L'objectif de cette thèse est de développer un nouvel instrument de chromatographie de partage centrifuge (CPC) dédié à la purification de molécules très polaires. La CPC est une technique préparative permettant la séparation des molécules grâce à l'utilisation d'un système solvant constitué de deux liquides non miscibles. Ce manuscrit expose dans un premier temps les différentes techniques de purification de protéines utilisées dans le cas d'un procédé industriel de production. Un focus est réalisé sur l'utilisation de systèmes biphasiques aqueux pour la purification des biomolécules, qui représente un réel avenir dans l'industrie du fait de son faible coût, de sa facilité de montée en échelle et surtout de l'environnement favorable qu'il fournit aux biomolécules. Ainsi en se basant sur les avantages de ces systèmes solvants dits Aqueous Two Phase Systems (ATPS), la CPC pourrait apporter une efficacité supplémentaire permettant de purifier les protéines à moindre coût. Pour pouvoir répondre à cet enjeu industriel, il est nécessaire de développer à la fois des méthodes chromatographiques innovantes et de nouveaux instruments dédiés. En effet, les instruments de CPC actuels ne sont pas compatibles avec les Bonne Pratique de Fabrication du fait de la présence de joints téflons qui empêche la possibilité de stériliser les instruments. La fabrication d'un nouvel instrument monobloc entièrement en titane a été réalisée grâce à la technologie de l'impression 3D pour répondre à cette problématique. L'objet de cette thèse est l'évaluation poussée des performances de cette nouvelle colonne afin de déterminer son applicabilité à la purification des biomolécules. Un focus sera également apporté à l'injection de volumes très faibles d'échantillon afin de faciliter le développement de méthodes / The aim of this thesis is to develop a new centrifugal partition chromatography (CPC) instrument in order to purify highly polar molecules. CPC is a preparative technique for the separation of molecules using a solvent system composed of two immiscible liquids. This manuscript describes the different protein purification techniques used in industrial production process. A focus is made on the use of aqueous biphasic systems for the purification of biomolecules, which represents a real trend in the industry thanks to its low cost, scaling simplicity and especially the favorable environment that it provides to biomolecules. Thus, based on the advantages of these solvent systems known as Aqueous Two Phase Systems (ATPS), CPC could provide additional performances to purify proteins at lower cost. To respond to this industrial challenge, it is necessary to develop both innovative chromatographic methods and new devoted instruments. Indeed, current CPC instruments are not compatible with Good Manufacturing Practices due to the presence of Teflon seals which prevents the possibility of sterilizing the instruments. The manufacture of a new monobloc instrument entirely made of titanium was achieved thanks to the 3D printing technology. The purpose of this thesis is the evaluation of this new column performance in order to determine its applicability to biomolecules purification. A special attention is also provided to the injection of very small sample volumes in order to facilitate method development

Protein PEGylation is the covalent bonding of polyethylene glycol (PEG) polymers to amino acid residues of the protein and it is one of the most promising techniques for improving the therapeutic effect of biopharmaceuticals and long-term stability of protein-based biosensors. This chemical modification brings advantages to biopharmaceuticals, such as an increased half-life, enhanced stability, and reduced immunogenicity. Moreover, in the analytical field, PEGylation improves the multiple properties of protein-based biosensors including biocompatibility, thermal and long-term stability, and solubility in organic solvents. However, the use of PEGylated conjugates in the analytical and therapeutic