Th. univ.--Sci. pétrolières, option chimie--Paris 6, 1995. / 1996 d'après la déclaration de dépôt légal. Bibliogr. p. 163-167 Résumé en français et en anglais.

L’hydrolyse de l’hémoglobine bovine par la pepsine peut être considérée comme une voie importante d’obtention de peptides antimicrobiens face à l’émergence des résistances bactériennes aux divers antibiotiques. Des alcools connus comme des solvants structurants ont été utilisés afin d’aboutir à une hydrolyse ménagée de l’hémoglobine par la pepsine. Le méthanol, l’éthanol, le propanol, le butanol ou le trifluoroéthanol ont été utilisés en vue de préserver ou d’induire de nouvelles modifications structurales de l’hémoglobine. L’hydrolyse pepsique de l’hémoglobine en milieu hydroalcoolique a aboutit à un mélange peptidique moins complexe majoritairement composé de peptides intermédiaires à activité antimicrobienne. L’étude des variations structurales a été réalisée par dichroïsme circulaire, spectrofluorimétrie et spectrophotométrie UV-visible. L’utilisation de 10% de TFE a permis l’obtention d’un hydrolysat moins complexe riche en peptides intermédiaires hydrophobes mais à concentration faible. La présence de 40% de méthanol, 30% d’éthanol, 20% de propanol ou de 10% de butanol a amélioré cette concentration. Ces alcools ont rendu plus spécifique l’activité de l’enzyme par une augmentation de l’hydrolyse préférentiellement en position C-terminale des leucines. Ils ont également rendu accessible le coeur hydrophobe de l’hémoglobine permettant ainsi d’obtenir une nouvelle famille peptidique: la famille α 67-106. Cette famille a montré une activité antimicrobienne vis-à-vis de quatre souches bactériennes (CMI: 35,2-187,1 μM) et une activité antihypertensive potentielle par sa capacité d’inhibition de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (CI50: 42,55-1095 μM). / In view of the emergence of resistant bacteria, hydrolysis of bovine hemoglobin by pepsin can be considered as an important way for the obtaining of antimicrobial peptides. Known alcohols as structural solvents were used to lead to a limited hydrolysis of bovine hemoglobin. Methanol, ethanol, propanol, butanol, or trifluoroethanol were used in order to preserve or induce further structural changes of hemoglobin. Peptic hydrolysis of hemoglobin in hydroalcoholic solution has permitted to obtain less complex hydrolysate mainly composed of intermediate antimicrobial peptides. Structural changes of proteins were investigated using spectroscopic methods, such as, UV-visible spectophotometry, fluorescence spectroscopy and circular dichroïsm. Use of 10% TFE was allowed to less complex hydrolysate, containing intermediate hydrophobic peptides. Neverless, concentration of these peptides was low. Use of 40% methanol, 30% ethanol, 20% propanol or 10% butanol has improved this concentration. These alcohols have induced and increased more specific activity of pepsin, located preferentially in C-terminal position of leucine. They have also made available the hydrophobic core of hemoglobin allowing to a new peptide family: 67-106 α family. This family showed antimicrobial activity against four bacterial strains (MIC: 35.2-187.1 μM) and displayed at the same time ACE inhibitory activity (IC50: 42.55-1095 μM).

Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Met samenvatting in het Nederlands.

Th.--Sci phys., biochim.--Lille 1, 1979. N°: 451.

