Ce travail s’intègre dans le cadre général de l’étude de l’écologie chimique des insectes dont il aborde deux aspects distincts. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié l’origine biogénétique des glycosides triterpéniques présents dans la sécrétion défensive de Platyphora kollari. A cet effet, nous avons développé des schémas de synthèse originaux pour préparer la [2,2,3-2H3]-amyrine [48] et l’acide [2,2,3-2H3]oléanolique [56]. Ces précurseurs marqués au deutérium ont ensuite été incorporés chez Platyphora kollari. Après incorporation, l’analyse des sécrétions par HPLC-ESIMS ont montré que cette espèce transforme efficacement l’acide oléanolique [34] en le glycoside triterpénique [27]. Par ailleurs, l’-amyrine [36] est beaucoup moins bien incorporée dans ce glycoside que la -amyrine [33]. Ces résultats, combinés à ce qui avaient déjà été établi précédemment, nous ont permis d’avancer le schéma de biosynthèse présenté ci-dessous : Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons identifié la phéromone de piste qui est aussi la phéromone sexuelle mâle de Zootermopsis nevadensis et Zootermopsis angusticollis (Termopsidae, Termopsinae). Pour ce faire, nous avons mis au point la synthèse racémique du mélange syn-anti du 4,6-diméthyldodécanal [69] et du syn 4,6-diméthyldodécanal [111]. La comparaison des temps de rétention et des spectres de masse (GC-MS) du mélange des 4 stéréoisomères du 4,6-diméthyldodécanal [69] et des deux énantiomères du syn-4,6-diméthyldodécanal [111] avec ceux des sécrétions naturelles des Zootermopsis a montré que la phéromone de piste (et la phéromone sexuelle mâle) de ces termites est le dl, d ou l syn-4,6-diméthyldodécanal. Par ailleurs, afin d’identifier la nature de la phéromone de piste des termites Hodotermopsis sjoestedti et H. japonicus, nous avons effectué la synthèse racémique du 4-méthyldodécanal [70]. La comparaison de l’indice de rétention et du spectre de masse du 4-méthyldodécanal synthétisé [70] avec ceux de la sécrétion naturelle d’Hodotermopsis japonicus a montré que la phéromone naturelle est différente du 4-méthyldodécanal.

Crambe crambe (Schmidt, 1862), espèce largement retrouvée en Méditerranée, est la source de nombreuxalcaloïdes guanidiniques (crambescines et crambescidines). Les voies de biosynthèse de ces métabolitessecondaires n’ont pas encore été démontrées. Il a cependant été proposé que les crambescidines seraientproduites à partir de polycétides, suggérant ainsi la possible implication de micro-organismes dans leurbiosynthèse. Cependant les quelques études portant sur la présence ou non de bactéries associées à cette épongesont contradictoires. Durant cette thèse, nous avons caractérisé la communauté bactérienne associée à C. crambepar l’utilisation de techniques à la fois moléculaires et microscopiques, mettant en évidence l’associationspécifique entre une bêtaprotéobactérie et cette éponge méditerranéenne. La présence d’un micro-organismespécifique au sein du mésohyle de l’éponge pose alors la question du rôle de ce dernier au sein de son hôte etplus particulièrement sa possible implication dans la synthèse des alcaloïdes guanidiniques. L’étude de ladiversité microbienne cultivable par la mise en place d’une procédure d’acclimatation et la conception de diversmilieux de cultures, a permis l’isolement de micro-organismes minoritairement associés à C. crambe, mais n’acependant pas conduit à l’isolement de la bêtaprotéobactérie spécifique. La comparaison des empreinteschimiques (CLHP/DAD/ELSD – CLHP/ESIMS) des extraits de l’éponge et des bactéries cultivées, a révélé queces micro-organismes minoritaires n’étaient pas à eux seuls producteurs de ces métabolites bioactifs. La bactériemajoritaire, principale candidate dans la synthèse des métabolites n’étant pas cultivable, nous avons développédeux études complémentaires afin d’apporter des éléments de réflexion quant à sa possible implication. Laculture ex situ de colonies C. crambe accompagnée d’un stress pH ainsi que l’étude de la distribution spatiale insitu des composés par imagerie par spectrométrie de masse se révèlent prometteuses bien qu’elles n’aient pas, àce jour permis d’identifier le possible rôle de la bêtaprotéobactérie dans la biosynthèse de ces métabolites. / Crambe crambe (Schmidt, 1862), is a marine sponge widely distributed in the Mediterranean Sea and known toproduce bioactive guanidine alkaloids (crambescins and crambescidins). While the biosynthetic pathways ofthese metabolites remains unknown, bio-mimetic chemical synthesis of crambescidins suggested a possiblecontribution of microorganisms in their biosynthesis. Contrastingly, it had been reported via electron microscopythat bacteria were absent in the tissues of this sponge. Thus to shed light onto these contrasting results I studiedthe microbial community associated with C. crambe using alternative approaches. Using