Les fucosyltransférases sont les enzymes responsables du transfert d'un groupement fucose à partir du GDP-fucose sur des accepteurs variés (oligosaccharides, protéines,...). Chez l'homme, les rôles de ces glycosyltransférases sont importants dans un grand nombre de processus biologiques et pathologiques. De nombreuses fucosyltransférases existent chez les végétaux. Notamment FuT1, qui transfert un fucose en 1,2 sur un résidu galactose du xyloglucane : l'une des hémicelluloses majeures de la paroi des dicotylédones. Ce polysaccharide ramifié est très étudié en raison de ses applications actuelles et potentielles dans différents secteurs de l'industrie : textile, alimentation, pharmaceutique, etc. Les objectifs de ce doctorat ont été d'obtenir des informations biochimiques et structurales sur la fucosyltransférase AtFuT1 de la plante modèle Arabidopsis thaliana. Pour cela, une forme recombinante soluble de l'enzyme a été produite avec le système baculovirus /cellules d'insectes. De manière à obtenir suffisamment de protéines pour les études structurales, une méthode de culture en suspension des cellules a été mise en place au laboratoire. Un protocole de purification en deux étapes, impliquant une chromatographie par affinité puis par exclusion de taille, a permis d'obtenir à partir d'un litre de culture cellulaire entre un à deux mg de protéine pure et homogène. Ce résultat a permis de mieux comprendre le comportement de l'enzyme vis-à-vis de ses substrats (GDP-fucose et xyloglucane), d'obtenir des cristaux de la protéine et de résoudre la structure 3D d'AtFuT1 en complexe avec le GDP et un oligosaccharide dérivé du xyloglucane, à une résolution de 2,2 Å. La forme AtFut1 produite se comporte en solution et dans le cristal sous forme d'un dimère non covalent. La protéine adopte un repliement qui est un variant du type GT-B classique. Parallèlement à ces travaux, des tests d'activité glycosyltransférase ont été mis au point permettant le criblage de nombreuses conditions de réactions. L'ensemble des méthodes et techniques développées constitue une base utile, devant faciliter la caractérisation d'autres glycosyltransférases. / Fucosyltransferases are enzymes that transfer a fucose residue from GDP-fucose on varied acceptors (oligosaccharides, proteins). In Human, these glycosyltransferases are involved in many biological and pathological processes. Numerous fucosyltransferase exist in the plant kingdom. Among them, FuT1 transfers a fucose linked in 1,2 onto a galactose of xyloglucan: a major hemicellulose of dicots cell wall. This branched polysaccharide is intensively studied because of its current and potential industrial applications in textile, food, pharmaceuticals, etc. The main objective of this PhD program was to obtain biochemical and structural information on the fucosyltransferase AtFuT1 from the model plant Arabidopsis thaliana. A recombinant form of this protein has therefore been produced, using the baculovirus/insect cell system. In order to get sufficient amount of protein for structural studies, a suspension cell culture method has been set-up in the lab. A two-step purification protocol, involving affinity and size exclusion chromatography was established. The active, and highly pure recovered protein was used to determine the biochemical properties of the protein towards its substrates (GDP-fucose and xyloglucan), to get protein crystals and hence to solve its 3D structure in complex with GDP and a xyloglucan derived oligosaccharide (2.2 Å resolution). AtFuT1 behaves in solution and in crystallo as a non-covalent dimer. The protein adopts a variant of the classical GTB fold. In addition, novel glycosyltransferase assay have been designed allowing the screening of numerous reaction conditions. Methods and techniques that were developed during this study should be a useful base for the characterization of other glycosyltransferase.

