Au cours de ce travail, nous avons abordé la synthèse biomimétique sous des angles variés. Une déclinaison des approches bio-inspirées a en effet permis de réaliser plusieurs synthèses totales d'alcaloïdes polycycliques complexes. La biogenèse des substances naturelles considérées est placée au centre de la démarche. Au départ, pour définir la stratégie de synthèse puis, en conclusion, lorsque les synthèses réalisées mènent a des hypothèses biosynthétiques plus abouties.Le squelette des drimentines, alcaloïdes hybrides possédant une partie sesquiterpénique, a été obtenu grâce à une séquence de désaromatisation-cyclisation qui mime l'étape-clé de la biogenèse de ces métabolites spécialisés.Une stratégie d'auto-assemblage par dimérisation a été adoptée afin d'étudier les liens synthétiques et biosynthétiques qui unissent les alcaloïdes marins de la famille des aplysinopsines. Au cours de cette étude, les premières synthèses totales du dictazole B et du tubastrindole B ont été réalisées. De plus, l'obtention d'analogues proches des substances décrites et d'un intermédiaire biogénétique supposé a permis de développer une hypothèse de biogenèse se fondant sur la spontanéité et les réactivités chimiques observés au cours de l'étude. L'application de la catalyse à l'ADN à ces travaux a également conduit à des résultats prometteurs.Enfin, une méthode bio-informatique récente appelée "molecular networking" peut être mise à profit afin d'exploiter la diversité de mélanges synthétiques complexes générés par la mise en présence de quelques précurseurs simples. La démarche s'applique à des mélanges connus dans lesquels la nitraramine ou la nitrarine se forment ainsi qu'à des mélanges inédits pouvant conduire, par exemple, au myrifabral A.Ces études montrent encore une fois que la synthèse biomimétique est un outil puissant pour la synthèse totale de substances naturelles polycycliques complexes et ce de bien des manières. On peut retenir que ces stratégies permettent d'accéder à des cibles extrêmement complexes avec simplicité, sobriété et élégance. / This work features various approaches of biomimetic organic syntheses. Biosynthetic considerations have been placed at the center of our analysis in order to define the synthetic plans and later to propose biosynthetic hypotheses.First, the skeleton of drimentines, hybrid alkaloids containing a sesquiterpenic unit, has been obtained by mimicking the main event of their postulated biosynthesis.In a wider study, the marine alkaloid family of the aplysinopsins has been treated with two total syntheses, of dictazole B and tubastrindole B, as well as a full bio-relevant aplysinopsins’ cascade and the application of DNA catalysis principles to the series.Finally, novel dereplication techniques relying on "molecular networking are currently tested on complex synthetic mixtures to merge one step total syntheses and diversity oriented synthesis.

Depuis plus de 80 ans, le métabolisme spécialisé nous fournit de nombreuses molécules utilisées en médecine, en particulier comme anti-infectieux. Aujourd’hui, avec l’augmentation mondiale de la résistance aux antimicrobiens, de nouveaux antibiotiques sont indispensables. Une des réponses à cette pénurie grave pourrait provenir de la biologie synthétique. Dans le domaine du métabolisme spécialisé, la biologie synthétique est utilisée en particulier pour la biosynthèse de métabolites non naturels. Parmi les métabolites spécialisés, les peptides non ribosomiques constituent une cible attrayante, car ils nous ont déjà fourni des molécules à haute valeur clinique (ex. les antibiotiques vancomycine et daptomycine). De plus, la plupart sont synthétisés par des enzymes multimodulaires appelées synthétases de peptides non ribosomiques (NRPS), et sont diversifiés davantage par des enzymes de décoration. Ainsi, ces voies de biosynthèse se prêtent particulièrement à la biosynthèse