La grande majorité des colorants alimentaires naturels, utilisés dans la formulation des aliments et des boissons, proviennent des pigments extraits de matières premières végétales. Plusieurs couleurs dérivées de plantes peuvent entraîner des problèmes de formulation. Des facteurs, comme par exemple, la région, le climat, l'environnement, la variété cultivée, ont un effet de nuances de couleurs, de résistance et surtout de stabilité dans le produit final. Par ailleurs, les champignons filamenteux du genre Monascus, Penicillium et Talaromyces sont connus comme d'excellents producteurs de pigments rouges. Ces pigments intéressent de ce fait les industries car ils sont stables, non-toxiques et peuvent être utilisés comme colorants alimentaires.La recherche présentée dans le cadre de cette thèse de doctorat concerne la description des propriétés du pigment rouge que produit la souche de Talaromyces albobiverticillius isolée du milieu marin tropical autour de l'île de La Réunion. Les plans d’expérience (DOE) et la méthodologie des surfaces de réponses (RSM) ont été utilisés pour optimiser les conditions de culture et la formulation du milieu de fermentation, dans le but d'accroître les teneurs en polykétides colorés. Douze structures différentes ont été identifiées dans des extraits intracellulaires et extracellulaires des cultures fongiques, à l'aide de séparations et d'analyses spectroscopiques (HPLC-PDA-ESI/MS et RMN). Les pigments N-thréonine-monascorubramine, N-glutaryl-rubropunctamine et PP-O figurent ainsi parmi les 12 composants.Avec la demande croissante de composés colorés naturels dans le secteur industriel, les champignons isolés du milieu marin semblent présenter de nombreux intérêts. Des essais ont ainsi été menés afin d'étudier 1) l'amélioration des conditions de fermentation en fioles agitées ou en fermenteur de 2 litres; 2) les effets de la teneur en sel marin sur la synthèse des pigments; 3) des méthodes d'extraction respectueuses de l'environnement. Globalement, ces résultats font ressortir le grand potentiel des champignons marins produisant ce colorant rouge et la possibilité d'obtenir les colorants alimentaires adaptés. / It is well known that the vast majority of food colorants used in food and beverage applications comes from the pigments synthesized by plant materials. Besides, stability of many plant-derived colors can create formulation problems. Factors such as the region, the climate, the environment, the cultivar all impact colors shade, strength and overall stability in the final product. As an alternate, fungi of the genus Monascus, Penicillium and Talaromyces are known as excellent producers of red pigments. These red pigments are of industrial interest as they are stable and non-toxic and can be used as food colorants.This present research deals with the selection of high throughput red pigment producing Talaromyces albobiverticillius as a source of polyketide based natural food colorants. Design of Experiments (DoE) and Response Surface Methodology (RSM) have been used to optimize culture conditions and media formulation of fermentation process. Using Box Behnken Design (BBD), the influence of different physical factors on pigment and biomass production was studied using potato dextrose broth as culture media. The best optimal conditions were found to be with initial pH of 6.4, temperature of 24 °C, agitation speed of 164 rpm and fermentation time of 149 h gave 47.93 ± 0.58 mg /L of orange pigment, 196.28 ± 0.76 mg / L of red pigment and 12.58 ± 0.41 g /L of dry biomass. With the application of Plackett- Burman Design (PBD), 16 different media formulations were optimized using various carbon and nitrogen sources. When Sucrose and Yeast extract was used as a basal medium at 24° C, high pigment yield was observed: 695.93 ± 0.29 mg /L of orange pigment, 738.28 ± 0.51 mg / L of red pigment and 6.80 ± 0.37 g /L of dry biomass.Twelve different compounds were detected from the HPLC-PDA-ESI/MS analysis of intracellular and extracellular pigmented extracts. In particular, N-threonine-monascorubramine, N-glutaryl-rubropunctamine and PP-O were tentatively identified among these twelve compounds; further, this work reports for the first time on the PDA, MS and NMR characterization of the here named as N-GABA-monascorubramine derivative (6-[(Z)-2-Carboxyvinyl]-N-GABA-monascorubramine) pigment bearing a cis configuration at the C10-C11 double bond, in Talaromyces albobiverticillius 30548. Attempts were made to study the effects of sea salts on pigment synthesis; sustainable green extraction methods for pigments; upscaling of fermentation from shake flasks to laboratory fermenter. All these experiments with their results were discussed briefly as individual chapters. Overall, these findings bring out the potential of marine-derived red pigment producing fungi and its possibility of obtaining tailor made food colorants.

Ce travail est consacré à l'étude chimique des peptaïbols sécrétés par des souches de Trichoderma endémiques des zones conchylicoles de Loire-Atlantique. La stratégie adoptée a permis de réaliser :<br /> Un échantillonnage, à partir de la mycothèque du SMAB (Substances Marines à Activité Biologique), de souches de Trichoderma productrices de peptaïbols dans l'estuaire de la Loire. Neuf souches représentatives ont été sélectionnées. En fonction de leurs contenus en peptaïbols, elles ont été réparties en 4 ensembles, puis une « souche représentative » de chaque ensemble a été choisie pour la suite du travail.<br /> Une optimisation des protocoles nécessaires à la production in vitro des peptaïbols. La mise au point d'un mode de fermentation sur milieu gélosé a permis d'augmenter le rendement de cette biosynthèse.<br /> Une optimisation des conditions de purification des peptaïbols. Des protocoles simplifiés de pré-purification, de purification par chromatographie en phase liquide (CLHP) ont permis la préparation d'échantillons analysable par spectrométrie de masse.<br /> Une identification structurale des peptaïbols produits, grâce au séquençage par spectrométrie de masse, l'ionisation étant réalisée par électronébulisation ou electrospay (ESI) et l'analyseur étant constitué par une trappe d'ions permettant une analyse SMn. Cette analyse a pu être conduite sur des mélanges de peptaïbols de structure très proche (phénomène de microhétérogénéité). Une analyse par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS-EI) a permis de préciser la nature des acides aminés (AA) de même masse (Valine ou Isovaline ; Leucine ou Isoleucine).<br /><br />Pour les quatre souches de Trichoderma étudiées, 30 peptaïbols ont été mis en évidence dont 24 sont de nouvelles molécules. Ils appartiennent à 5 familles de peptaïbols déjà décrites : les trichokonines, les trichosporines, les hypomurocines, les trichorovines et les suzukacillines. Vingt et un sont à longue séquence (18 à 20 AA) dont 16 sont nouveaux. Neuf sont à courte séquence (11 AA) dont 8 présentent des structures assez originales pour nous permettre de proposer une nouvelle famille, celle des trichobrachines.

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