L'un des avantages majeurs des réactions de bioconversion résulte du fait que le milieu réactionnel des biocatalyseurs est l'eau. Ce dit avantage constitue l'une des principales limitations de ces réactions de bioconversion lorsqu'il s'agit de substances lipophiles non solubles dans l'eau connue les stérols. L'efficacité d'un procédé de bioconversion de substances lipophiles solides dépend essentiellement du contact et de 1'interaction entre le biocatalyseur et ce substrat lipophile. Les solutions proposées dans la littérature font appel à des solvants et des produits chimiques de natures souvent toxiques, inflammables et explosives. Ces solutions décrites font perdre à la bioconversion son caractère de biotechnologie blanche. Dans ce travail, nous avons montré qu'en plus de ses avantages connus, l'immobilisation passive de biocatalyseurs au sein d'un support poreux peut favoriser l'interaction cellule-substrat lipophile et augmenter le taux de bioconversion sans utiliser de solvants et de produits chimiques. La réaction modèle étudiée est le clivage de la chaine latérale des stérols par des mycobactéries en vue de l'obtention des androsténones précurseurs naturels des stéroïdes, molécules à forte valeur biologique ajoutée. Le support d'immobilisation le plus performant a été le fruit sec de Luffa cylindrica. Par rapport aux supports organiques classiques tels que les gels de polyacrylamide, les mousses de polyuréthane, la silicone et les plastiques, le fruit sec de Luffa cylindrica présente les avantages suivants : (i) c'est un produit naturel, (ii) biodégradable, (iii) peu onéreux, (iv) non toxique pour les microorganismes, (v) stable du point de vue mécanique et thermique, (vi) et réutilisable. / One of the major advantages of using biocatalysts in organic synthesis is that water constitutes the reaction medium. However, water becomes a serious problem when bioconversion deals with lipophilic compounds, in particular those poorly soluble in water such as sterols. Bioconversion of lipophilic compounds depends on the close contact between the hydrophobic substrate and the biocatalyst. Increasing this contact requires usually the use of huge amounts of chemical which are often toxic, flammable and explosive. In this work, we showed that passive cell immobilization in porous materials can increase the contact between microorganisms and lipophilic substrates without using chemicals. The side chain cleavage of sterols was studied as a model multistep microbial bioconversion of lipophilic compounds. This reaction allows the production of androstenones which are the natural precursors of steroids. Among the studied immobilization carriers, the dried fruit of Luffa cylindrica was the most efficient Compared to other organic support carrier such as alginate beads, polyurethane foams, silicones and plastics, the dried fruit of Luffa cylindrica is advantageous since it is natural, renewable, biodegradable, cheap, mechanically strong, free of toxicity and it doesn't need a chemical pretreatment.

Notre étude concerne une population de Mixodiaptomus laciniatus vivant dans un lac de montagne oligotrophe du Massif Central. Dans cet écosystème, le zooplancton est dominé par ce copépode qui, grâce à des réserves lipidiques, peut rester actif toute l'année. Nous avons donc voulu préciser comment ces réserves étaient accumulées et utilisées par les différents stades du calanoïde. Chez celui-ci, l'accumulation des réseves lipidiques dépend des ressources alimentaires, mais aussi de son stade de développement. Les relations trophiques liant ce microcrustacé aux communautés microbiennes ont été étudiées par l'utilisation concomitante de marqueurs chémotaxonomiques de type pigments, acides gras et stérols. Cette étude souligne l'importance du bloom phytoplanctonique automnal et laisse suggérer que Mixodiaptomus, par son cycle de développement, a pu mettre en place un ensemble de stratégies écologiques, physiologiques et biochimiques afin d'assurer sa pérennité dans cet écosystème

