La rose est l'une des plantes ornementales les plus populaires, dont les composés volatils sont non seulement impliqués dans les interactions des fleurs avec l’environnement au sens large, mais aussi largement utilisés dans l’industrie des arômes et parfums. Le chapitre 1 décrit l'histoire de la culture de la rose, les usages de son parfum, les connaissances actuelles sur la biosynthèse des composés de ce parfum, ainsi que les voies de biosynthèse des composés volatils qui ont été récemment élucidées chez différentes plantes. Les chapitres expérimentaux 2 et 3 analysent les fonctions de deux gènes exprimés dans les pétales de rose. Ils codent pour des protéines Nudix hydrolase 1 (NUDX1). Le gène NUDX1-1 (nommé RhNUDX1 dans la publication) a été découvert en comparant les transcriptomes de deux cultivars de rose, Rosa x hybrida cv. 'Papa Meilland' (PM) très parfumé et R. x hybrida cv. 'Rouge Meilland' (RM), dépourvu de parfum. Le gène RhNUDX1-1 n'est exprimé que chez PM et son expression est corrélée avec la production de monoterpènes dans les pétales, en particulier de géraniol. Lors de l'étude d'une descendance issue du croisement de R. chinensis cv. ‘Old Blush’ (OB) et de R. x wichurana (Rw), le gène orthologue RcNUDX1-1a, présentant la même fonction, a été caractérisé chez OB. Un gène paralogue, RwNUDX1-2, a été découvert chez Rw et il a été démontré que son expression présentait une corrélation avec la production sesquiterpènes, en particulier de E,E-farnesol. Une série d'analyses in vitro et in vivo ainsi qu'une analyse de corrélation ont permis de vérifier la fonction de RhNUDX1-1, qui hydrolyse le géranyl diphosphate (GPP) en géranyl monophosphate (GP). Une phosphatase non identifiée pourrait catalyser la transformation du GP en géraniol. Des expériences de fusion avec la Green Fluorescent Protein (GFP), suivies de transformation transitoire de feuilles de tabac, ont révélé que RhNUDX1-1 était localisée dans le cytoplasme. Les mêmes approches (analyses QTL, essais enzymatiques et expression transitoire) ont également été appliquées à RwNUDX1-2, démontrant sa fonction dans la production de E,E-farnesol. La cartographie de RwNUDX1-2 et la localisation subcellulaire de la protéine sont encore à l'étude. De plus, la cristallographie des protéines et la modélisation ont été employées pour étudier le mécanisme de l'interaction NUDX1-substrat et les acides aminés potentiellement importants pour la reconnaissance du substrat. Collectivement, ces données révèlent une voie alternative pour la biosynthèse des terpènes, en particulier le géraniol et E,E-farnesol, via l'hydrolyse des prényl diphosphates par les enzymes NUDX1. Nos résultats montrent que la production de composés volatils dans les pétales est fortement corrélée avec l’expression des gènes des voies de biosynthèse. Par conséquent, la régulation transcriptionnelle de RcNUDX1-1a et RwNUDX1-2 joue probablement un rôle important dans la production de parfum. Les promoteurs de RcNUDX1-1a, RcNUDX1-1b, et RwNUDX1-2 et deux facteurs de transcription (FT), RcbHLH79 (OB TF) et RwbHLH79 (Rw TF) ont ainsi été isolés et testés (Chapitre 4). Les FT candidats ont été choisis lors d’une analyse RNA-Seq (Chapitre 5). En utilisant des tests d'expression transitoire avec le gène rapporteur GUS (β-glucuronidase) dans les pétales de rose, il a été montré que les trois promoteurs pouvaient entraîner l'expression de GUS. Les deux FT ont ensuite été introduits dans des feuilles de tabac avec les promoteurs testés, pour voir s'ils étaient capables d'activer ces promoteurs. Aucune transactivation significative n'a été détectée, même si Rw TF semblait pouvoir activer une construction témoin (promoteur du gène de la tomate TPS5. Les transcriptomes de quatre cultivars de rose, dont deux produisent du géraniol mais pas de E,E-farnesol et deux autres produisent du E,E-farnesol mais pas de géraniol, ont été analysés (Chapitre 5) et ont abouti à une liste de FT putatifs pour une étude plus approfondie / Roses are one of the most popular ornamental plants, whose volatiles are not only involved in environmental interactions but also widely used for industries. Chapter 1 describes the cultivation history of roses, usages of rose fragrance, knowledge on the biosynthesis of rose scent compounds, as well as non-canonical biosynthesis pathways of other plant volatiles. Experimental chapters (Chapter 2 and 3) analyse the functions of two genes expressed in rose petals, both encoding Nudix