Les plantes sont des organismes sessiles qui ne peuvent fuir des conditions souvent défavorables et doivent par conséquent s’adapter à un environnement hostile pour survivre. La cutine partie intégrante de la cuticule qui joue un rôle de barrière pour la plante est un polymère lipidique constitué principalement d’acides gras en C16 et C18 hydroxylés et époxydés reliés entre eux par des liaisons ester mettant en jeu les fonctions carboxyl et ω-hydroxyl des acides gras. La cutine ne joue pas seulement un rôle de barrière physique mais joue un rôle de réservoir de molécules possédant des propriétés physiologiques fondamentales. Grâce à des approches biochimiques et génétiques, nos travaux ont permis de mettre en évidence AtEH1, une époxyde hydrolase responsable de la formation des diols incorporés dans la cutine d’Arabidopsis thaliana. Ces diols sont décrits dans la littérature comme intervenant dans les interactions plante-pathogène. Nous avons également montré que ces composés ainsi que d’autres dérivés d’acides gras sont perçus par la plante. Nous avons identifié et caractérisé CYP77B1, une époxygénase d’acide gras qui a un rôle potentiel à jouer dans la formation d’acides gras polyhydroxylés incorporés dans la cutine. / Plants are sessile organisms that are not able to escape from difficult environmental conditions and therefore have to adapt to multiple abiotic and biotic stress to survive. Cutin is a part of the cuticle which plays a major role as a barrier for the plant. It’s a lipid polymer composed mainly by hydroxylated and epoxidized C16 and C18 fatty acids linked together by ester links involving the carboxyl and ω-hydroxyl functions of those fatty acids. Cutin plays also a role as a reservoir of molecules with fundamental physiological properties. With biochemical and genetic approaches, we characterized AtEH1, an epoxide hydrolase responsible for the formation of diols incorporated in Arabidopsis thaliana cutin. These diols are described as being involved in plant-pathogen interactions. We also showed that these compounds as well as others fatty acids derivatives are perceived by plants. We have also identified and characterized CYP77B1, an epoxidase that has a potential role in the formation of polyhydroxylated fatty acids incorporated in cutin.

L'isolation des barres conductrices des grandes machines électriques tournantes, de type alternateur de puissance, est assurée par un matériau composite époxyde/tissu de verre/papier de mica. Ces isolations sont définies en fonction de leur classe thermique qui caractérise la température maximale tolérable sans détérioration majeure à long terme (au moins 20 000 h). Au cours de cette étude, il a été mis au point un dispositif expérimental permettant de réaliser un vieillissement très accéléré de ces matériaux sous pression d'oxygène et à leur température de classe (155°C et 180°C). Ce vieillis sement a été comparé à un vieillissement sous air à pression atmosphérique à la même température. Deux nouveaux matériaux ont été évalués en comparaison avec un matériau de référence. L'évolution de ces matériaux a été suivie au travers de leurs caractéristiques électriques (spectroscopie diélectrique et mesures de décharges partielles), thermo-mécaniques (Analyse Mécanique Dynamique - DMA) et des évolutions de leurs masses. L'utilisation de plusieurs dimensions et formes d'échantillon a permis de prendre en compte l'anisotropie des matériaux et de distinguer les cinétiques de dégradation selon les orientations parallèles et perpendiculaires aux plans tissus de verre/mica. Les évolutions des masses des matériaux sont bien décrites par des cinétiques d'ordre zéro et d'ordre 1. Ces modèles ont permis de proposer des durées de vie pour les trois matériaux évalués dans le contexte d'utilisation industriel et selon les critères normatifs en vigueur, aussi bien sous pression d'oxygène qu'à pression atmosphérique.