Le travail présenté dans se manuscrit s'inscrit dans le domaine de la chimie et physico-chimie des polysaccharides. Une étude des propriétés physico-chimiques du xyloglucane en fonction de différentes conditions est d'abords réalisée, elle montre la difficulté d'obtenir des solutions stables à l'échelle moléculaire ainsi que la possibilité d'obtenir des nanoparticules à base de xyloglucanes. Le suivi de l'hydrolyse enzymatique du xyloglucane en solution par la diffusion de la lumière a mis en évidence l'agrégation des produits obtenus en solution. L'imagerie par la microscopie à force atomique a révélé l'importance de la surface dans le phénomène de dégradation. Enfin des dérivés de xyloglucane ont été obtenus par oxydation par le système TEMPO/NaOCl/NaBr, et des essais de préparation de conjugués xyloglucane-cytarabine ont été effectués. / The work presented in this manuscript is in the field of chemistry and physical chemistry of polysaccharides. A study of the physicochemical properties of xyloglucan under different conditions is carried around and showing the difficulty to obtaining stable solutions at the molecular level. The study also evidenced the possibility of obtaining nanoparticles based on xyloglucan. Monitoring of the enzymatic hydrolysis of xyloglucan in solution by light scattering indicated the aggregation of the degradation products. Imaging by atomic force microscopy revealed the importance of the surface in the degradation phenomenon. Finally xyloglucan derivatives were obtained by oxidation system TEMPO / NaOCl / NaBr, and test on the coupling of xyloglucan and cytarabine conjugates were made.

La reconstruction de lésions osseuses complexes reste un défi dans le domaine de la chirurgie orthopédique et maxillo-faciale. A ce jour, la technique de référence reste la greffe d’os autologue. Cependant cette technique présente de nombreuses limites (risque d’infection, morbidité au site de prélèvement). Dans ce contexte, l’ingénierie tissulaire peut apporter des solutions de reconstruction innovantes. En effet l’utilisation de matrices ostéoconductrices et ostéoinductrices permettrait de remplacer l’autogreffe. Le premier objectif de ce travail a été de mettre au point une matrice de polysaccharides, contenant des particules d’hydroxyapatite (HA) dopées avec du strontium (Sr), afin de stimuler à la fois la régénération osseuse, mais également l’angiogenèse. Les résultats obtenus in vitro et in vivo nous ont permis d’optimiser la formulation de cette matrice, en termes de quantités de particules d’hydroxyapatite dopées par différents taux de substitution en strontium, dispersées au sein de la matrice. La deuxième partie de ce travail a été consacrée à l’application de cette matrice à la technique de Masquelet afin de remplacer l’utilisation de l’autogreffe. Cette procédure chirurgicale en deux temps, basée sur la formation d’une membrane induite, est utilisée fréquemment en chirurgie orthopédique et maxillo-faciale. Le premier temps opératoire utilise un ciment chirurgical, le (poly(méthyl)méthalcrylate, PMMA) qui entraîne la formation d’une membrane induite vascularisée. Notre travail a été de remplacer ce ciment par du silicone et d’étudier l’influence de la radiothérapie sur la qualité et la fonction de la membrane ainsi formée. Les premiers essais d’évaluation de cette matrice ont été réalisés chez le rat après résection segmentaire du fémur, suivie d’une procédure de radiothérapie. Les perspectives de ce travail sont d’évaluer la performance de cette matrice dans une lésion mandibulaire de grand volume, après irradiation, chez le gros animal. / Reconstruction of large and complex bone defects remains a challenge for orthopaedic and maxillo-facial surgery. The gold standard strategy for bone reconstruction is the autologous bone graft. However, this approach still exhibits some limitations (infection risks, morbidity at the donor site). In this context, tissue engineering can provide innovative solutions for bone reconstruction. Indeed, the use of osteoconductives and osteoinductives matrices could replace autograft. Based on previous data obtained by our laboratory, the first objective of this work was to develop a composite matrix of polysaccharides containing hydroxyapatite (HA) particles doped with strontium (Sr), to stimulate both bone formation and angiogenesis. In vitro and in vivo results allow us to optimize the amount of HA particules and the ratio of Sr-substitution within the polysaccharide-based matrix. The second part of this work was to apply this biomaterial in the context of Masquelet approach. These two time procedure surgery, based on the formation of an induced membrane, is commonly used in orthopaedic and maxillo-facial surgery. The first chirurgical step uses a surgical cement (poly(methyl)methalcrylate, PMMA) to promote around it the formation of a vascularized membrane. Our work was to replace this cement by silicone and to study the influence of radiotherapy treatment on the quality and the function of this induced membrane. The first preclinical evaluation of this matrix has been performed on a rat femoral segmental bone defect, followed by a radiotherapy procedure. The perspectives of this work are to evaluate the performances of this matrix on irradiated segmental mandibular bone defect in large animal.

