Le diabète de type 2 est souvent associé à un stress oxydant pouvant entrainer plusieurs complications métaboliques. Au Sénégal, en plus du traitement médicamenteux, les plantes médicinales restent encore très utilisées dans la prise en charge de cette pathologie. Le but de ce travail a été de contribuer à la valorisation de la biodiversité sénégalaise et plus particulièrement d’approfondir les connaissances phytochimiques de Parinari macrophylla Sabine, utilisée traditionnellement pour le traitement du diabète. Pour cela, l’activité anti-radicalaire totale et au niveau moléculaire des feuilles et écorces a été déterminée par les méthodes TEAC, ORAC et HPLC - ABTS•+ online. De plus un screening phytochimique (réactions de précipitation, CCM) a été réalisé et a permis de mettre en évidence plusieurs groupes chimiques de composés tels que des flavonoïdes, des tanins, des terpènes, des anthracènes, des saponosides, des hétérosides cardiotoniques et des alcaloïdes. Pour l’identification des composés actifs, la RMN et l’approche par réseau moléculaire (UHPLC-MS), ont permis d’identifier l’acide chlorogénique, l’hyperoside, la procyanidine B2 et d’autres procyanidines. L’étude in vitro réalisée sur un modèle cellulaire RINm5F a montré une faible activité anti-radicalaire des extraits de plante vis-à-vis d’un stress induit à l’HX-XO. Toutefois les composés identifiés dans cette étude sont connus pour leurs effets antioxydants et inhibiteurs sur les enzymes digestives responsables du métabolisme du glucose. Cela pourrait justifier l’utilisation de cette plante dans le traitement du diabète de type 2 par les tradithérapeutes Sénégalais. / Type 2 diabetes is often associated with oxidative stress that can lead to several metabolic complications. In Senegal, in addition to drug treatment, medicinal plants are still widely used in the treatment of this pathology. The aim of this work was to contribute to the enhancement of Senegalese biodiversity and more particularly to improve the phytochemical properties of Parinari macrophylla Sabine, traditionally used for the treatment of diabetes. For this, the total antiradical activity and at the molecular level of leaves and bark has been determined by the TEAC, ORAC and HPLC - ABTS-+ online methods. In addition, a phytochemical screening (precipitation reactions, CCM) was carried out and revealed several chemical groups of compounds such as flavonoids, tannins, terpenes, anthracenes, saponosides, cardiotonic heterosides and alkaloids. For the identification of active compounds, NMR and the molecular network approach (UHPLC-MS), identified chlorogenic acid, hyperoside, procyanidin B2 and other procyanidins. The in vitro study carried out on a RINm5F cellular model showed a low anti-radical activity of plant extracts against HX-XO-induced stress. However, the compounds identified in this study are known for their antioxidant and inhibitory effects on digestive enzymes responsible for glucose metabolism. This could justify the use of this plant in the treatment of type 2 diabetes by Senegalese traditional therapists.

Ce travail concerne l'extraction de substances naturelles d'origine végétale en utilisant des procédés « verts » tels que l'extraction au CO2 supercritique (CO2-SC, de 90 à 1000 bar) et l'extraction à l'eau sub-critique (SWE). Ces procédés sont une alternative à l'hydrodistillation (HD) et l'extraction par solvant (SE) traditionnellement utilisés dans l'industrie des produits naturels. La majorité du travail a été réalisée sur l'espèce Tetraclinis articulata où les performances des procédés, CO2-SC , HD, SWE et SE, ont été optimisées puis comparées en termes de rendement, composition chimique, durée…, et en particulier activité antioxydante des extraits (évaluée par les tests ABTS+ and DPPH). La plus forte activité antioxydente a été mise en évidence pour les extraits CO2-SC, ceci étant très probablement dû à une moindre dégradation thermique, comme l'a indiqué la comparaison des compositions chimiques. La CO2-SC basse pression (90 bar) a permis d'obtenir un extrait de bonne qualité et, pour ce cas, une modélisation a été proposée pour comprendre et identifier le mécanisme limitant qui s'est avéré être l'équilibre solide-fluide. La modélisation de l'hydrodistillation a également été proposée, basée sur le modèle de Sovová . Ensuite, l'approche a été étendue à d'autres plantes : Eucalyptus cinerea, Eucalyptus Camaldulensis, Cypres sempervirens et callitris. / This work has dealt with extraction of natural substances from plants using « green » processes such as supercritical CO2 extraction (CO2-SC from 90 to 1000 bar) and extraction with subcritical water (SWE). These processes are an alternative to hydrodistillation (HD) and solvent extraction (SE) traditionally used in the natural products industry. Main part of the work was done on the species Tetraclinis articulata, and performance of the different processes, CO2-SC, HD,SWE and SE, were optimized and compared in terms of yield, chemical composition, duration ... and especially antioxidant activity of extracts (assessed by the ABTS+ and DPPH tests). CO2-SC extracts exhibited the strongest antioxidant activity and comparison of chemical compositions of the different extracts indicated that this is very probably due to lower thermal degradation of active molecules. For low pressure CO2-SC (90 bar), a model was proposed to understand and identify the limiting mechanism that proved to be solid-fluid equilibrium. For hydrodistillation, modelling, based on the Sovová 's model was also proposed. Then, the approach was extended to other plants: Eucalyptus cinerea and Eucalyptus camaldulensis, Cypres sempervirens and Callitris.

