L’intercalation de molécules organiques dans les Hydroxydes Doubles Lamellaires conduit à la formation d’hybrides organo-minéraux lamellaires aux propriétés originales. La valorisation de ces matériaux pour des applications diverses nécessite d’une part, le développement d’une méthode de synthèse simple et efficace pour garantir la pureté des hybrides, et d’autre part, d’établir les relations composition-structure (feuillet cationique, anion et eau interfoliaire). C’est pour atteindre ces deux objectifs, que nous avons menés les travaux présentés dans ce mémoire. La stratégie de synthèse adoptée dans ce travail de thèse nous a permis d’obtenir des taux d’intercalation meilleurs que ceux obtenus par les autres méthodes (coprécipitation, reconstruction, etc.) pour des molécules organiques simples (acides dicarboxyliques) ainsi que pour des molécules plus complexes (acides aminés et oligopeptides). Les acides aminés sont classés en trois groupes selon leur taux d’intercalation, qui est influencé par la chaîne latérale des acides aminés. Ainsi, la distance interfoliaire et les défauts d’empilements augmentent avec la longueur de la chaîne, alors que la diminution de la charge du feuillet contribue à la contraction du domaine interfoliaire et à une meilleure structuration du matériau, en lien avec l’orientation des anions. On peut noter que l’effet de la charge du feuillet sur la distance interfoliaire pour les hybrides est l’inverse de celui observé pour les anions inorganiques. L’hydratation du matériau joue également un rôle clé sur l’orientation des anions interfoliaires et la structuration du matériau. Ainsi, la déshydratation du matériau favorise les orientations couchées des anions en augmentant les interactions anion-feuillet, ce qui augmente la stabilité de l’hybride et favorise sa structuration. Nous avons également montré que la présence des groupements amine favorise les interactions anion-feuillet. Aussi, le changement d’orientation des acides aminés intercalés nécessite une exposition des matériaux à des humidités relatives plus élevées que pour les anions dicarboxylates. En outre, nous avons vérifié l’intercalation préférentielle des anions avec des densités de charge élevées. En conséquence, les acides aminés se retrouvent intercalés sous forme totalement déprotonée quelle que soit la charge du feuillet. Enfin, ce mémoire propose une ouverture sur la réactivité des hybrides synthétisés. Celle-ci est abordée au travers d’exemples portant sur la décomposition d’espèces en milieu confiné et sur l’interaction avec le CO2 atmosphérique / The intercalation of organic molecules within the interlayer domain of Layered Double Hydroxides leads to the formation of organo-mineral hybrids with original properties. The industrial applications of these materials requires on one hand to develop a simple and efficient method of synthesis to ensure a high purity of these hybrids, and on the other hand to establish their structure-composition relationships (cationic layer, anion, and interlayer water). These are the objectives that motivated the work presented in this manuscript. The strategy of synthesis adopted in this work, allowed us to obtain higher rates of intercalation than those obtained by other methods (coprecipitation, reconstruction, etc.), for simple organic molecules (dicarboxylic acids) as well as for more complex molecules (amino acids and oligopeptides). The amino acids are classified into three groups according to their rate of intercalation, which is influenced by the nature of their side chain. Additionally, the interlayer distance and stacking faults are influenced by the length of the molecular chain and by the anion orientation which in turn depends on the density charge of the layer. Interestingly, the effect of the density charge on the interlayer distance for the hybrids is the opposite of what is observed for the inorganic anions. The hydration state of the system plays also a key role in the reorientation of the interlayer anions and on the material structuring. In particular, the dehydration of the material promotes lying orientations of the interlayer anions in the order to maximize the anion-layer interactions. This enhances the stability of the material and reduces the number of stacking faults. We have also showed that the presence of amino groups strengthens the anion-layer interactions and the reorientation of the anions occurs at higher humidity compared to dicarboxylate anions. Furthermore, we have verified the preferential intercalation of anion species with high charge densities. Therefore, the intercalated amino acids are found totally deprotonated in the interlayer domain regardless of the layer charge density. Finally, the reactivity of the hybrids is probed through two examples, one dealing with the thermal decomposition of the intercalated anions in confined medium, and the other dealing with their interaction with atmospheric CO2

