Le diabète de type 2 (DT2) est un trouble multifactoriel complexe de l’homéostasie du glucose. Cette maladie, bien qu’elle possède une composante génétique, est principalement induite par des causes socio-environnementales comme de mauvaises habitudes alimentaires. En dépit des mesures hygiéno-diététiques et des traitements médicaux utilisés pour prévenir et traiter la maladie, le DT2 ne cesse de progresser. L’identification et la production de peptides bioactifs à partir de sources naturelles offrent une alternative intéressante aux médicaments de synthèse, dont les préoccupations concernant les effets secondaires ne cessent d’augmenter. Ainsi, en raison de leur abondance et leur richesse en molécule bioactive, les coproduits de la transformation du poisson offrent une source presque inépuisable de peptides bioactifs. En effet, lors d’études précédentes, il a été démontré que des protéines de morue et de saumon permettaient d’améliorer la santé cardio-métabolique in vivo, et d’améliorer la captation du glucose musculaire, de diminuer la production du glucose hépatique et l’inflammation. De plus, avec un nombre de plus en plus important d’individus à nourrir, l’industrie de la transformation doit augmenter sa production, et les déchets ne cessent de s’accumuler. Néanmoins, afin d’exercer leur effet bioactif, il est nécessaire de libérer ces peptides bioactifs des structures protéiques au sein desquelles ils sont imbriqués et sous forme inactive générant ainsi des hydrolysats complexes. Par la suite, une ou plusieurs étapes de séparation sont utilisées afin de concentrer ces peptides dans des fractions plus actives, par exemple en fractionnant ces hydrolysats complexes par électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration. En effet, Il a été démontré l’efficacité de l’électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration pour la génération de fractions améliorant, in vitro, la captation du glucose à partir d’hydrolysats de protéines de soya et de saumon. Ainsi, l’objectif principal de cette thèse était de concentrer et d’identifier des peptides bioactifs par le fractionnement d’un hydrolysat de protéines issu d’un coproduit de saumon iv par l’électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration, et d’étudier l’impact de ces fractions et peptides sur le DT2. Lors de la première étude, il a été démontré qu’un empilement judicieux de membranes permettait de fractionner les peptides issus d’un hydrolysat de coproduit de saumon, en générant des fractions possédant des peptides avec des propriétés physico-chimiques (charge et masse) différentes. De plus, cet empilement de trois membranes d’ultrafiltration de seuils de coupure différents a permis de moduler la réponse in vitro de la captation du glucose. En effet, des peptides cationiques de plus haut poids moléculaire ont amélioré la captation du glucose dans une étude in vitro, alors que les peptides cationiques de plus faible poids moléculaire ont démontré un effet inhibiteur de la bioactivité. Finalement, l’analyse par spectrométrie de masse des fractions a permis de caractériser (temps de rétention et charge) 17 peptides cationiques et 21 peptides anioniques, potentiellement responsables de l’effet bioactif des fractions. Lors de la deuxième étude, le fractionnement par EDUF des fractions finales récupérées lors de la précédente séparation et l’étude in vitro de la bioactivité de ces fractions (captation du glucose, production du glucose hépatique et inflammation) ont permis d’identifier deux fractions très prometteuses, démontrant un effet sur ces trois bioactivités. De plus, l’analyse par spectrométrie de masse en tandem de ces fractions a permis d’identifier, à l’aide de base de données, la séquence peptidique de 24 peptides anioniques, potentiellement responsables de ces effets bioactifs. Finalement, lors de la troisième étude, basées sur l’analyse des spectres obtenus par spectrométrie de masse en tandem, 13 peptides ont été sélectionnés et synthétisés, puis testés individuellement pour leurs capacités à augmenter l’absorption du glucose au niveau de cellules musculaires, à diminuer la production de glucose hépatique et finalement à diminuer la réponse inflammatoire de macrophages. Ainsi, pour la première fois, quatre nouveaux peptides ont été identifiés à partir de coproduits de saumon, et leurs propriétés glucorégulatrices in vitro ont été démontrées. / Type 2 diabetes (T2DM) is a complex multifactorial disorder of glucose homeostasis. This disease has a genetic basis but is mainly caused by socio-environmental behaviours, such as overeating and a lack of physical activity. Despite dietary measures and medical treatments used to prevent and treat the disease, T2D continues to progress. The identification and production of bioactive peptides from natural sources offer an interesting alternative to synthetic drugs, whose concerns about side effects are constantly increasing. Thus, because of their abundance and richness in bioactive molecules, fish processing co-products offer an almost inexhaustible