L’étude des polysaccharides de Plantago notata Lagasca. (Plantaginaceae) et Urginea noctiflora Batt. et Trab (Liliaceae), deux plantes spontanées à caractère médicinal récoltées au Sahara Septentrional Est Algérien, a permis d’isoler plusieurs fractions polysaccharidiques hydro- et alcali-solubles. Les analyses de la composition globale de ces fractions ont montré que l’extrait des graines de P.notata est la fraction la plus riche en oses totaux (85,55 %). Cette étude a consisté essentiellement en à définir les conditions d’extraction des polysaccharides hydro solubles, à en identifier la structure, à en caractériser les propriétés physico-chimiques et à explorer les activités biologiques. Ce travail a conduit à l’identification d’un hétéroxylane de haute masse molaire (2,3 x 106 g/mol). Ce polysaccharide est constitué d’une chaîne principale de β-(1,3)-d-Xylp et β-(1,4)-d-Xylp substituée en positions O-2 et O-3 de β-(1,4)-d-Xylp par des chaines latérales et des monosaccharides terminales  comme α-l-Araf-(1,3)-β-d-Xylp, β-d-Xylp-(1,2)-β-d-Xylp, T-Xylp ou T-Araf. L’analyse physico-chimique de ce polysaccharide dans des régimes dilués et semi-dilués a montré que l’hétéroxylane présente un comportement rhéofluidifiant, ayant des propriétés de gel faible. La mise en œuvre de la digestibilité de cette hétéroxylane a conduit à l’obtention d’un polymère non digestible avec des propriétés prébiotiques. / The study of polysaccharides of Plantago notata Lagasca (Plantaginaceae) and Urginea noctiflora Batt. and Trab (Liliaceae), two spontaneous medicinal plants harvested from East Septentrional Algerian Sahara, allowed to isolate several hydro-and alkali-soluble polysaccharides fractions. Chemical composition analyses of these fractions showed that P.notata seeds extract was the fraction that have the highest neutral sugars composition (85.55%). In this study we have defined an extraction procedure to collect water-soluble polysaccharides and characterized their structure, prior to investigate their physico-chemical properties and biological activities. Structural analyses have revealed that P.notata polysaccharide is a heteroxylan with a backbone composed of β-(1,3)-d-Xylpand β-(1,4)-d-Xylp. The backbone might be highly branched, through O-2 and O-3 positions of β-(1,4)-d-Xylp by various side chains and terminal monosaccharides such as α-l-Araf-(1,3)-β-d-Xylp, β-d-Xylp-(1,2)-β-d-Xylp, T-Xylp or T-Araf. The physico-chemical analysis of this polysaccharide in dilute and semi- diluted regimes showed that this heteroxylan exhibited a molecular weight of 2.3 x 106 g/mol and a pseudoplastic behavior. The use of the digestibility of this heteroxylan has led to the production of a non-digestible polymer with prebiotic properties.

Les exopolysaccharides (EPS) produits par les bactéries lactiques ont longtemps été considérés comme des composés indésirables dans le vin. En effet, le β-glucane produit par certaines souches bactériennes est responsable d’une altération qui rend le vin impropre à la consommation. Cependant, les polysaccharides produits par Oenococcus oeni, principale espèce de la fermentation malolactique (FML) qui est une étape essentielle participant à la stabilisation et la qualité du vin, n’ont jamais été associés à un quelconque défaut. Notre premier objectif était d'identifier le matériel génétique impliqué dans la production de polysaccharides, en termes d'évolution phylogénétique et de diversité, parmi une collection de 50 souches d’O. oeni. L'analyse bioinformatique des 50 séquences génomiques a révélé la présence de deux loci organisés en opéron et potentiellement impliqués dans la production d'hétéropolysaccharides, mais aussi la présence de gènes isolés de glycosyltransférases et glycosides hydrolases impliqués dans la synthèse d’homopolysaccharides. L’ensemble des souches analysées présentent au moins une des voies de biosynthèse des EPS, suggérant un rôle essentiel chez O. oeni. Par la suite, une approche biochimique des polysaccharides produits a été mise en place et a permis de confirmer les données génomiques. Une glycosyltransférase membranaire, jouant un rôle clé dans la production d'EPS, a été caractérisée afin de mieux comprendre le mécanisme de la synthèse EPS. Par ailleurs, l’étude physiologique des polysaccharides produits a révélé l’existence de deux phénotypes (forme libérée et capsulaire), chacun jouant un rôle dans la survie et l’adaptation de la bactérie au vin et au procédé de lyophilisation industriel, forme sous laquelle les souches commerciales sont proposées pour induire la FML. / Exopolysaccharides (EPS) of lactic acid bacteria have long ago been undesirable in wine. Indeed, β-glucan produced by certain strains of bacteria provokes wine spoilage and makes the wine commercially defective. However, the polysaccharides produced by Oenococcus oeni which is the