Ce travail décrit la synthèse, l’étude structurale et une première évaluation des propriétés biologiques d’une nouvelle famille de mimes de l’arginine issus de motifs pyridine et pyrazine. Pour cela, nous avons mis au point la synthèse de nouveaux peptidomimétiques dans lequels la fonction amidine est remplacée par une amidoxime mime potentiel du résidu arginine. La fonctionnalisation chimique de ces motifs a permis à partir de la pyridine (ou pyrazine) 2,3-disubstituée l’obtention de nouveaux coudes non-peptidiques possédant des motifs amidoximes estérifiés par des acides aminés ou modifiés par des hydrazides d'acides aminés, des N-acylamidrazones et des résidus de 1,2,4-oxadiazole et de 1,2,4-triazole. L’analyse structurale réalisée par RMN, IR, modélisation moléculaire et par XRD a confirmé les propriétés des hétérocycles pyridine et pyrazine, en particulier dans la stabilisation des conformations et le noyau pyrazine qui semble jouer un rôle essentiel sur la stabilisation de la conformation. L’étude d'un nouveau pseudotripeptide à base de pyrazine-ProlylPhenylalanine a révélé la formation d'une liaison hydrogène entre le proton du groupe OH et l'oxygène du carbonyle de la phénylalanine C-terminale. La liaison hydrogène, ferme un pseudocycle à 7 atomes (C7). De plus, une augmentation considérable du rotamère trans (jusqu'à 98%) dans un solvant faiblement polaire (CHCl3) a été observée. Enfin, les premières amidoximes testées ont permis de révéler la libération de NO en concentration suffisante pour produire un effet pharmacologique / This work describes the synthesis, structural study and preliminary biological evaluation of new variety of pyridine and pyrazine-based arginine mimics. Initially, we have developed a convenient synthesis of new peptidomimetics with amidoxime function as a replacement of amidine one. The latter can imitate arginine residue in biological structures. Chemical functionalization of these scaffolds led to novel 2,3-disubstituted pyridine(pyrazine) turn structures bearing amidoximes esterified with amino acid or modified with amino acid hydrazides, N-acylamidrazones, 1,2,4-oxadiazole and 1,2,4-triazole residues. Additionally, all structures were analyzed by NMR, IR, molecular modelling and XRD. Conformational studies confirmed that pyridine and pyrazine heterocycles can be used to increase rigidity and the pyrazine core has stronger effect on conformation stabilization. Examination of a new ProPhe pyrazine-based pseudotripeptide revealed the hydrogen bond formation between the proton of the OH and the carbonyl oxygen of the C-terminal phenylalanine. This hydrogen bond adopts a seven-membered ?-turn conformation. Therefore, a dramatic increase of the trans rotamer up to 98% was observed in weakly polar solvent, which is CHCl3. Finally, preliminary results of the NO release assay on amidoximes demonstrated sufficient values for pharmacological effect

Les enzymes lipolytiques sont des ester hydrolases impliquées dans le métabolisme lipidique. Leurs caractéristiques se sont révélées être des atouts dans de nombreuses applications industrielles. Chez les microalgues, l’isolement et la caractérisation de ces enzymes d’un point de vue structural et fonctionnel restent des domaines de recherche peu explorés à ce jour.Certaines espèces bénéficient pourtant de contenus en lipides intéressants, source de matière première pour les industries de l’agroalimentaire ou de l’énergie. Par exemple, l’acide docosahexaénoique (DHA), un acide gras polyinsaturé de la série des omégas 3, est reconnu pour ses propriétés en santé humaine. Parmi de nombreuses espèces, Isochrysis galbana, une microalgue unicellulaire appartenant à la classe des Prymnesiophycées est considérée comme une source possible de DHA. La présence d’acides gras libres a été montrée par l’analyse des lipides, suggérant la présence d’enzymes lipolytiques potentiellement intéressantes pour leur sélectivité et leur spécificité de substrat.L’analyse d’une banque de marqueurs de séquences exprimées a permis l’identification de séquences susceptibles de coder des enzymes lipolytiques. Les ARN messagers ont été extraits et les ADN complémentaires ont été clonés.Ce travail de thèse présente l’analyse et le clonage de deux gènes codant une ester hydrolase putative et une thioestérase putative, issues de la microalgue Isochrysis galbana.Les deux séquences codent des protéines de poids moléculaires de 35,41 kDa et de 42,31 kDa. Elles montrent 30 à 40 % d’identité et de similarité avec des hydrolases notamment des carboxylestérasesde