hydrolase 1 (NUDX1) protein. NUDX1-1 gene (named RhNUDX1) was first discovered by comparing the transcriptomes of two rose cultivars, the scented Rosa x hybrida cv. ‘Papa Meilland’ (PM) and the unscented R. x hybrida cv. ‘Rouge Meilland’ (RM). RhNUDX1-1 was only expressed in scented PM and its expression exhibited a positive correlation with the monoterpenoid production in petals, especially geraniol. When studying a rose progeny of R. chinensis cv. ‘Old Blush’ (OB) and R. x wichurana (Rw), an orthologous gene RcNUDX1-1a was found in OB, whose expression also had positive correlation with geraniol emission. A paralogous gene in Rw, RwNUDX1-2, was discovered and it was shown that its expression displayed a correlation with the sesquiterpenoid production, especially E,E-farnesol. A series of in vitro and in vivo assays as well as correlation analyses verified the function of RhNUDX1-1, which hydrolysed geranyl diphosphate (GPP) to geranyl monophosphate (GP). The transformation of GP into geraniol is supposed to be processed by an, as yet, unidentified phosphatase. The prediction of the localisation together with green fluorescent protein (GFP) fusion experiments revealed that RhNUDX1-1 was located in the cytosol. A series of approaches (QTL analyses, enzymatic assays and transient expression studies) were also applied to RwNUDX1-2, demonstrating its function in the production of E,E-farnesol. Mapping of RwNUDX1-2 and subcellular localization of the protein are still under investigation. Furthermore, protein crystallography and protein modelling illustrated the NUDX1-substrate interaction and proposed several residues that may be important for substrate recognition, although further experimental and computational data are required to gain more insight into the enzymatic mechanism. Collectively, these data revealed an alternative pathway for the biosynthesis of terpenoids, especially geraniol and E,E-farnesol, in rose, via the hydrolysis of prenyl diphosphates by NUDX1 enzymes. Transcriptional regulation of RcNUDX1-1a or RwNUDX1-2 probably plays an important role in the scent production by rose petals. Therefore, three promoters, pOB1a (promoter of RcNUDX1-1a), pOB1b (promoter of RcNUDX1-1b, not expressed in rose petals), pRw (promoter of RwNUDX1-2) were cloned and tested (Chapter 4). In addition, two transcription factors (TFs), RcbHLH79 (OB TF) and RwbHLH79 (Rw TF) candidates were chosen via RNA-Seq analysis as their expression correlated with expression of RcNUDX1-1a or RwNUDX1-2, respectively (Chapter 5). Using transient expression assays with a reporter gene, β-glucuronidase (GUS) in rose petals, it was shown that all three promoters could drive the expression of GUS, suggesting that all of them are active. However, quantification of promoter activities is still needed. OB TF and Rw TF were introduced into Nicotiana benthamiana leaves together with the promoters driving GUS , to determine if they were able to activate these promoters. However, no significant transactivation was detected in any promoter-TF combination. The expression of the TF in the progeny was also analysed but, due to the similarity of the sequences of family members, no conclusive data were obtained. Transcriptomes of the petals four roses, two of which produce geraniol but not E,E-farnesol and two that produce E,E-farnesol but not geraniol, were analysed (Chapter 5) and this resulted in a list of putative scent related genes and transcription factors for further study

La cycloaddition [2+2] du dichlorocétène sur des cycloheptatriènes monosubstitués conduit, après expansion de cycle au diazométhane et déshydrohalogénation, de façon régio- et stéréosélective, à des alpha-chlorotriénones. Ces intermédiaires se sont déjà avérés des synthons particulièrement attractifs pour la synthèse totale de produits naturels possédant le squelette bicyclo[5.3.0]décane. Une cyclopropanation régio- et diastéréosélective avec l'ylure de soufre sur l'alpha-chlorotriénone nous a permis d'élaborer une approche générale des aromadendranes ainsi que la synthèse totale de la (±)-cyclocolorénone. Une réaction d'hydrogénation sélective nous a menés à la synthèse de la (±)-guaia-4,6-diéne-3-one et la synthèse formelle de la (±)-clavukerin A. Grâce à une réaction de Diels-Alder chimio-, régio- et stéréosélective nous avons développé une méthodologie efficace d'accès au squelette tricyclique des daphnanes et tiglianes, en seulement 3 étapes à partir du cycloheptatriène.