Le dioxyde de chlore se positionne actuellement comme une alternative au chlore pour la désinfection de l'eau potable. Bien que son pouvoir biocide soit aujourd'hui bien connu, il existe peu de données bibliographiques sur ses effets sur les matériaux organiques dans les réseaux d'eau intérieurs. L'utilisation du PA66 pour des clapets anti-retour est récente : son comportement à long terme est donc méconnu. L'objectif de cette étude était de progresser dans la compréhension des mécanismes d'interaction entre le dioxyde de chlore et une matrice PA66 stabilisée par un mélange de deux antioxydants et chargée de fibres de verre, mais aussi de proposer une méthode « multi-échelle » de prédiction de la durée de vie de ce matériau composite en service. Tout d'abord, une meilleure description des réactions chimiques se produisant au sein du matériau (oxydation, hydrolyse, protection du polymère par les antioxydants, attaque chimique du polymère et des antioxydants par le désinfectant) a permis d'élaborer un schéma mécanistique général de dégradation. Des équations cinétiques ont été dérivées de ce schéma mécanistique pour prédire l'évolution des modifications chimiques, en considérant une répartition hétérogène des antioxydants dans la matrice PA66 et en prenant en compte la plupart des conditions d'exposition (température de l'eau, concentration en réactifs chimiques, temps). Ensuite, le matériau vieilli a été testé en conditions d'usage grâce à des essais de pression hydrostatique pour identifier son régime de rupture. / Nowadays, chlorine dioxide is an alternative of chlorine for the disinfection of drinking water. Although its biocide ability is well known, scientific literature lacks of knowledge about its effects on organic materials in domestic water networks. The use of PA 66 for valves is quite recent: its long term behaviour is thus unknown. The aim of this study was to improve the knowledge of the interaction mechanisms between chlorine dioxide and a PA 66 matrix stabilized by blend of two antioxidants and reinforced by glass fibres, but also to propose a multi-scale method for the lifetime prediction of this composite material in service. First of all, a better description of the chemical reactions occurring within the material (oxidation, hydrolysis, polymer protection by antioxidants, chemical attack of polymer and antioxidants by disinfectant) has allowed elaborating a general degradation mechanistic scheme. Kinetic equations were derived from this mechanistic scheme for predicting the chemical changes, considering a heterogeneous distribution of antioxidants within the PA 66 matrix and taking into account most exposure conditions (water temperature, concentration in chemical reactants, time). Then, the aged material was tested in use conditions thanks to hydrostatic pressure experiments in order to identify its failure regime.

A cours du développement du fruit, son statut oxydatif évolue entraînant une évolution concomitante des activités enzymatiques antioxydantes et ceci en interaction avec des hormones impliquées dans le développement et la maturation du fruit. Ces enzymes antioxydantes sont la superoxyde dismutase (SOD) et la Catalase (CAT) mais également de celles du cycle d’Haliwell-Asada (ascorbate peroxydase (APX), monodehydroascorbate reductase (MDHAR), dehydroascorbate reductase (DHAR) et gluthation reductase (GR) impliquées également dans le recyclage de l’ascorbate. L’objectif de la thèse est de comprendre les interactions existant entre le stress oxydatif induit par les stress environnementaux au niveau des organes végétatifs et le recyclage de l’ascorbate dans les fruits de tomate (cv Micro-Tom).Dans une première partie nous montrons qu’un déficit hydrique contrôlé et rapide induit une diminution du potentiel hydrique foliaire (Ψh) sans aucun symptôme de stress photo-oxydatif détectable au niveau du PSII après 24h et sans que le statut hydrique du fruit ne soit affecté. Dans ces conditions, on observe toutefois une augmentation du H2O2 dans les fruits et une augmentation de l’activité des enzymes antioxydantes et de celles impliquées de recyclage de l’ascorbate. Par ailleurs, nous montrons une production de NO et de ABA en réponse au stress dans la plante. La localisation de NO a été réalisée par microscopie à fluorescence en utilisant la nouvelle sonde NO, la NO550 (mise au point pendant le doctorat).Afin de déterminer si NO est responsable de la mise en place de la réponse antioxydante du fruits en interaction avec l’ABA et H2O2, une approche pharmacologique a été réalisée. Les résultats montrent une augmentation des activités de ces enzymes en présence de ces trois molécules, avec une plus forte augmentation en présence de NO à chaque fois. Par ailleurs, nous montrons que l'ABA induit la synthèse de NO dans le fruit et non l’inverse. On peut conclure de cette analyse que l’ABA induit par le déficit hydrique est responsable de la synthèse de NO dans les fruits et