La luzerne est la plante la plus cultivée dans le monde et est une excellente source de protéines. Cependant, la RuBisCO a montré le plus d'intérêt. Cette protéine a été étiquetée comme la protéine la plus abondante sur terre, elle constitue environ 65% (p/p) des protéines solubles de la luzerne. Dans ce travail une nouvelle méthode a été mise en place pour la purification de la RuBisCO à partir de la poudre de luzerne 10% (p/v) en utilisant deux solvants différents et l’effet du pH. Premièrement, des méthodes d’analyse qualitative et quantitative ont été utilisées pour confirmer l’efficacité de la méthode de purification qui pourrait remplacer certains procédés industriels classiques. Puis, une hydrolyse pepsique a été réalisée sur la RuBisCO purifiée qui aboutit à une forte population peptidique bioactive. Les peptides finaux de 24h d’hydrolyse ont montré une meilleure activité antibactérienne ou antioxydante par rapport aux autres hydrolysats. 9 nouveaux peptides antibactériens ont été identifiés et caractérisés par SM et qui ont un CMI entre 2-6mM contre quatre espèces de bactéries: B subtilis, E coli, L innocua et M luteus. En plus, des fractions peptidiques antioxydantes ont également été identifiées dans ce travail. Et leur activité antioxydante a été évaluée par différents tests in vitro et in vivo sur l’huile de Colza. Enfin, l’addition du peptide RDRFL issu de l’hydrolyse pepsique de la RuBisCO a montré un effet positif sur la prolongation de la durée de conservation de la viande hachée et de la purée de tomate. / Alfalfa is an excellent source of protein. However, RuBisCO proteins showed most interest. Indeed, this protein has been labelled the most abundant on earth; it constitutes about 65% (w/w) of soluble leaf protein of Alfalfa. In this work, a new method was introduced for the purification of RuBisCO from alfalfa powder 10% (w /v), using two different solvents and pH effect. In a first step, the performance of the proposed RuBisCO recovery method was evaluated through qualitative and quantitative analysis and the results obtained showed that this new method could replace some conventional industrial processes. In a second step, enzymatic hydrolysis was carried out on the purified RuBisCO, which resulted in a large bioactive peptide population. The final peptides after 24h of hydrolysis showed better antibacterial or antioxidant activity compared to the other peptide hydrolysates. Nine new antibacterial peptides have been identified and characterized by MS and have a MIC of 2-6 mM against four species of bacteria: B subtilis, E coli, L innocua and M luteus. In addition, antioxidants peptide fractions were identified in this work, their antioxidant activity was evaluated by various in vitro and in vivo tests on oil of Colza. Finally, the addition of peptide RDRFL derived from the peptic hydrolysis of RuBisCO has a positive effect on the prolongation of the shelf life of minced meat and of tomato puree.

L’hydrogène en tant que vecteur énergétique reste tributaire, pour un développement à grande échelle, de son stockage et de la facilité de dégagement du combustible stocké. Pour les applications embarquées, portables et stationnaires, aucune technologie de stockage (H2 comprimé, H2 liquide, hydrures métalliques ou chimiques) ne répond aujourd’hui au cahier des charges d’un système de stockage. De nombreuses études se penchent donc à la fois sur l'optimisation des composants et le développement de sources d'énergie miniatures. Dans cette optique, la production d'hydrogène par l'hydrolyse des borohydrures est une technologie prometteuse pour les piles à combustible portables. En particulier, le borohydrure de sodium (NaBH4) présente de multiples avantages. Par exemple, les solutions aqueuses de NaBH4 sont non inflammables assurant ainsi la sécurité des procédés, le taux de génération d’hydrogène est facilement contrôlé par un catalyseur, les produits de réaction sont respectueux de l'environnement et peuvent être recyclés. La réaction d’hydrolyse du borohydrure alcalin peut être décrite de la façon suivante : MBH4 + (2+x) H2O → 4 H2 + MBO2.xH2O L’optimisation de la réaction d’hydrolyse et plus globalement l’optimisation du fonctionnement de la cartouche et de ces performances nécessite d’améliorer les connaissances sur les propriétés physico-chimiques du borohydrure et des métaborates en milieu aqueux plus ou moins complexe. L’un des principaux défis consiste à augmenter la concentration en NaBH4 de la solution de la cartouche, tout en évitant les inconvénients induits par la cristallisation des sous-produits (NaBO2.xH2O). Mais il est alors nécessaire de contrôler la stabillité de cette solution, par ajout d'hydroxyde de sodium qui limitera l'auto–décomposition NaBH4. Ce travail montre les deux aspects de l'analyse de la durée de vie de la cartouche génératrice d’hydrogène : – La cinétique d'hydrolyse spontanée des solutions alcalines aqueuses NaBH4 en fonction de la concentration de NaOH (élément stabilisant) et de la plage de température de fonctionnement de la cartouche,– La compréhension sans équivoque de l'opération de cristallisation NaBO2 et plus particulièrement la délimitation du domaine de la phase liquide homogène dans le système quaternaire NaBH4–NaBO2–NaOH–H2O, qui représente l’évolution du mélange lors du fonctionnement de la cartouche d'hydrogène / Numerous investigations are addressing both component optimization and development of miniature energy sources. The rise of portable eletronic devices, brings to the fore the crucial issues of power supply. The foresceable evolution in functionalities and utilizations, as regards portable eletronic devices, together with the introduction of novel electronic components, entail considerable changes in requirements, in terms of power consumption and autonomy. Hydrogen generation by means of the hydrolysis of borohydrides is a promising technology for portable fuel cells. Particularly, sodium borohydride (NaBH4) presents many advantages for that purpose. For example, NaBH4 solutions are non–flammable thus yielding safe processes; the rate of H2 generation is easily controlled by a catalyst; reaction products are environmentally benign and finally the reaction by–product can be recycled. The hydrolysis of NaBH4 in water to produce H2 gives by–products, NaBO2.yH2O, hydrated sodium borate according to MBH4 + (2+x) H2O → 4 H2 + MBO2.xH2O The interesting point of this work is to increase the amount of produced H2 in order to improve the energy density of the H2 generator system. For this, one of the main challenges is to increase the NaBH4 concentration of the cartridge solution thus avoiding the drawbacks induced by NaBO2 crystallization, but also to control the stabillity of this solution, it means add sodium hydroxyde to limit the NaBH4 self–decomposition, thus stabilizing the system. This work shows the two aspects of the analysis of the cartridge timelife : – The kinetic of spontaneous hydrolysis of alkaline aqueous NaBH4 solutions as function of NaOH concentration and the operation temperature range of the cartridge, – An unequivocal understanding of the NaBO2 crystallization process and more specifically the delimitation of the homogeneous liquid phase domain in the quaternary system NaBH4– NaBO2–NaOH–H2O, which represents the mixture present during the hydrogen cartridge operation

Les enzymes sont des protéines aux propriétés catalytiques exceptionnelles mais leur disponibilité et stabilité parfois limitées incitent à développer par ailleurs des systèmes catalytiques plus simples, moins coûteux et plus modulables. Une approche biomimétique consiste ainsi à concevoir des systèmes organocatalytiques en se basant sur la structure des enzymes et sur leur mode d'action. Le chapitre I est une mise au point bibliographique sur la conception de catalyseurs bio-inspirés essentiellement basée sur la création de cavités hydrophobes et sur l'introduction d'acides aminés dans les structures. Le chapitre II présente ensuite la synthèse de lipopeptides amphiphiles comme catalyseurs biomimétiques ainsi que leurs propriétés d'auto-assemblage. Ces molécules sont constituées d'une part d'une chaîne lipophile et d'autre part d'une séquence tripeptidique contenant généralement les motifs glycine et histidine. Ils sont obtenus par réaction de Schotten-Baumann et par couplage peptidique en solution. Le caractère amphiphile des lipopeptides induit leur auto-assemblage en milieu aqueux. Ceci a été mis en évidence dans un second temps par tensiométrie et fluorimétrie tandis que des mesures de diffusion des rayonnements (lumière, neutrons) et des observations par microscopie électronique ont pu apporter des informations sur la taille et la géométrie des agrégats formés. Les lipopeptides forment des objets globulaires dans le cas des chaînes hydrophobes les plus courtes tandis qu'on observe des réseaux de fibres pour les composés plus hydrophobes. Dans une troisième partie, l'activité catalytique des lipopeptides a été évaluée vis-à-vis de l'hydrolyse d'un ester modèle. Ainsi, l'hydrolyse du p-nitrophénylacétate en milieu aqueux a été suivie par spectrophotométrie UV-visible. La