source of bioactive peptides. Indeed, in previous studies, cod and salmon proteins have been shown to improve cardio-metabolic health in in vivo studies, and to improve muscle glucose uptake, decrease hepatic glucose production, and inflammation. In addition, with a growing number of people to feed, the processing industry is at its height, and waste continues to accumulate. Nevertheless, in order to exert their bioactive effect, it is necessary to release these bioactive peptides from native proteins. Subsequently, one or more separation, using for example electrodialysis with ultrafiltration membranes, are needed to concentrate these peptides and generate bioactive fractions. Indeed, it was previously demonstrated the effectiveness of electrodialysis with ultrafiltration membranes to generate bioactive fractions, from complex matrices, able to improve the glucose uptake in vitro, from soy and salmon protein hydrolysates. In this context, the main objective of this thesis was to concentrate and identify bioactive peptides, by fractionating a protein hydrolysate from a salmon co-product, by electrodialysis with ultrafiltration membranes, and to study the impact of these fractions and peptides on T2D. In the first study, results demonstrated that a triple size selective separation by EDUF allowed to generate peptide fractions with different physicochemical properties (charge and mass). Moreover, it was demonstrated that such a separation allowed to modulate the in vitro response of the fractions for glucose metabolism. Indeed, from a single EDUF separation, cationic peptides with higher molecular weights were concentrated and demonstrated to enhance their glucose uptake capacity. Whereas, cationic peptides with lower molecular weights have decreased the glucose uptake capacity. In addition, analyses by mass spectrometry of the vi fractions allowed to characterize (retention time and charge) 17 cationic peptides and 21 anionic peptides, potentially responsible for the bioactive effect of the fractions. In a second study, a second EDUF fractionation, using as feed solution the final fractions recovered during the previous separation was performed. The selectivity of the process was confirmed by liquid chromatography-mass spectrometry analyses. Moreover, in vitro study of the bioactivities (glucose uptake, hepatic glucose production and inflammation) effect of these fractions, led to the identification of two very promising fractions, demonstrating a simultaneous effect on all three bioactivities tested. In addition, the tandem mass spectrometry analysis of these fractions allowed the sequence identification of 24 anionic peptides, potentially responsible for these bioactive effects. Finally, in a third study, based on the analysis of the spectra obtained by tandem mass spectrometry, 13 peptides were selected and synthesized, then individually tested for their ability to increase glucose uptake in muscle cells, to reduce glucose production by hepatic cells, and to decrease the inflammatory response of macrophages. Thus, for the first time, four new peptides identified from salmon by-products, demonstrated in vitro glucoregulatory properties.

La valorisation des co-produits de poisson est un enjeu économique et environnemental. Depuis plusieurs années, des recherches ont montré que les co-produits de poisson contenaient des molécules actives pour la santé humaine comme des acides gras polyinsaturés et des peptides bioactifs. L’objectif principal de cette thèse était d’évaluer l’utilisation potentielle d’hydrolysats de laitance de hareng pour l’amélioration de la santé humaine, spécifiquement en agissant positivement sur certaines fonctions physiologiques associées au syndrome métabolique, et l’effet de leur séparation par électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration (EDUF) sur la production de fractions bioactives. Dans un premier temps, il a été démontré qu’une supplémentation avec différents hydrolysats de laitance de hareng d’une diète riche en gras et en sucre chez des souris permettait de moduler certains paramètres physiologiques impliqués dans le développement du syndrome métaboliques (MetS) : amélioration de la tolérance au glucose, augmentation de l’apport énergétique total et protection de la population de Lactobacillus dans le microbiote intestinal. De plus, les hydrolysats ont aussi montré des activités antiinflammatoires in vitro à des concentrations de 1ng/ml et 100pg/ml. Dans un second temps, la faisabilité d’une séparation par EDUF de deux hydrolysats de laitance de hareng différents a été évaluée : le premier plus complexe était un mélange de molécules (lipides, acides nucléiques, peptides, acides aminés libres), alors que le second était principalement composé de peptides et d’acides aminés libres. Une nouvelle configuration utilisant quatre membranes d’ultrafiltrations (deux de 50kDa et deux de 20kDa) a permis un double fractionnement simultané des composés anioniques et cationiques en seulement une étape. Il a d’abord été montré que seuls les peptides