurements showed that many separations are possible theoretically. Some of them have been demonstrated experimentally and led to M(C9)2 precipitates with a higher purity (> 99.9%). So these cakes can be used for further application

Thèse de doctorat : Chimie : Strasbourg 1 : 2008. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliogr.

La cinétique du couple Ti(IV)/Ti(III) en milieu acide a été étudiée. Les expériences effectuées en voltamétrie à signaux carrés sur l'électrode de mercure avec des balayages aller et retour montrent l'existence de plusieurs formes électroactives réagissant simultanément ou successivement. Les complexes de Ti(IV) formés avec HSO4- ou C2O42- se réduisent plus facilement que les formes hydroxylées de l'ion titanyle. Les expériences ont été modélisées et interprétées avec des schémas réactionnels CE et triangulaires, où deux espèces de Ti(IV) liées par une réaction lente se réduisent en Ti(III). La réduction catalytique de Ti(IV) en milieu oxalate-chlorate a été aussi étudiée. Le courant catalytique est affecté par la cinétique de formation du complexe dioxalaté de Ti(IV). La simulation numérique a permis de préciser l'étape responsable de l'effet catalytique. L'accord entre la théorie et l'expérience est excellent. L'ensemble de cette étude a été mis a profit pour l'électroanalyse de Ti(IV).

Frankia est une bactérie filamenteuse du sol capable d'établir une symbiose racinaire, analogue à celle de Rhizobium et des légumineuses, avec plus de 200 espèces d'angiospermes. Cette symbiose actinorhizienne fournit de 70 à 100 % de l'azote requis par la plante. Les aulnes sont des plantes actinorhiziennes reconnues pour leur habilité à coloniser des sols pauvres en azote affectés par des processus naturels ou par l'action des humains. En Alberta, on retrouve de grandes réserves de pétrole sous forme de sable bitumineux qui nécessitent l'excavation du sol pour leur extraction. L'exploitation des sables bitumineux en Alberta a perturbé à ce jour une superficie de plus de 420 km2. Il est estimé que la superficie d'exploitation totale est de 15 000 km2. Un des défis majeurs de cette industrie est de gérer la toxicité des sables résiduels, les sables issus du processus de purification du bitume, qui sont alcalins, salins et contiennent des acides naphténiques. Dans cet ouvrage, on a identifié deux souches (AvcI1 et ACN14a) de Frankia sp. étant aptes, au niveau de leur tolérance aux sables résiduels, à une utilisation dans une technologie de biorémédiation. Basé sur un modèle de revégétalisation par la régénération de la litière du sol, nos résultats suggèrent l'utilisation préférentielle de l'aulne rugueux comparativement à l'aulne crispé. Nos résultats démontrent que Frankia spp. est plus tolérant que son hôte, l'aulne, face aux stress exercés par les sables résiduels. Il a été observé que le NaC1 semble être l'agent le plus stressant des sables résiduels sur la symbiose aulne-Frankia sp. souche ACN14a. On a démontré que Frankia sp. souche ACN14a tolère les acides naphténiques et est capable de proliférer en leur présence. De plus, elle module son expression protéique entre autres en surexprimant des protéines impliquées dans le métabolisme des acides gras en présence de ces acides naphténiques, suggérant une modification de la composition et structure de sa membrane. Finalement, une bonne sélection du microsymbiote et plus particulièrement de l'hôte, l'aulne, combinée à une caractérisation de la performance de la symbiose en conditions contrôlées est une approche qui permettra d'établir une technique de biorémédiation optimisée pour un contexte spécifique comme celui des sols bitumineux de l'Alberta.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les actinomycètes filamenteux du sol appartenant au genre Frankia peuvent vivre librement en tant que saprophytes, ou encore s'associer aux racines de plantes pour former une symbiose. Malgré leur importance écologique et l'intérêt biologique qu'ils suscitent, plusieurs aspects de la biologie des Frankiaceae demeurent mal compris. Ceci est dû, entre autres, à leur faible taux de génération et à la difficulté de maintenir des cultures en croissance active, mais surtout, à l’absence d’outils génétiques fonctionnels et efficaces pour les étudier. En raison de l’importance environnementale de Frankia, la mise au point d’un système de modification génétique chez cette actinobactérie est devenue essentielle pour procéder à l’analyse fonctionnelle des gènes d’intérêt et étudier plus efficacement la physiologie et les interactions de ce symbiote actinorhizien avec ses plantes hôtes. Parmi les différentes méthodes de modification génétique, la conjugaison bactérienne semble un moyen efficace pour permettre l’échange de matériel génétique chez plusieurs actinomycètes. Ainsi, la souche Escherichia coli ET12567, fréquemment utilisée lors des conjugaisons intergénériques avec diverses actinobactéries, dont Streptomyces, Amycolatopsis, Kitasatospora et Micromonospora, semble une bonne candidate pour servir de bactérie donneuse lors des conjugaisons intergénériques. Comme l'utilisation d'une souche donneuse auxotrophe permet de faciliter l'étape de contre-sélection, la mutation dapA, codant pour la synthèse de l'acide diaminopimélique (DAP), sera introduite chez E. coli ET12567/pUZ8002. Étant donné que le DAP est un constituant essentiel de la paroi de peptidoglycane et un précurseur de la lysine, cette souche sera totalement dépendante de l'ajout de DAP exogène dans le milieu de culture. Ainsi, la contre-sélection se fera simplement en cessant l'ajout de DAP, rendant cette étape non seulement plus facile et efficace, mais aussi permettant d'éviter l'utilisation d'antibiotique. La croissance des exconjugants peut ainsi se faire dans des conditions optimales, ce qui est particulièrement intéressant pour les actinomycètes présentant une croissance lente comme c'est le cas pour Frankia. Les résultats obtenus montrent que l'utilisation de l'acide nalidixique est moins efficace que la déplétion en DAP pour contre-sélectionner la souche donneuse après conjugaison. L'utilisation d'un mutant ΔdapA comme alternative à l'utilisation d'antibiotique rend la conjugaison bactérienne accessible à un plus large spectre de microorganismes potentiellement sensibles à l'acide nalidixique. Il est clair que les stratégies de clonage qui seront développées auront un impact significatif sur la recherche fondamentale et appliquée chez les actinomycètes, permettant des analyses fonctionnelles des gènes d’intérêts, que ce soit par interruption ou remplacement de gènes ou encore par complémentation génique.

