En réponse aux préoccupations environnementales, les procédés industriels comme la production de bioéthanol de deuxième génération sont apparus. Basés sur la conversion enzymatique de la cellulose, ces processus font face à un problème majeur, la réticence de la biomasse lignocellulosique à l'hydrolyse. Afin de résoudre ce problème et celui lié aux coûts d'utilisation de cocktails de cellulases, les recherches se sont axées sur diverses méthodes permettant d'augmenter l'hydrolyse de la cellulose. Les champignons filamenteux sont connus pour être des dégradeurs naturels du bois et, par conséquent, sont utilisés dans de nombreuses applications biotechnologiques. Récemment, quelques études ont révélé l'importance d'enzymes fongiques telles que la CDH et les GH61 dans la dégradation oxydative de la lignocellulose. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont permis de démontrer l'importance de ces enzymes oxydatives dans les phénomènes de déconstruction de la lignocellulose. L'utilisation de ces enzymes oxydatives offre de réelles voies d'amélioration de la production de bioéthanol et de compréhension de la dégradation in vivo des lignocelluloses par les champignons. / In response to environmental concerns, industrial processes such as second generation bioethanol production have emerged. Based on enzymatic cellulose conversion, these processes are confronted with a major problem, the recalcitrance of lignocellulosic biomass. To solve the problem caused by substrate recalcitrance and high cost of cellulase cocktails, research has focused on various methods to enhance cellulose hydrolysis. Fungi are known to be natural degraders of wood and consequently are used in derived biotechnological applications. Recently, several studies have revealed the importance of fungal enzymes such as GH61 and CDH in the oxidative degradation of lignocellulose. During the work done on this thesis, we demonstrated implication of these oxidative enzymes in lignocellulose deconstruction to enhance hydrolysis performed by more classical cellulases. Utilization of oxidative enzymes offers a suitable way for bioethanol processing enhancement and comprehension of the in vivo lignocellulosic degradation by fungi.

L'objectif de cette thèse a été de contribuer à la compréhension des stratégies d'infection du pathogène opportuniste Aspergillus fumigatus. Ce pathogène est une cause émergente de morbidité et de mortalité chez les patients dont l'immunité est compromise et dans les milieux hospitaliers. Une infection avec Aspergillus est en général appelée une Aspergillose et ellepeut se développer dans un certain nombre d'organes, le plus fréquemment dansl'appareil respiratoire (poumons et sinus). Outre les infections (Aspergillosis invasive), la colonisation par ce champignon peut causer des réactions allergiques (Aspergilloses broncho pulmonaire allergique) et de l'asthme. Le nombre de patients immunodéprimés augmente régulièrement à cause des avancées des traitements du SIDA, du cancer, de la mucoviscidose ainsi que par le nombre grandissant de transplantation d'organes. De nouveaux médicaments antifongiques et des médicaments préventifs sont nécessaires pour venir en soutienaux soins médicaux des patients. Bien que plusieurs fongicides existent déjà sur le marché, l'Aspergillosisinvasive reste souvent fatale. Ceci est lié d'une part à la difficulté d'établir le diagnostic, et d'autre part au fait que des résistances émergent rapidement. La motivation de cette thèse est de comprendre les mécanismes impliqués dans le premier contact entre les conidies et le tissu de l'hôte. Ces mécanismes d'adhésion initiaux sont souvent réalisés par des liaisons entre les lectines et les carbohydrates. Le tissu épithélial et la surface muqueuse du système respiratoire sont couverts de structures possédants des carbohydratestels que les glycoprotéines, les glycolipides et les glycosaminoglycanes. L'identification des lectines d'A. fumigatus et leurs caractérisations devraient dorénavant contribuer à la compréhension de la glycostratégie de ce pathogène opportuniste ainsi que des mécanismes impliqués dans l'adhésion et l'infection. L'analyse détaillée de la structure des lectines permettra d'établir le rôle de cesprotéinesdans la virulence et de guider la conception de glycomimétiques, afin d'inhiber le phénomène d'adhésion. Cettenouvelle approche consistant à bloquer l'adhésion de l'agent pathogène plutôt que sa prolifération, vise à diminuer les résistances par une réduction de la pression évolutive. Deuxstratégies différentes ont été utilisées pouridentifier de nouvelleslectines. Tout d'abord une purification des lectinesà partir d'extraits fongiques brutsa été tentée et d'autre part un criblage pour trouver des séquences similaires avec les protéines codées par A. fumigatusa été réalisé parmi une banque de lectines fongiques connues. / The aim of this thesis was to contribute to the understanding of infection strategies of the opportunistic pathogen Aspergillusfumigatus. This pathogenic mould is an emerging cause of morbidity and mortality in immuno-compromised patients and hospital environments. An infection with Aspergillus is generally referred to as Aspergillosis; it can develop in a variety of organs but the most common sites are the respiratory apparatus i.e. lungs and sinuses. Besides infections (invasive aspergillosis), colonization with the fungus can cause allergic reactions (allergic broncho pulmonary aspergillosis) and asthma. The number of immuno-suppressed patients is steadily increasing due to advancement in the HIV, cancer and cystic fibrosis medical care, as well as an increasing number of organ transplantations. Needless to say that new antifungal drugs and preventive medication is desperately needed to support medical care for those patients. Even though several fungicides already exist on the market, invasive aspergillosis remains to be often fatal. On one hand, this is due to difficulties in diagnosis and on the other