variation des structures utilisées en catalyse (séquence peptidique, longueur de chaîne) a notamment permis de mettre en évidence le rôle positif de l'histidine sur la catalyse. L'influence de l'auto-organisation a également été étudiée et une différence de comportements entre monomères et agrégats a été observée : les lipopeptides sont de meilleurs catalyseurs en tant que monomères que sous forme d'agrégats. Cela montre qu'un ajustement adéquat des propriétés hydrophobes des lipopeptides mène à une activité catalytique contrôlée vis-à-vis de l'hydrolyse d'esters. Les propriétés hydrolytiques des lipopeptides ont ensuite été étendues au clivage d'un ADN. Le chapitre IV présente ainsi l'étude de l'activité catalytique de ces différents lipopeptides vis-à-vis du clivage d'un ADN plasmidique. Dans un premier temps, des sondes de fluorescence spécifiques (bromure d'éthidium, Hoechst 33342 et pyrène) ont été utilisées pour étudier les interactions entre les lipopeptides et l'ADN et pour suivre respectivement les phénomènes d'intercalation, de liaison dans le petit sillon ou d'auto-organisation des lipopeptides. Une association entre ADN et lipopeptides a ainsi pu être observée et l'intervention de l'histidine et de la chaîne hydrophobe dans ces processus d'interaction a notamment été mise en évidence. Enfin, l'hydrolyse de l'ADN en présence des lipopeptides a été révélée par électrophorèse sur gel d'agarose puis quantifiée par photodensitométrie. Les lipopeptides à base d'histidine ont révélé une activité hydrolytique significative vis-à-vis du plasmide et le rôle positif de l'hydrophobie des composés a également été constaté. / Enzymes are proteins with remarkable catalytic properties but their stability and availability may sometimes become a limitation to their use. This is why simpler, cheaper and more tunable catalytic systems are developed in the meantime. Therefore, a biomimetic approach consists in designing organocatalysts based on enzymes' structure and mechanism. Chapter I is a bibliographic review about the design of bio-inspired organocatalysts, essentially based on the incorporation of hydrophobic cavities and the introduction of amino acids into their structures. Then, chapter II presents the synthesis of amphiphilic lipopeptides as biomimetic catalysts and their self-assembly properties. These compounds contain a lipophilic tail and a tripeptidic sequence generally consisting of glycine and histidine moieties. They are obtained thanks to Schotten-Baumann reaction and solution-phase peptide synthesis. The amphiphilic properties of the lipopeptides induce their self-assembly in aqueous media. This was evidenced afterwards by tensiometry and fluorimetry, while scattering technics (light, neutrons) and electronic microscopy observations gave information about the size and geometry of the obtained aggregates. Lipopeptides can form globular objects in the case of the shortest hydrophobic tails while fibrillar networks were observed for more hydrophobic compounds. In a third part, the catalytic activity of the lipopeptides was studied regarding the hydrolysis of a model ester. In this way, the hydrolysis of p-nitrophenyl acetate in aqueous media was monitored by UV-vis at 406 nm. Variation of the structures (peptidic sequence, hydrophobic length) evidenced the positive contribution of histidine regarding catalysis. The influence of the self-organization was also studied and different behaviors were observed depending on monomer or aggregated state: lipopeptides seemed to be better catalysts as monomer than aggregates. It showed that an adapted tuning of the hydrophobic properties of the lipopeptides leads to a controlled catalytic activity. Hydrolytic properties of the lipopeptides were further extended to DNA cleavage. Chapter IV presents the study of the catalytic activity of these different lipopeptides regarding DNA cleavage. First, specific fluorescent probes (ethidium bromide, Hoechst 33342 and pyrene) were used to study the interactions between the lipopeptides and DNA and to follow respectively intercalation, minor groove binding and self-assembly of the lipopeptides. Association between DNA and lipopeptides was evidenced as well as the role played by histidine and the hydrophobic part during the interaction process. Then, the hydrolysis of DNA in the presence of lipopeptides was revealed by gel electrophoresis and quantified using photodensitometry. Histidine-based lipopeptides showed a significant hydrolytic activity regarding plasmid DNA while a positive contribution of hydrophobicity was also evidenced.