Les chimistes organiciens disposent à l'heure actuelle des outils de la biocatalyse afin d'accéder aux produits de la chimie fine et en particulier à des synthons et des molécules optiquement enrichies. Dans ce cadre, le travail de thèse présenté dans ce mémoire a été conduit afin d'enrichir notre connaissance sur une époxyde hydrolase (EH) découverte après analyse métagénomique d'un bio-filtre. Afin de pouvoir mener une étude de mutagénèse dirigée de sorte à améliorer certaines propriétés de cette enzyme appelée Kau2-EH, un modèle de l'enzyme a été élaboré sur la base de la structure tridimensionnelle de l'EH de souris. Le choix de cette matrice fait suite à des études d'inhibition comparées visant à déterminer laquelle des trois EHs, dont la structure tridimensionnelle était connue (pomme de terre, souris, homme) et dont la séquence était proche de celle de Kau2-EH, présentait l’inhibition la plus proche de celle observée pour Kau2-EH. Il avait été montré précédemment que Kau2-EH présentait un intérêt en biocatalyse permettant une résolution cinétique quasi-parfaite de l'oxyde de trans-méthyl-styrène et une transformation énantioconvergente, elle aussi quasi-parfaite, de l'oxyde de cis-méthyl-styrène. Ainsi des études de bioconversion dédiées à l'évaluation de la diversité des substrats de Kau2-EH ont été réalisées. Cette enzyme se révéla être particulièrement performante lors de l'utilisation d'époxydes cis- et trans-1,2-disubstitués portant sur un des atomes de carbone de la fonction époxyde un groupement phényle ou p-méthoxy-phényle et sur l'autre un groupement variable (méthyl- ou éthyl-ester, cyano, bromo- ou chloro-méthyle, phényle). Pour neuf des dix substrats testés des énantiosélectivités très élevées ont été trouvées permettant des résolutions cinétiques quasi-parfaites de huit d'entre eux et la désymétrisation quasi-parfaite du neuvième. Seul le cis-méthyl-glycidate ne fut pas un substrat de Kau2-EH. Dans les neufs cas précédents une réaction préparative à l'échelle du gramme a pu être conduite à très haute concentration en substrat (de 25 à 75 g/L) et sur une courte période de temps (de 1 à 4h) sauf pour l'oxyde de cis-stilbène (24 h). Finalement et afin d'accéder aux constantes cinétiques fondamentale, une étude préliminaire de « stopped-flow » du comportement de Kau2-EH a été réalisée en utilisant l'oxyde de trans-stilbène comme substrat. / Biocatalysis is nowadays an important tool available to organist chemist to get access to fine chemicals and especially enantiomerically enriched synthons and molecules. Within this framework, the PhD work described in this dissertation was conducted in order to get insights about a newly discovered epoxide hydrolase (EH) from a metagenomic analysis of a biofilter. In order to conduct directed mutagenesis on the so-called Kau2-EH, a model of the enzyme was constructed based on the 3D structure of murine EH. The choice of this template was dictated by comparative inhibition studies aimed at differentiating three otherwise closely Kau2-sequence-related EHs with known crystal structure (potato-, murine- and human-EHs) and showing inhibition behavior the closest to the one found for Kau2. The enzyme was previously shown to display interesting biocatalytic properties such a nearly perfect kinetic resolution of trans-methyl-styrene-oxide and a nearly perfect enantioconvergent transformation of cis-methyl-styrene-oxide. Thus, bioconversion studies dedicated to the evaluation Kau2-EH substrate chemical space were undertaken. The enzyme proved to be particularly useful when using 1,2-disubstituted cis- or trans-aromatic epoxides bearing an aromatic ring (phenyl, p-methoxy-phenyl) on one of the epoxide-bearing carbon atom and various chemical groups (methyl- or ethyl-esters, cyano, chloro- or bromo-methyl or phenyl) on the second carbon atom. For nine of the ten tested substrates very high enantioselectivities were observed allowing nearly perfect kinetic resolutions of eight of them and a nearly perfect desymmetrization of the ninth. Only cis-methyl-glycidate proved to be not a substrate of Kau2-EH. In the all other nine cases a preparative scale reaction could be conducted on the 1g scale, at high to very high substrate concentration (25 to 75 g/L) and in short periods of time (1 to 4h) except for cis-stilbene-oxide (24 h). Finally and in order to get access to fundamental kinetic constants, a preliminary stopped-flow analysis of Kau2-EH behavior was undertaken using trans-stilbene-oxide as substrate.