combinatoire, consistant à combiner des gènes de biosynthèse provenant de divers groupes de gènes ou, dans le cas des NRPS, à combiner des modules ou domaines pour créer de nouvelles enzymes. Cependant, si plusieurs études ont établi la faisabilité de telles approches, de nombreux obstacles subsistent avant que les approches combinatoires de biosynthèse soient totalement efficaces pour la synthèse de nouveaux métabolites. Les travaux présentés ici s’inscrivent dans le cadre d’un projet visant à comprendre les facteurs limitant les approches de biosynthèse combinatoire basées sur les NRPS, en utilisant une approche de biologie synthétique. Nous avons choisi de travailler avec les NRPS responsables de la biosynthèse des pyrrolamides. En effet, ces NRPS sont constitués uniquement de modules et de domaines autonomes, et donc particulièrement adaptés aux manipulations génétiques et biochimiques. La caractérisation du groupe de gènes de biosynthèse du pyrrolamide anthelvencine constitue la première partie de cette thèse et nous a fourni de nouveaux gènes pour notre étude. La deuxième partie a consisté à construire de vecteurs intégratifs modulaires, outils essentiels pour la construction et l’assemblage de cassettes génétiques. La dernière partie présente la reconstruction du groupe de gènes du pyrrolamide congocidine, basée sur la construction et l’assemblage de cassettes de gènes synthétiques. Dans l’ensemble, ces travaux ouvrent la voie à de futures expériences de biosynthèse combinatoire, expériences qui devraient contribuer à une meilleure compréhension du fonctionnement précis des NRPS. / For more than 80 years, specialized metabolism has provided us with many molecules used in medicine, especially as anti-infectives. Yet today, with the rise of antimicrobial resistance worldwide, new antibiotics are crucially needed. One of the answers to this serious shortage could arise from synthetic biology. In the field of specialized metabolism, synthetic biology is used in particular to biosynthesize unnatural metabolites. Among specialized metabolites, non-ribosomal peptides constitute an attractive target as they have already provided us with clinically valuable molecules (e.g. the vancomycin and daptomycin antibiotics). In addition, most are synthesized by multimodular enzymes called non-ribosomal peptide synthetases (NRPS) and further diversified by tailoring enzymes. Thus, such biosynthetic pathways are particularly amenable to combinatorial biosynthesis, which consists in combining biosynthetic genes coming from various gene clusters or, in the case of NRPSs, combining modules or domains to create a new enzyme. Yet, if several studies have established the feasibility of such approaches, many obstacles remain before combinatorial biosynthesis approaches are fully effective for the synthesis of new metabolites. The work presented here is part of a project aiming at understanding the limiting factors impeding NRPS-based combinatorial biosynthesis approaches, using a synthetic biology approach. We chose to work with the NRPSs involved in the biosynthesis of pyrrolamides. Indeed, these NRPS are solely constituted of stand-alone modules and domains, and thus, particularly amenable to genetic and biochemical manipulations. The characterization of the biosynthetic gene cluster of the pyrrolamide anthelvencin constitutes the first part of this thesis, and provided us with new genes for our study. The second part involved the construction of modular integrative vectors, essential tools for the construction and assembly of gene cassettes. The final part presents the successful refactoring of the congocidine pyrrolamide gene cluster, based on the construction and assembly of synthetic gene cassettes. Altogether, this work paves the way for future combinatorial biosynthesis experiments that should help deciphering the detailed functioning of NRPSs.