fields has not been widely explored. The limited industrial application of PEGylated bioconjugates can be attributed to the fact that the reaction and separation steps are currently a challenge. The correct selection of the PEGylation reaction design and the purification process are important challenges in the field of bioconjugation. In this sense, the design and optimization of site-specific PEGylation reactions and application of aqueous biphasic systems (ABS) as purification platforms for PEGylated conjugates are the two main objectives of this thesis. Regarding the purification step, the efficient fractionation (i) of the PEGylated conjugates from the native protein and (ii) of the PEGylated conjugates based on their degree of PEGylation was studied. Centrifugal partition chromatography (CPC) was applied as a continuous regime platform based on ABS technology to efficiently purify the PEGylated proteins. The two proteins under study are L-asparaginase, an important biopharmaceutical applied in the treatment of acute lymphoblastic leukemia and cytochrome c, a promising biosensor. The current work developed in this thesis demonstrates the great potential of ABS in the fractionation of PEGylated proteins, under batch and continuous regime. In addition, in situ recovery of the PEGylated products through one-pot bioconjugation and ABS purification was successfully demonstrated for both enzymes studied. Although further research on scale-up is still required, the results presented show the relevance of ABS platforms for the development of separation processes of PEGylated proteins. / A PEGuilação de proteínas é a ligação covalente de polímeros de polietilenoglicol (PEG) a resíduos de aminoácidos da proteína e é uma das técnicas mais promissoras para melhorar o efeito terapêutico dos biofármacos e a estabilidade a longo prazo de biossensores proteícos. Esta modificação química traz vantagens aos produtos biofarmacêuticos, como um aumento da meia-vida, maior estabilidade e imunogenicidade reduzida. Além disso, no campo analítico, a PEGuilação melhora as múltiplas propriedades dos biossensores baseados em proteínas, incluindo biocompatibilidade, estabilidade térmica e a longo prazo, e solubilidade em solventes orgânicos. No entanto, o uso de conjugados PEGuilados em campos analíticos e terapêuticos não tem sido amplamente explorado. A aplicação industrial limitada dos bioconjugados PEGuilados pode ser atribuída ao facto de as etapas de reacção e separação serem atualmente um desafio. A seleção correcta do design da reacção de PEGuilação e do processo de purificação são importantes desafios no campo da bioconjugação. Neste sentido, a concepção e otimização de reações de PEGuilação sítio-específicas e aplicação de sistemas aquosos bifásicos (ABS) como plataformas de purificação de conjugados PEGuilados são os dois principais objetivos desta tese. No que concerne à etapa de purificação foi estudado o eficiente fracionamento (i) dos conjugados PEGuilados, da proteína nativa e (ii) dos conjugados PEGuilados baseados no seu grau de PEGuilação. A cromatografia por partição centrífuga (CPC) foi aplicada como uma plataforma de regime contínuo baseada na tecnologia de ABS para purificar eficientemente as proteínas PEGuiladas. As duas proteínas em estudo são a L-asparaginase, importante biofármaco aplicado no tratamento da leucemia linfoblástica aguda e o citocromo c, um potencial biossensor. A partir dos trabalhos desenvolvidos, é possível confirmar o grande potencial dos ABS no fracionamento de proteínas PEGuiladas, em regime contínuo e descontínuo. Além disso, a recuperação in situ dos produtos PEGuilados através da integração em uma única etapa de bioconjugação e purificação por ABS foi comprovada com sucesso para ambas as enzimas estudadas. Embora ainda sejam necessários estudos adicionais sobre a viabilidade destes sistemas em larga escala, os resultados aqui apresentados demonstram a relevância dos ABS para o desenvolvimento de processos de separação de proteínas PEGuiladas.