La première partie de ce travail est consacrée à une mise au point sur les méthodes d'extraction et d'analyses des corps gras. La seconde partie s'interesse aux Cucurbitacées des pays tempérés. Une présentation botanique générale de la famille est donnée ainsi que la composition chimique en faisant, en particulier, apparaître au niveau de la composition en acides gras, deux types d'huiles : alimentaires ou siccatives. Les résultats obtenus sur l'étude de cinq Cucvurbitacées tropicales des genres Lagenaria (calebasse bouteille et calebasse la gale), Luffa (pipangaille lisse et pipangaille à côtes), Mormodica (margoze) sont discutés dans la troisième partie. Les huiles Lagenaria sont du type palmitique-linoéique avec respectivement 71,5% et 81,5% d'acide linoéique pour les variétés bouteille et la gale. Les huiles du genre Luffa sont du type palmitique-oléique-linoéique avec respectivement 23,7%-16,9%-51,2% et 21,9%-55,3% pour les variétés à côtes et lisses. Le beurre du genre Momordica se distingue singulièrement des autres par la présence d'acides octadécatriénoïques conjugués (0,9% d'acides punicique, 57,8% d'acide alpha-éléostéarique et 0,9 d'acide béta-éléostéarique). La composition en acides gras des triacylglycérols est similaire à celle des huiles et du beurre obtenus pour les cinq espèces. Les teneurs en insaponifiable sont légèrement supérieures à celles généralement observées dans le règne végétal. L'analyse de la fraction stérolique révèle la présence de 5 delta-stérols classiques du type sitostérol, campestérol et stigmastérol et une richesse particulière en 7 delta-stérols avec la présence du stigmasta-7,22,25-trién-3béta-ol caractéristique de la famille des Cucurbitacées et de 7delta-stérols plus rares comme le stigmasta-7,22-dién-3alpha-ol. De même la composition en alcolls triterpéniques met en évidence la présence d'alcools couramment rencontrés comme l'alpha-amyrine et la béta-méthylènecycloartanol ou le lupéol mais aussi des alcools plus rares et spécifiques des Cucurbitacées comme le cucurbita-5,24-dién-3béta-ol. L'analyse des fractions saponifiable et insaponifiable a fait principalement appel aux techniques classiques de chromatographies liquides (CC,CLHP), gazeuses (CG) et de chromatographies gazeuses couplées à la spectrométrie de masse (CG/SM). L'identification des différents composés a été réalisée par spectrométrie de masse et par résonance magnétique nucléaire (RMN) du 1H et du 13C.

Le but de ce travail consiste en l'étude géochimique des sédiments récents du lac alpin de Cadagno et de la cinétique de déshydratation des stérols dans ce milieu. L'examen en microscopie optique des tranches sédimentaires et l'analyse GC-MS des biomarqueurs de type n-alcanes, pristane, phytane, hopanoïdes et stéroïdes ont été utilisés pour préciser les conditions de déposition des sédiments. Des événements tels que des avalanches ainsi qu'une modification du taux de sédimentation ont notamment permis d'expliquer les fluctuations significatives du profil du TOC. L'étude cinétique a montré par ailleurs que le mécanisme de déshydratation des stérols dans ces sédiments est bactérien sélectif et non physico-chimique - ce qui a d'importantes conséquences pour l'étude géochimique de sédiments anciens. Dans le cadre de ce travail, une analyse de sédiments de Monterey (Californie, USA) datant du Miocène a également permis d'identifier une nouvelle classe de biomarqueurs potentiels, les 4,14-diméthylstéranes.

L'un des avantages majeurs des réactions de bioconversion résulte du fait que le milieu réactionnel des biocatalyseurs est l'eau. Ce dit avantage constitue l'une des principales limitations de ces réactions de bioconversion lorsqu'il s'agit de substances lipophiles non solubles dans l'eau connue les stérols. L'efficacité d'un procédé de bioconversion de substances lipophiles solides dépend essentiellement du contact et de 1'interaction entre le biocatalyseur et ce substrat lipophile. Les solutions proposées dans la littérature font appel à des solvants et des produits chimiques de natures souvent toxiques, inflammables et explosives. Ces solutions décrites font perdre à la bioconversion son caractère de biotechnologie blanche. Dans ce travail, nous avons montré qu'en plus de ses avantages connus, l'immobilisation passive de biocatalyseurs au sein d'un support poreux peut favoriser l'interaction cellule-substrat lipophile et augmenter le taux de bioconversion sans utiliser de solvants et de produits chimiques. La réaction modèle étudiée est le clivage de la chaine latérale des stérols par des mycobactéries en vue de l'obtention des androsténones précurseurs naturels des stéroïdes, molécules à forte valeur biologique ajoutée. Le support d'immobilisation le plus performant a été le fruit sec de Luffa cylindrica. Par rapport aux supports organiques classiques tels que les gels de polyacrylamide, les mousses de polyuréthane, la silicone et les plastiques, le fruit sec de Luffa cylindrica présente les avantages suivants : (i) c'est un produit naturel, (ii) biodégradable, (iii) peu onéreux, (iv) non toxique pour les microorganismes, (v) stable du point de vue mécanique et thermique, (vi) et réutilisable.