Les ORPphilins regroupent plusieurs familles de molécules naturelles, à forte activité cytotoxique qui présentent un mécanisme d'action original, en inhibant OSBP, une protéine responsable du transport intra-cellulaire du cholestérol. Cependant, elles sont toutes difficiles d’accès, que ce soit par extraction à partir des organismes dont elles sont issues ou par synthèse chimique.Les schweinfurthines (SWs), isolées de plantes du genre Macaranga, font partie de ces ORPphilins, et sont étudiées par notre équipe depuis plusieurs années. Lors de ces études, il a notamment été montré qu’un analogue non actif, mais bioprécurseur probable de ces SWs était présent en grande quantité dans ces plantes. Le premier objectif de cette thèse a été de faire l’hémisynthèse des SWs et d’analogues non naturels à partir de ce bioprécurseur.Les SWs sont particulièrement actives sur le glioblastome multiforme (GBM), qui est actuellement de très mauvais pronostic. Le traitement consiste aujourd’hui en une chirurgie suivie d’une radiothérapie combinée à une chimiothérapie utilisant le témozolomide (TMZ), un agent alkylant de l’ADN. De nombreuses résistances au TMZ se développent et les récidives sont fréquentes. Or, il a été montré qu’une molécule duale liant de manière covalente deux molécules anti-cancéreuses présentant un mode d’action complémentaire pouvait présenter une synergie d’effets. Le deuxième objectif de cette thèse a donc été de synthétiser et d’évaluer biologiquement différentes molécules duales SW-TMZ.Enfin, une nouvelle molécule de structure originale a été isolée et identifiée des plantes du genre Macaranga. Ce composé présente une activité cytotoxique sur le glioblastome similaire à celle des SWs, et a la même cible protéique que les ORPphilins. Le dernier volet de cette thèse a eu pour objet la synthèse totale de cette molécule, et d’analogues, leur évaluation biologique et la détermination de premières relations structure-activité sur cette nouvelle série chimique.En conclusion, les travaux menés au cours de cette thèse ont permis la synthèse de molécules cytotoxiques, naturelles ou inspirées de produits naturels, ciblant OSBP. Ces molécules pourront ultérieurement servir d’outils moléculaires pour mettre en lumière leur mécanisme d’action encore mal connus et identifier les liens entre transport du cholestérol et cancer. / ORPphilins are a set of several families of natural molecules with strong cytotoxic activity, that have an original mechanism of action by inhibiting OSBP, a protein responsible for the intracellular transport of cholesterol. However, they are all difficult to access, either by extraction from the organisms from which they are derived or by chemical synthesis.Schweinfurthins (SWs), isolated from plants of the genus Macaranga, are part of these ORPphilins, and have been studied by our team for several years. In these studies, it was shown that a non-active but probable bioprecursor analogue of these SWs was present in large amounts in these plants. The first objective of this thesis was to hemisynthezise SWs, and non-natural analogues from this bioprecursor.SWs are particularly active on multiform glioblastoma, which is currently a very poor prognosis. Today, the treatment consists of surgery followed by radiotherapy combined with chemotherapy using temozolomide (TMZ), an alkylating agent of DNA. Many resistances to TMZ develop and recurrences are frequent. However, it has been shown that a dual molecule covalently binding two anti-cancer molecules with a complementary mode of action may present a synergy of effects. The second objective of this thesis was therefore to synthesize and biologically evaluate different SW-TMZ dual molecules.Finally, a new molecule with an original structure has been isolated and identified from plants of the genus Macaranga. This compound has cytotoxic activity on glioblastoma similar to that of SWs, and has the same protein target as ORPphilins. The last part of this thesis focused on the total synthesis of this molecule, and of analogues, their biological evaluation and the determination of the first structure-activity relationships on this new chemical series.In conclusion, the work carried out during this thesis made it possible to synthesize cytotoxic molecules that are either natural or inspired by natural products, targeting OSBP. These molecules can later be used as molecular tools to highlight their as yet poorly understood mechanism of action and identify the links between cholesterol transport and cancer.

Cette thèse décrit une nouvelle approche pour la synthèse des kingianines, une famille d'inhibiteurs de la protéine anti-apoptotique Bcl-xL, isolés à partir de l'écorce d'Endiandra kingiana. Nous avons proposé des solutions pour éviter les problèmes de réactivité et de sélectivité rencontrés lors des études précédentes. Une stratégie reposant sur une réaction de cycloaddition [2+2] a été appliquée pour former le système bicyclique intermédiaire, au lieu d’une cascade biomimétique de réactions d’électrocyclisation. Ce choix a été efficace et un seul diastéréoisomère a été obtenu. L’utilisation d’un diénophile appauvri en électrons et d’un diène riche en électrons dans l’étape clé a permis la réalisation d’une réaction de Diels-Alder dans des conditions classiques, avec une bonne régiosélectivité. Nous avons réussi à synthétiser plusieurs analogues simplifiés des kingianines. Leur activité biologique sur les protéines Bcl-2, Bcl-xL et Mcl-1 sera évaluée dans un futur proche. / This dissertation describes a new approach for the synthesis of kingianins, a family of inhibitors of the anti-apoptotic protein BclxL, which were isolated from the bark of Endiandra kingiana. We have proposed solutions to address the problems of reactivity and selectivity that had been met in previous studies. A strategy involving a [2+2] cycloaddition reaction was applied for the formation of the intermediate bicyclic system, instead of a biomimetic electrocyclisation cascade. This choice was efficient and a single diastereoisomer was obtained. The use of an electron-poor dienophile and an electron-rich diene in the key step allowed for a Diels-Alder reaction to proceed under classic conditions, with good regioselectivity. We have succeeded in synthesising several simplified kingianin analogues. Their biological activities on the Bcl-2, Bcl-xL and Mcl-1 proteins will be evaluated in the near future.