chargés ainsi que les acides aminés libres pouvaient être séparés par EDUF alors que les lipides et les acides nucléiques ne migraient pas dans les fractions de récupérations. De plus, l’utilisation de membranes présentant deux tailles de pores distinctes a permis le fractionnement des hydrolysats en différentes classes de poids moléculaires. En effet, l’utilisation de membranes de 20kDa a permis la concentration de peptides de faibles poids moléculaires (< 600Da) et IV d’acides aminés libres, alors que les populations peptidiques des fractions obtenues avec les membranes de 50kDa présentaient des poids moléculaires supérieurs et plus variés. Dans un troisième temps, les bioactivités des fractions de récupérations et des hydrolysats de laitance de hareng ont été évaluées in vitro. Ainsi, la séparation du premier hydrolysat a permis l’obtention d’une fraction finale stimulant la captation du glucose in vitro et d’une fraction anionique antioxydante. Le fractionnement du second hydrolysat a permis quant à lui la production de deux fractions cationiques anti-inflammatoires ainsi que l’identification subséquente de deux séquences peptidiques bioactives. L’ensemble de cette thèse a donc démontré que les hydrolysats de laitance de hareng contenaient des composés actifs, comme des acides gras polyinsaturés et des peptides, modulant positivement certains paramètres physiologiques impliqués dans le MetS et pouvant ainsi permettre la diminution de son occurrence. De plus, la séparation des hydrolysats par EDUF a permis la production de fractions bioactives ainsi que l’identification de deux nouvelles séquences peptidiques anti-inflammatoires (IVPAS et FDKPVSPLL). Ces travaux ont démontré l’effet bénéfique pour la santé humaine des hydrolysats de laitance de hareng et de ses fractions, permettant d’envisager une valorisation plus efficace de ces coproduits de poisson par les industries de transformation dans les secteurs liés à la santé humaine. / Fish by-product valorization is an economic and environmental issue. For several years, scientific researches have shown that fish by-products contained active molecules for human health, as polyunsaturated fatty acids and peptides. The aim of this thesis was to evaluate the potential use of herring milt hydrolysates for human health, especially by evaluating their potential actions in physiological parameters involved in the metabolic syndrome and the effect of their separation by electrodialysis with ultrafiltration membrane (EDUF) for the production of bioactive fractions. First, we have demonstrated that the supplementation of three different herring milt hydrolysates in a high fat high sucrose diet in mice was able to modulate some physiological functions involved in the metabolic syndrome: improvement of glucose tolerance, increase of the total energy intake and protection against the Lactobacillus disappearance in the gut microbiota. Moreover, the hydrolysates decreased the inflammation induction in macrophages stimulated with LPS at 1ng/ml and 100pg/ml. Secondly, we have evaluated the separation of two herring milt hydrolysates by EDUF: the first one was more complex with a mix of different molecules (lipids, nucleic acids and peptides) while the second one was mainly composed of peptides. A new configuration using four ultrafiltration membranes (two of 50kDa and two of 20kDa) allowed a simultaneous double separation of anionic and cationic compounds. It has been shown that only charged peptides and free amino acids were fractionated in EDUF, while the lipids and nucleic acids didn’t migrate to the recovery fractions. Moreover, the use of membranes with different cut-off allowed a separation of the hydrolysates in different molecular weight ranges. Indeed, the use of 20kDa membranes allowed the concentration of peptides with small molecular weights (<800Da) and free amino acids, while the recovery fractions obtained with the 50kDa membranes were composed oh peptide with higher molecular weights.Thirdly, the potential bioactivities of the recovery fractions and the herring milthydrolysates were evaluated in vitro. Hence, the separation of the first hydrolysate allowed the production of a final fraction increasing the glucose uptake and an antioxidant anionicfraction. While the separation of the second hydrolysate allowed the production of two antiinflammatory cationic fractions as well as the identification of two bioactive peptides sequences. All these results showed that milt herring hydrolysate contained bioactive compounds such as polyunsaturated fatty acids and peptides, improving some physiological functions involved in the MetS and may decrease its occurrence. More over, the separation of the hydrolysates by EDUF allowed the production of bioactive fractions and the identification of two new anti-inflammatory peptide sequences. This work demonstrated the existence of a beneficial effect of herring milt hydrolysate and its fractions for the human health, allowing a better valorization of this by-product of the food industry for the health sector.