La chromatographie bidimensionnelle préparative suscite de plus en plus d'intérêt dans l'élucidation d'échantillons complexes car elle permet de collecter un grand nombre de molécules à haute pureté et quantitée récupérée. Bien que la chromatographie liquide (LC) soit souvent choisie en deuxième dimension, la chromatographie de partage centrifuge (CPC) à de multiples avantages qui en font une technique de choix pour la première dimension. Dans le but de purifier plusieurs molécules d’intérêt dans les matrices végétales, le couplage «comprehensive» CPCxLC représente une technique à fort potentiel. Après avoir expliqué son intérêt et les enjeux liés à la séparation préparative en mode «comprehensive», le développement d’une telle séparation est étudiée selon trois axes. Tout d’abord, une purification de deux molécules d’intérêt dans la plante Edelweiss est réalisée à l’échelle industrielle grâce à la réalisation de cartographies 2D au laboratoire. Cette application permet de montrer l’intérêt du couplage et de mettre en évidence les verrous liés aux conditions de transfert total des fractions en deuxième dimension. Dans une deuxième partie, la séparation CPCxLC en mode « comprehensive » est développée avec le transfert total de l’échantillon en deuxième dimension pour la purification de cinq composés cibles présents dans la plante Edelweiss. Les points clés de la séparation CPCxLC, à savoir le temps d’échantillonnage et le transfert en deuxième dimension, sont étudiés au regard du couplage LCxLC afin de garantir une qualité de séparation permettant la récupération totale des composés. Enfin, la troisième partie consiste à la mise en place d’une méthodologie de sélection des systèmes CPCxLC basée sur l’évaluation quantitative du potentiel des systèmes bidimensionnels à apporter de la distance entre les pics. Cette procédure de sélection est développée sur l’échantillon Cyclopia genistoides avec l’objectif d’isoler huit composés cibles / Preparative two-dimensional chromatography is gaining interest in the elucidation of complex samples as it allows the collection of a large number of molecules with high recovered purity and quantity. While the second dimension is often selected to be liquid chromatography (LC), centrifugal partition chromatography (CPC) is a technique with multiple advantages representing a suitable first dimension. In order to purify several molecules of interest in plant matrices, the comprehensive CPCxLC represents a technique with high potential. After explaining its interest and the issues related to the preparative separation in comprehensive mode, the development of such a separation is studied according to three axes. Firstly, a purification of two targeted molecules in Edelweiss plant is carried out at industrial scale thanks to the realization of 2D-contour plot. This application allows to expose the interest of the separation and to highlight the locks related to the conditions of total transfer of the fractions in second dimension. In a second part, the comprehensive CPCxLC separation is developed with the total transfer of the sample in second dimension applied to the purification of five target compounds from Edelweiss plant. The key points of the CPCxLC separation, namely the sampling time and the second dimension transfer, are studied with regard to the LCxLC separation in order to ensure a separation quality allowing the total recovery of the compounds. Finally, the third part consists in the implementation of a CPCxLC system selection methodology based on the quantitative evaluation of the potential of two-dimensional systems to generate distance between peaks. This selection procedure is developed on the sample Cyclopia genistoides with the objective of isolating eight target compounds