ce signal va induire l’activation des enzymes antioxydantes en association avec H2O2.Finalement, une approche transcriptomique a été réalisée pour étudier d’une part les gènes induits par NO et les gènes induits par le déficit hydrique au travers du NO. Les résultats suggèrent quele NO est à la croisée de la réponse au stress biotique et abiotiques et pourrait être utilisé pour acclimater les plantes au stress biotiques. / Oxidative status alongside with antioxidant enzymes activities constantly evolve during fruit development. This evolution is closely related to hormones involved in fruit development and maturation. The antioxidant enzymes are superoxide dismutase (SOD) and Catalase (CAT) as well as those of Haliwell-Asada cycle (ascorbate peroxydase (APX), monodehydroascorbate reductase (MDHAR), dehydroascorbate reductase (DHAR) and gluthation reductase (GR) which are also implicated in ascorbate recycling. The objective of this work is to decipher the interactions between oxidative stress induced by environmental stress in vegetative organs and ascorbate recycling in tomato fruits (cv Micro-Tom).Results obtained show that a rapid and controlled water deficit result in a fall in water potential (LΨw) whereas other water parameters remained unaffected and without any photo-oxidative symptoms detected in PS II after 24 hours. However we observed alongside an increase in H2O2 and of the activity of antioxidant enzymes as well as those involved in ascorbate recycling. Furthermore an increase in NO and ABA production was also detected in the plants in response to the stress. NO localisation was realised using fluorescence microscopy using the newly synthesised NO probe NO550 (developed during the thesis).We used a pharmacological approach in order to determine if NO is responsible of the set up of the antioxidant response together with ABA and H2O2. Results show an increase in the activity of the enzymes in contact with the three molecules with every time a greater increase with NO. Furthermore, we show that ABA induces NO production. Those results made us conclude that ABA production induced by the water deficit is responsible of NO synthesis in fruits and may have the action of a signal with activates antioxidant enzymes with the collaboration of H2O2.A microarray analysis was also conducted in order to study the genes induced by NO and the genes induced by water deficit through NO. Results suggest that NO is at the cross road of the response towards biotic and abiotic stress and might be a useful tool to acclimatize plant to stressful conditions.

Les polyphénols sont abondamment trouvés dans de nombreux fruits, légumes, boissons etc. et ils possèdent de nombreux effets bénéfiques pour la santé. Les méthodes de calcul ont été utilisées dans le cadre de cette thèse pour rationaliser, décrire et prédire les propriétés physiques et chimiques des flavonolignanes et des pyranoanthocyanines pour la compréhension de leurs actions biologiques au niveau moléculaire. Tous les résultats des calculs théoriques ont été discutés par rapport aux données expérimentales. Les propriétés liées à l'activité antioxydante des flavonolignanes ont été étudiées par les méthodes de la théorie de la densité fonctionnelle (DFT). La dépendance au pH des propriétés d'absorption UV/Vis des flavonolignanes et des pyranoanthocyanines ont été évaluée par des méthodes DFT dépendante du temps (TD-), et les interactions non-covalentes ont été étudiées avec les méthodes de DFT incluant la correction de dispersion. Un bref aperçu est également donné sur l'interaction de ces composés avec des biomolécules. Le chapitre 6 présente des résultats non encore publiés de plusieurs systèmes non-covalents pigment: copigment. Cette partie des résultats constitue un bon point de départ pour la recherche du ‘meilleur copigment’. / Polyphenols are abundantly found in many fruit, vegetables, beverages, etc. and they possess many potential health benefits. Computational methods were thoroughly used through this thesis to rationalize, describe and predict physical chemical properties of flavonolignans and pyranoanthocyanins. Here, we aim at an understanding of polyphenol biological actions at a molecular level. All outcomes from the theoretical computations were discussed with respect to experimental data. The properties related to antioxidant activity of flavonolignans were investigated by density functional theory (DFT) methods. The pH dependence of ultraviolet/visible (UV/Vis) absorption properties of flavonolignans and pyranoanthocyanins were evaluated by time dependent (TD-) DFT methods, and noncovalent interactions were investigated within dispersion-corrected DFT methods. A short overview is also given on interaction of such compounds with biomolecules. Chapter 6 presents yet not published results of several noncovalent pigment: copigment systems. This part of the results serves as a good starting point to search for ‘the best copigment’.

