Les céramides sont des lipides de la classe des sphingolipides issus de la N-acylation d’une base sphingoide par un acide gras. Ces lipides et leurs analogues suscitent un grand intérêt comme composants actifs dans les industries pharmaceutique et cosmétique. Parmi les biocatalyseurs capables de réaliser la synthèse de ce type de lipide, la lipase B de Candida antarctica semble être l’enzyme la plus adaptée à la production de « pseudo-céramides » à partir d’amino-polyols. Dans ce contexte, nous avons abordé l’étude de l’acylation de composés de type « amino-alcool »catalysée par la lipase B de Candida antarctica, en gardant à l'esprit une approche fondamentale afin d’élargir les connaissances actuelles sur ce sujet. La première partie de notre travail a ainsi traité de l’étude cinétique de l’acylation de composés monofonctionnels afin de déterminer les mécanismes réactionnels et l’énantio sélectivité de la lipase B de Candida antarctica pour les réactions de N-acylation et de O-acylation. Les parties suivantes de notre travail ont porté sur une étude structure-réactivité du substrat accepteur d’acyle et sur l’étude de l’influence du solvant utilisé (solvant organique ou liquide ionique) afin de déterminer les facteurs clés influençant la chimio sélectivité et la régio sélectivité de la lipase B de Candida antarctica lors de l’acylation de composés multifonctionnels de type « amino-alcool ». Finalement, à partir des connaissances acquises dans les différentes parties, nous avons développé et optimisé un procédé de synthèse enzymatique de « pseudo-céramides » (O,N-diacyl aminopropanediols) mis en oeuvre en réacteur continu à « lit fixe ». / Ceramides are lipids from the sphingolipide class derived from the N-acylation of a sphingoid base from a fatty acid. These lipids and their analogs are compounds of interest used as active components in pharmaceutical and cosmetic industries. Among biocatalysts able to synthesize this type of lipids, Candida antarctica lipase B appears to be the most appropriate enzyme for the production of "pseudo-ceramides" derived from amino-polyols. In this context, we have studied the acylation of amino-alcohol-like compounds catalyzed by Candida antarctica lipase B, keeping inmind a fundamental approach to expand the current knowledge on this subject. The first part of our work aimed to determine the reaction mechanisms and the enantio selectivity exhibited by Candida antarctica lipase B during O-acylation and N-acylation reactions, by conducting a kinetic study of mono functional compound acylation. In the following parts of our work, we performed a structurere activity study of the acyl acceptor substrate and evaluated the effect of the solvent used (organic solvent or ionic liquid) to determine the key factors influencing the chemo selectivity and the regio selectivity of the Candida antarctica lipase B-catalyzed acylation of polyfunctional amino alcohol compounds. Finally, starting from the knowledge acquired in the previous parts, we have developed and optimized an enzymatic process of “pseudo-ceramide” (O,N-diacylaminopropanediol) synthesis performed in a continuous packed-bed reactor.

Les céramides sont des lipides de la classe des sphingolipides issus de la N-acylation d'une base sphingoide par un acide gras. Ces lipides et leurs analogues suscitent un grand intérêt comme composants actifs dans les industries pharmaceutique et cosmétique. Parmi les biocatalyseurs capables de réaliser la synthèse de ce type de lipide, la lipase B de Candida antarctica semble être l'enzyme la plus adaptée à la production de " pseudo-céramides " à partir d'amino-polyols. Dans ce contexte, nous avons abordé l'étude de l'acylation de composés de type " amino-alcool "catalysée par la lipase B de Candida antarctica, en gardant à l'esprit une approche fondamentale afin d'élargir les connaissances actuelles sur ce sujet. La première partie de notre travail a ainsi traité de l'étude cinétique de l'acylation de composés monofonctionnels afin de déterminer les mécanismes réactionnels et l'énantio sélectivité de la lipase B de Candida antarctica pour les réactions de N-acylation et de O-acylation. Les parties suivantes de notre travail ont porté sur une étude structure-réactivité du substrat accepteur d'acyle et sur l'étude de l'influence du solvant utilisé (solvant organique ou liquide ionique) afin de déterminer les facteurs clés influençant la chimio sélectivité et la régio sélectivité de la lipase B de Candida antarctica lors de l'acylation de composés multifonctionnels de type " amino-alcool ". Finalement, à partir des connaissances acquises dans les différentes parties, nous avons développé et optimisé un procédé de synthèse enzymatique de " pseudo-céramides " (O,N-diacyl aminopropanediols) mis en oeuvre en réacteur continu à " lit fixe ".