main species to drive malolactic fermentation (MLF), an essential step for wine stabilization and quality improvement, are not to be blamed for any spoilage effect. Our first aim was to identify the genetic material implicated in polysaccharides production, in terms of phylogenetic evolution and diversity among the strains of our collection. The bioinformatic analysis of 50 O. oeni genomic sequences revealed the presence of two organized loci potentially implicated in the production of heteropolysaccharides and also the presence of isolated genes of glycosyltransferases and glycoside-hydrolases implicated in the production of homopolysaccharides. The presence of at least one biosynthetic pathways in all the strains tested shows the importance of the polysaccharides genes for Oenococcus oeni. Thereafter, we reached-up a biochemical approach of the produced polysaccharides, confirming the results of the bioinformatics research. Initially we characterized a membrane glycosyltranferase, playing a key role in the EPS production. The results allow us to better understand the mechanism of the EPS synthesis. Furthermore the physiology of the produced polysaccharides showed two possible phenotypes (liberated and capsular form) each one playing his role for the bacterial survival at his natural environment (wine) as well as at industrial level (production of malolactic starters).

Ce travail porte sur la préparation, la caractérisation physico-chimique et l'évaluation biopharmaceutique de Microparticules Lipidiques Solides Composites (MLSC) innovantes assurant la gastrorétention et la libération progressive d'un principe actif modèle hydrophobe, l'ibuprofène. Une méthode d'émulsification à chaud est utilisée pour préparer ces MLSC, stabilisées par des nanoparticules de silice Aérosil® d'hydrophobie variée, selon le principe des « émulsions de Pickering », en remplacement de surfactifs organiques. Ces nanoparticules inorganiques se retrouvent en surface et dispersées au coeur des MLSC dans tous les cas. L'utilisation d'Aérosil® hydrophobe permet la formation de MLSC homogènes de plus de 100 µm de diamètre. Il est à noter que la présence de silice, en fonction de la charge en ibuprofène, a une influence certaine sur les cinétiques de libération du principe actif, que ce soit dans le PBS de pH 7.4 ou le milieu gastrique simulé de pH 1.2, principalement en modulant la taille des microparticules. Elle permet aussi de stabiliser sur une période de 6 mois les propriétés physico-chimiques et biopharmaceutiques des MLSC, d'améliorer leurs propriétés d'usage, comme l'écoulement, la résistance à l'écrasement et la flottaison dans un milieu gastrique simulé. Enfin, le recouvrement des MLSC par des polysaccharides assure la bioadhésion sur des membranes biologiques simulées à base de mucine en accélérant le plus souvent la libération de l'ibuprofène. Néanmoins, la stabilisation de MLSC avec des nanoparticules de silice dispersées au sein de matrices d'alginate gélifiées au CaCl2 avant lyophilisation constitue une nouvelle voie prometteuse pour la libération prolongée de principe actif hydrophobe dans l'estomac car ce polymère assure leur bioadhésion sur plus de 4h sans toutefois modifier le profil de libération de l'ibuprofène. / The aim of this work consists in the preparation, physic-chemical characterization and biopharmaceutical evaluation of innovative Composite Solid Lipid Microparticles (CSLM), allowing gastroretention and extended-release of a model hydrophobic drug, ibuprofen. Hot Melt emulsification's method is used to prepare these CSLM, stabilized by Aerosil® nanoparticles of various hydrophobicity as “emulsion of Pickering” instead of using an organic surfactant. Nanoparticles of silica take place on surface and are dispersed into CSLM in all cases. Using hydrophobic Aerosil allow the preparation of homogeneous over 100µm size CSLM. Presence of silica depending on the charge of ibuprofen influences the ibuprofen kinetics of release in both PBS ph 7.4 and simulated gastric fluid pH 1.2 by modulating the size of microparticles. Silica nanoparticles are also able to stabilize on a period of over 6 months the physic-chemical and biopharmaceuticals properties of CSLM, to improve their use properties, as helping free-flowing, enhancing crushing strength, and floating of CSLM in simulated gastric fluid. Finally CSLM coating with polysaccharides allows their bioadhesion on mucine simulated biological membrane, with an increased ibuprofen kinetics of release in most of the cases. Nevertheless, silica nanoparticles stabilized CSLM dispersed in CaCl2 gelified alginate matrices before freeze drying represent a new promising way for the extended release of hydrophobic drugs in stomach because this polymer can promote their bioadhesion for more than 4h without any change in the kinetics of ibuprofen release.

