Les lichens produisent une variété de métabolites secondaires de défense en réponse à un stimulus externe (intensité lumineuse, prédation, pathogène, conditions climatiques, etc.) afin de protéger les partenaires symbiotiques. Plusieurs activités biologiques sont associées à ces métabolites de défense : antitumorale, antipyrétique, anti-inflammatoire, antioxydante, antimycobactérienne, antimicrobienne et analgésique. Les décoctions de lichens étaient d'ailleurs utilisées en médecine traditionnelle pour traiter les maladies respiratoires (irritation de la gorge, toux, asthme et tuberculose), le diabète et les infections intestinales. L'objectif du projet consiste à isoler et identifier de nouveaux produits naturels bioactifs issus des lichens du grand du nord du Québec qui vivent des stress uniques au monde. La diversité moléculaire des lichens Stereocaulon paschale et Cladonia stellaris provenant de la région d'Umiujaq a été étudiée. Pour ce faire, des tests in vitro indicatifs de l'inhibition des étapes majeures de la carcinogenèse (initiation, promotion et progression) et anti-inflammatoires ont été réalisés lors du criblage biologique des extraits bruts pour identifier de nouveaux agents chimiopréventifs du cancer. Afin de localiser les composés actifs directement sur le chromatogramme, les extraits bruts ont été microfractionnés par chromatographie liquide à haute performance (HPLC), puis les fractions ont été soumises aux tests biologiques. Parallèlement, un premier criblage chimique des extraits bruts a été fait par HPLC-UV-TOF-HRMS. L'isolation à l'échelle du milligramme des produits naturels a ensuite été effectuée par chromatographie liquide à moyenne pression (MPLC). Puis, la structure des composés purs a été élucidée par une variété de méthodes spectroscopiques telles que la RMN, HRMS, IR, etc.

Myrianthus arboreus est une essence de la forêt tropicale d’Afrique dont les tissus contiennent des molécules bioactives intéressantes. Les données ethnopharmacologiques africaines attribuent à l’extrait aqueux d’écorces de racines de M. arboreus des effets thérapeutiques notamment antidiabétique. Le but de cette thèse était de valider ce potentiel à travers trois séries des bioessais cellulaires in vitro, d’identifier les principes actifs et d’élucider les mécanismes d’actions par lesquels la plante exerce son activité sur le diabète. Une étude préliminaire sur les différents extraits et fractions obtenus à partir de solvants de force de polarité croissante (dichlorométhane, éthanol, méthanol, eau) a été menée et a démontré un excellent potentiel antioxydant de l’extrait éthanolique et de sa fraction acétate d’éthyle comparable à celui de l’Oligopin®, un extrait commercial riche en proanthocyanidines. Ces résultats ont corrélé avec les teneurs en acides hydroxicimiques et en proanthocyanidines, deux classes de polyphénols présentes dans l’extrait et la fraction acétate d’éthyle. Ensuite, les résultats des bioessais cellulaires indiquent qu’aucun extrait ou fraction n’a été capable de stimuler le transport de glucose dans les cellules musculaires C2C12. A l’inverse, l’extrait éthanolique, sa fraction hexanique et sa fraction enrichie en alcaloïdes se sont démarqués par leur effet sur le contrôle de l’homéostasie hépatique du glucose. Parallèlement, la fraction acétate d’éthyle a uniquement démontré un profil plus prometteur en diminuant la production de glucose dans le foie. Plus précisément, ces extraits et fractions ont significativement inhibé l’activité du glucose-6-phostaptase (G6Pase) via la stimulation des voies insulino-dépendante (Akt) et – indépendante (AMPK), à l’exception de la fraction EAc qui n’active que l’AMPK. Ce dernier mécanisme est semblable à celui de la metformine, l’hypoglycémiant oral le plus utilisé dans le monde. D’autre part, les extraits et fractions bioactifs ont également augmenté l’activité de la glycogène synthétase (GS) suite à la phosphorylation de la glycogène synthase kinase-3. Le sous-fractionnement