Les travaux présentés dans ce mémoire contribuent d'une part, à la diversification de l'offre PPAM en région Corse en caractérisant les plantes par l'étude détaillée de la composition chimique des huiles essentielles et d'extraits et d'autre part, au développement de la RMN du 13C en tant qu'outil d'analyse des mélanges complexes naturels. Ainsi, nous avons étudié par CPG (IR), CPG-SM et RMN du 13C la composition chimique d'huiles essentielles et d'extraits (hydrolat et micro-ondes) obtenus à partir de quatre espèces de menthe poussant à l'état spontané en Corse ainsi que de cinq espèces du genre Fortunella cultivés à la station INRA-GEQA de San Ghjulianu. La majorité des huiles essentielles de M. aquatica, M. pulegium et M. suaveolens ssp. suaveolens possèdent des compositions chimiques fréquemment décrites dans la littérature. En revanche, certaines huiles essentielles de M. suaveolens ssp. suaveolens présentent une composition jamais décrite, caractérisée par la présence majoritaire de la pipériténone (73,5 %). De la même manière, les huiles essentielles et extraits d'hydrolat de la sous-espèce insularis, endémique corso-sarde, possèdent des compositions chimiques originales, caractérisées par d'importantes teneurs en pulégone (respectivement 44,4 et 14,8 %) mais surtout en cis-cis-p-menthénolide (respectivement 27,3 et 67,3 %). Cette lactone p-menthanique, possédant le motif -méthylene--butyrolactone, n'avait jamais été identifiée à partir d'une source naturelle. Si la différenciation botanique des deux sous-espèces M. suaveolens ssp. suaveolens et ssp. insularis apparait délicate, la prise en compte du critère présence (ssp. insularis)/absence (ssp. suaveolens) de la cis-cis-p-menthénolide, constitue un outil fiable pour la détermination de la sous espèce. Les huiles essentielles de fruits du genre Fortunella présentent des similitudes avec celles du genre Citrus avec des teneurs en limonène voisines de 90%. Par contre, les d'huiles essentielles et extraits (hydrolat et micro-ondes) de feuilles de Fortunella japonica présentent des compositions chimiques, très originales caractérisés par des fortes teneurs en sesquiterpènes. Le germacrène D et le -élémol sont les composés majoritaires. L'utilisation de la RMN du 13C nous a permis d'identifier de nombreux sesquiterpènes oxygénés peu communs tels que le germacra-1(10),5-dièn-4-ol, l'amorph-4-èn-10-ol, l'amorph-4-èn-10-ol et le trans-guai-6-èn-10-ol. L'étude des huiles essentielles de fruits et de feuilles ainsi que des extraits micro-ondes de cinq espèces du genre Fortunella (F. japonica, F. margarita, F. obovata, F. crassifolia et F. hindsii) montre que seules des variations quantitatives peuvent permettre de différencier ces espèces.

Ce travail de thèse s'inscrit dans un projet régional, initié par le Parc du Lubéron et en collaboration avec le Laboratoire de Pharmacognosie et d'Ethnopharmacologie de l’Université de Marseille. Il avait pour objectif d'étudier la possibilité de domestiquer une plante sauvage, Inula montana L. (Asteraceae) connue dans la pharmacopée provençale pour ses effets anti traumatiques semblables à ceux d'Arnica montana L. et de la proposer comme nouvelle production agricole. Inula montana produit notamment des lactones sesquiterpènes, identifiées comme les métabolites secondaires responsables de ses aptitudes biologiques anti inflammatoires. Il s’est agit dans cette étude1) de déterminer les caractéristiques de croissance et de développement de la plante sauvage largement inconnue et d’identifier en conditions naturelles les facteurs les plus favorables à la production de métabolites secondaires, 2)d’étudier sa capacité à se multiplier végétativement in vitro et à former des cultures cellulaires aptes à synthétiser les molécules d’intérêt 3), de proposer un itinéraire technique applicable agronomiquement et 4) de tester les effets de divers facteurs environnementaux (fertilisation, apport de NaCl, modification du rythme circadien de l’éclairement,rayonnement UVB, ablation de feuilles, application de méthyl jasmonate ) sur la production qualitative et quantitative des lactones sesquiterpènes et des composés phénoliques. Les traits phénologiques de la plante sauvage sont impactés par l’altitude qui induit un retard dans la croissance végétative et la phase reproductrice ainsi que des modifications physiologiques et morphologiques. Les teneurs en métabolites secondaires (certaines lactones sesquiterpènes, les polyphénols totaux et flavonoïdes) varient en fonction de la saison et sont plus importantes dans le site qui présente les conditions climatiques les plus contraignantes du point de vue hydrique (sol drainant,température plus élevée et présence d’une période sèche en été). L’observation microscopique a indiqué la présence de deux types de trichomes : glandulaires (bisériés) et non glandulaires (des poils) qui sont potentiellement les structures porteuses des molécules d’intérêt. I. montana est apte à former des cals in vitro à partir d’explants racinaires, foliaires et caulinaires sur lesquels des pousses feuillées se forment. La