Die vorliegende Arbeit behandelt die Synthese sowie die Eigenschaften einer Serie von organofunktionellen α-, β-, γ- und ζ-Silanen, mit einem Fokus auf Alkoxy(aminoalkyl)silanen. Der Großteil dieser Modellstrukturen wurde anschließend hinsichtlich ihrer Hydrolysekinetik in Abhängigkeit der Art der funktionellen Gruppe X (NMe3+, N(H)COOMe, N(Me)COOMe, NH2, N(H)Me, NMe2, Pip, Me), des Abstandes des Substituenten X zu dem Silicium-Atom (α-, β-, γ- und ζ-Position), der Alkoxy-Abgangsgruppe am Silicium-Atom (MeO, iPrO, tBuO) und des pD-Wertes der Reaktionslösung systematisch untersucht. Eine große Herausforderung dieser Studie war die Synthese von β-Amino-funktionalisierten Alkoxysilanen, deren Chemie aufgrund ihrer Labilität bisher kaum erforscht ist. Die einzigen literaturbekannten Vertreter stellten bislang das Trialkoxysilan (EtO)3Si(CH2)2NH2 (1) und sein Dialkoxy-Derivat (EtO)2SiMe(CH2)2NH2 (2) dar, welche durch Reaktion des entsprechenden 2-(Chlorethyl)silans mit Ammoniak unter hohem Druck im Autoklaven zugänglich sind. Unter Verwendung dieser Synthesemethode konnte sowohl die Synthese der Silane 1 und 2 reproduziert, als auch das Trimethoxy-Analogon (MeO)3Si(CH2)2NH2 (3) erstmals dargestellt werden. Darüber hinaus wurde eine Serie von organofunktionellen Monoalkoxysilanen des Typs RORSiMe(CH2)2X und ROSiMe2C(H)MeCH2X (4b–18b) im präparativen Maßstab analyserein dargestellt. Des Weiteren wurden die entsprechenden α-Silane 8a, 11a, 14a und 15a, die γ-Silane 6c, 8c, 11c, 13c–15c und 18c sowie die ζ-Silane 19 und 20 erstmals dargestellt. Weiterhin wurden die bereits literaturbekannten α-Silane 16a–18a und γ-Silane 7c, 16c und 17c für die Verwendung in den Hydrolyseexperimenten synthetisiert. Die Charakterisierung aller im Rahmen dieser Arbeit synthetisierten Verbindungen erfolgte mittels NMR-Spektroskopie (1H-, 13C-, 15N- und 29Si-NMR) und Elementaranalysen (C, H, N) bzw. HRMS-Experimente. Die hydrolytische Spaltung der Si–OC-Bindung in Alkoxy(aminoalkyl)silanen stellt einen technisch sehr wichtigen Schlüsselschritt in der Synthese von Amino-funktionalisierten Polysiloxanen dar. Um den Mechanismus dieser Si–OC-Bindungsspaltung besser zu verstehen, wurden die Alkoxysilane 4b, 4c, 5b, 6b, 6c, 7b, 7c, 8a–8c, 9b, 11a–11c, 12b, 14a–14c, 15a–15c, 16a–16c, 17a–17c, 18a–18c, 19 und 20 hinsichtlich ihrer Hydrolysekinetik in CD3CN/D2O unter sauren und basischen Bedingungen mittels 1H-NMR-Spektroskopie untersucht. Die Ergebnisse dieser Struktur–Reaktivitäts-Studie zeigten, dass die beobachteten unterschiedlichen Hydrolysegeschwindigkeiten das Resultat mehrerer Faktoren sind, wie beispielsweise elektronische und sterische Effekte, der große Einflusses des pD-Wertes und auch intramolekulare N–H∙∙∙O-Wasserstoffbrückenbindungen zwischen der protonierten Amino-Gruppe und der Alkoxy-Abgangsgruppe. Da der Einfluss dieser Effekte auf die Reaktivität der untersuchten α-, β-, γ- und ζ-Silane sehr unterschiedlich ist, kann kein klarer Zusammenhang zwischen der Hydrolysereaktivität und der Positionierung der stickstoff-haltigen funktionellen Gruppe (α-, β-, γ- und ζ-Position) erkannt werden. Die jeweils beobachtete Reaktivität entspricht vielmehr einer Summe aller zuvor genannten Teileffekte. Die Erkenntnisse, die im Rahmen dieser Arbeit erhalten wurden, ermöglichen ein verbessertes grundlegendes Verständnis der Reaktivität von funktionalisierten α-, β-, γ- und ζ-Silanen, und sind für die Silicon-Industrie von großem Interesse, da sie eine gezieltere Anwendung der α-, β- und γ-Aminosilane in der Synthese von technisch wichtigen Amino-funktionalisierten Polysiloxanen erlauben. / This thesis deals with the synthesis and properties of a