hand, resistances are emerging rapidly. The motivation behind this thesis is to understand the underlying mechanisms that are involved in the first contact between conidial spores and host tissues. Initial adhesion steps often involve carbohydrate binding proteins, called lectins. They recognize glycoconjugates such as glycoproteins, glycolipids and glycosaminoglycans which cover the epithelial tissue and mucosal surface of the respiratory tract.. Identification and characterization of the lectins from A. fumigatus will therefore contribute to the understanding of the glycostrategy of this opportunistic pathogen and of the mechanisms involved in adhesion and infection. Detailed structural analysis of the carbohydrate-protein interactions will allow ascertaining the lectins role in virulence and guide the design of glycomimetics, as adhesion inhibitors. With this novel approach of targeting the pathogen adhesion rather than its proliferation, resistances are believed to be less frequent due to the lack of evolutionary pressure. In this work, two different strategies were employed to obtain novel lectins. Firstly, lectins were purified from crude fungal extracts and secondly the A. fumigatus genome was screened for encoded proteins showing sequence similarity with known fungal lectins. While lectin purification from the crude extracts was inconclusive due to low lectin activity in the starting material, genome screening showed that several putative lectins were present. One of these lectins, named AFL6, belonged to the cyanovirin-N homolog (CVNH) family and it was recombinantly expressed and purified. Glycan array and micro calorimetry techniques were carried out to investigate its carbohydrate binding specificityand the three dimensional structure was determined using X-ray crystallography. The structure showed an overall similarity with other CVNHs with slight differences in the presumed carbohydrate binding sites. Unlike other family members, it shows a low affinity for mannosides and an apparent affinity for lactosamine containing glycan structures.

Les pommiers sont la cible de nombreux ravageurs et maladies fongiques, à l’origine de pertes économiques importantes. Les agriculteurs sont dans l’obligation de traiter les micro-organismes responsables des maladies fongiques, notamment à l’aide de pesticides. Les produits phytosanitaires sont aujourd’hui très controversés. Ainsi, les pouvoirs publics, français et européens, contrôlent leur emploi par de nombreuses règlementations. Par conséquent, il apparaît nécessaire de proposer une alternative peu rémanente permettant de contrôler le développement fongique. L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’efficacité d’une alternative innovante basée sur l’emploi d’eau chargée en ozone contre quatre espèces fongiques à l’origine des principales maladies du pommier : Venturia inaequalis, Botrytis cinerea, Neofabraea alba et Phytophthora syringae. Dans un premier temps, ce travail de thèse a permis de vérifier l’action anti-fongique de l’ozone sur les suspensions de spores des quatre espèces fongiques ainsi que sur différents stades de développement des spores de V.inaequalis. Il a été mis en évidence une différence de sensibilité selon l’espèce et le stade de développement considérés. Par ailleurs, l’altération de la membrane sous l’action de l’ozone a été observée par plusieurs expérimentations : quantification du degré de peroxydation des phospholipides membranaires, observations des spores au Microscope Electronique à Balayage et au Microscope Optique après colorations. Dans un second temps, l’effet de l’eau chargée en ozone a été évalué sur des jeunes plants de pommiers préalablement contaminés par les spores de V.inaequalis. Cette étude a confirmé l’action anti-fongique de l’eau chargée en ozone. Il a également été observé l’importance des quantités d’eau et d’ozone apportées qui doivent être maîtrisées pour optimiser l’efficacité du traitement. Ces résultats permettent de valider la candidature de l’ozone comme fongicide alternatif à l’emploi de produits phytosanitaires. Les modalités d’application devront faire l’objet de recherches supplémentaires en vue du transfert de la technologie du laboratoire au verger. / Apple trees are the target of a lot of pests and fungal diseases, responsible for many economic losses. Farmers treat these micro-organisms mainly with pesticides. Plant-protection products are today very controversial. French and European authorities control their use by means of numerous regulations. Therefore, an alternative solution with a low remanence must be found in order to limit fungal diseases. The aim of this thesis is to evaluate the innovative process efficiency based on the use of ozonated water against four fungal species: Venturia inaequalis, Botrytis cinerea, Neofabraea alba and Phytophthora syringae. Firstly, this work of thesis verified the ozone antifungal action on spores suspensions of the four fungal species and on different stages of development of V.inaequalis spores. According to the species and stages of development considered, a difference of sensibility was detected. Moreover, alteration of the membrane, due to ozone action, was observed thanks to several experimentations: quantification of phospholipids peroxidation, spore observations with Scanning Electron Microscopy and with Optical Microscopy after staining. Secondly, the ozonated water effects on seedlings previously contaminated by V.inaequalis spores were evaluated. This study confirmed the anti-fungal action of water containing ozone. It was also observed the importance of the water and of ozone quantities supplied. These quantities must be controlled to optimize the antifungal action of the treatment. These results validated the ozone application as a fungicide alternative of use of pesticides. Additional researches will be made concerning the treatment modalities: the aim is to transfer the technology from the laboratory to the orchard.