de la fraction hexanique guidé par les deux bioessais a conduit à l’isolation de sept composés majeurs, dont quatre nouveaux triterpènes pentacycliques ayant un fragment férulate. L’acide 3β-O-trans-féruloyl-2α, 19α- dihydroxyurs-12-en-28-oïque (H1), l’acide 2α-acetoxy-3-β-0-trans-féruloryl-19α-hydroxyl- 12-en-28-oïque (H3) et l’acide ursolique (H5) sont responsables, en grande partie, de l’activité antidiabétique de la fraction hexanique. Ils ont démontré le même mécanisme d’action que l’extrait éthanolique en diminuant l’activité de la G6Pase et en augmentant celle de la GS ainsi qu’en activant les voies de signalisation impliquées. Le H3 s’est démarqué par son effet le plus puissant et comparable à celui de l’extrait éthanolique et sa fraction hexanique dans toutes les expériences. D’autre part, le sous-fractionnement de la fraction acétate d’éthyle guidé par les même bioessais a permis d’isoler cinq composés phénoliques, dont deux regioisomères Cglycosyl flavone à savoir isoorientine et orientine, ainsi que trois composés phénoliques très connus tels que l’acide chlorogénique, l’acide protocatéchique et l’aldéhyde protocatéchique. Dans tous les bioessais, isoorientine s’est démarqué avec ses effets remarquables en diminuant l’activité de la G6Pase, et augmentant celle de la GS, comparable à la fraction acétate d’éthyle. En conclusion, les résultats de cette thèse soutiennent le potentiel antidiabétique de M. arboreus rapporté dans la médecine traditionnelle africaine. Cette activité implique essentiellement le contrôle de l’homéostasie de glucose au niveau du foie à travers les voies de signalisation médiées par l’Akt, l’AMPK et la GSK-3. Les composés actifs tels que les dérivés féruliques de triterpène (H1 et H3) ainsi que le C-glycoside du flavones l’isoorientine (E1), avec un potentiel anti-diabétique prometteur pourront servir comme nouveaux candidats thérapeutiques des préparations traditionnelles ou pour des fins thérapeutiques ultérieures. Ces molécules bioactives vont représenter les marqueurs importants pour toute homologation future de cet extrait naturel de l’ethnopharmacologie congolaise. / Myrianthus arboreus is a tree of the tropical rainforest of Africa the tissues of which contain promising bioactive compounds. African ethnopharmacological data attribute to the aqueous extract of M. arboreus root bark therapeutic effects including antidiabetic. The aim of this thesis was to validate this potential through three series of cell-bioassays, to identify the principle responsible for this activity and to elucidate the mechanisms of actions by which this plant extract exerts its antidiabetic activity. A preliminary study on different extracts and fractions performed with solvent of increasing polarity (dichloromethane, ethanol, methanol and water) has revealed an excellent antioxidant potential of ethanol extract and of its ethyl acetate fraction comparable to that of Oligopin®, a commercial extract rich in proanthocyanidins. This result was well correlated with the levels of hydroxycinnamic acids and proanthocyanins, two classes of polyphenols present in the extract and its antioxidant fraction. In addition, the results of cell bioassays indicate that no extract or fraction was able to stimulate glucose transport in C2C12 muscle cells. In contrast, the ethanolic extract, its hexane and the alkaloid-enriched fractions stood out by their effect on the control of hepatic glucose homeostasis. Similarly, the ethyl acetate fraction only demonstrated a more promising profile by decreasing glucose production in the liver. Specifically, these extracts and fractions significantly inhibited glucose-6-phostaptase (G6Pase) activity via insulindependent (Akt) and -independent (AMPK) pathway stimulation, except for the ethyl acetate ethanolic fraction which only activated AMPK. The latter mechanism is similar to that of metformin, the most widely used oral hypoglycemic drug in the world. On the other hand, bioactive extracts and fractions also increased the activity of glycogen synthase (GS) through the phosphorylation of glycogen synthase kinase-3. Sub-fractionation of the hexane fraction guided by the two bioassays resulted in the isolation of seven major compounds, including new pentacyclic triterpenes having a ferulate fragment. 