Ce travail de thèse a pour objectif de formuler un emballage comestible à base d’un mélange de chitosan et de gélatine (bœuf ou poisson), de mieux comprendre l’influence d’irradiations par faisceaux d’électrons et de l’incorporation d’antioxydants naturels sur les propriétés physico-chimiques et fonctionnelles des films. Une étude de l’effet de l’irradiation sur la cinétique de libération des antioxydants dans un milieu liquide simple a été étudiée pour validation. Une étude préliminaire a montré d’abord que la densification de la solution filmogène puis du gel pendant le séchage ne dépend ni de l’épaisseur, ni de la concentration, ni du temps et laisse supposer une diffusion Fickienne de l’eau dans la matrice. La perméabilité à la vapeur d’eau augmente linéairement avec l’épaisseur de films et d’autant plus lorsque l’étendue du différentiel d’humidités relatives est élevé. Ce phénomène est attribué à un mécanisme de gonflement et de plastification du réseau de gélatine-chitosan par l’eau. L’effet du taux de mélange de deux biopolymères a montré une amélioration des propriétés mécaniques et barrières à l’eau et à l’oxygène des films de chitosan. Ces gains de performances sont dus à la bonne miscibilité des deux macromolécules et aux interactions moléculaires établies suite à la formation d’un complexe polyélectrolytique, confirmé par analyse FTIR. L’irradiation des films après séchage accroit la polarité de surface et l’hydrophilie des films et ainsi induit une augmentation des propriétés barrières à la vapeur d’eau et à l’oxygène, mais aussi des mécaniques et thermiques des films. Toutefois, l’irradiation ne modifie pas la cristallinité des films. L’incorporation des antioxydants (acide férulique, coumarine, quercétine et tyrosol) avec ou sans irradiation agit différemment, selon leur nature, sur l’organisation du réseau macromoléculaire et donc sur les propriétés des films. Ainsi, l’acide férulique et le tyrosol réduise la perméabilité à la vapeur d’eau mesurée à un gradient de 0-30% d’humidité relative, alors qu’ils l’augmentent jusqu’à 90 fois avec un gradient 30-84% et un traitement d’irradiation. La perméabilité à l’oxygène diminue d’une façon significative après ajout de quercétine ou de tyrosol et après irradiation. L’acide férulique et la coumarine augmente la force à la rupture des films alors que ce sont la quercétine et l’acide férulique qui permettent d’accroitre la résistance thermique des films. Ces résultats mettent ainsi en évidence la complexité des interactions mises en jeu entre les antioxydants et les chaînes de chitosan et/ou de gélatine, leur dépendance au niveau d’hydratation du système et à l’impact du traitement de réticulation par irradiation. Il faut noter que l’irradiation a permis de protéger les molécules actives contre l’oxydation durant une longue période de stockage des films. La libération en milieu aqueux de l’acide férulique est la plus ralentie avec une rétention dans les films la plus élevée à l’équilibre (27%). Les coefficients de diffusion des antioxydants, déterminés à partir des cinétiques de libération ont pu être modulés (50%) grâce à l’irradiation. / This thesis aims to develop an edible packaging made of a mixture of chitosan and gelatin (beef or fish), to better understand the influence of the electron beam irradiation and of the incorporation of natural antioxidants on the physico-chemical and functional properties of the films. A study of the effect of irradiation on antioxidants release kinetics in a simple liquid medium was studied for validation. A preliminary study first showed that the densification of the film-forming solution and the gel during drying does not depend on the thickness or concentration or time and suggests a Fickian diffusion of water in the matrix. The permeability to water vapor increases linearly with film thickness and especially when the extent of the relative humidity differential is high. This phenomenon is attributed to a swelling mechanism and plasticization of the gelatin-chitosan network by the water. The effect of the chitosan-gelatin ratio showed an improvement of the mechanical properties and barrier to water and oxygen of the films compared to chitosan films. These performance gains are due to the good miscibility of the two macromolecules and to the molecular interactions established after the formation of a polyelectrolyte complex, as confirmed by FTIR analysis. Irradiation of films after drying increases the polarity of the surface and the film hydrophilicity, and thus induces an increase in barrier properties to water vapor and oxygen, and also of the mechanical and thermal films. However, irradiation does not change the crystallinity of the films. The incorporation of antioxidants (ferulic acid, coumarin, quercetin and tyrosol) with or without irradiation acts differently on the organization of the macromolecular network and thus on the film properties. Thus, ferulic acid and tyrosol reduce the permeability of water vapor measured in a gradient of 0-30% relative humidity, while it increases up to 90 times with a gradient 30-84 % and an irradiation treatment. The oxygen permeability decreases significantly after addition of quercetin or tyrosol and after irradiation. Ferulic acid and coumarin increases the tensile strength of the films while they are quercetin and ferulic acid which allow to increase the thermal resistance of the films. These results thus demonstrate the complexity of the interactions involved between antioxidants and the chains of chitosan and/or gelatin, their dependence on the moisture level of the system and on the impact of cross-linking treatment by irradiation. It is noticed that the irradiation has protected the active molecules against oxidation for a long period of storage of the films. Release in aqueous medium of ferulic acid is the more delayed with the highest retention in the film at equilibrium (27%). The antioxidants diffusion coefficients, determined from the release kinetics, could be modulated (about 50%) by the irradiation treatments.