domestication d’Inula a été réussie à partir de semences issues des plantes sauvages et en conditions agronomiques, les teneurs en lactones sesquiterpènes (costunolide, artémorine, eldarine et hydrocostunolide) et en composés phénoliques sont généralement plus élevées que chez les plantes sauvages. Les différentes contraintes appliquées pour tester les effets des facteurs environnementaux sur la production des métabolites ont montré : 1) qu’il ne peut pas être établi de corrélation entre la présence d’un stress oxydatif et une augmentation des teneurs en métabolites chez Inula 2) que l’accumulation des lactones et composés phénoliques semblent principalement favorisée lorsque la plante dispose d’un surplus de squelettes carbonés, non utilisés pour la croissance 3) enfin, les deux conditions les plus favorables à l’accumulation des métabolites chez Inula, sont : dans les feuilles, une alternance rapide de lumière et d’obscurité durant la photopériode et dans les capitules, l’application de méthyl jasmonate. Ce travail augure de bonnes perspectives en termes de valorisation d’Inula dans le secteur pharmaco-cosmétologique. Il reste à poursuivre la description du profil phytochimique de la plante et à localiser précisément les organes et/ou sous structures anatomiques concentrant les composés considérés. Ayant démontré que cette plante présente une bonne réponse à la domestication, il est également proposé de poursuivre l’étude des leviers environnementaux susceptibles d’influencer positivement et significativement le profil chimique d’Inula. / This thesis work is part of a regional project, initiated by the Luberon Park and in collaboration with the Laboratory of Pharmacognosy and Ethnopharmacology of the University of Marseille. It aimed to study the possibility of domesticating a wild plant, Inula montana L. (Asteraceae) known in the Provençal pharmacopoeia for its anti-traumatic effects similar to those of Arnica montana L. and to propose it as a new agricultural production. Inula montana produces lactones sesquiterpenes, identified as the secondary metabolites responsible for its biological anti-inflammatory properties. In this study, 1) to determine the growth and development characteristics of the largely unknown wild plant and to identify under natural conditions the most favorable factors for the production of secondary metabolites, 2) to study its characteristics. ability to multiply vegetatively in vitro and to form cell cultures able to synthesize the molecules of interest 3), to propose an agronomically applicable technical itinerary and 4) to test the effects of various environmental factors (fertilization, NaCl supply, modification circadian rhythm of illumination, UVB radiation, ablation of leaves, application of methyl jasmonate) on the qualitative and quantitative production of sesquiterpene lactones and phenolic compounds. The phenological characteristics of the wild plant are impacted by the altitude which induces a delay in the vegetative growth and the reproductive phase as well as physiological and morphological modifications. Levels of secondary metabolites (certain sesquiterpene lactones, total polyphenols and flavonoids) vary according to the season and are more important in the site which has the most water-constraining climatic conditions (draining soil, higher temperature and presence of a dry period in summer). Microscopic observation indicated the presence of two types of trichomes: glandular (biseriate) and non-glandular (hair) which are potentially the carrying structures of the molecules of interest. I. montana is able to form calli in vitro from root, foliar and shoot explants on which leafy shoots are formed. The domestication of Inula has been successful from seed from wild plants and under agronomic conditions, sesquiterpene lactone (costunolide, artemorine, eldarin and hydrocostunolide) and phenolic compounds are generally higher than in wild plants. The different constraints applied to test the effects of environmental factors on the production of metabolites have shown: 1) that there can be no correlation between the presence of oxidative stress and an increase in metabolite levels in Inula 2) that the accumulation of lactones and phenolic compounds seems mainly favored when the plant has a surplus of carbon skeletons, not used for growth; 3) finally, the two most favorable conditions for the accumulation of metabolites in Inula, are: in the leaves, a rapid alternation of light and darkness during the photoperiod and in the flower heads, the application of methyl jasmonate. This work augurs good prospects in terms of valuation of Inula in the pharmaco-cosmetological sector. It remains to continue the description of the phytochemical profile of the plant and to precisely locate the organs and / or anatomical substructures concentrating the compounds in question. Having demonstrated that this plant has a good response to domestication, it is also proposed to continue the study of environmental levers likely to positively and significantly influence the chemical profile of Inula.