Le diabète de type 2 (DT2) est un trouble multifactoriel complexe de l’homéostasie du glucose. Cette maladie, bien qu’elle possède une composante génétique, est principalement induite par des causes socio-environnementales comme de mauvaises habitudes alimentaires. En dépit des mesures hygiéno-diététiques et des traitements médicaux utilisés pour prévenir et traiter la maladie, le DT2 ne cesse de progresser. L’identification et la production de peptides bioactifs à partir de sources naturelles offrent une alternative intéressante aux médicaments de synthèse, dont les préoccupations concernant les effets secondaires ne cessent d’augmenter. Ainsi, en raison de leur abondance et leur richesse en molécule bioactive, les coproduits de la transformation du poisson offrent une source presque inépuisable de peptides bioactifs. En effet, lors d’études précédentes, il a été démontré que des protéines de morue et de saumon permettaient d’améliorer la santé cardio-métabolique in vivo, et d’améliorer la captation du glucose musculaire, de diminuer la production du glucose hépatique et l’inflammation. De plus, avec un nombre de plus en plus important d’individus à nourrir, l’industrie de la transformation doit augmenter sa production, et les déchets ne cessent de s’accumuler. Néanmoins, afin d’exercer leur effet bioactif, il est nécessaire de libérer ces peptides bioactifs des structures protéiques au sein desquelles ils sont imbriqués et sous forme inactive générant ainsi des hydrolysats complexes. Par la suite, une ou plusieurs étapes de séparation sont utilisées afin de concentrer ces peptides dans des fractions plus actives, par exemple en fractionnant ces hydrolysats complexes par électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration. En effet, Il a été démontré l’efficacité de l’électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration pour la génération de fractions améliorant, in vitro, la captation du glucose à partir d’hydrolysats de protéines de soya et de saumon. Ainsi, l’objectif principal de cette thèse était de concentrer et d’identifier des peptides bioactifs par le fractionnement d’un hydrolysat de protéines issu d’un coproduit de saumon iv par l’électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration, et d’étudier l’impact de ces fractions et peptides sur le DT2. Lors de la première étude, il a été démontré qu’un empilement judicieux de membranes permettait de fractionner les peptides issus d’un hydrolysat de coproduit de saumon, en générant des fractions possédant des peptides avec des propriétés physico-chimiques (charge et masse) différentes. De plus, cet empilement de trois membranes d’ultrafiltration de seuils de coupure différents a permis de moduler la réponse in vitro de la captation du glucose. En effet, des peptides cationiques de plus haut poids moléculaire ont amélioré la captation du glucose dans une étude in vitro, alors que les peptides cationiques de plus faible poids moléculaire ont démontré un effet inhibiteur de la bioactivité. Finalement, l’analyse par spectrométrie de masse des fractions a permis de caractériser (temps de rétention et charge) 17 peptides cationiques et 21 peptides anioniques, potentiellement responsables de l’effet bioactif des fractions. Lors de la deuxième étude, le fractionnement par EDUF des fractions finales récupérées lors de la précédente séparation et l’étude in vitro de la bioactivité de ces fractions (captation du glucose, production du glucose hépatique et inflammation) ont permis d’identifier deux fractions très prometteuses, démontrant un effet sur ces trois bioactivités. De plus, l’analyse par spectrométrie de masse en tandem de ces fractions a permis d’identifier, à l’aide de base de données, la séquence peptidique de 24 peptides anioniques, potentiellement responsables de ces effets bioactifs. Finalement, lors de la troisième étude, basées sur l’analyse des spectres obtenus par spectrométrie de masse en tandem, 13 peptides ont été sélectionnés et synthétisés, puis testés individuellement pour leurs capacités à augmenter l’absorption du glucose au niveau de cellules musculaires, à