Les espèces réactives de l’oxygène (ERO) contrôlent plusieurs aspects de la carcinogenèse, étant donné leur capacité àpromouvoir la prolifération mais aussi à induire la sénescence et l’apoptose. Dans les stades avancés de cancer, les EROpeuvent également participer au développement de l’atrophie musculaire, engendrant une détérioration de la qualité de viedes patients. L’activité physique (AP), connue pour augmenter les défenses antioxydants de l’organisme et lasupplémentation en antioxydants sont considérées comme deux stratégies susceptibles de moduler la croissance tumorale, d’améliorer la performance physique et de réduire les effets secondaires liés à la maladie et aux traitements anticancéreux. Néanmoins, plusieurs questions restent aujourd’hui sans réponse. En effet, bien que l’AP puisse réduire la progression du cancer du sein, du colon et de la prostate, son impact sur les cancers se développant au sein du muscle (ex : le liposarcome), donc soumis aux contractions musculaires répétées, reste méconnu. En utilisant des approches in vivo et in vitro, nous avons démontré que maintenir une AP régulière accélère la croissance du liposarcome intramusculaire, probablement, via la réduction des taux circulants d’insuline et l’inhibition de la voie « P38 MAPK-P21 ». Pour les patients ne pouvant pas pratiquer d’AP, la consommation d’antioxydants pourrait être un moyen de réduire les ERO tumorales et musculaires et ainsi être prometteuse. Toutefois, les études actuelles restent très controversées. Nos travaux ont montré dans un modèle murin de cachexie cancéreuse que des doses nutritionnelles d’un produit antioxydant commercialisé en France, étaient suffisantes pour accélérer la croissance de la tumeur colique, favoriser la perte de masse corporelle totale et musculaire et engendrer la mort prématurée des souris. L’ensemble de nos résultats suggère que la pratique d’AP et la consommation en antioxydants peuvent induire des effets différents selon le type de tumeur et leur implantation, nécessitant une prise en charge individualisée des patients. En effet, (1) les patients atteints d’un LS intramusculaire devraient éviter de pratiquer une AP durant la période préopératoire mais ces résultats doivent être confirmés par une étude clinique, (2) les patients avec un stade avancé de cancer devraient être vigilants quant à l’utilisation de suppléments antioxydants ; une telle pratique pouvant avoir des répercussions dangereuses sur leur santé. / Reactive oxygen species (ROS) control several aspects of carcinogenesis as they can either promote tumor growth andprogression or senescence and apoptosis. In advanced stages of cancer, ROS can also drive the development of other cancerrelated complications like, muscle wasting. Physical activity (PA) and antioxidant supplementation have been proposed as two adjuvant strategies to better control tumor growth, ameliorate performance and alleviate secondary symptoms related to cancer itself or to the heavy anticancer therapies. However, several issues remain to be elucidated. First of all, although PA could reduce colon, breast and prostate cancer growth and progression, its impact remains unknown on orthotopic intramuscular tumors like liposarcoma, which directly affect the musculoskeletal apparatus and reduce physical function. Secondly, given the limitedness of PA application in some advanced stages of cancer, patients may increase their dependency on nutritional and antioxidant complements as an alternative strategy, but such practice has spark a lot of polemic and inconsistent results. In this thesis, we have addressed the effectiveness of PA and antioxidants in two distinct animal models of cancer. Using in vivo and in vitro approaches, we found that voluntary PA accelerated the growth of intramuscular liposarcoma tumors and exacerbated skeletal muscle dysfunction, mainly, by decreasing circulating insulin levels and the subsequent activation of the tumor suppressor pathway “P38 MAPK-P21”. We also demonstrated that nutritional doses of commercial antioxidants enhanced colon tumor growth, total body/skeletal muscle weight loss and caused premature death of mice. Such mechanism was due to selective changes in oxidative damage profiles, which decreased in tumor but increased in skeletal muscle, in a way driving tumor growth and skeletal muscle wasting/dysfunction. Clinically, it seems that (1) patients with intramuscular liposarcoma may, at least, not increase their levels of PA or undergo hospital-supervised exercise program, during the preoperative period; until the confirmation of our findings with clinical data and (2) patients with advanced stages of cancer must be very careful against the use of antioxidants as it could lifethreatening. Accordingly, health agencies in France, Europe and USA prohibit the use of synthetic antioxidant supplements without dietary counseling by a cancer patient’s physician and/or nutritionist.

