Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Le but de ce travail était de mettre en évidence la production de composés antifongiques chez le blé (Triticum aestivum) infecté par le blanc (Blumeria graminis f. sp. tritici) en relation avec un traitement à la silice soluble (Si). À cette fin, trois objectifs ont été définis : (1) mise en évidence de la résistance du blé induite par la silice et de la production de composés antifongiques suite à l'élaboration des procédés d'extraction; (2) mise au point d'une méthode d'extraction et de purification à grande échelle de composés putativement impliqués dans la résistance, vérification de la fongitoxicité et identification structurale des composés purifiés; (3) étude de la cinétique de production des composés identifiés chez le blé dans les jours suivant l'infection afin d'établir une relation entre cette production et la résistance à la maladie. Il a été montré que, comparés aux plants témoins, les plants de blé traités à la silice présentaient une meilleure résistance au blanc. De surcroît et suite à des analyses en microscopie, cette résistance semblait liée à la production de composés antifongiques nouvellement formés. Pour l'étude de ces composés, la mise au point de différents procédés d'extraction a permis la purification et la caractérisation de l'acide 5,6-O-methyl frans-aconitique, un composé antifongique fortement induit par la silice en réponse à l'infection chez le blé. Des études complémentaires ont aussi mis en évidence la présence d'autres dérivés méthylés ou encore de la forme non méthylée de cet acide aconitique chez le blé. Dans le cadre de l'étude de la cinétique, alors que les formes non méthylées de l'acide aconitique se sont accumulées dans la plante saine au cours de sa croissance, la quantité d'acide aconitique a suivi un profil inverse chez les plants infectés par le blanc. Parallèlement à cette diminution des formes non méthylées, la concentration en formes méthylées a augmenté et cet effet était plus marqué chez les plants ayant reçu un traitement à la silice. Fort de ces résultats, l'hypothèse de l'utilisation de l'acide aconitique en tant que précurseur pour produire des formes méthylées antifongiques de l'acide aconitique a été formulée. Une corrélation a également été observée entre l'augmentation de ces formes antifongiques méthylées de l'acide aconitique et une meilleure résistance au blanc chez le blé. L'ensemble de ces travaux a ainsi démontré pour la première fois la production de formes méthylées de l'acide aconitique chez le blé en lien avec la résistance contre le blanc et le traitement prophylactique par la silice. / The main goal of this project was to highlight the production of antifungal compounds in wheat (Triticum aestivum) infected with the powdery mildew fungus (Blumeria graminis f. sp. tritici) in relation with a treatment with soluble silicon (Si). To this end, the objectives of this study were threefold: (1) to establish a link between examination of Si-induced wheat resistance and antifungal compounds production following extraction processes; (2) to develop a bulk extraction and purification procedure of compounds putatively involved in disease resistance in wheat and to determine the antifungal activity and structural identity of such compounds; (3) to conduct a kinetic study of identified compounds produced in wheat following the infection and establish how their production could relate to disease resistance. Our results consistently showed that Si-treated wheat plants displayed a better resistance against powdery mildew than control plants. Based on microscopic observations, this resistance appeared to be linked with the production of neo-synthesized antifungal compounds in wheat. In an effort to identify these compounds, different extraction processes were developed and tested which led to the purification and the characterization of 5,6- O-methyl frans-aconitic acid, an antifungal compound strongly induced by Si in response to infection in wheat. In addition, the presence of mono-methylated and non-methylated forms of aconitic acid in wheat was recorded. When studied over time, aconitic acid concentration increased steadily in healthy plants but decreased slightly in infected plants. Concomitant with this decrease, the concentration of methylated forms of aconitic acid augmented, a phenomenon more prevalent in Si-amended plants. This suggests that aconitic acid can act as a precursor to methylated antifungal forms. A relationship between the presence of methylated forms of aconitic acid and a higher resistance to powdery mildew in wheat was also observed.

Ces travaux de thèse ont porté sur la conversion catalytique de l'acide aconitique (un co-produit de la filière canne à sucre) en molécules d'intérêt industriel. Par deux voies catalytiques. 1) Par catalyse homogène, hydrogénation de l'acide en polyols, a été étudiée dans un réacteur Batch à l'aide d'un complexe catalytique actif à base de Ru [Ru(acac)3/Triphos]. L'optimisation des différents paramètres réactionnels a été effectuée sur une réaction modèle, l'hydrogénation de l'acide succinique en 1,4-butanediol. Ultérieurement, ces conditions réactionnelles optimales ont été utilisées pour l'hydrogénation de l'acide aconitique et ont permis l'obtention d'un produit majoritaire, le 2-méthyl 1,4-butanediol. 2) Par catalyse hétérogène, la réaction d'hydro-cyclisation de l'acide aconitique en MTHF ou en lactones, a été réalisée en réacteur continue en présence de catalyseurs à base de cuivre en partant de solutions d'acide aconitique dans l'éthanol. Les conditions de test catalytiques et la synthèse du catalyseur ont été optimisées. Les caractéristiques des différents catalyseurs testés ont été réalisées en faisant recours à des techniques analytiques complémentaires (SBET, Analyse chimique, DRX, XPS et MET) afin de corréler les propriétés de surface à l'activité catalytique / This thesis is focused on the catalytic conversion of aconitic acid (a co-product of sugarcane industry) into molecules of industrial interest, by two catalytic ways. 1) By homogeneous catalysis, the acid hydrogenation into polyols, was carried out in a batch reactor using a Ru complex [Ru(acac)3/Triphos]. The various reaction parameters was optimized in the model reaction of hydrogenation of succinic acid into 1.4-butanediol. Subsequently, these optimal reaction conditions were used for the hydrogenation of aconitic acid and resulted to a predominant formation of 2-methyl 1,4-butanediol. 2) By heterogeneous catalysis, the hydro-cyclization reaction of aconitic acid into MTHF or lactones, was performed in a continuous reactor in the presence of copper catalysts, using aconitic acid solutions in ethanol as substrate. The different conditions of the catalytic test and catalyst synthesis was optimized. Furthermore, the different catalysts tested in this thesis work was characterized using complementary techniques (BET, Elementary analysis, XRD, XPS and TEM) in order to correlate the superficial properties to the catalytic activity