3β-O-trans-feruloyl-2α, 19α-dihydroxyurs-12-en-28-oic acid (H1), 2α-acetoxy-3- β-O-trans-feruloryl-19α-hydroxyl-acid 12-en-28- oic acid (H3) and ursolic acid (H5) which are responsible, to a large extent, for the antidiabetic activity of the hexane fraction. The active constituents exhibit the same mechanism of action as the EtOH extract by decreasing the activity of G6Pase, increasing that of GS and activating signaling pathways involved. The H3 stood out for its most powerful effect which was determined to be comparable to that of the ethanolic extract and to its Hexane fraction in all experiments. On the other hand, bioassay-guided fractionation of ethyl acetate fraction led to the isolation of five phenolic compounds, including two regioisomers C-glycosyl flavons namely isoorientin and orientin, along with three well-known phenolic compounds, chlorogenic acid, protocatechuic acid and protoctehuic aldehyde. In all experiments, isoorientin (E1) stood out with its most powerful effects, by decreasing the activity of G6Pase and increasing the GS. Altogether, the results of the present thesis support the antidiabetic potential of M. arboreus reported by African folk medicine, which involves control of glucose homeostasis in the liver via Akt, AMPK and GSK-3 phosphorylation. The bioactive molecules ferulic derivatives of triterpenes (H1 and H3), and C-glycosyl flavone E1 determined in studied extracts and fractions were determined to have a promising anti-diabetic activity, can be used as new therapeutic candidates for traditional preparations or for future therapeutic purposes. These molecules can also be used as markers for future authentifications of the natural products based on Myrianthus arboreus root bark extracts.

La tache bactérienne (Xanthomonas campestris pv. vitians) cause d’importantes pertes économiques dans la culture de la laitue (Lactuca sativa) lorsque les conditions sont propices à son développement. Un seul produit étant homologué au Canada contre cette maladie, peu d’options s’offrent aux producteurs pour lutter contre cette dernière. Cette étude avait pour objectif d’évaluer différents sels (benzoate de sodium, bicarbonate de sodium, carbonate de sodium, métabisulfite de sodium et sorbate de potassium) et extraits végétaux à base de feuilles de chêne (Quercus rubra), choux frisés (Brassica oleracea var. sabellica) et clous de girofle (Syzygium aromaticum) pour lutter contre la tache bactérienne. Sur la base des concentrations bactéricides minimales (CBMs), les sels se sont avérés plus toxiques envers X. campestris pv. vitians que les extraits végétaux avec des valeurs de CBM inférieures. Parmi les extraits végétaux testés, les extraits à l’éthanol de feuilles de chêne et les extraits de clous de girofle se sont révélés les plus toxiques envers la bactérie. Le bioessai I a montré l’efficacité du carbonate de sodium et du benzoate de sodium à réprimer la maladie en présence d’une pression de maladie faible à modérée. De même, différents extraits de clous de girofle, feuilles de chêne et choux frisés (en combinaison ou non avec un sel) ont permis une réduction marquée de la maladie lors des bioessais II et III. En présence d’une forte pression de maladie (bioessai IV), aucun des traitements ayant causé une réduction intéressante de la tache bactérienne lors des essais I, II et III n’a toutefois mené à une réduction suffisamment importante de la maladie pour permettre la commercialisation des laitues. Plusieurs extraits végétaux et sels ont montré au cours de cette étude un potentiel prophylactique intéressant qui pourrait éventuellement être exploité dans un programme de lutte intégrée contre la tache bactérienne de la laitue.