La pathologie de l'obésité est définie comme un excès de masse grasse corporelle pouvant nuire à la santé. Elle constitue un véritable problème de santé publique dans de nombreux pays et à La Réunion. Dans l'organisme, c'est au niveau du tissu adipeux que le stockage de gras se localise, plus précisément dans les cellules adipeuses (adipocytes) provenant elles-mêmes de la maturation de cellules précurseurs appelées préadipocytes. Chez le sujet obèse, le tissu adipeux stockant un excès de gras est le siège d'un stress oxydatif et d'une inflammation chronique qui concourent à la résistance à l'insuline et au développement du diabète et de ses complications vasculaires. De nombreuses études montrent les propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires des produits végétaux riches en polyphénols et soulignent leur intérêt dans le cadre de stratégies innovantes vis-à-vis de l'obésité et de ses complications. La Réunion présente une multitude de ressources végétales comme les fruits tropicaux et de nombreuses plantes à parfums, aromatiques et médicinales qui exerceraient des effets bénéfiques pour la santé. Toutefois, il manque encore des données scientifiques pour les valider. L'objectif du travail de thèse était d'évaluer l'impact d'extraits riches en polyphénols antioxydants issus du curcuma et de fruits tropicaux de La Réunion sur la réponse métabolique et inflammatoire de la cellule adipeuse, en situation de stress oxydatif dans le contexte de la pathologie de l'obésité. Pour ce faire, le curcuma et neuf fruits tropicaux de La Réunion, à savoir l'ananas Victoria, la banane (grosse et petite variétés), le fruit de la passion, le letchi, la mangue (Américaine et José) et la papaye (Solo et Colombo) ont été sélectionnés. Nos résultats ont mis en évidence une variabilité du profil glucidique et des teneurs en micronutriments de type vitamine C, caroténoïdes et polyphénols. Pour la plupart des extraits végétaux étudiés, les polyphénols représentaient les antioxydants les plus abondants et leur présence a conféré aux extraits végétaux diverses propriétés biologiques. Celles-ci ont été explorées sur le modèle in vitro de cellules adipeuses 3T3-L1 exposées aux extraits végétaux riches en polyphénols, en situation de stress oxydatif induit par l'agent H2O2 ou des acides gras de type acides linoléique et arachidonique. Nos résultats ont mis en évidence les propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires des extraits végétaux, ainsi que leur capacité à améliorer la réponse à l'insuline des cellules en terme d'accumulation de gras. De plus, tous les extraits végétaux ont exercé un effet protecteur contre la sur-production de molécules pro-inflammatoires induites en situation de stress oxydatif. Plusieurs cibles moléculaires ont été identifiées, dont les enzymes antioxydantes superoxyde dismutase et catalase, les facteurs de transcription PPAR-γ et NF-κB, ainsi que les adipokines de type adiponectine, IL-6, TNF-α et MCP-1. En conclusion, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence le potentiel bioactif d'extraits riches en polyphénols issus du curcuma et des fruits tropicaux sur la réponse métabolique et inflammatoire de la cellule adipeuse, en situation de stress oxydatif dans le contexte de la pathologie de l'obésité. L'utilisation des modèles expérimentaux développés au cours de ce travail de thèse permettra de poursuivre l'exploration des voies moléculaires impliquées et d'identifier de possibles cibles thérapeutiques. / Obesity is defined as an excessive fat accumulation and has been related to several major complications such as type 2 diabetes and vascular disorders. In obese patients, adipose cells responsible for fat storage are the targets of oxidative stress and chronic inflammation which contribute to insulin resistance and the onset of diabetes. Here, our objective was to evaluate the impact of polyphenol-rich extracts from Curcuma longa spice and tropical fruits from Reunion Island in France on the metabolic and inflammatory response of adipose cells exposed to oxidative stress mediated by H2O2 or free fatty acids comprising both linoleic and arachidonic acids. Our data led to demonstrate the abundance of polyphenols from Curcuma longa spice and the tropical fruits selected, and their free radical-scavenging capacities. Polyphenol-rich plant extracts were also able to protect 3T3-L1 preadipocytes and adipocytes against oxidative stress, by regulating the production of reactive oxygen species and major adipocytokines, antioxidant enzymes and transcriptional factors involved in the metabolic and inflammatory response of the adipose tissue. Further work needs to be developed on animal models and then in obese subjects to identify and validate new therapeutic targets.