Candida albicans est une levure saprophyte présente dans la flore digestive humaine. Elle peut néanmoins devenir pathogène chez des individus immunodéficients et causer des infections sévères associées à de forts taux de mortalité. La paroi de C. albicans, en contact avec l’hôte, contient des β-1,2 oligomannosides (β-Man) liés à de multiples molécules pariétales telles que le phospholipomannane (PLM) ou le phosphopeptidomannane (PPM). Ces β-Man sont présents dans les espèces les plus pathogènes de Candida (principalement C. albicans, mais également C. glabrata et C. tropicalis) et sont considérés comme des facteurs de virulence. L’identification d’une famille de 9 gènes codant pour des β-mannosyltransférases (CaBmt) a permis une meilleure compréhension du rôle de 6 de ces enzymes. Des études de génétique inverse ont montré que la β-1,2-mannosylation du PPM était assurée par les enzymes CaBmt1 à 4, tandis que CaBmt5 et 6 étaient impliquées dans celle du PLM. Une première enzyme responsable de l’initiation de la β-mannosylation du PPM, CaBmt1, a donc été caractérisée dans l’équipe grâce à l’étude de l’activité d’une forme recombinante soluble.L’objectif de cette thèse est de caractériser l’activité et la structure de CaBmt3, l’enzyme qui initie la polymérisation des β-Man suite à l’action de CaBmt1, pour mieux comprendre le mécanisme catalytique des β-1,2-mannosyltransférases. Ainsi, nous avons précisément identifié le substrat accepteur de CaBmt3 et défini ses paramètres enzymatiques. Par une approche combinant la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS), la modélisation moléculaire in silico et la mutagenèse dirigée de protéines recombinantes, nous proposons un modèle structural et catalytique de CaBmt3 qui pourrait être étendu à l’ensemble de la famille. En parallèle, nous avons montré que des iminosucres mono- et multivalents étaient capables de moduler l’activité des β-mannosyltransférases. Enfin, nous avons amorcé le travail sur une dernière enzyme, CaBmt4, qui est susceptible de polymériser le β-Man initié par CaBmt1 et CaBmt3. Pour conclure, ces travaux offrent une meilleure compréhension de la β-mannosylation du PPM de C. albicans. Ces études fonctionnelles, couplées aux avancées structurales, pourraient conduire à l’élaboration d’inhibiteurs de CaBmt et développer ainsi de nouvelles approches thérapeutiques contre les candidoses invasives. / Candida albicans is a saprophytic yeast of human gastro-intestinal tract. It can however become pathogenic in immunocompromised individuals and cause severe infections associated with high mortality rates. The cell wall of C. albicans, in contact with the host, contains β-1,2 oligomannosides (β-Man) linked to several parietal molecules such as phospholipomannan (PLM) and phosphopeptidomannan (PPM). These β-Man are found in the most pathogenic Candida species (primarily C. albicans, but also in non-albicans species such as C. glabrata and C. tropicalis) and are considered as virulence factors. The identification of a family of 9 genes coding for β-mannosyltransferases (CaBmt) led to a better understanding of the role of 6 of these enzymes. Reverse genetics studies showed that CaBmt1-4 were responsible for the β-1,2-mannosylation of PPM, whereas CaBmt5-6 were involved in the β-1,2-mannosylation of PLM. A first enzyme responsible for the initiation of the PPM’s β-mannosylation, CaBmt1, was characterized in the lab by studying the activity of its recombinant soluble form.The goal of this thesis is to characterize both activity and structure of CaBmt3, the enzyme initiating β-Man polymerization following CaBmt1’s activity, in order to further the understanding of β-1,2-mannosyltransferases catalytic mechanism. Thus, we precisely identified CaBmt3 acceptor substrate and characterized its enzymatic parameters. Combining small angle X-ray diffraction (SAXS), in silico molecular modelization and site-directed mutagenesis of recombinant proteins, we propose a structural and catalytic model of CaBmt3 which could be extended to the whole family. In parallel, we showed that mono- and multivalent iminosugars were able to modulate β-mannosyltransferases activity. Finally, we started to work on one last enzyme, CaBmt4, which could potentially polymerize the β-Man initiated by CaBmt1 and CaBmt3.In conclusion, the synthesis of these investigations offers a better understanding of the β-mannosylation processes occurring on the PPM of C. albicans. Functional studies, in conjunction with structural advances could ultimately lead to the development of CaBmt inhibitors in order to design new therapeutic approaches for the management of invasive candidiasis.