À l'échelle mondiale, le norovirus humain (HuNoV) et le virus de l'hépatite A (VHA) sont associés aux maladies d'origine alimentaire, ce qui constitue une préoccupation majeure pour le secteur de la santé et de l'alimentation. Afin de garantir la salubrité des aliments et des produits transformés en industrie agroalimentaire, plusieurs méthodes d'inactivation virale physiques et chimiques sont employées. Cependant, elles ne sont pas nécessairement applicables sur toutes les matrices alimentaires et certaines peuvent même générer des substances nocives. De ce fait, la présente étude porte sur la détermination du potentiel virucide des substances naturelles. Dans cette étude, le potentiel antiviral de deux huiles essentielles et de quatre extraits naturels a été évalué sur deux virus non enveloppés, soit le norovirus murin 1 (MNV-1), le VHA et un virus enveloppé, le virus de l'herpès simplex 1 (VHS-1). Des concentrations de chaque substance allant de 50 à 200 000 ppm ont été appliquées pendant 90 min de contact. L'extrait de pépins de raisin a été le plus efficace quant à la réduction de l'infectivité du VHA et du MNV-1 soit de 1,94 ± 0,17 log₁₀, 2,85 ± 0,44 log₁₀ respectivement. Pour le VHS-1, une inactivation totale a été observée à 1000 ppm. En revanche, les extraits de canneberge et de thé vert n'ont pas réussi à réduire l'infectivité des trois types de virus de plus de 1 log₁₀. Ces résultats enrichissent les connaissances actuelles sur les propriétés virucides des substances naturelles en démontrant leur potentiel antiviral contre ces trois types de virus. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives quant à l'utilisation des composés naturelles, offrant ainsi des applications prometteuses dans divers secteurs / Enteric viruses such as hepatitis A (HAV) and human norovirus (HuNoV) are the main cause of foodborne diseases worldwide. They are recognized as a major concern for public health and food sector. To minimise the risk of infection, many physical and chemical viral inactivation methods have been used. However, these approaches are not applicable to all food matrices and may generate harmful substances. Therefore, the aim of this project is to study the antiviral potential of natural compounds. For this purpose, the antiviral potential of two essential oils and four natural extracts was evaluated with two non-enveloped viruses: murine norovirus 1 (MNV-1), HAV and one enveloped virus, herpes simplex virus 1 (HSV-1) at concentrations ranging from 50 to 200,000 ppm for 90 min contact in viral pre-incubation. Grape seed extract was the most effective in reducing HAV and MNV-1 infectivity by 1.94±0.17 log10, 2.85±0.44 log₁₀ respectively. For HSV-1, a total inactivation was observed at 1000 ppm. Cranberry extract and green tea extract failed to reduce the infectivity of all three virus types by more than 1 log₁₀. This study has contributed to a better understanding of the antiviral potential of natural substances against the three types of viruses tested. Eventually, this project ultimately aims to reveal new perspectives on the use of natural compounds, thus offering promising applications in various sectors.