Toxoplasma gondii, Neospora caninum et Plasmodium falciparum sont des parasites protozoaires intracellulaires obligatoires, respectivement responsables de la toxoplasmose, de la néosporose et du paludisme. Les différents traitements mis en œuvre reposent sur une association médicamenteuse. Cependant, des échecs thérapeutiques et des résistances aux traitements ont été décrits. Notre travail a porté sur l’identification de molécules actives isolées par Chomatographie de Partage Centrifuge (CPC) à partir d’extraits d’écorces d’Anogeissus leiocarpus, un arbre d’Afrique de l’ouest connu pour son activité antipaludique, et de dix arbres de la région Champagne-Ardenne. Nous nous sommes penchés, dans un premier temps, sur l’activité antiparasitaire des fractions obtenues à partir d’extrait d’écorce d’A. leiocarpus. La trachélospérogénine E et l’extrait global sans tanin se sont révélés actifs, notamment en inhibant l’invasion des cellules hôtes par T. gondii. Cet extrait a également préservé la survie des souris atteintes de toxoplasmose chronique. Les mêmes composés naturels ont eu un effet contre N. caninum et P. falciparum. Dans une seconde partie, 30 extraits d’écorces de dix arbres de la région Champagne-Ardenne ont été testés sur T. gondii et N. caninum. Les composés responsables de l’activité antiparasitaire présents chez Alnus glutinosa semblent être la bétuline et ses dérivés. Dans la dernière partie, nous nous sommes intéressés à l’activité de 400 molécules de synthèse de la Pathogen Box. Huit d’entre elles ont eu un effet significatif contre T. gondii, dont trois avec une sélectivité importante. Des expérimentations sont toutefois à réaliser pour N. caninum. / Toxoplasma gondii, Neospora caninum and Plasmodium falciparum are mandatory intracellular protozoan parasites and are responsible for toxoplasmosis, neosporosis and malaria, respectively. The different treatments used are based on drug combination. However therapeutic failures and drug resistances have been described. Our work focused on the identification of active compounds isolated by Centrifugal Partition Chromatography (CPC) from crude barks extracts from Anogeissus leiocarpus, a West African tree known for its antimalarial activity, and ten trees from the Champagne-Ardenne region. First we studied the activity of the fractions obtained from the crude bark extract from A. leiocarpus. Trachelosperogenin E and the global extract without tannin showed a good activity by inhibiting host cell invasion by T. gondii. The latter was able to preserve mice survival toward chronic toxoplasmosis. These extracts were also active on N. caninum and P. falciparum. In a second part 30 crude barks extracts from ten trees located in the Champagne-Ardenne region were screened on T. gondii and N. caninum. Compounds responsible for the antiparasitic activity found in Alnus glutinosa were especially betulin and its derivatives. In the last part of this study we focused on the antiparasitic activity of 400 synthetic molecules from the Pathogen Box. Eight out of them were significantly efficient against T. gondii, among which three showed an important selectivity. Further experiments must be completed in the case of N. caninum.