Conscients de la raréfaction progressive et l'augmentation continue du coût du pétrole et aussi des volumes importants des tensioactifs produits et éliminés chaque année, l'industrie chimique s'intéresse de plus en plus aux ressources issues de la biomasse. Cependant, dans le marché européen des tensioactifs, la part des produits d'origine végétale par rapport aux dérivés pétrochimiques est estimée à seulement 20%. Compte-tenu de ces enjeux, de nouvelles stratégies de synthèse pour produire des tensioactifs ayant des structures originales issus d'agro-ressources sont nécessaires. Dans le cadre d'une collaboration de recherche, l'ITERG (Pessac) et l'ICBMS (équipe COB-INSA) de Lyon se sont associées pour développer la synthèse de nouveaux glycolipides amphiphiles obtenus par fonctionnalisation d'huiles végétales époxydées. Les enjeux synthétiques ont concerné la compétition entre les deux fonctions réactives des huiles époxydées (ester et époxyde) et la multifonctionnalité des sucres et autres polyols utilisés comme substrats nucléophiles. Plusieurs séries de composés originaux ont été préparées, et leurs propriétés physico-chimiques ont été évaluées en regard des applications industrielles visées. Parmi les produits synthétisés, quelques uns ont également été évalués en tant que monomères biosourcés.

Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la synthèse d'un analogue de Milnacipran, une molécule commercialisée sous le nom d'Ixel pour son activité anti-dépresseur. Il s'agit d'un cyclobutane trisubstitué portant deux centres stéréogènes contigus. L'objectif est de développer une voie de synthèse efficace et transposable à la version énantiosélective.Nous avons également travaillé sur la formulation nanométrique d'épiPodophyllotoxines, un produit naturel biologiquement active. Nous avons imaginé une architecture moléculaire permettant à la molécule de s'auto-assembler en micelle, ainsi elle peut être transportée de manière efficace au tumeur cancéreux. Les études in vitro et in vivo ont apporté des résultats prometteurs vis-à-vis du potentiel thérapeutique de notre nano-objet. Enfin nous avons étudié au cours de cette thèse deux méthodologies: la réactivité des époxydes en milieu alcalin fort et les dérivés d'organobismuth pour les réactions d'oxydation. Ces derniers ont été exploités afin d'oxyder des hydroxylamines en nitrone dans des conditions douces, permettant de réaliser le tandem oxydation/cycloaddition 1,3 dipolaire in situ avec des alcynes tendus. / My PhD thesis mainly involves the enantioselective synthesis of the Milnacipran's analog, a trisubstituted cyclobutane bearing two contiguous stereogenic centers. We have devised a conventional approach which consists of an intramolecular SN2 cyclization. After an acidic treatment, the key intermediate lactone was isolated with an ee > 99%, which was converted to the Milnacarre with no erosion of the ee value. We have also interested in the nanometric formulation of Podophyllotoxine derivatives. The natural product was designed to bear a hydrophilic and hydrophobic side chain. Its micellar solution was evaluated in vitro, in vivo and the obtained resuls were shown to be promising.We have also studied two methodologies: the reactivity of glycidyl ether toward alkyllithium reagents and oxydation of hydroxylamines to nitrone using triphenylbismuth carbonate. We observed in the former case an original rearrangement of the substrate to a vicinal diol, while in the latter case we have developped a mild condition to perform an tandem oxydation/1,3-dipolar cycloaddition in situ with a strained alkyne.