différents organismes. Les séquences protéiques ont permis l’identification du pentapeptide consensus Gly-X-Ser-X-Gly caractéristique des enzymes lipolytiques et les acides aminés Ser/Asp/His de la triade catalytique.Les deux séquences codantes ont été clonées et exprimées dans la levure Saccharomyces cerevisiae et la bactérie Escherichia coli. Le clonage dans E. coli a permis d’identifier à la taille attendue une protéine par Western blot. En présence de cette protéine, la composition en acides gras des lipides de la bactérie a été modifiée. L’analyse CPG a notamment montré une augmentation des proportions en acides gras C16 :1 et C18 :1 par rapport au témoin. Ce résultat permet de caractériser l’activité thioestérase pour IgTeCe. / Lipolytic enzymes present in all known species play a key role in lipid metabolism and are involved in several industrial processes. They catalyse lipid hydrolysis and synthesis. Actually and particularly in microalgae, isolation and characterization of this type of enzyme remains an unexplored research area.The potential of the lipidic content of microalgae in food industry or energy field requires specific lipolytic enzymes. Docosahexaenoic acid (DHA), an 3 poly insaturated fatty acid (3 PUFA) is well known for its beneficial effects on human health. Among many species, Isochrysis galbana, a unicellular marine microalga belonging to the Prymnesiophyceae class, is considered as a potential alternative source of DHA.Lipid analysis of I. galbana shows free fatty acids and suggests the presence of lipolytic enzymes with potential interesting selectivities and substrate specificities. Analysis of incomplete expressed sequence tag (EST) listed in the EST bank of Isochrysis galbana, identified incomplete genes that encode lipolytic enzymes. Messenger RNAs were extracted, characterized and cloned.This work describes the analysis and cloning of two genes encoding a putative ester hydrolase and a putative thioesterase in marine microalgae Isochrysis galbana. Sequences encode two proteins with predicted molecular weights of approximately 35,41 kDa and 42,31 kDa. Slight similarity and identity (from 30 to 40 %) were observed between the gene sequence and various  fold hydrolase found in diverse phyla (including carboxylesterase).Sequences also included the consensus Gly-X-Ser-X-Gly and the catalytic triad Ser/Asp/His. To characterize the predicted enzymatic functions, an experimental procedure was introduced: coding sequences were cloned into expression vectors and expressed in Saccharomyces cerevisiae and in Escherichia coli.Western blot identification of recombinant enzyme shows a convenient protein production in bacteria. Furthermore, the expression of the protein in E. coli shifted the fatty acid composition predominantly towards C16:1 and C18:1 fatty acids. The enzyme called IgTeCe showed a thioesterase activity.

L’éventuel effet photo-protecteur sur la peau des lipides a été jusqu’à présent peu examiné. L’objectif de cette thèse était d’étudier le lien entre l’apport alimentaire en acides gras mono-insaturés (AGMI) et en acides gras polyinsaturés (AGPI) n-3 et le photo-vieillissement cutané du visage chez une large population d’hommes et de femmes âgés entre 45 et 60 ans. Ces travaux ont mis en évidence un lien inverse entre les apports en en huile d’olive et la sévérité du photo-vieillissement. Lors de l’étude des AGPI n-3, un lien inverse a été mis en évidence entre la sévérité du photo-vieillissement et les apports en acide α-linolénique (ALA) des huiles végétales et des fruits et légumes chez les hommes. Chez les femmes un lien inverse a été trouvé avec les apports en acide eicosapentaénoïque (EPA) et une tendance avec les ALA des huiles végétales. Ces travaux soutiennent les recommandations en faveur d’un régime riche en huile d’olive et en AGPI n-3 comme celui du régime méditerranéen. / The possible effect of dietary lipids on the photoprotection of the skin has been few investigated so far. The aim of this thesis was to investigate the links between dietary monounsaturated fatty acids (MUFA) and n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs) on facial skin photoaging in a large population of men and women aged between 45 and 60 years old. An inverse association was found between intakes of olive oil and the severity of photoaging. Concerning n-3 PUFAs, severe photoaging was inversely associated in men with intake of -linolenic acid (ALA) from both vegetable oil and fruits & vegetable. In women, an inverse relationship was found with the intake of eicosapentaenoic acid and a tendency with ALA from vegetable oil. These findings support the recommendations for a diet rich in olive oil and n-3 PUFAs such as the Mediterranean diet.