Les substances naturelles ont toujours joué un rôle important dans la recherche de nouvelles molécules d’intérêt thérapeutique. Ces produits peuvent être aussi utilisés comme sondes dans l’étude de systèmes biologiques et améliorer notre compréhension de ces phénomènes. Toutefois, la grande majorité des librairies de molécules synthétisées en chimie médicinale dans l’industrie pharmaceutique ou dans la recherche académique sont composées de molécules possédant des squelettes hétérocycliques qui couvrent une faible partie de l’espace des molécules pouvant être potentiellement découvertes (estimation de 1060 molécules organiques sous les 500 Da). Dans ce mémoire, nous décrivons la synthèse de nouvelles librairies de molécules basées sur des squelettes de produits naturels. Ces entités possèdent un niveau de complexité et de diversité élevé. Différentes stratégies ont été développées durant cette thèse dans le but de synthétiser avec efficacité des librairies possédant ces caractéristiques: synthèse divergente de nouveaux squelettes polycycliques catalysée par des métaux de transition, synthèse de dérivés de produits naturels décorés de façon à moduler leur activité biologique et synthèse de librairies encodées avec des acides peptido-nucléiques. / Natural products have played a key role in the search for new drugs. These bioactive molecules can also be used as probes in biological studies and expand our knowledge of the mechanisms involved. Nevertheless, the large majority of chemical libraries currently synthesized in pharmaceutical companies or in academic research centers consist of heterocyclic scaffolds which cover a small part of the available chemical space (1060 molecules below 500 Da). In this dissertation, we describe the synthesis of new libraries based on natural product scaffolds. They present a high level of complexity and diversity. Creative strategies used to quickly generate these libraries have been developed during this PhD such as the divergent synthesis of new polycyclic scaffolds catalyzed by transition metals, the synthesis of terpene derivatives functionalized in order to modulate their biological activity, and the PNA encoded synthesis of small molecules libraries.

Nos travaux de doctorat s’inscrivent dans la démarche de la valorisation de la biodiversité végétale cambodgienne. Les objectifs portaient sur les travaux phytochimique et pharmacologique de deux plantes cambodgiennes : Vernonia cinerea et Vernonia elliptica. Une méthode de dosage par CLHP du composé 8α-tigloyloxyhirsutinolide 13-O-acetate (H1) appartenant à la classe des lactones sesquiterpènes de V. cinerea a été mise au point et validée dans le but de déterminer la teneur de ce composé. La teneur en H1 varie entre 0,08 % à 0,17 % pour les échantillons étudiés provenant de 4 régions du Cambodge. L’évaluation de l’activité antiproliférative in vitro des extraits de V. cinerea, et du composé H1 a été réalisée vis-à-vis de deux lignées cellulaires cancéreuses humaines HT29 et HepG2. Le composé H1 présente une CI50 similaire à celle du contrôle positif 5FU, 4,3 ± 0,2 versus 5,4 ± 0,9 µM vis-à-vis de la lignée HepG2. Les résultats intéressants obtenus sur V. cinerea nous ont incités à travailler sur d’autres espèces du genre Vernonia qui poussent au Cambodge, Vernonia elliptica. L’étude phytochimique menée sur cette plante a permis d’isoler un lignane [(+)-Syringaresinol] et deux lactones sesquiterpènes [(+)-8,13-diacetyl-piptocarphol et Glaucolide B]. Ces composés sont décrits dans cette plante pour la première fois. L’étude in vitro de l’activité antiproliférative des extraits de V. elliptica montre que l’extrait dichlorométhane obtenu à partir de l’extrait aqueux est très actif. / Our PhD work is in the process of valorization of the Cambodian plant biodiversity. The objectives focused on phytochemical and pharmacological studies of two Cambodian plants of the Vernonia genus: Vernonia cinerea and Vernonia elliptica.An analytical HPLC method was developed and validated to quantify the major compound 8α-tigloyloxyhirsutinolide 13-O-acetate (H1) of Vernonia cinerea. We found that the compound H1 content ranges from 0.08% to 0.17% in samples collected from cambodian regions. We thus evaluated the anti-proliferative activity in vitro of extracts of V. cinerea and H1 compound against two human cancer cell lines HT29 and HepG2. For HepG2 cell line, the compound H1 has a similar IC50 to the positive control 5FU, 4.3 ± 0.2 versus 5.4 ± 0.9 µM. The interesting results on V. cinerea encouraged us to study other species of Vernonia genus growing in Cambodia, Vernonia elliptica. The phytochemical study conducted on this plant led to isolate a lignan [(+)-syringaresinol] and two sesquiterpene lactones [(+)-8,13-diacetyl-piptocarphol and Glaucolide B]. These compounds were described in this plant for the first time. The in vitro study of the anti-proliferative activity of the extracts of V. elliptica shows that the dichloromethane extract obtained from aqueous extract is very active.