L’époxyde hydrolase soluble (sEH) est une enzyme ubiquitaire, bifonctionnelle, codée par le gène EPHX2. La partie hydrolase (sEH-H) est responsable de la dégradation de facteurs endothéliaux vasodilatateurs, les acides époxyeicosatriénoïques (EETs), alors que la partie phosphatase (sEH-P) est impliquée dans le métabolisme des acides lysophosphatidiques (LPAs).L’objectif de ce travail a été de développer des outils méthodologiques permettant d'évaluer le rôle de la sEH dans la physiopathologie des maladies cardiovasculaires.Nous avons développé une méthode de quantification par CLHP-MS² des EETs et de leurs métabolites, les acides dihydroxyeicosatrienoic acids (DHETs). L'application de cette méthode montre que la dysfonction endothéliale des patients atteints d’hypertension artérielle et de diabète de type 2 est associée à une diminution de la libération locale des EETs lors de l'augmentation du débit sanguin, notamment liée à une augmentation d’activité de la sEH-H. L’inhibition pharmacologique de la sEH-H a permis de diminuer l’inflammation et l’atteinte glomérulaire dans un modèle murin d’insulino-résistance. De plus, l’étude des polymorphismes génétiques du gène EPHX2, codant la sEH, a permis de démontrer que la fonction sEH-H joue probablement un rôle important dans le contrôle de la fonction rénale et vasculaire des patients transplantés rénaux. Enfin, les résultats expérimentaux obtenus dans un modèle d’inactivation génétique de la sEH-P et l'étude des polymorphismes génétiques d'EPHX2 chez les patients insuffisants cardiaques suggèrent un rôle important de cette partie dans la régulation du métabolisme des lipides ainsi que dans le contrôle de l’homéostasie cardiovasculaire.Ainsi, les résultats obtenus au cours de ce travail soutiennent l’intérêt de développer des inhibiteurs pharmacologiques de la sEH-H pour traiter les maladies cardiovasculaires, rénales et métaboliques chez l’homme et suggèrent que la modulation de la sEH-P pourrait également constituer une nouvelle cible d'intérêt dans la prise en charge de ces pathologies. / Soluble epoxide hydrolase (sEH) is an ubiquitous bifunctional enzyme that is encoded by the EPHX2 gene. The hydrolase activity (sEH-H) is responsible for the conversion of the endothelial vasodilator epoxyeicosatrienoic acids whereas the phosphatase activity (sEH-P) is involved in the metabolism of lysophosphatidic acids (LPAs).The aim of this work was to develop chromatographic methods and molecular biology techniques to evaluate sEH activities in cardiovascular diseases.We developed a LC-MS/MS method to quantify EETs and their metabolites, the dihydroxyeicosatrienoic acids (DHETs). Using this method, we showed that the endothelial dysfunction of hypertensive and type 2 diabetic patients is associated with a decrease in the local production of EETs during flow increase notably due to increased sEH-H activity. In a murine model of insulin resistance, pharmacological inhibition of sEH-H improved renal function by decreasing inflammation, oxidative stress and glomerular lesions. Moreover, genetic investigations of EPHX2 revealed that sEH-H may play a substantial role in the control of renal and vascular function in kidney recipients. Finally, experimental results obtained in knock-in sEH-P deficient rats and genetics findings in patients with heart failure strongly suggest that sEH-P is involved in lipid metabolism and cardiovascular homeostasis.Taken together, these results strengthen the interest of developing pharmacological inhibitors of sEH-H to be tested in patients with cardiovascular, renal or metabolic diseases and suggest that the modulation of sEH-P represents a new therapeutic target to treat these pathologies.