La constante augmentation des surfaces cultivées avec des plantes génétiquement modifiées (PGM) pose la question du risque environnemental qu'elles représentent. Afin de documenter cette problématique, nous avons dans un premier temps fait la synthèse de 20 années de recherche sur l'impact potentiel des cultures et des arbres génétiquement modifiés sur les champignons. L'analyse des publications scientifiques sur ce sujet montre que les conséquences des plantes transgéniques tolérantes aux herbicides et aux insectes ravageurs sur les champignons sont sous-étudiées alors qu'elles représentent la majorité des PGM cultivées dans le monde. Des changements significatifs affectant les champignons ont été relevés dans 18 études, dans lesquelles les PGM étudiées n'exprimaient pas de caractères transgéniques laissant présager un effet sur les champignons. En dépit du fait qu'elles sont commercialisées depuis 1996, le risque que les PGM représentent à l'heure actuelle pour les communautés fongiques ne peut être clairement défini à partir des données disponibles. L'impact potentiel de peupliers exprimant une résistance à la kanamycine a été évalué sur la communauté des ectomycorhizes (EM), après 8 années de déploiement au champ. Les mesures qualitatives et quantitatives de la diversité des EM n'ont pas mises en évidence de différence significative entre la structure de la communauté des EM provenant des peupliers témoins et celle provenant des peupliers transgéniques. Par contre, la communauté des EM identifée par l'analyse des extrémités racinaires était significativement différente de celle obtenue par le clonage de l'ADN fongique du sol. Ces deux stratégies d'échantillonnage, en les combinant, se sont révélées complémentaires pour une définition plus fine de la diversité des EM. Des travaux effectués en serre sur les conséquences de la surexpression de l'endochitinase dans les racines et les exsudats racinaires d'épinettes blanches transformées avec le gène ech42 n'ont pas détecté d'effet délétère sur la symbiose ectendomycorhizienne et la biomasse fongique du sol. De plus, les effets potentiels de ces épinettes transgéniques sur deux communautés fongiques provenant de sols forestiers ont été suivis pendant 8 mois. Les analyses ont montré que l'insertion dans le génome des épinettes blanches du gène ech42 et son expression n'affectaient pas de manière significative la biomasse, la diversité et la structure des communautés fongiques des deux sols analysés. Cette thèse a permis de faire le point sur l'impact des PGM sur les champignons et d'évaluer le risque que peuvent représenter différents types d'arbres génétiquement modifiés sur les champignons du sol.