La conservation de microorganismes d’intérêt (ferments, probiotiques) sous forme sèche et revivifiable est très répandue dans l’industrie. Cependant, les procédés de déshydratation conduisent à des taux de survie variables en fonction du groupe, de l’espèce et de la souche de microorganismes considérée ainsi que du type de procédé utilisé (séchage, lyophilisation, congélation). La membrane plasmique (MP), de par sa position entre l’environnement intra et extracellulaire, est une cible privilégiée des perturbations hydriques. Les modifications de cette structure lors de stress hydriques sont décrites pour être directement impliquées dans la mort des microorganismes. La compréhension des réponses membranaires se produisant pendant un cycle de déshydratation/réhydratation est essentielle afin d’optimiser la survie des microorganismes lors des procédés de déshydratation. Les manipulations réalisées lors de cette étude ont visé à caractériser les modifications fonctionnelles (intégrité) et structurales (déformations, répartition latérale de microdomaines riches en stérols) de la MP de Saccharomyces cerevisiae lors de différents types de perturbations hydriques (déshydratations osmotiques de différentes amplitudes et cinétiques, séchage dans différentes ambiances gazeuses). L’impact de la composition de la MP sur la survie des levures a également été étudié par l’utilisation de mutants accumulant différents types de stérols au niveau membranaire. Ce travail a confirmé la forte implication de la MP dans la mort des cellules lors de perturbations hydriques. L’étude des modifications membranaires a permis d’élucider le lien entre la cinétique de déshydratation et la survie des levures. Il a également été montré que l’ergostérol est une molécule clé dans la survie des levures aux perturbations hydriques. / Preservation of microorganisms of interest (ferments, probiotics) in dry form is widespread in the industry. However, the dehydration processes lead to variable survival rates according to the group, species and strain of microorganism considered, but also according to the type of process used (drying, freeze drying, freezing). The plasma membrane (PM), by its position between the intra-and extracellular environment, is a target of hydric perturbations. Changes in this structure during hydric stresses are described to be directly involved in microorganism death. Understanding of membrane responses occurring during a dehydration/rehydration cycle is essential to maximize the survival of microorganisms in the process of dehydration.Manipulations performed in this study aimed to characterize functional (integrity) and structural (deformations, lateral distribution of sterol-rich microdomains) changes of the PM of Saccharomyces cerevisiae during different types of hydric perturbations (osmotic dehydration of different magnitudes and kinetics, drying in different gas atmospheres). The impact of the composition of PM on yeast survival was also studied by using mutants accumulating different types of sterols in membranes. This work confirmed the strong involvement of the PM in cell death during hydric perturbations. The study of membrane changes helped to elucidate the relationship between the kinetics of dehydration and survival of yeasts. It has also been shown that ergosterol is a key molecule for the survival of yeasts during hydric perturbations.