Au stade de carcinome in situ, la tumeur mammaire peut être retirée chirurgicalement. mais, à des stades plus avancés, les cellules tumorales peuvent subir une transition épithélio-mésenchymateuse, devenir invasive et chimioresistante. Les produits naturels représentent la majorité de nos médicaments et La biodiversité marine, dont les micro-organismes, est à l'origine de plusieurs médicaments sur le marché, en oncologie. Notre stratégie consiste en la caractérisation de molécules extraites de 70 souches fongiques associées aux algues brunes. Les extraits bruts et les molécules sont selectionnées sur leur capacité à inhiber la prolifération et la migration des cellules tumorales. Un test de viabilité a mis en évidence un extrait issu d'une souche de Paradendryphiella arenaria, très actif sur la lignée épithéliale MCF7 (IC50 de 0.37 µg / mL) et la lignée invasive MCF7-Sh-WISP2 (0.19 µg /mL). La purification de son extrait a permis l'isolement de la hyalodendrine, très cytotoxique (IC50 de 0.07 µg / mL sur les mcf7 et 0.046 µg / mL sur les MCF7-Sh-WISP2), ainsi qu'un nouveau dérivé de pentanorlanostane et du methoxycarbonyl methyl cholate. L'étude du mécanisme d'action de la hyalodendrine a montre des modifications des protéines p53, HSP60, HSP70 et PRAS40. Parallèlement, un test de migration des cellules MCF7-Sh-WISP2 simplifié en plaque 96 puits, a identifié un extrait brut très actif mais non cytotoxique, de Penicillium echinatum. Les molecules de l'extrait one été etudiee de manière déréplicative par élaboration d'un réseau moléculaire. L'ensemble de ces résultats ont montré le fort potentiel thérapeutique de champignons marins par leurs activités anti-metastatiques. / At the in situ carcinoma stage, the breast tumor can be surgically removed. But at later stages, tumor cells can undergo an epithalial-mesenchymal transition, become invasive and chemoresistant. Natural products represent the vast majority of our drugs on the market, especially in oncotherapy. Our experimental strategy consists in isolating and characterizing molecules extracted from 70 fungal strains associated to brown algae. Crude extracts and molecules are then selected for their capacity to inhibit cancer cell proliferation and migration. A first viability assay highlited a crude extract derived from the fungus Paradendryphiella arenaria, very active against the epithelial cancer cell line MCF7 (IC50 of 0.37 µg / mL) and its invasive counterpart MCF7-Sh-WISP2 (0.19 µg / mL). The purification of its extract allowed the isolation of the very cytotoxic hyalodendrin (IC50 of 0.07 µg / mL on MCF7 and 0.046 µg / mL on MCF7-Sh-WISP2), as well as a new pentanorlanostan derivative and the methoxycarbonyl methyl cholate. The mechansim of action of the hyalodendrin revealed p53, HSP60, HSP70 and PRAS40 protein modifications. In parallel, a simplified 96 well plate migration assay let identify a very active but non cytotoxic crude extract, from Penicillium echinatum. The molecules of this extract were studied by dereplication using a molecular network. Together, these results showed the strong therapeutic potential of marine fungi trhough their anti-metastatic activities.

La réaction de métathèse a connu un essor considérable au cours de ces dernières années et le prix Nobel décerné aux chimistes Yves Chauvin, Robert H. Grubbs et Richard R.Schrock est venu récompenser ce travail. Cette réaction a été impliquée pour la synthèse de molécules naturelles d’origine marine. Les thiocyanatines A et B isolées en 2001 ont été ainsi préparées en utilisant la réaction de métathèse croisée. Il s’agit du premier exemple de métathèse en présence de groupements thiocyanates. De plus, ces deux synthèses utilisent la technologie micro-ondes. Le largazole, isolé en 2008, est une cible synthétique très important du fait de son activité anticancéreuse. Ce manuscrit retrace la synthèse d’une partie de cette molécule mais également une étude méthodologique pour la formation de motifs thiazoles par micro-ondes. Enfin, la rugulactone, isolée en 2009, a été préparée selon une stratégie tandem de métathèse cyclisante / métathèse croisée et cette dernière a été appliquée à la synthèse d’analogues. / The metathesis realized an important development during the last few years and the Nobelprize given to the chemists Yves Chauvin, Robert H. Grubbs et Richard R. Schrock came toreward this work. This reaction has been involved for the synthesis of natural molecules of marine origin. Thiocyanatines A and B, isolated in 2001, have been so prepared by using the reaction of cross metathesis. This is the first example of metathesis with the presence ofthiocyanates groups. Moreover, these two syntheses are using the microwave technology. Largazole, isolated in 2008, is a very important synthetic target because of its anticancerous activity. This manuscript is explaining the synthesis of one part of this molecule but it also provides a methodological study for the formation of thiazoles motives by microwave. Then,Rugulactone, isolated in 2009, has been prepared with a tandem strategy of ring clossing metathesis / cross metathesis and this one has been applied to the synthetis of analogues.