Le microbiome du sol contribue à plusieurs rôles écologiques favorables à une agriculture durable. L’étude métagénomique des communautés du sol permet une nouvelle compréhension de l’impact des pratiques culturales sur l’écologie microbienne du sol. L’objectif du projet était de vérifier les impacts du travail de sol (labour ou travail réduit),de la fertilisation (fumier de poulet, lisier de bovin laitier, lisier de porc, engrais minéraux NPK ou PK) et de la gestion des résidus de culture (retournés ou exportés) après sept et huit années sur les communautés bactériennes et fongiques dans deux sols contrastés(loam sableux [LS] et argile limoneuse [AL]). La conservation des résidus a augmenté les diversités bactériennes dans le LS chaque année et fongiques dans chaque type de solet année. Cette pratique a influencé les Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chloroflexi, Bacteroidetes, Gemmatimonadetes, Cyanobacteria et Nitrospirae, davantage en 2016 qu’en 2015 et différemment selon le type de sol. L’application de lisier de porc a diminué la diversité fongique de chaque type de sol et année tout en favorisant l’abondance relative des Pyronemataceae, en comparaison à tous les autres traitements de fertilisation. Ces résultats ont été corrélés à des teneurs élevées en Cu des sols. La diversité des champignons mycorhiziens arbusculaires n’a pas été clairement affectée par les pratiques culturales. Les Glomus,Paraglomus et Claroideoglomus, les trois genres mycorhiziens les plus abondants, ont été affectés par le travail du sol dans le LS, par la fertilisation dans l’AL alors que la gestion des résidus a eu des effets dans l’AL en 2015 et dans le LS en 2016. En conclusion, les communautés bactérienne et fongique ont été influencées par les résidus pour chaque type de sol et année. La fertilisation, l’application de lisier de porc corrélé aux teneurs de Cu du sol, a influencé les communautés fongiques / Soil microbiome is involved in many ecological services contributing to sustainable agriculture. Metagenomic techniques now allow a whole new level of comprehension of soil microbial communities. The aim of our research project was to define the impacts of tillage (plowing or reduced tillage), fertilization (poultry manure, dairy cattle slurry, pigs lurry, NPK and PK mineral fertilizers) and residues management (returned or exported)on bacterial and fungal soil communities on two soils with contrasting texture (sandy loam [LS] and silty clay [AL]) after seven and eight years. Residues conservation increased bacterial diversity in the sandy loam each year and fungal diversity in each soil type and year. Residues conservation also impacted Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chloroflexi, Bacteroidetes, Gemmatimonadetes, Cyanobacteria and Nitrospirae, more in 2016 than 2015, and differently according to soil types. Pig slurry application reduced fungal diversity. This type of fertilizer was furthermore linked to higher relative abundance of Pyronemataceae compared to other fertilizers for each soil type and year. These effects were correlated to high copper concentration in soil. Arbuscular mycorrhizal fungi diversity was not clearly impacted by the treatments. Glomus, Paraglomus and Claroideoglomus, the three more abundant mycorrhizal genera, were affected by soil tillage in LS each year, by fertilization in AL each year and by residues management in AL for 2015 and in LS for 2016. In conclusion, bacterial and fungal communities were influenced the most by residues conservation. Fertilization via pig slurry applications was correlated with high soil copper concentration and impacted the most fungal community.

Les travaux de cette thèse sont, en partie, les fruits d’une codirection entre le laboratoire des surfaces dirigé par le professeur Peter McBreen et le laboratoire de synthèse organique dirigé par le professeur John Boukouvalas. Toutes les images ont été obtenues par les étudiants au laboratoire de surfaces et mes travaux consistaient à participer aux synthèses des composés organiques. L’autre partie concerne des projets en synthèse totale. Dans le premier chapitre, il y a la présentation de la réaction d’Orito, une réaction catalytique hétérogène asymétrique, utilisant des alcaloïdes de la Cinchona et des dérivés analogues comme modificateur chiral. Le chapitre II, à la partie A, concerne la compréhension des structures de modificateurs chiraux et de leur rôle associés au transfert de chiralité au cours de la réaction d’Orito. Les méthodes de chimie organique, soit l’hydrogénolyse du composé suivi de la synthèse d’un dérivé connu, ont permis de prouver que la structure absolue du modificateur synthétique de grande importance PNEA est R, S. L’importance de cette correction vient au fait que la structure du composé est directement liée à sa performance, en comparant avec son épimère qui ne possède pas les mêmes activités de transfert de chiralité. Ces travaux ont été publiés dans le journal ACS Catalysis. Au chapitre II partie B, c’est l’étude du transfert de chiralité d’un modificateur synthétique unique ne portant pas de groupement azote que nous avons synthétisé pour le laboratoire des surfaces avec la dihydroxylation de Sharpless. L’absence de fonction azote est très révélatrice quant à la compréhension mécanistique du transfert de