Les compléments alimentaires à visée oculaire qui envahissent le marché, contiennent dans la majorité des cas des oméga 3, des vitamines, des oligoéléments auxquels sont associés d’autres molécules connues pour leurs propriétés anti-inflammatoires et/ou anti-oxydantes. Néanmoins, à notre connaissance il n’existait pas d’étude portant sur les formes finalisées complexes de ces compléments. Notre projet a donc pour objectif d’évaluer et de caractériser in-vivo et in-vitro l’effet protecteur sur les cellules rétiniennes d’une supplémentation alimentaire à visée oculaire commercialisée en France et en Tunisie. Ce supplément contient des oméga 3, des caroténoïdes, des vitamines, des oligoéléments et du résvératrol. In-vivo, nous avons utilisé un modèle de dégénérescence rétinienne progressive induite par la lumière et in-vitro un modèle de mort des cellules d’épithélium pigmentaire rétinien (ARPE-19) induite par le peroxyde d’hydrogène (H2O2 ).Dans une première étape nous avons mis en évidence que le complément alimentaire protège la fonction (électrorétinographie, ERG) et la structure (histologie et comptage de cellules apoptotiques) de la rétine contre les lésions induites par la lumière et protège lescellules ARPE-19 contre le stress oxydant induit par le H2O2 (MTT). Dans une deuxième étape, nous avons montré qu’une semaine de supplémentation entraîne une modification du contenu en acides gras dans le plasma et les rétines in-vivo, et dans les cellules ARPE919 in-vitro, caractérisée par une augmentation des taux d’EPA et DPA, deux précurseurs de DHA(HPLC). In-vivo, ni la quantité (spectromètre) ni la vitesse de régénération de la rhodopsine (ERG) ne sont affectées. Au cours de l’exposition à la lumière, l’expression des cytokines (milliplex) est orientée vers un profil anti-inflammatoire et l’expression génique (qPCR) d’iPLA2, PPAR-α, Caspase-12 est maintenue élevée tout au long de l’exposition à la lumière cyclique intense chez les animaux supplémentés. En conclusion, nous avons émis l’hypothèse que l’accumulation préférentielle des acides gras polyinsaturés à longue chaine (EPA et DPA) participe à l’effet protecteur du complément alimentaire en permettant 1/ un renouvellement facilité du DHA rétinien et 2/ ainsi le maintien de l’activité d’iPLA 2. Le DHA libéré des membranes activerait les voies de signalisation anti-inflammatoire et anti-oxydante par l’intermédiaire du récepteur nucléaire PPAR-α. / Dietary supplement for ocular purpose have exploded on the market. In most cases, they contain omega 3, vitamins and trace elements associated with molecules known for their anti-inflammatory and/or anti-oxidant proprieties. However, to our knowledge no studies had evaluated dietary supplements on their finalized complex formulation. In this context, the aim of our project was to evaluate and characterize in-vivo and in-vitro the protective effect on retinal cells of a dietary supplement for ocular purpose marketed in France and Tunisia. This dietary supplement contains omega 3, vitamins, trace elements, carotenoids and resveratrol. Therefore, we have used,an in-vivo experimental model of progressive light-induced retinal damage and an in-vitro model of hydrogen peroxide(H2O2 )-induced retinal pigment cells (ARPE-19) death. First, we have demonstrated that the dietary supplement prevented retinal function (electroretinography, ERG) and structure (histology and detection of apoptotic nuclei) from light-induced retinal damage and protects ARPE-19 cells (MTT) from H2O2 induced oxidative stress. Second, we have shown that one-week supplementation induced modifications in retinal (in-vivo), plasma (in-vivo) and ARPE-19 cells (in-vitro) fatty acids contents, characterized by an increase in EPA and DPA contents, the two synthetic precursors of DHA (HPLC). In addition, in-vivo neither rhodopsin content (spectrometer) nor response recovery (ERG) were affected. Furthermore, during light-exposure cytokines expression (milliplex) were oriented towards an anti-inflammatory profile and gene expression (qPCR) of iPLA2, PPAR-α, Caspase-12 was kept high throughout exposure to intense cyclic light in retina of supplemented animals. In conclusion, we hypothesized that preferential accumulation of long-chain polyunsaturated fatty acids (EPA and DPA ) is involved in the protective effect of dietary supplement allowing : 1 / facilitated renewal of retinal DHA and 2 / maintaining of iPLA 2 activity. DHA released from membranes activate the anti- inflammatory and antioxidant signaling pathways via the nuclear receptor PPAR- α.