series of organofunctional α-, β-, γ-, and ζ-silanes, with a focus on alkoxy(aminoalky)silanes. The majority of these model compounds were systematically investigated for their hydrolysis kinetics, depending on the functional group X (NMe3+, N(H)COOMe, N(Me)COOMe, NH2, N(H)Me, NMe2, Pip, Me), the spacer between X and the silicon atom (α-, β-, γ-, and ζ-position of the functional group), the alkoxy leaving group at the silicon atom (MeO, iPrO, tBuO), and the pD value of the reaction mixture. One of the major challenges of this study was the synthesis of β-amino-functionalized alkoxysilanes, the chemistry of which was mainly due to stability issues not well established yet. Until now, the trialkoxysilane (EtO)3Si(CH2)2NH2 (1) and its dialkoxyderivative (EtO)2SiMe(CH2)2NH2 (2) were the only representatives of this type described in the literature. They were synthesized by reaction of the respective 2-(chloroethyl)silane and ammonia under high pressure in an autoclave. Using this synthetic method, the synthesis of the silanes 1 und 2 could be reproduced and the trimethoxyanalogue (MeO)3Si(CH2)2NH2 (3) could be prepared for the first time. Furthermore, a series of organofunctional monoalkoxysilanes of the formula type RORSiMe(CH2)2X and ROSiMe2C(H)MeCH2X (4b–18b) was synthesized on a preparative scale in analytically pure form. Also, the corresponding α-silanes 8a, 11a, 14a, and 15a, the γ-silanes 6c, 8c, 11c, 13c–15c, and 18c, and the ζ-silanes 19 and 20 were prepared for the first time. In addition, the well known α-silanes 16a–18a and γ-silanes 7c, 16c, and 17c were synthesized for their use in the hydrolysis experiments. All the compounds synthesized in this study were characterized by NMR spectroscopy (1H, 13C, 15N, and 29Si NMR) and elemental analysis (C, H, N) or HRMS experiments. The hydrolytic cleavage of the Si–OC bond of alkoxy(aminoalkyl)silanes represents a technically very important key step in the synthesis of amino-functionalized polysiloxanes. To get a better understanding of the mechanism of this Si–OC bond cleavage, the alkoxysilanes 4b, 4c, 5b, 6b, 6c, 7b, 7c, 8a–8c, 9b, 11a–11c, 12b, 14a–14c, 15a–15c, 16a–16c, 17a–17c, 18a–18c, 19, and 20 were studied for their hydrolysis kinetics in CD3CN/D2O under acidic and basic conditions, using 1H NMR spectroscopy as the analytical tool. The results of these structure–reactivity studies clearly demonstrate that the different hydrolysis reactivities observed are the result of a number of parameters, such as electronic and steric effects, the strong impact of the pD value, and intramolecular N–H∙∙∙O hydrogen bonds between the protonated amino group and the alkoxy leaving group. These parameters affect the hydrolysis reactivity of the α-, β-, γ-, and ζ-silanes in an unpredictable manner, so that no clear correlation between the hydrolysis reactivity and the position of the nitrogen-containing functional group (α-, β-, γ-, and ζ-position) can be found. The observed reactivity is rather a summation of all the aformentioned parameters. The insight gained from this work allows for a much clearer conceptual understanding of the reactivity of functionalized α-, β-, γ-, and ζ-silanes. These findings are also of great interest for silicone industry as they allow for a more directed application of α-, β-, and γ-aminosilanes for the preparation of the technically important class of amino-functionalized polysiloxanes.

Thèse de doctorat : Chimie Informatique et Théorique : Nancy 1 : 2007. Thèse de doctorat : Chimie Informatique et Théorique : Istanbul, Boğaziçi University : 2007. / Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

München, Techn. Univ., Diss., 2009.