molecular andmicroscopic techniques, we demonstrated that a single bacterial species affiliated to the Betaproteobacteria ispresent in abundances commonly found in low microbial abundance sponges, and dominates the bacterialcommunity associated with C. crambe. This finding suggests a possible implication of bacteria the biosynthesisof C. crambe’s guanidine alkaloids. The use of acclimatization procedure and diverse cultivation approachesallowed the isolation of associated microorganisms which were rare or absent among the community describedvia tag pyrosequencing but not isolation of the dominant betaproteobacterium. CLHP/DAD/ELSD andCLHP/ESIMS fingerprints of extracts from C. crambe and from the isolated bacteria showed no evidence of theimplication of these cultured micro-organismes in the synthesis of C. crambe’s metabolites. Finally in order toevaluate the potential role of the uncultivated betaproteobacterial symbiont in the biosynthesis of guanidiniumalkaloids, preliminary experiments using two alternative approaches were attempted. In the first I subjectedsponges to a pH stress and evaluated changes in secondary metabolite profiles, while collecting samples formicrobial community analysis. In the second I tried different mass spectrometry imaging techniques to localizeguanidinium alkaloids in C. crambe tissues. While these experiments did not allow to resolve the question of apossible implication of the dominant betaproteobacterium in the biosynthesis of the pentacyclic guanidinealkaloids, I was able to gather interesting results that will guide future studies towards resolving this question.

Les pathologies infectieuses, maladies causées par certains micro-organismes pathogènes parmi les bactéries, les virus, les champignons et les protozoaires, sont à l’origine des taux de mortalité et de morbidité élevés enregistrés surtout dans les pays en voie de développement où la majorité de la population n’a pas les moyens d'accéder aux soins de santé. Les résistances des micro-organismes aux antimicrobiens, observées actuellement dans la pratique médicale moderne, constituent un autre grand problème lié au traitement de ces maladies. Elles constituent l’une des menaces de santé les plus sérieuses et peuvent frapper n’importe qui dans le monde. Face à ces fléaux, il est urgent de découvrir de nouveaux agents antimicrobiens qui pourraient, éventuellement, présenter de nouveaux mécanismes d'action. Une bonne part des plantes utilisées en médecines traditionnelles contiennent des composants antimicrobiens utiles contre les infections et qui peuvent aider dans la lutte contre les maladies infectieuses liées à l’antibiorésistance. C’est dans cette optique que nous avons mené une enquête ethnobotanique sur les plantes médicinales utilisées contre les infections microbiennes en médecine traditionnelle Burundaise. Nous en avons inventorié 155 et sélectionné 5 d'entre elles (Justicia subsessilis Oliv. (Acanthaceae); Platostoma rotundifolium (Briq.) A. J. Paton (Lamiaceae), Virectaria major (Schum.) Verdc. (Rubiaceae), Pavetta ternifolia (Oliv.) Hiern (Rubiaceae), et Stomatanthes africanus (Oliv. & Hiern) R. M. King & H. Rob. (Asteraceae)) pour en étudier la composition phytochimique et les propriétés biologiques. Les extraits de ces plantes ont été évalués notamment pour leurs effets antibactériens direct (bactéricide ou bactériostatique) et indirect (modulation des mécanismes de résistance qui augmente ou restaure l’activité des antibiotiques sur des souches résistantes). Les cinq plantes retenues ont montré une activité antibactérienne, justifiant ainsi leur usage contre les infections microbiennes en médecine traditionnelle Burundaise et, plus particulièrement, l’espèce Platostoma rotundifolium, dont les extraits ont montré des effets antibactériens directs et indirects sur des souches sensibles et résistantes. Les extraits de Platostoma rotundifolium ont également présenté des effets sur l’expression de gènes (lasB et rhlA) impliqués dans le quorum sensing, et sur la formation du biofilm de Pseudomonas aeruginosa PAO1. En vue d’isoler et identifier les molécules responsables de ces différentes activités, l’extrait acétate d’éthyle (le plus actif) de Platostoma rotundifolium a été soumis à un fractionnement bioguidé. Celui-ci a permis d’isoler neuf composés qui ont été identifiés comme étant les acides ursolique, corosolique, tormentique, hyptadiénique, et 2α, 3α, 19β-trihydroxyurs-12-èn-28-oïque (isolé pour la première fois lors de ce travail et auquel nous avons donné le nom d’acide jérémique), le squalène, le cassipourol, le β-sitostérol et l’α-amyrine. Toutes ces molécules sont isolées pour la première fois de Platostoma rotundifolium. Les trois premiers composés ont présenté un effet bactéricide sur les souches bactériennes sensibles et résistantes, tandis que les trois derniers ont montré une action inhibitrice