Les thons tropicaux (thon jaune, thon obèse et bonite à ventre rayé) sont des espèces largement exploitées dont un quart des prises mondiales provient de l'océan Indien. Capturés en bancs mixtes à la senne, ces prédateurs de haut niveau trophique présentent une physiologie particulière (e.g. thermorégulation partielle, nage obligatoire) mais différents traits de vie (e.g. taille maximale, stratégie de reproduction). L’objectif est ici de contribuer à une meilleure compréhension de l'allocation d'énergie chez ces espèces. Pour cela un échantillonnage mensuel a été mis en place en 2013 aux Seychelles, de manière à collecter des thons sur une large gamme de taille et de conditions environnementales. Un premier travail méthodologique nous a conduit à étudier l'effet de la teneur en lipides sur les valeurs isotopiques, et nous avons montré que l'utilisation d'équation de correction du taux de lipides lors des analyses isotopiques nécessite un ajustement spécifique. Au travers de traceurs écologiques (isotopes stables du carbone et de l'azote et acides gras), une comparaison trophique des trois espèces a montré qu'elles n'exploitent pas exactement les mêmes ressources énergétiques, notamment grâce à un changement alimentaire au cours de l'ontogénie. Ce changement se traduit par l'assimilation de proies plus riches en acides gras mono-insaturés pour les individus supérieurs à 100 cm FL. L'étude des contenus en lipides et protéines de quatre tissus aux fonctions physiologiques différentes (muscles blanc et rouge, foie et gonades) a montré que ces espèces font peu de réserves énergétiques et uniquement dans le foie et le muscle rouge. Les mâles consacrent également moins d'énergie que les femelles à la synthèse de cellules germinales. D'autre part, seul l'indice gonado-somatique permet de rendre compte de variations énergétiques, les autres indices testés (facteur de condition de Le Cren, indice hépato-somatique et circonférence) sont de mauvais proxies du contenu énergétique des tissus. Enfin, l'étude des acides gras membranaires indique une incorporation particulière du 20:4n-6 et du 22:6n-3, dont le niveau varie avec l'ontogénie et selon les tissus. Une grande variabilité intra-spécifique est cependant observée et suggère une certaine plasticité physiologique chez ces espèces. / Tropical tunas (yellowfin, bigeye and skipjack tuna) are exploited worldwide with a quarter of the catches coming from Indian Ocean. Caught by purse seine in mixed schools, these top predators displayed a specific physiology (e.g. partial endothermy, ram-ventilators) but various life history traits (e.g. maximal size, reproduction batches). The objective of this work is to contribute to a better understanding of energy allocation in these species. For this purpose, a monthly sampling was carry out throughout 2013 in Seychelles, to collect tunas on a large range size and environmental conditions. In a first methodological step, we studied the lipids influence on isotopic values in tropical tunas and showed that using mathematical correction of lipids content requires a specific adjustment. Then, using ecological tracers (stable isotope of carbon and nitrogen and fatty acids), a trophic comparison of the three species showed that they do not exploited exactly the same energetic resources, especially due to an ontogenic diet shift. This shift was illustrated by an increasing assimilation of mono-unsaturated fatty acids over 100 cm FL. Study of lipid and protein content in four tissues presenting different physiological function (white and red muscles, liver, gonads) showed these species make little energetic reserves, only in liver and red muscle. In addition, males invest less energy for germinal cells production than females. Furthermore, only the gonado-somatic index brought information concerning energetic variations, the others tested indices (Le Cren condition factor, hepato-somatic index, girth) were bad proxies of energetic content in tissues. Finally, study of membrane fatty acids indicates a specific incorporation of 20:4n-6 and 22:6n-3 that varies with ontogeny. A great intra-specific variability was also observed and could suggest a specific physiological plasticity in these species.

Les travaux présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans le contexte général de l’essor de la biocatalyse et de son utilisation en synthèse organique. Le thème principal porte sur l’étude et le développement de différentes voies d’accès stéréosélectives à des acides alpha-aminés bêta-hydroxylés substitués. L’utilisation d’un biocatalyseur permettant d’accéder à des acides alpha-aminés bêta-hydroxylés par une aldolisation entre la glycine et divers aldéhydes, en présence de phosphate de pyridoxal, a été étudiée. Des aldéhydes aliphatiques, aromatiques et hétéroaromatiques ont pu être impliqués avec succès comme partenaires électrophiles dans ces réactions qui permettent un excellent contrôle de la configuration du carbone asymétrique créé en alpha du groupe carbonyle mais s’effectuent généralement avec des diastéréosélectivités plus modestes. Par ailleurs, un dédoublement cinétique enzymatique d’esters alpha,bêta-dihydroxylés, précurseurs d’acides alpha-aminés bêta-hydroxylés substitués en alpha, a été étudié. La méthode développée repose sur la monoacylation d’esters alpha,bêta-dihydroxylés, acycliques ou cycliques, en présence d’une lipase et d’un donneur d’acyle. De façon indépendante, la mise au point de séquences réactionnelles monotopes faisant intervenir une étape d’oxydation biocatalytique a été étudiée pour accéder à des composés aminés hautement fonctionnalisés. / The research work presented in this manuscript pertains to the field of biocatalysis and some applications in organic synthesis. The main subject is the development of stereoselective synthetic methods allowing access to substituted alpha-amino beta-hydroxy acids. The use of a biocatalyst enabling the preparation of optically enriched alpha-amino beta-hydroxy acids in a single step from glycine by an aldol reaction, in the presence of pyridoxal phosphate, was investigated. Aliphatic, aromatic and heteroaromatic aldehydes could be successfully used as electrophilic partners in such reactions that allow an excellent control of the stereocenter created at the alpha position of the carbonyl group whereas moderate levels of diastereoselectivity were generally observed. The enzymatic kinetic resolution of acyclic or cyclic alpha,beta-dihydroxy esters, which are precursors of alpha-substituted alpha-amino beta-hydroxy acids, was also achieved by monoacylation in the presence of a lipase and an acyl donor. Independently, a one-pot sequence involving a biocatalytic oxidation was developed to access highly functionalized nitrogen containing compounds.

Le but de cette étude est d’évaluer l’utilisation de la chromatographie préparative dans le cadre de la conception d’un procédé de purification d’acides organiques. Les acides principalement étudiés sont les acides lactique et succinique. Ils sont produits par fermentation et utilisés depuis longtemps dans l’industrie comme additifs. Ils sont aussi identifiés comme des molécules plateformes très intéressantes pour le développement de la chimie verte, à partir de carbone renouvelable. En particulier, ils constituent des monomères pour l’industrie des bioplastiques. A la différence des utilisations historiques, ce type d’application requière des niveaux de pureté beaucoup plus importants. Ces puretés sont atteintes via des étapes supplémentaires d’extraction liquide-liquide, de distillation et/ou de cristallisation. Nous avons cherché à évaluer si la mise en œuvre de la chromatographie préparative pouvait permettre d’atteindre les spécifications requises. Pour cela, la chromatographie a été étudiée en détails en tant qu’opération unitaire, afin de mieux comprendre les mécanismes de séparation des composés étudiés et les paramètres de mise en œuvre. Deux types de résine ont été principalement utilisés, une cationique forte et une anionique forte. Dans un premier temps, l’étude thermodynamique de l’adsorption de trois acides organiques en solution pure a été réalisée. Elle a révélé un comportement très différent pour les deux résines : l’adsorption sur la résine cationique forte est assez linéaire alors que sur l’anionique forte, elle est fortement non linéaire et suit un modèle de Langmuir. L’influence de la vitesse sur la forme des pics et donc la dispersion pendant la séparation a ensuite été étudiée. Il a été montré que l’efficacité de la colonne diminue linéairement avec la vitesse d’élution, conformément au modèle de Van Deemter. Il a aussi été mis en évidence que la pente de cette droite est la même à l’échelle laboratoire et sur le pilote à une échelle dix fois plus grande. Elle peut ainsi permettre de prévoir l’évolution de l’efficacité de la colonne au changement d’échelle. Des solutions en mélange synthétiques et réels ont été étudiées, afin d’évaluer l’influence sur la séparation des paramètres opératoires, tels que la charge, la concentration de l’alimentation, le pH… 2 Sur la résine anionique, une première modélisation a été effectuée à partir de ces résultats expérimentaux. Elle a permis de mettre en évidence, qu’un mécanisme d’adsorption de type Langmuir ne suffit pas à expliquer la forme et la position des pics. Nous avons supposé qu’un mécanisme d’échange d’ions de la forme dissociée des acides organiques pourrait aussi entrer en jeu. Cet échange aurait un impact important sur la forme et la position des pics, bien que les acides organiques soient très majoritairement sous leur forme neutre. Les séparations mises en évidence à l’échelle laboratoire ont été validées à l’échelle pilote en chromatographie continue ISMB. Il a été montré que la résine anionique permet d’atteindre une plus grande pureté que la résine cationique avec une productivité similaire. Un procédé