L'objectif de cette thèse est de mettre en place des outils permettant l'éco-purification de produits naturels par chromatographie de partage centrifuge (CPC), une technique préparative permettant la séparation de composés grâce à un système solvant constitué de deux liquides non miscibles. Ce manuscrit expose dans un premier temps une brève présentation des différentes techniques préparatives fréquemment utilisées pour la purification de produits naturels, puis détaille la technique de chromatographie de partage centrifuge. Le concept de chimie verte est alors introduit avant d'exposer la manière dont il sera pris en compte par la suite. Ainsi, un développement de méthode CPC à petite échelle, dans le but de limiter la consommation de solvants et la production de déchets, tout en limitant la consommation d'énergie, est illustré par la purification du carnosol issu du romarin. Par la suite, une nouvelle méthodologie de changement d'échelle en CPC est introduite, afin de pouvoir augmenter de manière efficace la productivité d'une méthode de purification, sans avoir à la redévelopper à grande échelle. L'utilisation de cette méthodologie peut notamment permettre à un utilisateur CPC de réduire considérablement sa consommation de solvants et d'énergie, tout comme sa génération de déchets chimiques. Cette méthodologie de changement d'échelle est appliquée dans le cadre de la purification du carnosol développée en amont. Enfin, la dernière partie de ces travaux est consacrée à la substitution de solvants d'origine pétrolière, par des solvants plus respectueux de l'environnement, principalement d'origine agro-sourcée / The main objective of this thesis is to propose some clues for natural products eco-purification by centrifugal partition chromatography (CPC), a preparative separation technique that uses a biphasic solvent system. First, the manuscript describes the differents preparative techniques commonly used for natural products purification. Then, the centrifugal partition chromatography technique is detailed. The green chemistry concept is subsequently introduced and discussed in regard to its application in purification process. A method development is realized on a small scale CPC, illustrating the reduction of solvent consumption and waste production, through the carnosol purification from rosemary. Later, a new scale-up methodology for CPC is introduced to efficiently transfer the method on larger instrument and increase production. This new methodology will allow for a CPC user to reduce solvent and energy consumption and chemical wastes discharges. This scale-up methodology is then applied to carnosol purification from a rosemary solid extract. Finally, the last part of this manuscript is devoted to petroleum solvents substitution by more environmentally friendly solvents like bio-sourced solvents

La présence d’un métabolisme actif des bactéries lactiques dans le vin logé en fûts de chêne induit une augmentation de la concentration des composés volatils du bois. Ce phénomène a récemment été attribué à l'activité glycosidique des bactéries. Le glucoside précurseur d'un composé majeur de l’arôme boisé (whiskylactone) a déjà été identifié et quantifié dans le bois de chêne. Mais aucune donnée n'était disponible jusqu’à présent concernant l’identification formelle des précurseurs pour d’autres arômes du bois de chêne.Un premier travail a permis de montrer que les précurseurs monoglycosides n'existaient pas dans le bois de chêne, dans les spiritueux et dans le vin. L'étude a été réalisée à l’aide de la technique UPLC-FT/MS, en utilisant la vanilline-β-D-glucopyranoside, la vanilline-β-D-xylopyranoside, et la coniféraldéhyde-β-D-glucopyranoside, synthétisées par réaction par transfert de phase. Dans un deuxième temps, une purification des précurseurs glycosidiques complexes a été réalisée à l’aide de la Chromatographie de Partage Centrifuge (CPC) à partir d’un extrait de bois de chêne. Le choix du système de solvants a été basé sur une égale répartition dans les deux phases de la libération d’arômes par hydrolyse enzymatique. Cela a conduit à la détermination du nouveau concept de coefficient de partage d’activité Kca. Après purification et fractionnement, la vanilline galloylglucoside, le triméthoxyphénol-galloyl-glucoside et le macarangioside E ont été isolés du bois et identifiés par HPLC-ESI-MS et RMN. Ces précurseurs ont été quantifiés dans différentes espèces de chêne par HPLC-QqQ-MS. Ces trois composés sont les précurseurs respectivement de la vanilline, du 3,4,5-triméthoxyphénol et du 3-oxo-α-ionol. Par dégradation thermique, le macarangioside E peut conduire à la mégastigmatriénone et à la 4-oxo-isophorone, dont les notes aromatiques sont le tabac et l’encens. Ces composés complètent la connaissance que nous avons de l’arôme boisé du vin et contribuent ainsi à une meilleure compréhension de la genèse du bouquet tertiaire. / The presence of lactic acid bacteria (LAB) in oak barrels induces an increase in wood volatile compounds concentration. This phenomenon could be due to the glycosidic activity of LAB. The glucosidic precursor of a major woody aroma compound (oak lactone) was identified and quantified in oak wood but no data was available concerning the presence of other flavor precursors in oak wood. This study showed that monoglycosidic precursors did not exist in oak, in spirits and in wines. The study was performed by UPLC-FT/MS, using vanillin-β-D-glucopyranoside, vanillin-β-D-xylopyranoside, and coniferaldehyde-β-D-glucopyranoside as standards. These molecules were synthesized by phase transfer reaction. Purification of a vanillin glycoside precursor was done by centrifugal partition chromatography (CPC). The choice of the solvent system was based on an equal distribution in both phases of the aromas released by enzymatic hydrolysis. This led to the determination of the new concept, the activity partition coefficient Kca. After purification and fractionation, vanillin galloylglucoside, trimethoxyphenol-galloylglucoside and macarangioside E were isolated from wood and identified by HPLC-ESI-MS and NMR analysis. These precursors were quantified in different oak species by HPLC-QqQ-MS. These three compounds are precursors of vanillin, 3,4,5-trimethoxyphenol and 3-oxo-α-ionol respectively. The macarangioside E can lead by thermal degradation, to megastigmatrienone and 4-oxo-isophorone which have aromatic notes of tobacco and incense. These compounds are involved in the woody aroma of the wine and the genesis of the bouquet.