significative de l’expression de gènes (lasB et rhlA) impliqués dans le quorum sensing et de la formation de biofilm de Pseudomonas aeruginosa PAO1. Toutes ces molécules actives peuvent constituer une voie dans la lutte contre les maladies infectieuses et l’antibiorésistance; nous pouvons conclure que les données issues d’une enquête ethnobotanique sur les savoirs et les savoir-faire des guérisseurs traditionnels sont très importantes, surtout lorsqu’elles sont exploitées jusqu’à la détermination des principes actifs responsables d'une activité pharmacologique donnée. / Infectious pathologies are diseases caused by the transmission of some pathogenic microorganisms among bacteria, viruses, fungi and protozoa. They drive the high mortality and morbidity rates recorded especially in developing countries, where the majority of the population cannot afford to access health care. The antimicrobial resistances currently observed in modern medical practice represent another major problem in the treatment of these diseases. These resistances are one of the most serious population health threats and can strike anyone in the world. It has thus become urgent to discover new antimicrobial agents that could possibly have novel mechanisms of action.Many plants used in traditional medicines against infections harbor useful antimicrobial components that can help in the fight against infectious diseases and antibiotic resistances. In this context, we conducted an ethnobotanical survey of medicinal plants used in Burundian traditional medicine to treat microbial infections. We inventoried 155 herbs from which 5 (Justicia subsessilis Oliv. (Acanthaceae); Platostoma rotundifolium (Briq.) A. J. Paton (Lamiaceae), Virectaria major (Schum.) Verdc. (Rubiaceae), Pavetta ternifolia (Oliv.) Hiern (Rubiaceae), and Stomatanthes africanus (Oliv. & Hiern) R. M. King & H. Rob. (Asteraceae) were selected for phytochemical screening and biological assays. The extracts of these plants were evaluated for their antibacterial effects, direct (bacteriostatic or bactericidal) and indirect (inhibition of resistance mechanisms by increasing or restoring the activity of antibiotics against resistant strains). All the selected plants species have shown antibacterial activity, justifying their use against microbial infections in Burundian traditional medicine, and more particularly Platostoma rotundifolium, whose extracts showed direct and indirect antibacterial effects on susceptible and resistant (MRSA) strains. The extracts from Platostoma rotundifolium also presented inhibitory effects on the expression of genes involved in quorum sensing, lasB and rhlA, as well as on biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa PAO1.In order to isolate and identify the molecules responsible for these activities, the ethyl acetate extract (most active) from Platostoma rotundifolium was submitted to bioguided fractionation. This led to the isolation of nine compounds that were identified as ursolic acid, corosolic acid, tormentic acid, hyptadienic acid and 2α, 3α, 19β-trihydroxyurs-12-en-28-oic acid (isolated for the first time during this work and that was named jeremic acid), squalene, cassipourol, β-sitosterol and α-amyrin. All these molecules were isolated for the first time from Platostoma rotundifolium. The first three compounds showed a bactericidal effect on sensitive and resistant strains of bacteria, while the last three showed significant inhibitory effects on the expression of two QS genes (lasB and rhlA), and on biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa PAO1. All these active molecules can be a lead in the fight against antibiotic resistance; and we can conclude that the data from an ethnobotanical survey of the knowledge and skills of traditional healers are very important, especially when they are exploited until the determination of the active ingredients responsible for a specific pharmacological activity. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ce travail s’intègre dans le cadre général de l’étude de l’écologie chimique des insectes dont il aborde deux aspects distincts.<p><p>Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié l’origine biogénétique des glycosides triterpéniques présents dans la sécrétion défensive de Platyphora kollari.<p>A cet effet, nous avons développé des schémas de synthèse originaux pour préparer la [2,2,3-2H3]&61537;-amyrine [48] et l’acide [2,2,3-2H3]oléanolique [56].<p> <p>Ces précurseurs marqués au deutérium ont ensuite été incorporés chez Platyphora kollari. Après incorporation, l’analyse des sécrétions par HPLC-ESIMS ont montré que cette espèce transforme efficacement l’acide oléanolique [34] en le glycoside triterpénique [27]. Par ailleurs, l’&61537;-amyrine [36] est beaucoup moins bien incorporée dans ce glycoside que la & / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished