La transformation des produits marins génère d’importantes quantités de rejets. La majorité est transformée pour des applications de masse avec une faible valeur ajoutée. Au Nouveau Brunswick, 85 000 tonnes de produits marins sont transformés annuellement et la moitié est peu ou pas valorisée, c’est le cas de l’holothurie Cucumaria frondosa. Face aux différentes pressions de leur environnement, et notamment la prédation, ces invertébrés marins ont évolué en développant des métabolites d’une large chimiodiversité, ce qui en fait d’excellents candidats pour le développement de substances naturelles bioactives. L’objectif de cette étude a tout d’abord été de chercher à valoriser les coproduits majeurs de Cucumaria frondosa en constituant une large librairie d’extraits et en évaluant, par fractionnement bioguidé, les activités antiherpétiques in vitro des fractions obtenues par différents procédés d’extraction (extractions par solvants et hydrolyses enzymatiques). Nous avons pu mettre en évidence la présence de fractions anti-VHS-1 (Virus Herpes Simplex de type 1). L’hydrolyse enzymatique s’est avérée être une technique efficace pour la génération de substances actives. Le bulbe aquapharyngé peu considéré d’un point de vue industriel représente un réel potentiel pour l’extraction de composés anti-VHS-1, et notamment lorsque celui-ci est hydrolysé par la papaïne en conditions contrôlées. L’activité antiherpétique la plus efficace a été reliée à la présence de molécules à haut poids moléculaires. Dans un second temps, nous avons cherché à comprendre et à mettre en évidence les mécanismes de défense de l’holothurie par l’étude de ces métabolites secondaires relargués en situation de stress. Les métabolites ont été évalués sur différents modèles écotoxicologiques et les molécules actives ont été caractérisées par fractionnement bioguidé par l’utilisation de modèle d’évaluation de cytotoxicité, en parallèle à différents procédés analytiques. L’étude a confirmé l’existence et la production de composés toxiques relargués en situation de stress. Ces métabolites secondaires ont montré une forte toxicité sur différents modèles écotoxicologiques chronique et aiguë. Le fractionnement bioguidé par couplage analytique nous a conduit à l’identification de plusieurs composés du type glycoside triterpénique et notamment le Frondoside A retrouvé dans la fraction responsable de la cytotoxicité. L’étude a permis d’optimiser l’extraction de ce composé d’un intérêt biologique prometteur sans pour autant entraîner la mort de l’animal. / The transformation of marine products generates huge quantities of rejects. The majority of these rejects is used for an upgrading of products with low added value. In New Brunswick, 85 000 tons of marine products are transformed annually, the half is little or not upgraded, that is the case of the holothurian Cucumaria frondosa. Confronted with environmental pressures, and especially predation, the marine invertebrates have evolved and developed various metabolites of different chemical classes. Thus, these metabolites represent ideal candidates for the development of new natural bioactive substances. The objectives of this study was first based on the upgrading of the major byproducts from Cucumaria frondosa by creating a wide library of extracts obtained by different type of extractions (solvent extractions and enzymatic hydrolysis) and then, by bioguided fractionation, evaluating the in vitro anti-HSV-1 (Herpes Simplex Virus, type 1) activities of the fractions. We showed the presence of potent antiherpetic fractions without cytotoxicity on mammalian cells. The enzymatic hydrolysis has been demonstrated to be efficient for the generation of high molecular weight active substances regarding HSV-1. The aquapharyngeal bulb, considered to be less used industrially, represents a real potential for the extraction of anti-HSV-1 compounds, and especially when hydrolyzed by papain under controlled conditions. Secondly, we have searched to understand the mechanism of defense of the holothurian under stress conditions. The secondary metabolites involved were evaluated on different ecotoxicological models. This work has confirmed the existence and the production of toxic compounds released under stress conditions. These secondary metabolites have shown a strong toxicity on acute and chronic ecotoxicological models. The bioguided fractionation assisted by analytical evaluation led to the identification of several triterpene glycosides, and especially the Frondoside A into the cytotoxic fraction. This study has permitted the optimization of the upgrading of the byproducts from Cucumaria frondosa by the extraction of antiherpetic molecules without cytotoxicity and the identification and the characterization of the defense

Cette these en cotutelle entre le Laboratoire Peptlab de l’Université de Florence en Italie et le Laboratoire de Pharmacognosie de l’Université de Bourgogne Franche-Comté en France, porte sur l’extraction, la purification et l’élucidation structurale de saponines d’origine végétale en tant que mimétiques d’antigènes impliqués dans une réponse immunitaire. L’étude phytochimique de cinq espèces végétales appartenant à trois familles différentes, Fabaceae : Wisteria frustecens, Wisteria floribunda “macrobotrys”, Wisteria floribunda “rosea”, Caprifoliaceae : Weigela florida “rumba” et Polygalaceae : Polygala acicularis, a conduit à l’isolement de seize glycosides triterpéniques naturels parmi lesquelles six sont de structure nouvelle, une a été isolée sous sa forme native pour la première fois, et neuf déjà répertoriées dans la littérature. Les composés ont été isolés grâce à l’utilisation de différentes méthodes chromatographiques. Leurs structures ont été élucidées en utilisant principalement la RMN 2D et la spectrométrie de masse. Parmis ces seize molécules, six ont été sélectionnées pour être testées en tant que mimétiques d’antigènes impliqués dans une réponse immunitaire. De plus, un flavonoïde glycosylé extrait de Sophora japonica et un acide triterpénique commercial, l’acide ursolique, ont eux aussi été choisis comme mimétiques d’antigènes. Des tests immunochimiques (ELISA) ont été réalisés afin d’évaluer leur potentiel en tant que mimétiques d’antigènes dans le sang de patients atteints de sclérose en plaque ou du syndrome de Rett. Le taux IgM dans le sérum des patients atteints de sclérose en plaque ou du syndrome de Rett a été mesuré et comparé à celui de donneurs sains. Concernant la sclérose en plaque, les résultats sont peu significatifs concernant le potentiel des saponines en tant que mimétiques d’antigènes. Mais dans le cas du syndrome de Rett des résultats intéressants et surprenants ont été obtenus. En effet, l’hypothèse de départ était l’implication de la partie glycosylée dans la reconnaissance d’autoanticorps. Pour le syndrome de Rett, l’acide ursolique, qui est un aglycone, démontre une grande efficacité dans la reconnaissance d’IgM. Par contre, un triterpène glycosylé démontre lui aussi une efficacité semblable. Les résultats obtenus sont donc à analyser afin d’établir des relations structure/activité fiables. / This PhD in co-direction between the Peptlab Laboratory of the University of Firenze (Italy) and the Laboratory of Pharmacognosy of the University of Bourgogne Franche-Comté (France), deals with extraction, purification and structural elucidation of saponins from plants as mimetic antigens involved in an immune response. The phytochemical study of five species from three different families, Wisteria frustecens, Wisteria floribunda “macrobotrys” and Wisteria floribunda “rosea” from Fabaceae, Weigela florida “rumba” from Caprifoliaceae, and Polygala acicularis from Polygalaceae, allowed us to isolate sixteen natural glycosides: six with new structures, one analyzed for the first time in its native form, and nine which have been already described in the literature. These compounds were isolated using various chromatographic methods, and their structures were elucidated using mainly 2D NMR and mass spectrometry. From the isolated glycosides, six were selected and tested as mimetics of native antigens involved in the immune response. Moreover, one flavonoid glycoside extracted from Sophora japonica, and one commercial triterpenic acid, ursolic acid, were also chosen as mimetics of native antigens. Immunoenzymatic assays (ELISA) were performed for each compound to evaluate their potential as mimetics of native antigens of multiple sclerosis and Rett syndrome. The IgM levels in sera of patients affected by multiple sclerosis and Rett syndrome were measured and compared to normal blood donors. Concerning multiple sclerosis, no significant results were obtained for saponins, but in the case of Rett syndrome, interesting and surprising results were obtained. Indeed, the first hypothesis was that the glycosyl part of the molecule could be relevant for antibody recognition. In the case of Rett syndrome ursolic acid, an aglycone without any glycosidic part, demonstrated a good efficiency in IgM recognition. On the other hand, one triterpenic glycoside showed similar results. These results were discussed to define possible structure/activity relationships.