La cytotoxicité impressionnante des subérosanes d’origine marine, découverts dès 1996 dans Subergorgia suberosa, comparée à celle d'un analogue d'origine terrestre, la quadrone, a renouvelé l’intérêt pour cette famille de sesquiterpènes tricycliques. Cet intérêt s'est renforcé par l'isolement en 2000 à partir d’une autre gorgone Isis hippuris de la (-)-subérosanone et du (-)-subérosénol A qui sont extrèmement actifs contre des lignées cellulaires de tumeurs solides humaines. Leurs activités impressionnantes ainsi que leur mécanisme d'action inconnu, couplés à une biodisponibilité très limitée ont motivé l'équipe pour entreprendre l'étude de cette famille et leur synthèse totale en vue d’une utilisation à des fins thérapeutiques. Nous décrivons dans ce manuscrit les premières synthèses asymétriques concises de trois subérosanes ayant permis de déterminer la configuration absolue des produits naturels de façon inambiguë par diffraction des rayons X: la subérosénone, la subérosanone et le subérosénol A, ainsi que leur évaluation biologique. La stratégie développée permet : - le contrôle du centre quaternaire et du centre tertiaire adjacent par réaction de Michael asymétrique, - une alpha-alkylation chimiosélective par cyclisation d’iodure promue au trifluoroacétate d’argent, - une nouvelle synthèse quantitative d’énones exocycliques. Avant de développer ces résultats, la diversité des sesquiterpènes tricycliques non halogénés d'origine marine et les synthèses totales de quadranoïdes sont présentées. / The impressive cytotoxicity of marine tricyclic sesquiterpene suberosanes, discovered since 1996 in soft coral Subergorgia suberosa, compared to the terrestrial analogue quadrone has renewed interest in this family. In 2000, the isolation from another gorgonian Isis hippuris, of (-)-suberosanone and (-)-suberosenol A, which are even more active against human solid tumors, reinforced this interest. Their biological activities and their unknown mechanism of action, coupled with a limited bioavailability motivated the team to study this family and therefore to undertake their total synthesis in view of their therapeutic use. We describe in this manuscript the first concise asymmetric syntheses of three potent suberosanes whose 1S absolute configuration was determined unambiguously by X-ray diffraction analysis: suberosenone, suberosanone and suberosenol A, allowing the absolute configuration assignments of the natural products. The developped strategy allowed: -the simultaneous control of the adjacent quaternary carbon atom and teriary one, - chemoselective alpha-alkylation of an alkyl iodide promoted by silver trifluoroacetate, - quasi quantitative synthesis of exoyclic enones. We also investigate their biological properties. Before developing these results, the diversity of marine non-halogenated tricyclic sesquiterpenes and the total syntheses of quadranoides published to date were analyzed.