Les composés phénoliques sont des métabolites secondaires chez les végétaux, qui possèdent un large éventail de propriétés biologiques et fonctionnelles, par exemple antioxydantes, antimicrobiennes. Comme ils sont très répandus dans le règne végétal, les sous-produits issus de la transformation végétale représentent une source intéressante et peu coûteuse des polyphénols qui pourraient être utilisés comme additifs naturels, inoffensifs et multifonctionnels, avec une valeur de marché ajoutée. Toutefois, leur polarité limite leur utilisation dans des systèmes émulsionnés complexes, tels que ceux rencontrés en formulations cosmétiques, alimentaires, ou pharmaceutiques. Sur cette base, la lipophilisation s’est avérée être une stratégie efficace pour améliorer le caractère hydrophobe de ces composés bioactifs et, par conséquent, leurs propriétés fonctionnelles.Le principal objectif de ce travail a été d'ajouter de la valeur à des sources végétales riches en polyphénols par l'extraction, caractérisation et enfin, par lipophilisation des principaux polyphénols issus de ces sources. Dans ce contexte, Hibiscus sabdariffa L. ou roselle, cultivée dans le monde entier et considérée comme une importante source d’anthocyanes, avec des propriétés colorantes uniques, ainsi que des propriétés antioxydantes et antimicrobiennes, a été utilisée pour l'extraction assistée par ultrasons, suivi d’une seule étape de fractionnement par chromatographie en phase liquide à basse pression, pour isoler ces principaux anthocyanes. Les composés ainsi obtenus ont été utilisés pour évaluer leur possibilité à être lipophilisés en utilisant différentes longueurs de chaînes alkyles. Egalement, les propriétés colorantes des anthocyanes issues d’hibiscus ont été calculées par la méthode de pH jumps. Ainsi, les constantes de pseudo équilibre (pK'a 2,9), d’acidité (pKa 3,7) et d’hydratation (pK'h 3,0) de la delphinidine-3-O-sambubioside, ont été estimées.La delphinidine-3-O-sambubioside et la cyanidine-3-O-sambubioside ont été les principaux anthocyanes obtenus à partir de l’extrait d'hibiscus. Ces composés ont été lipophilisés avec succès pour la première fois, par voie chimique. Les produits ont été caractérisés par des techniques de chromatographie et spectrométrie. L'acide protocatéchique (PA), qui peut être extrait de la fleur d'hibiscus, a été utilisé comme molécule modèle, et il a été lipophilisé par voie chimique avec une série homologue d'alcools. Afin d'évaluer l'impact de la lipophilisation sur leurs propriétés fonctionnelles, leur activités antioxydantes (DPPH, ORAC, CAT), et antifongique (méthode de microdilution) ont été évaluées avant et après lipophilisation. De manière générale, les molécules estérifiées avec des alcools de chaîne courte et moyenne (de C1 à C6) ont montré des activités améliorées par rapport au composé non estérifié.En conclusion, cette étude a montré que la lipophilisation, en utilisant une longueur de chaîne optimale, pourrait avoir un impact positif sur les propriétés antioxydantes et antifongiques des composés phénoliques. Ces travaux de thèse ont également démontré que cette stratégie peut être appliquée à différentes familles de composés phénoliques, tels que les anthocyanes et les acides phénoliques, pour l’obtention des molécules pouvant être potentiellement utilisées comme additifs dans des produits de formulation. / Phenolic compounds are a group of secondary plant metabolites with a broad range of inherent biological and functional properties e.g. antioxidants and antimicrobial agents, all bundled within the phenol functional group. Since they are one of the most widely distributed molecules in the vegetal kingdom, by-products issued from the vegetal processing represent an interesting and inexpensive source of polyphenols that could be used as natural, innocuous and multifunctional ingredients, with an added market value. However, the polarity of these phenolic compounds limits their use in complex emulsified systems, such as food, pharmaceutical or cosmetic formulations. Based on this, lipophilization has showed to be an efficient strategy to enhance the hydrophobicity of these bioactive compounds and, consequently, their functional properties. The aim of this work was to add value to polyphenol-rich plant sources by the extraction, characterization and finally, lipophilization of their predominant polyphenols. In this context, Hibiscus sabdariffa L. or roselle flower, an inexpensive, worldwide produced source of anthocyanins, with unique color, and, antioxidant and antimicrobial properties, was used for ultrasound-assisted extraction and single-step fractionation by low-pressure liquid chromatography, to isolate its main anthocyanins. The obtained compounds were used to evaluate their suitability for lipophilization with different chain length alkyl donors. Moreover, the color properties of hibiscus anthocyanins were studied by the pH jumps method, which allowed the calculation of the pseudo equilibrium (pK'a 2.9), acidity (pKa 3.7) and hydration constants (pK'h 3.0).The obtained hibiscus anthocyanins (delphinidin-sambubioside and cyanidin-sambubioside) were successfully chemically lipophilized. The products were characterized by means of LC/ESI-MS. Moreover, protocatechuic acid (PA), which can be extracted from hibiscus flowers, was used as model molecule, and it was chemically lipophilized with a homologous series of alcohols. In order to evaluate the impact of the lipophilization on their functional properties, protocatechuates were assessed for their antioxidant (DPPH, ORAC, CAT), and antifungal (microdilution method) activity, before and after chemical lipophilization. In general, protocatechuates with short to medium alkyl chain lengths (from C1 to C6) showed improved activities compared to the parent compound. In conclusion, this study showed that, lipophilization using the optimal chain length could have a positive impact in the functional properties, e.g. antioxidant and antifungal activities, of phenolic compounds. Here was also demonstrated that this strategy can be applied to different families of phenolic compounds, such as anthocyanins and phenolic acids, representing an alternative to synthesize molecules that might have potential use as additives in formulated products.