diminuer la production de glucose hépatique et finalement à diminuer la réponse inflammatoire de macrophages. Ainsi, pour la première fois, quatre nouveaux peptides ont été identifiés à partir de coproduits de saumon, et leurs propriétés glucorégulatrices in vitro ont été démontrées. / Type 2 diabetes (T2DM) is a complex multifactorial disorder of glucose homeostasis. This disease has a genetic basis but is mainly caused by socio-environmental behaviours, such as overeating and a lack of physical activity. Despite dietary measures and medical treatments used to prevent and treat the disease, T2D continues to progress. The identification and production of bioactive peptides from natural sources offer an interesting alternative to synthetic drugs, whose concerns about side effects are constantly increasing. Thus, because of their abundance and richness in bioactive molecules, fish processing co-products offer an almost inexhaustible source of bioactive peptides. Indeed, in previous studies, cod and salmon proteins have been shown to improve cardio-metabolic health in in vivo studies, and to improve muscle glucose uptake, decrease hepatic glucose production, and inflammation. In addition, with a growing number of people to feed, the processing industry is at its height, and waste continues to accumulate. Nevertheless, in order to exert their bioactive effect, it is necessary to release these bioactive peptides from native proteins. Subsequently, one or more separation, using for example electrodialysis with ultrafiltration membranes, are needed to concentrate these peptides and generate bioactive fractions. Indeed, it was previously demonstrated the effectiveness of electrodialysis with ultrafiltration membranes to generate bioactive fractions, from complex matrices, able to improve the glucose uptake in vitro, from soy and salmon protein hydrolysates. In this context, the main objective of this thesis was to concentrate and identify bioactive peptides, by fractionating a protein hydrolysate from a salmon co-product, by electrodialysis with ultrafiltration membranes, and to study the impact of these fractions and peptides on T2D. In the first study, results demonstrated that a triple size selective separation by EDUF allowed to generate peptide fractions with different physicochemical properties (charge and mass). Moreover, it was demonstrated that such a separation allowed to modulate the in vitro response of the fractions for glucose metabolism. Indeed, from a single EDUF separation, cationic peptides with higher molecular weights were concentrated and demonstrated to enhance their glucose uptake capacity. Whereas, cationic peptides with lower molecular weights have decreased the glucose uptake capacity. In addition, analyses by mass spectrometry of the vi fractions allowed to characterize (retention time and charge) 17 cationic peptides and 21 anionic peptides, potentially responsible for the bioactive effect of the fractions. In a second study, a second EDUF fractionation, using as feed solution the final fractions recovered during the previous separation was performed. The selectivity of the process was confirmed by liquid chromatography-mass spectrometry analyses. Moreover, in vitro study of the bioactivities (glucose uptake, hepatic glucose production and inflammation) effect of these fractions, led to the identification of two very promising fractions, demonstrating a simultaneous effect on all three bioactivities tested. In addition, the tandem mass spectrometry analysis of these fractions allowed the sequence identification of 24 anionic peptides, potentially responsible for these bioactive effects. Finally, in a third study, based on the analysis of the spectra obtained by tandem mass spectrometry, 13 peptides were selected and synthesized, then individually tested for their ability to increase glucose uptake in muscle cells, to reduce glucose production by hepatic cells, and to decrease the inflammatory response of macrophages. Thus, for the first time, four new peptides identified from salmon by-products, demonstrated in vitro glucoregulatory properties.