complet de purification a pu être testé avec de l’acide succinique, mettant en jeu une acidification par électrodialyse bipolaire, une concentration par osmose inverse, une séparation par chromatographie préparative sur résine anionique forte et une décoloration par nanofiltration. Le produit a ensuite été cristallisé afin de se comparer à un produit industriel. Le produit obtenu est proche des spécifications attendues et est plutôt meilleur que le produit industriel. Une étape supplémentaire d’échange d’ions aurait vraisemblablement permis d’obtenir des cristaux de grade polymère. Nous avons donc montré que la chromatographie a sa place dans un procédé de purification d’acides organiques, dans le but d’obtenir une très haute pureté. / The objective of this study is to evaluate the use of preparative chromatography in the context of the elaboration and optimization of an innovative purification process of organic acids from biotechnology. Lactic and succinic acids were mainly studied. They are produced by fermentation and used in industry as additive, for a long time. They are identified as promising building blocks for green chemistry development, from renewable carbon. In particular, they are monomers for bioplastic industry. Unlike historical utilizations, this new type of application requires much higher purity levels. Those purities are currently obtained by additional purification steps, like liquid-liquid extraction, distillation and/or crystallization. We tried to evaluate if the required specifications may be reached by the implementation of preparative chromatography. For this chromatography was studied in details as unitary operation, in order to better understand separation mechanisms of studied compounds and implementation parameters. Two resin types were mainly used, a strong cationic one and a strong anionic one. Firstly, thermodynamic study of the adsorption of three organic acids in pure solution was performed. It revealed very different performances for both resins: adsorption on strong cationic resin is quite linear, whereas on strong anionic one adsorption is strongly nonlinear and fits with Langmuir model. Elution velocity influence on peak shape and so on dispersion was then studied. Column efficiency decreases linearly with elution velocity, accordingly to Van Deemter model. It was shown that the line slope was identical at lab scale and on a pilot ten times bigger. Then it may be used to predict column efficiency evolution during scale-up. Mixing solutions from synthetic or real origin were studied, to evaluate operational parameter influence on the separation, as load, feed concentration, pH… On the strong anionic resin, a first modeling was developed for experimental results. It highlighted that Langmuir type adsorption mechanism is not able to explain peak shape and position. We supposed that an ion exchange mechanism with the organic acid dissociated part may happen. This exchange may have a significant impact on peak shape and position, even if organic acids are mainly in molecular form, because of a low work pH. 4 Separations established at lab scale were validated at pilot scale in continuous chromatography ISMB. It was demonstrated that the anionic resin allows to reach a higher productivity than the cationic one, with a similar productivity. A complete purification process was tested with succinic acid, using bipolar electrodialysis acidification, reverse osmosis concentration, preparative chromatography separation with a strong anionic resin and nanofiltration discoloration. Product was then crystallized, to be compared to an industrial product. Our crystals were close to waited specifications and relatively better than the industrial ones. An additional ion exchange step could have allows to reach polymer grade. We show that chromatography is useful in an organic acid purification process, in order to reach a very high purity.

L'objet de ce travail est de déterminer si des variations de la composition lipidique de la membrane plasmique des hépatocytes participent à expliquer la relation causale entre les facteurs zootechniques et le rendement technologique des foies gras de palmipèdes. Nous étudions successivement l'incidence du gavage du canard mulard (Cairina moschata x Anas platyrhynchos) sur l'évolution de la composition lipidique des membranes hépatocytaires, la variabilité de cette dernière et sa relation avec la variabilité du rendement technologique des foies gras et l'incidence du délai post-prandial avant abattage sur la composition membranaire et le rendement technologique de foies gras d'oie (Anser anser). Nous montrons que le gavage induit chez le canard mulard une modification de la composition lipidique des membranes hépatocytaires avec une augmentation de la teneur en phospholipides et en cholestérol, sans modifier le rapport du cholestérol aux phospholipides. Les profils des phospholipides et de leurs acides gras constitutifs sont modifiés. Par ailleurs, si l'état d'engraissement des foies est fortement corrélé à leur rendement technologique, seul le profil des acides gras des lipides membranaires fait apparaître des liaisons faibles mais significatives avec ce dernier. Enfin, au cours de la période post-prandiale l'accrétion lipidique hépatique est en relation avec une modification du rapport du cholestérol aux phospholipides membranaires et une diminution du rendement technologique. Ces évolutions sont discutées en prenant en compte les données du métabolisme lipidique chez les oiseaux et l'incidence possible des modifications de composition des membranes plasmiques des hépatocytes sur la fluidité membranaire et audelà le rendement technologique.