Ce travail a consisté à étudier la N et/ou O acylation enzymatique d’alcool aminés et de dipeptides.Une étude préliminaire consacrée à l’acylation enzymatique d’une molécule modèle, le 6-amino-1-hexanol a démontré la capacité de la lipase B de Candida antarctica immobilisée à catalyser l’acylation de ce substrat dans différents milieux réactionnels. La mise en œuvre de cette réaction en solvants organiques (hexane, 2-méthyl-2-butanol) a conduit à la formation du produit diacylé avec un rendement de 85 % montrant l’absence de chimio-sélectivité de la réaction. L’utilisation de système sans solvant à base d’acide gras libre et de CO2 supercritique a permis d’orienter la chimio-sélectivité de la réaction en faveur de la O-acylation. Les liquides ioniques à cation de type imidazolium et à anions faiblement nucléophiles ont conduit à un taux de conversion de l’alcool aminé de l’ordre de 99 % tout en conservant l’absence de chimio-sélectivité observée en solvant organique. L’étude s’est ensuite focalisée sur l’acylation de dipeptides modèles tels que la Lys-Ser,HCl et la Ser-Leu. L’étude de l’acylation catalysée par la lipase B de Candida antarctica immobilisée de la Lys-Ser,HCl a montré une sélectivité exclusive en faveur de l’acylation de la fonction amine en position e, indépendamment du milieu réactionnel. La O-acylation de la Ser-Leu a permis de mettre en évidence l’influence du groupe carboxylique Cterminal électro-attracteur de Lys-Ser sur la réactivité de la fonction hydroxyle de la sérine. Enfin, la N-acylation enzymatique d’un dipeptide naturel bioactif, la carnosine a été réalisée d’une part en solvant organique, catalysée par la lipase B de Candida antarctica immobilisée et d’autre part, en milieu aqueux biphasique catalysée par l’acyl-transférase de Candida parapsilosis. L’acylation de la carnosine, conduisant à la synthèse de N-oléyl carnosine, n’affecte pas son activité inhibitrice de la xanthine oxydase et semble améliorer son activité anti-radicalaire vis-à-vis de l’anion superoxyde / The present work consisted in studying the N and/or O-enzymatic acylation of amino alcohols and dipeptides. A preliminary study was firstly undertaken about the enzymatic acylation of a bifunctionnal model molecule, 6-amino-1-hexanol and demonstrated the ability of the lipase B of Candida antarctica to catalyze the acylation of this substrate in different reaction media. The reaction performed in organic solvents (hexane, 2-methyl-2-butanol) allowed to the synthesis of the diacylated product with a substrate conversion yield of 85 %, showing the absence of chimio-selectivity of the reaction. The use of a solvent-free system constituted of free fatty acid and the use of supercritical carbon dioxide permitted to orientate the selectivity of the reaction in favour of the O-acylation. Ionic liquids with imidazolium cation and few nucleophilic anions led to a substrate conversion of 99 % and to maintain the absence of chemo-selectivity observed in organic solvents. Then, the study focused on the acylation of model dipeptides like Lys-Ser, HCl and Ser-Leu. Results relative to the acylation of Lys-Ser, HCl catalyzed by the lipase B of Candida antarctica immobilized showed a selectivity in favour of the acylation of the e-amino function independently of the reaction medium. The Ser-Leu O-acylation permitted to demonstrate the influence of the molecular environment (electro-attractor C terminal carboxylic group) on the reactivity of the serine hydroxyl function. Finally, the enzymatic acylation of a bioactive dipeptide was catalyzed by the lipase B of Candida antarctica immobilized in organic solvent and by the acyl-transferase of Candida parapsilosis in lipid-aqueous biphasic medium. The acylation of carnosine allowed the N-oleyl carnosine synthesis. The acylation of carnosine did not affect its xanthine oxydase inhibition activity and seemed to improve its superoxyde anion scavenging property