chiralité. Cette absence démontre que le design de modificateur ne nécessite pas ce type d’atome dans sa structure. On retrouve l’article sur ce sujet dans le journal Surface Science. Le chapitre III contient la première synthèse d’un produit naturel, l’antrocinnamomin D, membre d’une famille de composés issu d’un champignon appelé Niuchangchih. La méthode de synthèse employée permet aussi d’obtenir deux autres membres de la famille, soit les antrodins A et B, un anhydride maléique et un maléimide. L’antrocinnamomin D, l’antrodin A et B ont été obtenus successivement en 6-8 étapes avec des rendements de 51%, 46% et 43% respectivement. Cette synthèse inclut un couplage croisé qui s’est démontré très efficace. Ce couplage fait intervenir comme catalyseur métallique un composé à base de Fe, un élément abondant et peu toxique, qui a su rivaliser le Pd, un des catalyseurs de métaux nobles habituels. Cette synthèse se retrouve dans le journal Tetrahedron. Le chapitre IV porte sur la synthèse totale d’un produit naturel rare sans azote actif comme antagoniste de la sérotonine. Ce produit a été isolé d’un champignon de sol appelé Aspergillus parvulus. Son rôle antagoniste se situe au récepteur 2C de la sérotonine. Ce récepteur est associé aux troubles liés à la dépression et les agents antagonistes ont démontré des effets bénéfiques pour les patients atteints de ce problème de santé. Cette antagoniste naturelle appelée (+)-O-méthylasparvenone fait partie d’une famille de composés naturels appelée 4-hydroxy-1-tetralone. Leur structure simpliste cache une complexité exprimée par la rareté de synthèse énantiosélective de ces composés. La synthèse asymétrique de l’antagoniste, une 4-hydroxy-1-tetralone trisubstituée, a été accomplie avec un excès d’énantiomère de 94% en 8 étapes avec un rendement global de 22%. Cette synthèse inclut trois étapes clés, dont une alkylation réductrice, une alkynylation asymétrique et une acylation de Friedel-Crafts. Cette synthèse a été rapportée dans le journal Organic & Biomolecular Chemistry. Au chapitre V, on y retrouve une synthèse totale unie et régiosélective de deux composés de la famille des rubrolides, soit les membres R et S. Ces deux composés sont issus du champignon Aspergillus terreus OUCMDZ-1925. Le rubrolide R a été décrit comme un antioxydant et le rubrolide S a démontré des activités anti-influenza A(H1N1). Les deux approches de synthèse font intervenir à la fois une condensation de type aldol vinylogue et un couplage de Suzuki comme étapes clés. Ce projet donne accès au rubrolide R en 6 étapes par une voie de synthèse avec un rendement de 8,9% et au rubrolide S avec une étape supplémentaire pour un rendement global de 8,5%. / The work of this thesis is, in part, the result of a co-direction between the surface laboratory headed by Professor Peter McBreen and the organic synthesis laboratory led by Professor John Boukouvalas. All the images were obtained by the students in the surface laboratory and my work consisted of taking part in syntheses of the organic compounds. The other part concerns projects in total synthesis. In the first chapter, there is the presentation of the Orito reaction, an asymmetric heterogeneous catalytic reaction, using Cinchona alkaloids and analogous derivatives as a chiral modifier. Chapter II, Part A, discusses the understanding of chiral modifier structures and their role associated with the chiral transfer during the Orito reaction. The methods of organic chemistry, namely the hydrogenolysis of the compound followed by the synthesis of a known derivative, have made it possible to prove that the absolute structure of the synthetic modifier PNEA is R, S. The importance of this correction comes from the fact that the structure of the compound is directly related to its performance, comparing with its epimer which does not have the same chiral transfer activities. These works were published in the journal ACS Catalysis. In Chapter II, Part B, it is the study of the transfer of chirality of a single synthetic modifier not carrying a nitrogen group that we have synthesized for the laboratory of the surfaces with the dihydroxylation of Sharpless. The absence of nitrogen function is very revealing as to the mechanistic understanding of chirality transfer. This absence demonstrates that the modifier design does not require this type of atom in its structure. The article on this subject can be found in the journal Surface Science. Chapter III contains the first synthesis of a natural product, antrocinnamomin D, a member of a family of compounds derived from a fungus called Niuchangchih. The method of synthesis used also makes it possible to obtain two other members of the family, the antrodins A and B, a maleic anhydride and a maleimide. Antrocinnamomin D, antrodin A and B were successively obtained in 6-8 steps with yields of 51%, 46% and 43% respectively. This synthesis includes a cross-coupling that has been shown to be very effective. This coupling involves as metal catalyst a compound based on Fe, an abundant and low toxicity element, which has been able to compete with Pd, one of the usual noble metal catalysts. This synthesis is found in the journal Tetrahedron. Chapter IV deals with the total synthesis of a rare natural product without nitrogen active as a serotonin antagonist. This product was isolated from