L’objectif de ce travail est de préparer des polymères composites antimicrobiens, utilisant de l’acide polylactique (PLA) et/ou du caoutchouc naturel époxydé et incluant des particules d’argent insérées dans des matrices zéolites (AgZ), agissant en tant que composé actif. Un des verrous contrôlant l’activité antibactérienne des matériaux synthétisés est relié à l’étude de l’absorption de l’eau. En effet la mise en œuvre de composites PLA antibactériens rencontre le problème du caractère faiblement hydrophile de PLA, induisant une faible efficacité antimicrobienne. Ainsi afin d’amplifier l’activité antibactérienne des composites AgZ/PLA, une solution prometteuse consiste à introduire un second polymère hautement polaire et flexible. Le caoutchouc naturel époxydé a été ainsi sélectionné pour être associé au composite AgZ/PLA et le taux d’absorption d’eau mesuré témoigne d’un accroissement notable. La morphologie et la distribution des particules AgZ a été étudiée. L’accroissement remarquable du caractère antibactérien des composites ENR/AgZ/PLA a été démontré ; ainsi des tests menés sur S. aureus montrent que la croissance bactérienne a été inhibée à hauteur de 98-99%. L’étude a aussi été menée en fonction de la proportion de caoutchouc et des particules AgZ. De plus les composites ENR/AgZ/PLA possèdent une plus haute résistance à l’impact comparés à l’emploi de PLA pur, suggérant ainsi que ces nouveaux composites pourront constituer des matériaux de choix pour des applications à la fois antibactériennes et nécessitant une résistance à l’impact forte. / The aim of this work is to prepare antibacterial polymers composites, involving especially poly(lactic acid) (PLA) and epoxidized natural rubber (ENR) in the presence of silver-substituted zeolites (AgZ) as an active ingredient. Herein, the key to control the antibacterial activity of the composites which is the water absorption characteristic was thoroughly studied. In general, the fabrication of antibacterial PLA composites encounters with the problem relating to the poor hydrophilicity of PLA which is the cause of antibacterial ineffectiveness. To enhance the antibacterial activity of the composites, blending with the second polymer having high polarity and flexibility is a promising way to produce the antibacterial AgZ/PLA composite. Herein, epoxidized natural rubber (ENR) was selected to blend with AgZ/PLA composites and the increase in the water absorption percentage could be observed. The morphology as well as the AgZ distribution in the composites were also investigated. The remarkable enhancement of antibacterial activity of ENR/AgZ/PLA composites was observed because more than 98-99% inhibition of S. aureus growth was found. Furthermore, the effects of rubber content and amount of AgZ on the antibacterial activity of the composites were investigated. Moreover, the ENR/AgZ/PLA composites possessed the higher impact resistance compared to neat PLA, suggesting that the improved composites might be a choice in applications at which both antibacterial activity and impact resistance property are of great importance.

Conscients de la raréfaction progressive et l’augmentation continue du coût du pétrole et aussi des volumes importants des tensioactifs produits et éliminés chaque année, l’industrie chimique s’intéresse de plus en plus aux ressources issues de la biomasse. Cependant, dans le marché européen des tensioactifs, la part des produits d’origine végétale par rapport aux dérivés pétrochimiques est estimée à seulement 20%. Compte-tenu de ces enjeux, de nouvelles stratégies de synthèse pour produire des tensioactifs ayant des structures originales issus d’agro-ressources sont nécessaires. Dans le cadre d’une collaboration de recherche, l’ITERG (Pessac) et l’ICBMS (équipe COB-INSA) de Lyon se sont associées pour développer la synthèse de nouveaux glycolipides amphiphiles obtenus par fonctionnalisation d’huiles végétales époxydées. Les enjeux synthétiques ont concerné la compétition entre les deux fonctions réactives des huiles époxydées (ester et époxyde) et la multifonctionnalité des sucres et autres polyols utilisés comme substrats nucléophiles. Plusieurs séries de composés originaux ont été préparées, et leurs propriétés physico-chimiques ont été évaluées en regard des applications industrielles visées. Parmi les produits synthétisés, quelques uns ont également été évalués en tant que monomères biosourcés. / Aware of the irreversible scarcity and graving increase in oil prices, as well as large amounts of surfactants produced and disposed of each year, the chemical industry more and more focuses on resources from biomass. However in Europe, plant derived from plants only represent 20%. New strategies to produce surfactants with novel structures derived produced of the surfactants from agricultural resources are thus synthetic challenges.. As part of a research collaboration, ITERG (Pessac) and ICBMS (COB-INSA in Lyon) have joined forces to develop the synthesis of new amphiphilic glycolipids obtained by functionalization of epoxidized vegetable oils. Synthetic issues concerned the competition between the two reactive groups of epoxidized oils (ester and oxirane) and multifunctionality of sugars and other polyols used as nucleophilic substrates. Several series of novel compounds were prepared and their physicochemical properties were assessed for targeted industrial applications. Among the synthesized products, some were also evaluated as biobased monomers.

La durabilité des assemblages collés du génie civil est abordée à travers deux approches complémentaires aux échelles micro et macroscopiques. La zone interfaciale pâte de ciment / adhésif époxy est d'abord caractérisée par micro-analyse thermique (µTA) et microscopie électronique, ce qui a permis de révéler l'existence d'une interphase polymère (gradient de TG dans l'adhésif à proximité du substrat) et d'une zone de transition (pénétration du polymère dans le substrat). Par ailleurs, l'effet du vieillissement hygrothermique se traduit par la plastification du réseau époxy à court terme et par une reprise du processus de réticulation à plus long terme. La résistance mécanique des assemblages collés est ensuite étudiée au moyen d'un test de clivage. Avant vieillissement, la rupture des assemblages est généralement cohésive dans le support cimentaire. Le vieillissement hygrothermique engendre un affaiblissement de l'interface et déplace le lieu de fissuration vers la zone de transition

Ce travail de thèse porte sur l'étude des relations structure/procédés de mise en forme/propriétés finales de matériaux polymères à base de PLA/PBAT. Ces derniers sont destinés à l'emballage alimentaire en vue de remplacer le polyéthylène téréphtalate (PET). Cependant le PLA a certaines limites de processabilité par les technologies de la plasturgie. Le renforcement de ses propriétés à l'état fondu a été obtenu grâce à l'introduction d'un époxyde multifonctionnel capable de réagir avec les bouts de chaînes des polyesters. Aussi, des mélanges à base de PLA/PBAT ont été mis en œuvre en vue de conférer la ductilité au matériau final. La première étape consiste en la compréhension des mécanismes de dégradation thermique et hydrolytique des deux polymères PLA et PBAT au cours des processus de mise en œuvre. En effet, la réaction d'extension des chaînes couplée au branchement induits par l'époxyde multifonctionnel palie cette dégradation. Les mécanismes d'extension de chaînes et de branchements sous-jacents ont été mis en évidence par l'analyse des énergies d'activation, des spectres de relaxation à l'état fondu ainsi que celle des grandeurs physico-chimiques en solution. En outre, les représentations de Van-Gurp-Palmen confirment la co-existence de chaînes macromoléculaires linéaires et aléatoirement branchées. La seconde étape de ce travail a été dédiée à la compatibilisation des mélanges PLA/PBAT par ce même époxyde multifonctionnel. Des études expérimentales modèles basées sur la détermination de la tension interfaciale et la modélisation rhéologique ont montré le rôle majeur de compatibilisant induit par cet agent réactif. Ainsi, la diminution de la tension interfaciale confère à ces matériaux une meilleure cohésion interfaciale et une morphologie fine et homogène de la phase dispersée, accompagnée par l'amélioration des propriétés mécaniques. L'étude des propriétés rhéologiques en cisaillement et en élongation des matériaux modifiés a permis de montrer une meilleure tenue mécanique à l'état fondu. Ainsi, une meilleure aptitude à l'extrusion gonflage a été démontrée en élargissant leurs cartes de stabilité. Parallèlement à ces travaux, des études de bi-étirage des polymères seuls, de leurs homologues modifiés et de leurs mélanges montrent un durcissement structural, dû à la cristallisation induite sous déformation. Les morphologies cristallines ont été analysées finement par des méthodes calorimétriques et spectroscopiques. Enfin, ces études ont été transposées à l'élaboration et à la compréhension des comportements d'une formulation industrielle complexe à base de PLA, PBAT et de farine céréalière plastifiée.