Les polysaccharides sont des composants majeurs des parois cellulaires ayant une structure dynamique et jouant un rôle essentiel dans la croissance des plantes. Les cellules épidermiques du tégument des graines d’Arabidopsis libèrent un halo de mucilage polysaccharidique lors de leur imbibition. Le mucilage séminal s'est avéré être un excellent système modèle pour l’étude de la production, des propriétés des polysaccharides et de leurs interactions. Le premier objectif de ma thèse était de valoriser la variabilité naturelle existant entre accessions d’Arabidopsis pour identifier de nouveaux gènes contrôlant la production de mucilage. Une analyse de génétique d’association a permis l’identification d’une amine oxidase et d’une glycosyltransferase putatives dont j’ai confirmé l’implication dans la biosynthèse des pectines du mucilage.J’ai également associé une famille de protéines aux interactions entre polysaccharides. De part ses propriétés d’hydrogel, le mucilage joue un rôle adaptatif et influence la physiologie de la graine. Il permet la rétention d’eau autour de celle-ci et pourrait ainsi influencer sa longévité. Le deuxième objectif de ma thèse était d’utiliser des mutants impactés dans la production de mucilage pour déterminer si ce dernier influence la longévité des graines après un traitement d’hydratation contrôlée appelé ‘priming’. Les graines ne libérant pas de halo de mucilage à l’imbibition ont une meilleure longévité en lien avec une diminution réduite d’acide salicylique. Mes résultats participent à une compréhension intégrée de la production de mucilage à plusieurs niveaux : écologiques, génétiques et physicochimiques. / Polysaccharides are the major component of cell walls that are dynamic structures playing a fundamental role in plant growth. On imbibition, the epidermal cells of the Arabidopsis seed coat release a mucilage hydrogel formed of polysaccharides. This has proved to be an excellent model system for the study of cell wall polysaccharide production, properties and interactions. The first objective of my thesis was to exploit natural variation between Arabidopsis accessions to identify genes controlling mucilage polysaccharide production. A genome wide association study identified genes encoding proteins with putative functions as either an amine oxidase or glycosyltransferase and these were confirmed to contribute to the synthesis of mucilage pectin. I also found that a family of small proteins, whose function is undetermined, are likely to modulate the interaction of mucilage polymers. Mucilage is also an adaptive trait that may influence various aspects of seed physiology. Recent results indicate that this hydrogel plays a role in the retention of water around the seed and could influence their lifespan. A second objective of my thesis was to use mutants showing altered mucilage production to determine its contribution to seed lifespan after a controlled hydration treatment called ‘priming’. Seeds that do not release mucilage on imbibition retained longevity better after priming. I highlighted that the steady state levels of salicylic acid in primed seeds were influenced by mucilage and correlated negatively with their longevity. My results contribute to our genetic, physicochemical and ecophysiological understanding of mucilage production by seeds.