Les énamides constituent des groupes fonctionnels importants présents dans plusieurs produits naturels possédant des activités biologiques diverses. Quelques méthodes concernant la préparation de ces énamides sont rapportées dans la littérature. Toutefois, à notre connaissance il n'existe que très peu de méthodes rapides et efficaces pour préparer des énamides β-fonctionnalisés. Pourquoi s'intéresser à ces énamides β-fonctionnalisés? Parce qu'on peut leur ajouter un groupement oxyallylique en position β. Cet ajout conduit à la formation de β-allyloxyénamides susceptibles de subir un réarrangement de Claisen et ainsi conduire à la synthèse stéréosélective de composés carbonylés Y, δ-insaturés qui conduisent ultimement à la formation d'acides aminés non naturels. La synthèse des énamides β-fonctionnalisés revêt donc un intérêt synthétique important. Nous avons mis au point une nouvelle méthode pour la synthèse stéréosélective de β-iodoénamides. Le couplage entre le diiodoéthène et les amides fournit des β-iodoénamides avec des rendements allant de bons à excellents de façon stéréospécifique. L'atome d'iode en position β permet l'insertion d'autres fragments moléculaires simplifiant la construction des structures plus complexes. Cet attribut nous a permis de confirmer la faisabilité d'un deuxième couplage avec les alcools allyliques. Les réactions de couplage catalysées par l'iodure de cuivre entre les amides et le diiodoethène suivi par l'insertion d'un fragment oxyallylique constituent le premier exemple d'un double couplage hétéreoatomique effectué sur une double liaison carbone-carbone. Nos résultats préliminaires concernant le réarrangement de Claisen de β-allyloxyénamides démontrent que ceux-ci sont susceptibles de subir ce réarrangement. Ce travail a permis de confirmer la viabilité globale de la stratégie de synthèse conçue pour préparer de façon stéréosélective des intermédiaires synthétiques forts utiles comme les composés carbonylés Y, δ-insaturés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Acide aminé, Catalyse, Couplage, Cuivre, Énamide, Radicaux, Réarrangement de Claisen.

La synthétase des acides gras (FAS) est une enzyme clef de la lipogenèse hépatique responsable de la synthèse des acides gras saturés à longue chaîne. Cette enzyme est régulée au niveau transcriptionel par les nutriments et les hormones. Ainsi, le glucose, l'insuline et la T3 augmentent son activité alors que les acides gras à moyennes chînes (MCFAs), les acides gras poly-insaturés (PUFAs) et le glucagon la diminuent. Dans des cellules hépatiques, nous avons mis en évidence que la T3 et l'insuline étaient capables d'activer de façon synergique l'activité enzymatique et le niveau d'expression des ARNm de la FAS (14 fois). L'analyse du promoteur a permis de démontrer que cette activation était aussi transcriptionnelle. Par la suite l'élément de réponse à la T3 (TRE) a été localisé dans la région promotrice du gène FAS. Ce TRE fixe un hétérodimère TR/RXR en absence d'hormone et cette fixation est augmentée en présence d'insuline et/ou de T3. L'utilisation de H7, un inhibiteur général des serines/thréonines kinases, nous a permis de mettre en évidence que des mécanismes de phosphorylation sont impliqués dans la régulation transcriptionelle de la FAS par ces deux hormones. En fait, nous avons démontré que la voie de signalisation cellulaire PI3-Kinase/ ERK1/2-MAPK est impliquée dans la régulation de la FAS par la T3 via le TRE. De plus, nous avons aussi mis en évidence un effet de l'insuline sur ce TRE qui impliquerait la même voie de signalisation ainsi qu'une voie qui pourrait aussi impliquer Akt. Les mêmes effets non génomiques de la T3 et de l'insuline sont aussi observés au niveau d'un TRE consensus de type DR4. En conclusion, nos résultats suggèrent que la T3 régule la transcription par un mécanisme d'action à la fois génomique et non génomique impliquant la voie PI3-Kinse/MAPK et que l'insuline est aussi capable de cibler ce TRE par des voies de signalisation spécifiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : FAS, T3, Insuline, PI3-Kinase, Erk1/2-MAPK.