Les travaux de cette thèse portent sur le développement de nouvelles méthodologies de purification des peptides pharmaceutiques par chromatographie de partage centrifuge (CPC) dans le but de l'introduction de cette technique comme outil de R&D mais surtout de production en milieu industriel. Le caractère original de ces travaux porte essentiellement sur l'introduction de nouveaux systèmes de solvants et la mise au point de nouveaux procédés de purification en mode CPC co-courant. Les différents aspects liés à l'industrialisation des différents procédés de purification ont également été étudiés.La première partie des travaux a consisté en l'étude de quelques nouveaux aspects de l'intérêt de l'application du mode co-courant en chromatographie de partage centrifuge. Une méthodologie originale de purification des peptides tensioactifs non ioniques en mode CPC co-courant a été mise au point. Cette méthodologie a permis de résoudre les problèmes de perturbations hydrodynamiques et de perte de phase stationnaire engendrés par le caractère tensioactif de ces molécules et a été appliquée avec succès à la purification d'une cyclosporine modifiée douée d'une activité anti-virale et faiblement soluble dans les solvants usuellement utilisés en CLHP. Une étude fondamentale de l'effet du peptide sur le comportement hydrodynamique des deux phases lors de la séparation et la visualisation des modèles d'écoulement au sein de la colonne CPC a permis la mise en évidence du role de la ciclosporine modifiée dans la perturbation de la composition des phases du système chromatographique. D'autres aspects de l'intérêt du mode co-courant en CPC ont été étudiés lors de cette étude, notamment l'amélioration de la robustesse et de la résolution de la séparation.La seconde partie des travaux a porté sur le développement de nouveaux systèmes biphasiques de solvants particulièrement adaptés à la purification des peptides hydrophobes non-ioniques, notamment les intermédiaires de synthèse protégés, qui sont très faiblement solubles dans la plupart des solvants communs utilisés en chromatographie. Deux gammes quaternaire et quinaire de systèmes biphasiques de solvants, ainsi qu'un système biphasique ternaire ont été introduits. L'originalité de ces systèmes porte sur l'usage de solvants verts à fort caractère solvatant tel que le Methyl-THF et le cyclopentyl methyl ether (CPME). Les systèmes développés ont été efficacement utilisés pour la purification en CPC d'une exénatide protégée de 39 acides aminés et d'un peptide protégé de 8 acides aminés intermédiaire de la synthèse de la bivalirudine. Ces systèmes devraient être utiles pour une utilisation générale en CPC pour la séparation des peptides synthétiques hydrophobes libres ou protégés. / The work presented in this thesis deals with the development of new methodologies for the purification of pharmaceutical peptides by centrifugal partition chromatography (CPC) in order to introduce this technique as a tool for R & D but also in industrial production. The original character of this work relies on the introduction of new solvent systems and the development of new purification processes based on the co-current CPC mode. The different aspects of the process intensification and industrialization have also been studied.In the first part of the work, a study of some new aspects of the interest of the application of the stationary phase co-current mode in CPC is described. An original method for the purification of non-ionic tensioactive peptides in the co-current CPC mode was developed. This method has been successfully applied to the purification of a modified cyclosporine showing a therapeutic interest. This particular elution mode, taking advantage of the liquid nature of the stationary phase, appears to be an efficient solution to get round some hydrodynamic instabilities that sometimes appears during a purification intensification by CPC. A fundamental study of the effect of the peptide on the hydrodynamic behavior of the two phases in the separation and visualization of flow patterns within the CPC column allowed highlighting the role of the peptide in the disruption of phases composition of the chromatographic system. Other aspects of the interest of the co-current mode in CPC were investigated in this study, including the improvement of the efficiency and the resolution of the separation.The second part of the work focused on the development of new biphasic solvent systems particularly suitable for the purification of hydrophobic non-ionic peptides, including protected intermediates, which are very poorly soluble in the most common solvents used in chromatography. Two new scales of biphasic solvent systems showing a wide range of polarity and a ternary biphasic system were introduced to overcome solubility problems often encountered with synthetic hydrophobic protected peptides. The originality of these systems relies on the use of green solvents with high solvating character such as Methyl-THF and cyclopentyl methyl ether (CPME). The developed systems have been effectively used for the purification in CPC of a 39mer protected exenatide and and a 8mer protected peptide intermediate of bivalirudin synthesis.