Dans le domaine des systèmes d’administration de principes actifs, les nanovecteurs formés par auto-association en milieu aqueux de polymères biocompatibles amphiphiles sont apparus comme l’un des systèmes transporteurs de principes actifs (PA) hydrophobes les plus prometteurs. Ces systèmes offrent plusieurs avantages tels qu'une meilleure solubilité du PA hydrophobe dans l'eau, une diminution des effets secondaires et une amélioration de la libération dans les tissus tumoraux grâce à l’effet de perméabilité et de rétention tissulaire (effet EPR). À cet égard, les nanogels sensibles aux stimuli sont des plateformes attrayantes pour l'administration de médicaments en raison de leur capacité à modifier leurs propriétés physiques et/ou chimiques en réponse à un stimulus externe tel que la lumière, l’application d’un champ magnétique, une variation de pH ou de température. Les polymères thermosensibles sont particulièrement intéressants en raison de leur capacité à subir une transition de phase réversible sans avoir besoin de réactifs supplémentaires. Dans ce contexte, nous avons développé et étudié une nouvelle classe de nanogels thermosensibles, biocompatibles et biodégradables à base de glycoaminoglycanes (GAGs) en modifiant le squelette polysaccharidique avec un copolymère thermoresensible de méthacrylate de di(éthylène glycol) et de n-butylméthacrylate. Celui-ci a été conçu pour obtenir des nanogels stables à température ambiante. La voie de synthèse polyvalente a également permis la réticulation de la couronne afin de figer leur structure. Le choix des GAGs, composant la couronne hydrophile peut être exploité pour contrôler leur comportement biologique. Dans l’objectif d’utiliser ces systèmes en tant que plate-forme polyvalente pour la délivrance de principes actifs et d’autres molécules d'intérêt, nous avons étudié la possibilité d’incorporer des nanoparticules d'oxyde de fer pour des applications de guidage magnétique, d’imagerie et de traitement par hyperthermie. Les synthèses du composant magnétique ainsi que la conception du nanovecteur sont des étapes clés pour réaliser un système de délivrance magnétique capable de réaliser un ciblage efficace. / In the field of drug delivery systems, polymeric nanogels obtained by the self-assembly of biocompatible amphiphilic polymers in water have emerged as one of the most promising nanocarriers for various hydrophobic drugs. These systems offer several advantages such as enhanced hydrophobic drug solubility in water, decreased side effects, and improved drug delivery to tumor tissues via the enhanced permeability and retention (EPR) effect. In this regard, stimuli-responsive polymeric nanogels are attractive platforms for drug delivery due to their ability to change their physical and/or chemical properties in response to an external stimulus such as light, magnetic field, pH or temperature. Thermoresponsive polymers are particularly interesting due to their ability to undergo a reversible thermally-induced phase transition without the need of additional reagents. In this context, our aim was to engineer and to study a new class of thermoresponsive, biocompatible and biodegradable nanogels based on glycoaminoglycans (GAGs) through the modification of the polysaccharide backbone with a thermoresponsive copolymer of di(ethylene glycol) methacrylate (DEGMA) and n-butylmethacrylate (BMA)). The latter was properly designed to obtain stable nanogels at room temperature. The versatile synthetic route to nanogels also allowed their further shell-crosslinking to capture the nanogel structure at low temperature. The choice of the GAGs forming the hydrophilic shell can be exploited to control their biological behavior. In order to use these systems as a versatile platform for delivery of active ingredients and other molecules of interest, we investigated the possibility of incorporating iron oxide nanoparticles for magnetic guidance, imaging and hyperthermia treatment. The syntheses of the magnetic component as well as the design of the nanocarrier are key steps to achieve a magnetically-responsive nanodelivery system capable of efficient targeting.