a soil fungus called Aspergillus parvulus. Its antagonistic role is at the 2C receptor of serotonin. This receptor is associated with depression-related disorders and the antagonistic agents have shown beneficial effects for patients with this health problem. This natural antagonist called (+)-O-methylasparvenone is part of a family of natural compounds called 4-hydroxy-1-tetralone. Their simplistic structure hides a complexity expressed by the scarcity of enantioselective synthesis of these compounds. The asymmetric synthesis of the antagonist, a trisubstituted 4-hydroxy-1-tetralone, was accomplished with an enantiomeric excess of 94% in 8 steps with an overall yield of 22%. This synthesis includes three key steps, including reductive alkylation, asymmetric alkynylation, and Friedel-Crafts acylation. This synthesis was reported in the journal Organic & Biomolecular Chemistry. In Chapter V, we find a total, unified and regioselective synthesis of two compounds of the rubrolide family, the R and S members. These two compounds are derived from the fungus Aspergillus terreus OUCMDZ-1925. Rubrolide R has been reported as an antioxidant and rubrolide S has been shown to have anti-influenza A (H1N1) activity. Both synthesis approaches involve both a vinylogous aldol condensation and a Suzuki coupling as key steps. This project gives access to rubrolide R in 6 steps by a synthetic route with a yield of 8.9% and to rubrolide S with an additional step for an overall yield of 8.5%. / Taiwanofungus camphoratus, Aspergillus parvulus, Aspergillus terreus

Au cours des vingt dernières années, les études sur les sédiments marins profonds ont révélé la présence et l'activité de communautés microbiennes inattendues. Il est maintenant formellement établi que la biosphère profonde héberge de nombreux représentants des domaines des Archaea et des Bacteria. Cependant,les micro-eucaryotes et plus particulièrement les champignons n’ont été que très peu étudiés dans ces écosystèmes singuliers. Dans ce contexte, des approches moléculaire et culturale ont été utilisées afin de caractériser la diversité des communautés fongiques des sédiments marins profonds en utilisant le bassin de Canterbury comme modèle d’étude. Les résultats principaux obtenus lors de ce travail de thèse sont les suivants : (i) L’approche moléculaire basée sur l’ADN a fourni la preuve directe que les communautés fongiques peuvent persister jusqu’à la profondeur record de 1740 mètres sous la surface du plancher océanique. (ii) Des approches complémentaires ciblant les ARNr et les ARNm ont permis de préciser leur activité métabolique et d’obtenir de premiers indices sur les fonctions de ces champignons à 350m sous la surface du plancher océanique, principalement liées à la croissance, à l’adaptation aux contraintes environnementales in situ et aux interactions entre communautés microbiennes. (iii) L’approche culturale a permis de constituer une collection de culture de 183 isolats fongiques avec des caractéristiques écophysiologiques témoignant leur capacité d’adaptation aux conditions in situ. (iv) Le potentiel biotechnologique des isolats obtenus a été estimé via la recherche de gènes impliqués dans la synthèse de métabolites secondaires et a permis de positionner cette collection d’organismes originaux comme une ressource d’intérêt biotechnologique potentiel. Ce travail qui témoigne de la persistance et de l’activité des communautés fongiques dans les sédiments marins profonds élargit notre vision de la diversité microbienne dans ces milieux et soulève des hypothèses sur le rôle écologique des champignons au sein de la biosphère profonde. / Over the past two decades, investigations on deep marine sediments have revealed the occurrenceand activity of unexpected microbial communities. Many representatives of Archaea and Bacteria were reportedbut micro-eukaryotes and especially fungal communities are still poorly studied in this ecosystem. In this underexplored context, molecular- and culture-based approaches were used to characterize the diversityof fungal communities in deep subsurface sediments using the Canterbury Basin as a model system. The main results of this work are: (i) The molecular DNA-based approach provided direct evidence that the fungal communities persist until the record depth of 1,740 meters below sea floor. (ii) Supplementary approaches targeting rRNA and mRNA revealed their metabolic activity and highlighted first hints into the fungal functions at350 meters below sea floor, mainly related to growth, adaptation to in situ environmental constraints andmicrobial interactions. (iii) The culture based approach allowed establishing a culture collection of 183 fungal isolates with ecophysiological characteristics indicating their ability to adapt to in situ conditions. (iv) This culture collection seems to represent a reservoir of secondary metabolites as many genes involved in secondary metabolites pathways were revealed. The fungal collection established may be considered as an untapped resource to explore for biotechnological applications. This work demonstrating the persistence and activity of fungal communities in deep subsurface sediments (i)broadens our view of microbial diversity in these environments and (ii) raises hypotheses about the ecologicalroles of fungi in the deep biosphere