Les forêts du sud-ouest de la province de Québec, Canada, sont riches en essences feuillues dites nobles telles que le bouleau jaune (Betula alleghaniensis) et l’érable à sucre (Acer saccharum). Leur exploitation antérieure a généralement été basée sur une coupe à diamètre limite visant la récupération des billes de grande valeur. Une telle pratique, avec le temps, a amené une diminution générale de la vigueur des arbres sur pied en forêt. La réglementation actuelle oblige les exploitants forestiers à récolter préférentiellement les arbres de faible vigueur de manière à rétablir la qualité des forêts. Ces arbres de faible vigueur, souvent de faible qualité, possèdent généralement une faible valeur économique. La pertinence de l’ajout d’une étape d’extraction chimique à l’éthanol des tissus de bois et de l’écorce dans les procédés de transformation de la matière déjà existants a été étudiée dans ce mémoire. Plus spécifiquement, les travaux visaient à évaluer le potentiel d’une telle stratégie appliquée à la transformation des arbres de faible vigueur. Du bois et de l’écorce provenant d’arbres vigoureux (références) et non-vigoureux mourants (infectés par des champignons ou séchant du houppier) ont été extraits à l’éthanol à l’aide de deux méthodes différentes : par macération et par extraction assistée aux ultrasons. D’une part, les extraits ont été étudiés pour leur contenu en polyphénols (phénols totaux, taux de proanthocyanidines, de flavonoïdes et d’acides hydroxycinnamiques) et en triterpènes et phytostérols. D’autre part, les tissus ont été étudiés avant et après extraction pour leur pouvoir calorifique supérieur, leur composition chimique organique, leur contenu en cendres, ainsi que la composition chimique des cendres. Bien qu’une variation soit observée entre les différents arbres, les extractions n’affectent pas les capacités de combustion des tissus. Elles peuvent en outre constituer un apport notable de polyphénols, de triterpènes et de stérols possédant un potentiel économique dans les domaines nutraceutique, pharmaceutique ou cosméceutique, et ce, peu importe la vigueur des arbres à la source des tissus ou la méthode d’extraction utilisée. L’extraction du bois et de l’écorce de bouleaux jaunes et d’érables à sucre de faible vigueur peut donc être envisagée dans une stratégie de transformation à valeur ajoutée de la ressource. / Forests of South-West Québec, Canada, are rich in yellow birch (Betula alleghaniensis) and sugar maple (Acer saccharum). Past forest practices were aiming to harvest the superior quality and higher value logs via selective cuttings, which resulted in a decrease of the general vigor of the trees left standing in the forests. Current regulations require the foresters to harvest preferentially low vigor trees in order to restore the quality of the forests. These low vigor trees, which are often less suitable for value-added products such as flooring or furniture, are also generally of a low economic value. The addition of an ethanolic extraction of the wood and bark tissues to a currently applied processing approach was studied in order to assess its feasibility with trees of different vigor. Wood and bark tissues were collected from vigorous (references) and non-vigorous dying trees (fungus infected or with very poor foliage) and were extracted with ethanol using two different methods: maceration assisted and an ultrasound assisted extraction. The extracts were characterized for their total phenols, proanthocyanidins, flavonoids, hydroxycinnamic acids, triterpenes and phytosterols content. Tissues were characterized before and after extraction for their calorific value, organic composition, ash content and ash mineral composition. While much variation was observed between trees, the ethanolic extractions did not affect the combustion properties of the tissues, while bringing a significant contribution in polyphenols, triterpenes and phytosterols - all molecules having potential applications in nutraceutics, pharmaceutics or cosmeceutics - no matter the vigor of the tree at the source of the tissues or the extraction method employed. The ethanolic extraction of wood and bark coming from low vigor yellow birch and sugar maple can be considered as a mean to add value to the resource.

Le programme BIOZAÏRE, initié par IFREMER, porte sur l'étude des communautés benthiques de la marge équatoriale ouest africaine en relation avec leur environnement sédimentaire. La particularité de la marge est l'existence d'un canyon sous-marin qui entaille profondément le plateau et la pente continentale depuis l'estuaire jusqu'aux plaines abyssales, et où des courants de turbidité s'écoulent régulièrement. Une fraction significative de la matière organique est supposée dériver des apports véhiculés par le Zaïre.<br />Le présent travail a majoritairement consisté à identifier les origines de la matière organique. Dans ce but, la distribution des alcools linéaires et les contributions des alcools à courte chaîne carbonée et de ceux à longue chaîne carbonée, respectivement d'origines marine et terrigène, ont été étudiées. Des particules en sédimentation collectées par des pièges à particules lors d'une turbidite ainsi qu'en l'absence d'un tel événement, et des sédiments superficiels prélevés le long du canyon sous-marin du Zaïre ont été analysés afin d'établir les modes de transfert, la dynamique de déposition du matériel turbiditique, et leurs variations spatio-temporelles.<br />Les résultats montrent que les apports sont mixtes, marin et terrigène, avec une prédominance des alcools terrigènes à longue chaîne carbonée dans les sédiments du chenal (83% des alcools totaux). Les apports en matériel marin sont liés au panache de surface du Zaïre, alors que ceux terrigènes ont principalement lieu par les courants de turbidité. En effet, le matériel collecté en mars 2001 lors d'un tel événement présente une forte contribution des alcools à longue chaîne carbonée. Le matériel turbiditique a débordé du chenal sur les levées, où il atteignait une épaisseur <400 m. Le matériel qui sédimente sur les levées du chenal présente une composition différente des sédiments du chenal. De plus, malgré la forte contribution terrigène, une forte dégradation est observée dans les premiers mois suivants l'arrivée du matériel turbiditique : respectivement 92 and 47% des n-alcools à courte chaîne et à longue chaîne carbonée sont dégradés. Ainsi, des constantes de dégradation de 3.4 and 0.9 y-1 sont calculées.<br />Les différents biomarqueurs, alcools, stérols et hydroxy acides, ont été étudiés dans une dernière partie. L'analyse en composantes principales est une méthode complémentaire qui aide à l'étude des sources marine ou terrigène des biomarqueurs stérols, ainsi que celle de l'empreinte terrigène aux différents sites.