Notre équipe est l’un des partenaires du projet international PoMaRé (« Invertébrésbenthiques de Polynésie, Martinique et de la Réunion »). Nous travaillons encollaboration directe avec le Dr Cécile Debitus de l’IRD en Polynésie française, sonéquipe étant notamment en charge de collecter des échantillons d’éponges marinesdans différents atolls du Pacifique.Au laboratoire, nous nous sommes intéressés particulièrement à deux espècesabondantes en Polynésie : Dactylospongia metachromia et Dactylospongia elegans.Notre travail a consisté à isoler leurs métabolites spécialisés majoritaires : lesilimaquinones, puis à réaliser diverses études autour de ces deux sesquiterpènesquinoniques épimériques. Le travail s’est organisé de la façon suivante :- Extraction des ilimaquinones : les ilimaquinones ont été isolées de l’éponge Dactylospongia metachromia avec un rendement > 3 %. Une étude de la variation de leur pourcentage respectif par rapport à la géographie de collecte de l’éponge a été entreprise. Impliquant plus d’une centaine d’échantillons, c’est la première fois qu’une étude d’une telle ampleur est réalisée. L’éponge D. elegans a également été étudiée, nos études ont révélé la présence de l’ilimaquinone mais aussi d’une structure proche : l’isospongiaquinone.- Modifications structurales autour des ilimaquinones : Par voie chimique : des modifications ont été étudiées sur les ilimaquinones afin de cerner leur réactivité, divers analogues ont ainsi été obtenus. Entre autres, les substances naturelles isospongiaquinone, 5-epi-isospongiaquinone et néomamanuthaquinone ont pu être hémisynthétisées. Lors de ces études, une nouvelle réaction a été découverte modifiant la quinone de façon surprenante dans des conditions oxydantes. Par voie enzymatique : des micro-organismes ont été utilisés pour réaliser des biotransformations sur le squelette de l’ilimaquinone, trois composés ont été obtenus. Ces modifications ont touché à la fois la décaline et la quinone de notre substrat. Une réaction de fonctionnalisation originale a d’ailleurs pu être observée pour la première fois.- Modélisation moléculaire et électrochimie : une étude de modélisation moléculaire nous a permis de calculer l’énergie de formation des ilimaquinones en nous basant sur les hypothèses de biosynthèse que nous pouvons maintenant mieux appréhender. Finalement une étude d’électrochimie nous a permis d’évaluer les propriétés oxydo-réductrices de ces molécules naturelles à fortes potentialités en termes d’activités biologiques. / Our team is one of the partners of the international project PoMaRe ("Benthic Invertebrates of Polynesia, Martinique and Reunion"). We worked directly with Dr. Cécile Debitus from the IRD in French Polynesia, her team was in charge of collecting samples of marine sponges in different atolls of the Pacific.In the laboratory, we focused particularly on two abundant species in Polynesia: Dactylospongia metachromia and Dactylospongia elegans. Our job was to isolate their major metabolites: the ilimaquinones and perform various studies around these two epimeric sesquiterpene quinones.The work was organized as follows:- Extraction of ilimaquinones: ilimaquinones were isolated from the sponge Dactylospongia metachromia with a yield > 3%. A study of the variation of their respective percentage in relation with the geography of collection was undertaken, involving more than one hundred samples. This is the first study of this scale to be achieved. The sponge D. elegans was also studied, our results revealed the presence of ilimaquinone but also a nearby structure: isospongiaquinone.- Structural modifications of ilimaquinones:* Chemical modifications: structural changes were studied on ilimaquinones to delimit their reactivity: various analogues have been obtained. Among others, natural substances isospongiaquinone, 5-epi-isospongiaquinone and neomamanuthaquinone have been obtained. In these studies, a new reaction was discovered modifying the quinone surprisingly under oxidizing conditions.* Enzymatic modifications: micro-organisms were used to carry out biotransformations on the skeleton of ilimaquinone, three compounds were obtained. These changes have affected both the decalin and the quinone of our substrate. An original reaction has also been observed for the first time.- Molecular modeling and electrochemistry: a molecular modeling study has allowed us to calculate the energy of formation of ilimaquinones based on biosynthesis assumptions that we can now better understand. Finally an electrochemistry study evaluated the redox properties of these natural molecules with high potential in terms of biological activity.