La laitue (Lactuca sativa) est une culture d'importance au Québec qui est affectée par de nombreux agents pathogènes dont plusieurs bactéries qui causent de lourdes pertes. Actuellement, très peu de produits phytosanitaires sont homologués au Canada pour lutter contre les maladies bactériennes de la laitue notamment la tache bactérienne (Xanthomonas campestris pv. vitians) et la maladie des taches et des nervures noires (Pseudomonas cichorii). Cette étude avait pour objectifs : (1) de déterminer les propriétés antibactériennes envers X. campestris pv. vitians et P. cichorii d'extraits à base de brocoli (Brassica oleracea var. italica), navet (Brassica rapa subsp. rapa), roquette (Eruca sativa), canola (Brassica napus), radis (Raphanus sativus), rhubarbe (Rheum rhabarbarum) et canneberge (Vaccinium macrocarpon); (2) de déterminer in vitro les doses phytotoxiques des extraits chez la laitue et (3) d'évaluer l'effet de l'application foliaire des extraits sur le développement de la tache bactérienne et des symptômes de phytotoxicité chez des laitues cultivées en serre. Les extraits de rhubarbe, de canneberge, de feuilles de radis et de navet ont montré in vitro des propriétés bactéricides contre l'une ou l'autre des bactéries à l'étude. Les doses phytotoxiques déterminées in vitro de chacun des extraits étaient comparables à l'exception de l'extrait de rhubarbe qui présentait des doses phytotoxiques plus élevées. Lors des deux bioessais réalisés en serre, l'application foliaire de l'extrait de rhubarbe a réduit significativement l'incidence ou la sévérité de la tache bactérienne chez les plants de laitue des cultivars Green Tower et Grand Rapids. L'extrait de rhubarbe a toutefois causé sur le feuillage des laitues des symptômes de phytotoxicité dont la sévérité augmentait généralement avec la concentration de l'extrait et le nombre d'application. Il serait intéressant dans les travaux futurs d'identifier la(les) molécule(s) de l'extrait de rhubarbe responsable(s) de l'effet prophylactique et celle(s) causant des symptômes de phytotoxicité.

Le règne végétal est une ressource renouvelable d'une large gamme de métabolites secondaires biologiquement actifs. Ces travaux de thèse proposent une stratégie multidisciplinaire d'évaluation du potentiel de composés phénoliques antimicrobiens d'origine végétale pour la conservation des aliments. Un criblage de l'activité antimicrobienne in vitro vis-à-vis de 8 souches de la flore pathogène et d'altération des aliments d'une centaine de molécules pures et une soixantaine d'extraits végétaux a d'abord permis de sélectionner les plus actifs. Différents mécanismes d'action vis-à-vis de S. aureus ont pu être mis en évidence par cytométrie de flux couplée à l'utilisation de marqueurs de l'état physiologique des bactéries pour quelques uns des composés actifs sélectionnés. En vue d'une application à de la viande bovine, l'activité antibactérienne des composés phénoliques ou extraits végétaux les plus actifs a été réévaluée dans des milieux de culture plus complexes mimant leur teneur en protéines et en matières grasses. Les résultats de ce criblage et un suivi microbiologique de viande hachée de bœuf avec 1% (m/m) d'extrait ajouté ont permis d'observer que les pertes d'activité antibactérienne observées étaient notamment corrélées aux interactions des composés phénoliques avec les protéines ou les matières grasses. L'incorporation des composés phénoliques ou extraits végétaux dans des matériaux d'emballage en contact alimentaire a constitué la seconde voie de mise en œuvre envisagée. Des films plastiques conservant une activité antibactérienne ont ainsi pu être élaborés par voie fondue / The plant kingdom is a renewable resource of a wide range of biologically active secondary metabolites. This thesis proposes a multidisciplinary strategy for evaluating the potential of plant-derived antimicrobial phenolic compounds for food preservation. A screening of the antimicrobial activity in vitro against 8 strains of foodborne pathogenic and spoilage microorganisms of a hundred pure molecules and about sixty plant extracts allowed to select the most active. Different mechanisms of action with respect to S. aureus could be demonstrated by flow cytometry coupled with the use of probes of the physiological state of the bacteria for some of the selected active compounds. For application to beef, the antibacterial activity of the most active phenolic compounds or plant extracts has been re-evaluated in more complex culture media mimicking their protein and fat content. The results of this screening and a microbiological monitoring of minced beef with 1% (m / m) of added extract made it possible to observe that the observed losses of antibacterial activity were in particular correlated with the interactions of the phenolic compounds with the proteins or fat. Incorporation of phenolic compounds or plant extracts into packaging materials in contact with food constituted was the second proposed route of implementation. Plastic films that retain antibacterial activity have thus been able to be prepared by melting