Les travaux décrits dans ce manuscrit concernent l’élaboration de conservateurs naturels et hydrosolubles à base de polysaccharides greffés par des molécules actives d’origine végétale de type phénoliques (peu solubles dans l’eau). L’objectif est de développer de nouveaux systèmes présentant des propriétés antioxydantes et/ou antibactériennes, voire rhéologiques et principalement destinés aux domaines des formulations aqueuses cosmétiques et/ou alimentaires. Pour ce faire, le composé aminogaïacol (dérivé du gaïacol) a été greffé chimiquement sur un polysaccharide (carboxyméthylpullulane) selon des proportions variées (comprises entre 5 et 58 %). Les études physico-chimiques en milieux salins dilué et semi-dilué mettent en avant un caractère associatif (de type polysavon) des dérivés les plus greffés, avec des interactions intramoléculaires hydrophobes prédominantes qui limitent les propriétés rhéologiques. Tous les produits synthétisés ont par contre démontré des propriétés antioxydantes et antibactériennes. Le caractère associatif (i.e. la présence de microdomaines hydrophobes) s’est avéré être favorable à l’activité antioxydante, avec les meilleures activités observées pour le dérivé le plus fortement greffé en aminogaïacol (58%). Au contraire, le comportement associatif a limité l’activité biologique, dans ce cas, c’est le dérivé le moins greffé (5%) qui a démontré la meilleure activité antibactérienne, en raison d’une meilleure disponibilité des greffons. Afin d’améliorer les propriétés biologiques et/ou rhéologiques, cette approche de greffage de l’aminogaïacol a été étendue sur un autre polysaccharide anionique (l’alginate), plus rigide que le carboxyméthylpullulane avec des résultats prometteurs notamment en rhéologie. / The works described in this manuscript concern the development of natural and water soluble preservatives based on polysaccharides grafted with molecules of plant origin (from phenolic structure). The aim consists in developing new systems with antioxidant and/or antibacterial properties together with rheological ones for cosmetic and/or food application fields. For this purpose, aminoguaiacol (derived from guaiacol) was chemically grafted onto a polysaccharide (carboxymethylpullulan) in various proportions (between 5 and 58 %). The physicochemical studies in dilute and semi-dilute saline media put forward an associative character (of polysoap type) of the most grafted derivatives, with predominant hydrophobic intramolecular interactions which are limiting for rheology. All synthesized products have demonstrated antioxidant and antibacterial properties. The associative character (i.e., the presence of hydrophobic microdomains) was found to be favorable to the antioxidant activity, with the best activity for the most grafted aminoguaiacol derivative (58%). On the contrary, the associative behavior limited the antibacterial activity, in this case, the least grafted derivative (5%) demonstrated the best antibacterial activity, due to best availability of the grafted moieties. In order to improve the biological and/or rheological properties, this grafting approach of aminoguaiacol has been extended to another anionic polysaccharide (alginate), more rigid than carboxymethylpullulan with promising results notably as concerns rheology.

Polysaccharides are complex biopolymers that play essential roles in the biological systems including energy storage, structural support, lubrication, and signal transduction. Despite their importance, the synthesis of polysaccharides has proven to be very challenging due to the presence of multiple hydroxyl groups and difficulty in controlling the stereochemical outcome of glycosylation reactions. As a conventional chemical method to synthesize polysaccharides, ring-opening polymerization of anhydrosugars enables the synthesis of stereoregular α-(1→6)-linked polysaccharides, but is less effective in preparing polysaccharides with other linkages. Enzymatic polymerizations have also been explored, however, these methods typically require expensive monomers, and suffer from a narrow scope of enzymes and small scale of reactions. The limited approaches to polysaccharides have inspired chemists to synthesize polysaccharide mimetics with achiral linkages that can be constructed efficiently. Poly-amido-saccharides (PASs) are a new type of saccharide polymers in which the O-glycosidic linkages in natural polysaccharides are replaced with (1→2)-amide linkages. With saccharide moieties inter-connected by amide bonds, PASs exhibit characteristics of both polysaccharides and polypeptides, such as possessing pyranose-backbones and lots of hydroxyl groups, and adopting a left-handed helical conformation. However, due to lack of sufficient terminal saccharide residues, previously synthesized glucose and galactose PASs display weak interactions with carbohydrate binding lectins and receptors, limiting their applications in biomedical and pharmaceutical fields. Herein, the design and synthesis of PASs with novel structures and properties is described. By pre-installing the stereochemistry in the monomer, Altrose PASs (Alt-PASs) with β-(1→2)-amide linkages are prepared via ring-opening polymerization of an altrose-based β-lactam followed by debenzylation. Circular dichroism shows that Alt-PASs adopt a right-handed helical conformation in aqueous solution. Via the polymerization of disaccharide-based β-lactams, two PASs with either 4-O-α-D-glucose branches (Mal-PASs) or 6-O-β-D-glucose branches (Gen-PASs) are obtained. Biological studies reveal that Mal-PASs are multivalent ligands to lectin Concanavalin A, while Gen-PASs activate RAW 264.7 macrophage cells by enhancing the secretion of TNF-α and NO. The anionic ring-opening polymerization of sugar-based β-lactams is a useful method to synthesize well-defined polysaccharide mimetics, and this method expands the current repertory of approaches available to complex saccharide polymers with biological activities. / 2021-02-15T00:00:00Z