La flore de Corse est riche en plantes aromatiques et médicinales, pouvant être à l'origine de produits à forte valeur ajoutée (huiles essentielles, extraits, résines...) qui se présentent presque toujours comme des mélanges complexes dont il convient de déterminer la composition chimique avant leur éventuelle valorisation. La méthodologie adoptée au laboratoire pour l'identification des constituants est basée sur la complémentarité de diverses techniques : CC, CPG/Ir, CPG/SM-IE et RMN du carbone-13. L'objectif de notre travail est double : - objectif méthodologique, par la contribution à l'enrichissement de nos bibliothèques de référence et par l'évaluation et l'intégration de la CPG/SM en mode « Ionisation Chimique » dans la méthodologie d'analyse du laboratoire, - objectif finalisé, par la caractérisation de trois plantes de la région méditerranéenne : Cistus albidus, Eupatorium cannabinum subsp. corsicum et Doronicum corsicum, à travers l'étude de la composition chimique de leurs huiles essentielles, en adaptant la méthodologie d'analyse en fonction des résultats recherchés. L'huile essentielle de Cistus albidus de Provence s'est avérée différente de celles des autres espèces de Cistes par une proportion importante de sesquiterpènes à squelette bisabolane et par une faible abondance des monoterpènes et des diterpènes à squelette labdane. L'étude de deux plantes endémiques de Corse de la famille des Asteraceae, a permis de mettre en évidence : - pour l'huile essentielle de parties aériennes d'Eupatorium cannabinum subsp. corsicum, une prédominance des composés hydrocarbonés mono et sesquiterpéniques alors que, dans l'huile essentielle de racines, les composés oxygénés monoterpéniques dominent. - pour l'huile essentielle de Doronicum corsicum, une composition chimique originale par la présence, parmi les constituants majoritaires, de composés « inhabituels » dérivés du thymol non décrits dans la littérature. Ces huiles essentielles se caractérisent par la présence de nombreux esters et bi-esters monoterpéniques de thymyle, -de 8,9-déhydrothymyle, - de 8,9-époxythymyle, -de bornyle, -de néryle, -de lavandulyle dont nous avons, pour certains, réalisé l'hémisynthèse, et par celle de sesquiterpènes tricycliques. L'étude de ces esters en CPG/SM-IC nous a permis de mettre en évidence les mécanismes de réactions et de fragmentations se produisant en ICP et ICN avec différents gaz réactants (CH4 et NH3). Enfin, par l'utilisation combinée de la CPG/SM-(IE et IC) et de la RMN du carbone-13 nous avons pu identifier, dans ces huiles essentielles, de nombreux composés absents des différentes bibliothèques de référence.

La Corse est riche en Plantes à Parfum, Aromatiques et Médicinales (PPAM) dont les huiles essentielles sont susceptibles d'être utilisées dans différents domaines. La composition de ces dernières permet de les caractériser, d'en évaluer la qualité, de mettre en évidence une éventuelle spécificité locale et, ce faisant, de les valoriser. Deux objectifs majeurs ont été fixés à ce travail de thèse portant sur les huiles essentielles et les fractions volatiles de trois plantes des littoraux de Corse et de Sardaigne : Chamaemelum mixtum, Anthemis maritima et Eryngium maritimum : (i) Un objectif fondamental : accroître notre connaissance des constitutions chimiques des huiles essentielles et fractions volatiles des trois espèces, en adaptant en tant que de besoin, la méthodologie d'analyse adoptée au laboratoire ; méthodologie basée sur la complémentarité de diverses techniques (CC, CPG/DIF, CPG/SM-IE, CPG/SM-IC et RMN 1D et 2D). (ii) Un objectif plus appliqué : évaluer le potentiel de valorisation à travers l'étude des variabilités des huiles essentielles, mais également, à travers la recherche d'activités antibactériennes et antifongiques. Dans l'huile essentielle de Chamaemelum mixtum qui présente une composition chimique différente des huiles essentielles du Maroc décrites dans la littérature, nous avons isolé et identifié une nouvelle cétone linéaire la (Z)-heptadéc-9,16-adièn-7-one. La composition chimique de l'huile essentielle d'Anthemis maritima riche en esters de chrysanthényle est ici rapportée pour la première fois. Après avoir élaboré une stratégie d'analyse originale, nous avons décrit une série de 14 esters des cis- et trans-chrysanthénol. Un grand nombre d'entre eux n'avaient encore jamais été décrits en RMN. L'huile essentielle d'Eryngium maritimum est, également, décrite pour la première fois de façon aussi exhaustive. Nous avons identifié : le 4-muurol-9-èn-15-ol, le 4-cadin-9-èn-15-ol et le 4-cadin-9-èn-15-al, composés naturels jamais décrits jusque là, ainsi que le 4-muurol-9-èn-15-al dont les données RMN sont rapportées ici pour la première fois. Les trois huiles essentielles et plus particulièrement celle de Chamaemaelum mixtum se sont avérées actives contre un panel de micro-organismes impliqués dans les infections nosocomiales et alimentaires. L'étude de variabilité liée à la géographie, montre la présence de plusieurs groupes statistiques pour chacune des trois plantes et plus spécifiquement pour Anthemis maritima qui admet deux types de compositions chimiques tranchés. Les compositions chimiques des huiles essentielles et fractions volatiles captées par MEPS des divers organes de chaque plante ont également été décrites. Nos résultats confortent la MEPS comme outil analytique rapide et fiable d'acquisition du profil chimique d'une fraction volatile.