Ces travaux de thèse portent sur l’étude chimique d’espèces marines échantillonnées en Méditerranée. Dans le cadre du projet VALBIM, co-financé par la région PACA et en étroite collaboration avec la société BioPreserv à Grasse mais également avec la Mycoteca Universitatis Taurinensis (MUT) de l’Université de Turin, nous avons isolé et caractérisé 21 molécules dont 14 se sont avérées nouvelles. L’étude de l’algue Caulerpa taxifolia a conduit à la caulerpényne et à quatre nouveaux dérivés de l’acide pyruvique sulfatés. Les travaux sur l’ascidie Polysyncraton sp. ont conduit aux bolascidines A-D, quatre nouveaux métabolites de type bolaamphiphiles dont il n’existe pas à notre connaissance d’équivalent naturel ou synthétique. La première étude chimique de l’éponge Hexadella racovitzai a conduit à deux dérivés de la bromotyrosine, la psammapline A et une nouvelle molécule, la 4-Osulfatocyclobispsammapline A. Par ailleurs, trois nouvelles crambescines C1, conjointement avec une crambescine A2 déjà répertoriée, ont été isolées de Crambe crambe. L’étude du champignon marin Stachybotrys chartarum, isolé de l’éponge Aplysina cavernicola, a conduit à la satratoxine H et à deux nouveau dérivé, la 2,3-dihydrosatratoxine H et l’épi-chartarutine G, ainsi qu’à trois dérivés stachybotrylactame déjà répertoriés dans la bibliographie. Les différents métabolites ont été évalués pour leurs propriétés antibactériennes et cytotoxiques. Ces travaux ont bénéficié de nouvelles approches analytiques (calculs des spectres de dichroïsme circulaire électroniques par TDDFT, réseaux moléculaires) permettant de renforcer l’intérêt des études liées à l’écologie chimique et à la recherche de nouvelles molécules bioactives potentiellement valorisables dans différents domaines. / This PhD work focuses on the chemical study of marine species sampled in the Mediterranean Sea. As part of the VALBIM project, cofinanced by the region PACA and in close collaboration with the SME BioPreserv in Grasse but also with the Mycoteca Universitatis Taurinensis (MUT) of the University of Turin, we have isolated and characterized 21 molecules in total.14 of them were never reported before. The study of the seaweed Caulerpa taxifolia led to caulerpenyne and four new sulphated pyruvic acid derivatives. The work on the ascidian Polysyncraton sp. led to bolascidins A-D, four new metabolites which belong to the bolaamphiphile family, which, to the best of our knowledge, have no natural or synthetic equivalent. The first chemical study of the sponge Hexadella racovitzai led to two bromotyrosine derivatives, psammapline A and a new molecule, 4-O-sulfatocyclobispsammapline A. In addition, three new C1 crambescins, together with one crambescine A2 already reported, have been isolated from Crambe crambe. For all isolated marine invertebrate metabolites, the producer(s) remain(s) to be explored. The study of the marine fungus Stachybotrys chartarum, isolated from the sponge Aplysina cavernicola, led to satratoxin H and three stachybotrylactam derivatives already reported in the literature, and to 2,3-dihydrosatratoxin H and epi-chartarutine G, two new natural products. The different metabolites were evaluated for their antibacterial and cytotoxic properties. This work benefited from new analytical approaches (calculations of electronic circular dichroïsm spectra by TDDFT, molecular networking) and reinforced the interest of studies related to chemical ecology and search for new bioactive molecules to be valorized in different areas.