En les últimes dècades, el fenomen de l’enantioselectivitat ha adquirit una importància creixent per a la indústria farmacèutica a l’hora del desenvolupament de nous fàrmacs. Això és degut a la observació d’una diferent resposta per part de l’organisme en funció de l’estereoquímica de la molècula exògena administrada, ocasionada per l’elevada estereoselectivitat dels processos fisiològics. Diferents exemples es poden trobar a la literatura a partir del desastre produït pel fàrmac anomenat talidomida, en què es va responsabilitzar la forma S de l’efecte teratogen mentre s’assignà l’acció sedant a la R. Molts altres fàrmacs quirals presenten una dicotomia d’efecte pels enantiòmers. A mode d’exemple l’anestèsic prolocaïna presenta diferències d’activitat entre enantiòmers. En aquest cas la forma de configuració S posseix majoritàriament l’acció anestèsica, mentre que la R és responsable dels efectes tòxics del fàrmac, que pot produir metahemoglobinèmia. Així, doncs, l’adiministració, i per tant la comercialització de fàrmacs enantiomèricmanet purs, simplifica aspectes farmacològics, farmacocinètics, terapèutics i toxicològics de l’acció dels fàrmacs. Altres avantatges que s’aconsegueixen amb aquest procedir són la disminució de la dosi de fàrmac requerida per a produir l’efecte desitjat i la menor variabilitat interpersonal de l’efecte produït per una determinada dosi. Degut a la importància de l’administració de fàrmacs enantiomèricament purs, en el present treball s’estudia l’aplicació de la cromatografia en contracorrent (CPC/CCC) en la separació de mescles racèmiques. La CCC/CPC és una variant de la cromatografia líquida, en la què la fase mòbil i la fase estacionària estan formades per dos líquids immiscibles entre sí. Així, s’han dissenyat i sintetitzat noves entitats quirals derivades de l’aminoàcid L-prolina. Una vegada caracteritzades, s’ha estudiat la seva aplicació en la separació de racèmics, a la vegada que s’ha estudiat el seu mecanisme d’enantioreconeixment per poder establir unes pautes a l’hora de dissenyar nous selectors quirals (SQ). D’altra banda, la CCC/CPC al tractar-se d’una tècnica que es dona entre dos líquids immiscibles. S’ha estudiat l’aplicació de nous sistemes de dissolvents menys contaminats, com es el cas de l’etoxinonafluorobutà. Així, s’han construït diferents sistemes de dissolvents que contenen el dissolvent fluorat, a l’hora que s’han utilitzat SQs fluorats. / Nowdays, the significance of the enantiomèric purity in the chiral active ingredients used in drug manufacture is well recognized. In addition, the strict regulations established by health authorities on the commercialisation of chiral drugs, has led to the requirement for analytical and preparative methods for enantioseparation. Although diverse procedures exist, chromatographic techniques are amongst the most used to resolve mixtures of enantiomers at a preparative level. In the present doctoral thesis we intend to study the enantioselectivity phenomena of L-proline derivatives as chiral selectors in countercurrent chromatography (CCC) using diferent solvent systems. CCC is an effective separation technique base don the differences in partitioning of solutes in a sample between two non-miscible solvents or solutions that constitute the solvent system. Therefore, the mobile and the stationary phases in the chromatographic process are liquids. The absence of a solid support opens a whole range of possibilities to apply alternative elution modes alternatives to the classic one. The exchange between mobile phase and stationary phase during the separation, that CCC only involves the change of a valve position, allows the dual and mutidual mode. Also, the application of ph-zone refining, a kind of displacement chromatography that involve the addition of a displacement agent in the mobile phase, has been evaluated in order to improve the separation of ionizable racemates. Finally, the evaluation of the enantioselectivite capacity of fluorinated solvents and chiral selectors has been tested in CCC and in liquid membranes.