La carotte, légume racine le plus consommé au monde, voit sa production fortement impactée par diverses maladies dont la brûlure foliaire. Cette maladie, provoquée par le champignon nécrotrophe Alternaria dauci, est considérée comme la plus préjudiciable des maladies foliaires de la carotte. Développer des variétés présentant un niveau de résistance fort et durable à cette maladie est l'un des objectifs principaux des sélectionneurs, notamment en cumulant différentes résistances partielles dans un même génotype. Afin d'optimiser un tel cumul, il est nécessaire de comprendre les mécanismes associés à ces résistances. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié l'implication de métabolites de défense produits par la carotte dans la résistance partielle de la plante à A. dauci. Nous avons montré un effet inhibiteur de la 6- méthoxymelléine (6-MM) et du falcarindiol, sur le développement du champignon. Cet effet est plus important avec le falcarindiol. De plus, la teneur en falcarindiol est supérieure chez le génotype résistant (Boléro) en comparaison avec le génotype sensible (Presto) et, suite à l'inoculation de la plante par A. dauci, la 6-MM s'accumule de façon plus importante dans les feuilles du génotype résistant. Ces molécules de défense pourraient ralentir le développement du champignon et participer ainsi à la résistance. Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés à l'effet de métabolites toxiques produits par le champignon sur des cultures cellulaires de carotte. Nos résultats montrent une corrélation entre le comportement des cellules traitées (viabilité cellulaire, embryogenèse somatique et activité enzymatique) et la sensibilité/résistance des génotypes évaluée au niveau de la plante entière. Parmi les génotypes les plus résistants au champignon, le génotype I2 résiste mieux à l'application d'extraits fongiques que le génotype K3. Ainsi, la résistance partielle de la carotte face à A. dauci semble inclure des résistances aux toxines. Dans le dernier chapitre, nous avons recherché un lien entre la résistance partielle et les mécanismes de défense de la plante, en particulier ceux liés à la voie des jasmonates. Nos premiers résultats montrent la surexpression du gène PR4 chez le génotype résistant K3, comparativement aux autres génotypes, y compris I2. Nous avons par ailleurs recherché des sites polymorphes (SNP) dans les séquences de quatre gènes de défense. Deux gènes (PAL, GLP) présentent un polymorphisme de séquence entre génotypes. Dans le cas de GLP, les SNPs mis en évidence permettent de différencier un génotype sensible (H1) du génotype K3. L'ensemble de ces résultats semble indiquer la présence d'une diversité des modalités de la résistance partielle de la carotte face à A. dauci. Ainsi, la résistance aux toxines semble jouer un rôle plus important chez I2 que chez K3. Inversement, la résistance de K3, et non celle de I2, semble impliquer la voie des jasmonates. Audelà de leur application en amélioration, ces travaux jettent une lueur sur les mécanismes de la résistance partielle, mécanismes encore très peu connus, même parmi les interactions modèles.

Introduction : La présence des moisissures et de leurs mycotoxines dans les matrices complexes de papiers est peu étudiée. Notre travail a porté sur la recherche de mycotoxines sur les papiers patrimoniaux altérés par le foxing et les papiers peints moisis issus de logements dont les habitants ont été diagnostiqués comme porteurs de symptômes allergiques et du syndrome des bâtiments malsains. Objectifs : Identifier les espèces fongiques de ces deux types de supports papiers et y déterminer la production de métabolites fongiques. Matériels et Méthodes : Le foxing a été caractérisé par des techniques pluridisciplinaires (physiques, biologiques, bioanalytiques, tests de cytotoxicité). Les métabolites fongiques dans les extraits hydro-organiques de ces papiers ont été recherchés et identifiés par spectrométrie de masse afin d'évaluer s'ils pouvaient être reliés aux espèces fongiques détectées par microbiologie. Puis le risque toxique de ces extraits de papiers a été évalué sur un modèle cellulaire in vitro. Résultats : Pour le foxing, nous avons pu en exclure une origine métallique et montrer que les micro-organismes présents dans celui-ci sont essentiellement des espèces fongiques. Pour les papiers peints, des pics relatifs à des métabolites fongiques ont été retrouvés. Grâce à l'ensemencement individuel d'espèces fongiques sur papier peint et à l'aide de la MS2, nous avons pu relier les composés de m/z 401 et 487 à S. chartarum. Les tests de cytoxicité ont montré une augmentation significative de la cytotoxicité des cellules A549 avec certains papiers peints moisis par rapport au papier peint témoin. Les cellules A549 ont montré une surexpression du TNF-α, de l'IL-8 et du CYP 1A1, après contact avec ces mêmes papiers peints. Discussion-Conclusion : Nous n'avons détecté aucune mycotoxine dans le foxing excluant ainsi d'éventuels liens entre inhalation de mycotoxines émanant de vieux manuscrits et symptomatologie respiratoire. Pour les habitants des logements et leurs symptômes respiratoires, il est difficile de les relier à une espèce fongique donnée ou à un métabolite donné, bien que S. chartarum ait pu être mis en cause. Ces premiers résultats doivent être confirmés par des études ultérieures