Le développement anarchique de tumeurs peut conduire à la formation de régions hypoxiques carencées en nutriments. A cause de l’instabilité génétique des cellules cancéreuses, certaines peuvent développer des résistances à ces conditions proapoptotiques. Parmi ces mécanismes de résistance, ceux impliqués dans la survie des cellules face à la carence prolongée en acides aminés n’ont pas été élucidés. La carence en acides aminés est particulièrement délétère pour les cellules de par leur importance dans le métabolisme cellulaire et l’impossibilité pour 9 d’entre eux d’être synthétisée de novo. L’objectif de ce travail était de déterminer les mécanismes permettant aux cellules cancéreuses de survivre face à la carence prolongée en acides aminés. Pour cela, nous avons développé un outil cellulaire par génétique fonctionnelle. Des fibroblastes embryonnaires de souris ont été soumis à une pression de sélection en les cultivant dans un milieu fortement carencé en acides aminés pendant plusieurs mois. Des clones capables de survivre et de proliférer dans ce milieu ont été générés. Le travail de thèse a d’abord consisté à caractériser la résistance de plusieurs clones à la carence en acides aminés et notamment, les voies de signalisation régulées par cette situation. Parmi ces dernières, nous avons pu observer que les clones par rapport aux cellules parentales présentaient une altération de la voie GCN2, et plus précisément, une sous-expression d’un des acteurs majeurs de cette voie, la protéine ATF4. Par des expériences de shRNA, nous avons pu mettre en évidence que cette sous-expression favorisait la survie des clones en milieu carencé en acides aminés. L’association entre survie et sous-expression d’ATF4 a également pu être faite dans une lignée de cancer du pancréas, BxPC-3. En rétablissant l’expression d’ATF4, les cellules résistantes redevenaient sensibles aux effets apoptotiques de la carence en acides aminés, confirmant le rôle apoptotique d’ATF4 lors de carence en acides aminés prolongée. Nous nous sommes également intéressés aux mécanismes que les cellules utilisaient pour se fournir en acides aminés à partir des protéines du milieu extracellulaire. Nous avons pu identifier qu’une des lignées de clones présentait un fort niveau de macropinocytose et que son inhibition lors de carence en acides aminés diminuait ses capacités de survie lors de carences en acides aminés. Notre approche a ainsi pu mettre en évidence des mécanismes de résistances des cellules à la carence en acides aminés. Ces mécanismes ont ensuite pu être observés dans des lignées cancéreuses, confirmant la pertinence de notre modèle pour l’identification de tels mécanismes. / Tumor development can be characterized by the formation of hypoxic area deprived in nutrients. Due to their genetic instability, tumor cells can become resistant to this apoptotic condition. Among the resistance mechanisms, those involved in cell survival against amino acids restriction is poorly known. Amino acids deprivation is particularly deleterious as nine of them cannot be synthetized de novo. The aim of this work was to identify the mechanisms by which tumor cells can survive to long-term amino acids deprivation. For that purpose, we exerted a selective pressure on mouse embryonic fibroblast by exposing them to amino acids deprivation for several months. We generated clones able to survive and proliferate in deprived amino acids medium. Firstly, we characterized the capacity of proliferation and survival of several resistant clones in amino acid deprivation condition. Secondly, we studied several signaling pathways which are regulated during this condition. We have found that every clones present an alteration of the GCN2 pathway, and notably, a low expression of its major actor, the protein ATF4, when compared to the parental cells. We have shown with shRNA experiment that this underexpression promotes cell survival during amino acid deprivation. The association between decreased expression of ATF4 and better survival in amino acid deprivation condition was also found in a pancreatic cancer cell line, BxPC-3. ATF4 overexpression in this resistant cell line restores the apoptotic effect of ATF4 during amino acid deprivation. We have also studied how cells can provide themselves in amino acids from the extracellular environment. We have observed that one of the clone cell line presents a high level of macropinocytosis and that, the inhibition of this mechanism decreases its survival during amino acid deprivation. Thanks to our approach, we were able to highlight mechanisms which confers to cell resistance to amino acid deprivation. By observing those mechanisms in cancer cell lines, we confirmed the relevance of our approach to identify such mechanisms.