Ce travail de thèse est une contribution à l’étude phytochimique par Chromatographie de Partage Centrifuge (CPC), de trois plantes utilisées en médecine traditionnelle au Soudan : Aristolochia bracteolata (plante entière), Ziziphus spina-christi (feuilles) et Hydnora abyssinica (rhizomes). Ce travail a permis de mettre au point trois méthodologies de purification par CPC, applicables au fractionnement des acides aristolochiques, des flavonoïdes ou des proanthocyanidols (PAC). Dans ce contexte, la première partie de ce manuscrit est consacrée aux notions générales portant sur la CPC. La deuxième partie porte sur l’étude d’Aristolochia bracteolata. Cette plante est utilisée en médecine traditionnelle, malgré la présence d'acides aristolochiques qui confèrent une néphrotoxicité élevée. Ce travail a permis de mettre au point une méthode innovante pour l’isolement et la purification, avec un très haut niveau de pureté, des acides aristolochiques I, II et IIIa à partir d’un extrait brut, en une étape par CPC en mode d’échange d’ions forts (SIX-CPC). L’acide aristolochique IIIa n’avait jamais été décrit dans cette plante auparavant. Ces résultats ont fait l’objet d’une publication en 2015 dans Separation and Purification Technology. Dans la troisième partie de cette thèse, la CPC a été appliquée à l’isolement de flavonosides présents dans Z. spina-christi. Nous appuyant sur l’expérience du laboratoire dans l’extraction par CPC des flavonosides du Ginkgo biloba, nous proposons une méthodologie de purification utilisant les systèmes de solvant biphasiques EtOAc/n-BuOH/MeOH/H2O et EtOAc/n-BuOH/H2O à différents ratios en fonction de la polarité des flavonosides. Dans la dernière partie, l’étude phytochimique de Hydnora abyssinica a mis en évidence la présence de PACs, polymères de hauts poids moléculaires de flavanols. La méthodologie de fractionnement CPC, précédée d’un pré-fractionnement sur résine LH-20, a permis l’isolement pour la première fois dans cette plante de la katsumadine et du rhodioloside. / This work was a contribution to the phytochemical study of three Sudanese medicinal plants: Aristolochia bracteolata (Whole plant), Ziziphus spina-christi (Leaves) and Hydnora abyssinica (Rhizomes). The specificity of this research program was to emphasize the application of Centrifugal Partition Chromatography (CPC) for the fractionation of these plants. Three specific CPC methodologies were developed for the purification of either aristolochic acids, flavonoids or proanthocyanidins (PACs). In this context, the first part of this manuscript was devoted to the presentation of the CPC methodology. The second part focused on the fractionation of crude extract of Aristolochia bracteolata. This plant is used in traditional medicine, in spite of the presence of aristolochic acids that confer a high nephrotoxicity. In this work was developed an innovating procedure for the isolation and purification in high purity of aristolochic acids I, II and IIIa, in one step from crude extract, using Strong Ions eXchange CPC (SIX-CPC). These results were published in 2015 in Separation and Purification Technology. In the third part, the flavonosides present in Z. spina-christi were isolated using CPC, either in normal or reverse elution mode, using two phases solvent systems EtOAc/n-BuOH/MeOH/H2O or EtOAc/n-BuOH/H2O with different ratios. In the last part, the phytochemical study of Hydnora abyssinica led to the fractionation of PACs, polymers of high molecular weight of flavanols. The CPC fractionation methodology, preceded by LH-20 resin pre-fractionation, allowed the isolation of katsumadine and rhodioloside.

L'objectif de ce travail de thèse était la caractérisation puis l'étude des applications potentielles dans le domaine des extraits naturels végétaux ou d'origine fermentaire d'un nouvel Extracteur de Partage Centrifuge (EPC) prototype. Ce but originel a été sensiblement infléchit et a conduit, au fil de l'avancement des études menées, à des développements différents et/ou complémentaires à ceux initialement imaginés. ce travail portait au départ sur l'extraction et la purification des métabolites issus principalement des biotechnologies blanches (acides succinique, itaconique,…), mais très rapidement, nous avons été amené à recentrer nos recherches sur d'autres métabolites naturels issus d'extraits de plantes (Glycyrrhiza glabra, Sinapis alba, et Anogeissus leiocarpus) et une seule cible fermentaire (l'acide itaconique). / The aim of this thesis was the characterization and study of potential applications of a new Centrifugal Partition Extractor (CPE) prototype, in the field of natural plant extracts and withe biotechnology. This work initially focused on the extraction and purification of metabolites mainly from white biotechnology (succinic acid, itaconic acid, ...), but very quickly, we have been led to focus our research on other metabolites from natural extracts plant (Glycyrrhiza glabra, Sinapis alba, and Anogeissus leiocarpus) and one target fermentation (itaconic acid).