Les différentes plantes aromatiques, médicinales et d’épices sont une immense source de ressources naturelles et durables de composés avec des propriétés bénéfiques. Elles sont utilisées, depuis la préhistoire, comme aromatisants ou préservant des aliments ou comme traitement médicaux. Actuellement, certaines d’entre eux sont déjà cultivées commercialement pour utiliser ces propriétés. Néanmoins, il existe encore certaines plantes médicales et aromatiques qui ne sont pas encore valorisés et donc elles sont dénommées comme « plantes médiévales oubliées ». Par exemple, Calamintha grandiflora, Myrrhis odorata and Tussilago farfara correspondent à ce type de plantes et lesquelles seront considérées dans ce manuscrit. Afin de revaloriser ces plantes oubliées, la bioprospection est mise en place et laquelle permet la recherche, la collection de nouveaux composés bioactifs naturels et son utilisation dans les produits pharmaceutiques et cosmétiques, par exemple. De plus, la bioprospection permet analyser les profils chimiques de différentes plantes et définir une liste des composés phytochimiques associés à chaque plante. Ainsi, par exemple, au travers de l’analyse d’une plante spécifique, il est possible définir les différents types antioxydant existant ainsi que son quantité. Donc, cette plante peut utiliser comme une plante médicinale ou aromatique pour la consumation humaine afin d’absorber et neutraliser les radicaux libres ou la décomposition des peroxydes dangereux. L’apparition des plantes médicinales et aromatiques et leur composition dépend de nombreux facteurs, mais particulièrement, sur les conditions climatiques et le type de sol. La biogenèse des composés biologiquement actifs dépend de plusieurs facteurs : l’origine de la plante, la zone géographique, son génotype, phénotype et chémotype, ainsi que les fluctuations climatiques annuelles. La plupart des composés naturels possèdent plusieurs activités biologiques: antioxydants, antimicrobiens, anti-inflammatoires et autres. En conséquence, la comparaison des espèces végétales cultivées dans des sites géographiques différents afin d’évaluer leurs propriétés biologiques, il est une tâche intéressante et importante, en particulier, pour la valorisation de ces plantes pour leur culture commerciale. Par ailleurs, une autre tâche importante pour la valorisation est l’utilisation rationnelle des plantes dans toute sa totalité, c’est-à-dire, la valorisation de tout le produit avec le moins de déchets. Les déchets ou sous-produits obtenues lors que la transformation ou modification des transformer des matières premières des plantes peuvent représenter une ressource potentielle des antioxydants et d’autres substances importantes. Par exemple, les déchets produits pendant la distillation des plantes aromatiques pour la récupération de l’huile essentielle peuvent constituer jusqu’à 99,5 % des matières premières lesquels sont utilisés inefficacement ou ne sont pas utilisés. En effet, il y a des preuves croissantes que les composés non volatils présents dans ces résidus peuvent posséder diverses activités, qui pourraient être appliquées dans les aliments comme antioxydants et des additifs antimicrobiens pour la prévention de diverses maladies telles que le cancer, l’athérosclérose et des troubles neurologiques. De plus, en considérant les études récentes sur la fraction volatiles de plantes, traditionnellement appelées huiles essentielles, qui considère leurs propriétés antioxydant comme des substituts potentiels pour les antioxydants synthétiques. Il est possible utiliser (ou revaloriser) les sous-produits, qui sont obtenues après l’élimination de l’huile volatile par diverses techniques de distillation, afin de améliorer la faisabilité commerciale de la production de composés bioactifs de différents plantes. / Aromatic, medicinal and spice plants are immense and sustainable resources of natural compounds with various beneficial properties; they have been used for food flavouring, preservation, nearly all-medicinal therapies, and other applications since prehistoric times. Some of these plants are now grown commercially to produce a variety of valuable ingredients. However, some medicinal and aromatic herbs, Calamintha grandiflora, Myrrhis odorata and Tussilago farfara among them, for various reasons have not found wider application and sometimes are referred to as the “forgotten plants”. Search of new natural bioactive compounds for nutraceuticals, pharmaceuticals, cosmetics and other products has led to the increase in bio-prospecting, i.e. collection, investigation and utilization of diverse biological resources; therefore, it is reasonable to revisit the “forgotten plants” in order to assess their applicability more systematically. Many medicinal and aromatic plants contain large amounts of antioxidants, such as polyphenols, which may play an important role in foods and human body in absorbing and neutralizing free radicals, quenching singlet and triplet oxygen, or decomposing hazardous peroxides. The occurrence of medicinal and aromatic plants and their composition depends on many factors, particularly on the climatic conditions and the type of soil. The biogenesis of biologically active compounds also depends on several factors: origin of the plant, geographical growing zone, its genotype, phenotype, and chemotype as well as annual climatic fluctuations. Most of natural compounds possess several biological activities: antioxidant, antimicrobial, anti-inflammatory, and others. Therefore, the comparison of the selected plant species grown in different geographical sites in order to assess their biological properties is an interesting and important task, particularly for the valorization of such plants for their commercial cultivation. Another important task for the valorization of less widely used plants is their rational processing following the rule “more valuable products and less waste”. The residues and/or by-products obtained during processing of raw plant materials may represent potential natural resources for antioxidants and other valuable substances. For instance, during distillation of aromatic plants for essential oil recovery the wastes may constitute up to 99.5% of the raw material, which currently are used rather inefficiently. There is increasing evidence that the nonvolatile compounds present in such residues may possess various activities, which might be applied in foods as antioxidant and antimicrobial additives and for preventing various diseases such as cancer, atherosclerosis and neurological disorders. The by-products of Calamintha grandiflora, Myrrhis odorata and Tussilago farfara from different origins, as it may be judged from the available literature, have not been studied until now. Furthermore, the variation of bioactive compounds from different origins is an important task both from the chemical point of view and for optimization of the production of bioactive functional ingredients. Therefore, these species, which sometimes are referred as «Medieval forgotten plants» growing in Lithuania and south of France, were selected in this study as candidates for the production of valuable ingredients and characterisation of their composition and properties, because in Medieval times these plants were the basis for food flavouring, preservation and nearly all-medicinal therapy until synthetic drugs were developed in the nineteenth century. However, very little information is known about the natural compounds present in these plants. Therefore, it is very important to analyse them and to assess their biological properties.