La conservation de microorganismes d'intérêt (ferments, probiotiques) sous forme sèche et revivifiable est très répandue dans l'industrie. Cependant, les procédés de déshydratation conduisent à des taux de survie variables en fonction du groupe, de l'espèce et de la souche de microorganismes considérée ainsi que du type de procédé utilisé (séchage, lyophilisation, congélation). La membrane plasmique (MP), de par sa position entre l'environnement intra et extracellulaire, est une cible privilégiée des perturbations hydriques. Les modifications de cette structure lors de stress hydriques sont décrites pour être directement impliquées dans la mort des microorganismes. La compréhension des réponses membranaires se produisant pendant un cycle de déshydratation/réhydratation est essentielle afin d'optimiser la survie des microorganismes lors des procédés de déshydratation. Les manipulations réalisées lors de cette étude ont visé à caractériser les modifications fonctionnelles (intégrité) et structurales (déformations, répartition latérale de microdomaines riches en stérols) de la MP de Saccharomyces cerevisiae lors de différents types de perturbations hydriques (déshydratations osmotiques de différentes amplitudes et cinétiques, séchage dans différentes ambiances gazeuses). L'impact de la composition de la MP sur la survie des levures a également été étudié par l'utilisation de mutants accumulant différents types de stérols au niveau membranaire. Ce travail a confirmé la forte implication de la MP dans la mort des cellules lors de perturbations hydriques. L'étude des modifications membranaires a permis d'élucider le lien entre la cinétique de déshydratation et la survie des levures. Il a également été montré que l'ergostérol est une molécule clé dans la survie des levures aux perturbations hydriques.

Les plantes produisent une grande diversité de produits naturels parmi lesquels les isoprénoïdes prédominent. Ces molécules ont des fonctions essentielles pour la croissance et le développement : hormones végétales, régulateurs de croissance comme les brassinostéroïdes, pigments photosynthétiques, tous agissant sur des processus biologiques majeurs. Ainsi, la germination, la floraison, la tolérance aux stress thermiques et hydriques, ou la production de semences, sont contrôlées par l’action d’isoprénoïdes. Le but de mon projet est d’identifier par une sélection génétique les éléments régulateurs de l’homéostasie des isoprénoïdes. Pour cela, j’ai réalisé le criblage de suppresseurs de défaut de croissance dans deux mutants de biosynthèse d’isoprénoïdes chez Arabidopsis thaliana et un mutant de signalisation de brassinostéroïdes chez Hordeum vulgare. J’ai par ailleurs étudié la voie de biosynthèse de stérols spécifique ayant lieu dans un type cellulaire particulier, le tube pollinique en croissance. / Plants produce a great diversity of natural compounds, among which isoprenoids prevail. These molecules have essential functions for growth and development: plant hormones, growth regulators as brassinosteroids, photosynthetic pigments, acting on major biological processes. Thus, germination, flowering, heat and draught stress tolerance, or seed production are controlled by the action of isoprenoids. The aim of my project is to identify by genetic selection the regulators of isoprenoid homeostasis. For this, I carried out genetic screens for suppressors of growth defects in two isoprenoid biosynthesis deficient Arabidopsis thaliana mutants and a brassinosteroid signaling Hordeum vulgare mutant. The second part of my project was focused on the specific sterol biosynthetic pathway occurring in a specialized cell type, the germinating pollen tube.