La valorisation des co-produits de poisson est un enjeu économique et environnemental. Depuis plusieurs années, des recherches ont montré que les co-produits de poisson contenaient des molécules actives pour la santé humaine comme des acides gras polyinsaturés et des peptides bioactifs. L’objectif principal de cette thèse était d’évaluer l’utilisation potentielle d’hydrolysats de laitance de hareng pour l’amélioration de la santé humaine, spécifiquement en agissant positivement sur certaines fonctions physiologiques associées au syndrome métabolique, et l’effet de leur séparation par électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration (EDUF) sur la production de fractions bioactives. Dans un premier temps, il a été démontré qu’une supplémentation avec différents hydrolysats de laitance de hareng d’une diète riche en gras et en sucre chez des souris permettait de moduler certains paramètres physiologiques impliqués dans le développement du syndrome métaboliques (MetS) : amélioration de la tolérance au glucose, augmentation de l’apport énergétique total et protection de la population de Lactobacillus dans le microbiote intestinal. De plus, les hydrolysats ont aussi montré des activités antiinflammatoires in vitro à des concentrations de 1ng/ml et 100pg/ml. Dans un second temps, la faisabilité d’une séparation par EDUF de deux hydrolysats de laitance de hareng différents a été évaluée : le premier plus complexe était un mélange de molécules (lipides, acides nucléiques, peptides, acides aminés libres), alors que le second était principalement composé de peptides et d’acides aminés libres. Une nouvelle configuration utilisant quatre membranes d’ultrafiltrations (deux de 50kDa et deux de 20kDa) a permis un double fractionnement simultané des composés anioniques et cationiques en seulement une étape. Il a d’abord été montré que seuls les peptides chargés ainsi que les acides aminés libres pouvaient être séparés par EDUF alors que les lipides et les acides nucléiques ne migraient pas dans les fractions de récupérations. De plus, l’utilisation de membranes présentant deux tailles de pores distinctes a permis le fractionnement des hydrolysats en différentes classes de poids moléculaires. En effet, l’utilisation de membranes de 20kDa a permis la concentration de peptides de faibles poids moléculaires (< 600Da) et IV d’acides aminés libres, alors que les populations peptidiques des fractions obtenues avec les membranes de 50kDa présentaient des poids moléculaires supérieurs et plus variés. Dans un troisième temps, les bioactivités des fractions de récupérations et des hydrolysats de laitance de hareng ont été évaluées in vitro. Ainsi, la séparation du premier hydrolysat a permis l’obtention d’une fraction finale stimulant la captation du glucose in vitro et d’une fraction anionique antioxydante. Le fractionnement du second hydrolysat a permis quant à lui la production de deux fractions cationiques anti-inflammatoires ainsi que l’identification subséquente de deux séquences peptidiques bioactives. L’ensemble de cette thèse a donc démontré que les hydrolysats de laitance de hareng contenaient des composés actifs, comme des acides gras polyinsaturés et des peptides, modulant positivement certains paramètres physiologiques impliqués dans le MetS et pouvant ainsi permettre la diminution de son occurrence. De plus, la séparation des hydrolysats par EDUF a permis la production de fractions bioactives ainsi que l’identification de deux nouvelles séquences peptidiques anti-inflammatoires (IVPAS et FDKPVSPLL). Ces travaux ont démontré l’effet bénéfique pour la santé humaine des hydrolysats de laitance de hareng et de ses fractions, permettant d’envisager une valorisation plus efficace de ces coproduits de poisson par les industries de transformation dans les secteurs liés à la santé humaine. / Fish by-product valorization is an economic and environmental issue. For several years, scientific researches have shown that fish by-products contained active molecules for human health, as polyunsaturated fatty acids and peptides. The aim of this thesis was to evaluate the potential use of herring milt hydrolysates for human health, especially by evaluating their potential actions in physiological parameters involved in the metabolic syndrome and the effect of their separation by electrodialysis with ultrafiltration membrane (EDUF) for the production of bioactive fractions. First, we have demonstrated that the supplementation of three different herring milt hydrolysates in a high fat high sucrose diet in mice was able to modulate some physiological functions involved in the metabolic syndrome: improvement of glucose tolerance, increase of the total energy intake and protection against the Lactobacillus disappearance in the gut microbiota. Moreover, the hydrolysates decreased the inflammation induction in macrophages stimulated with LPS at 1ng/ml and 100pg/ml. Secondly, we have evaluated the separation of two herring milt hydrolysates by EDUF: the first one was more complex with a mix of different molecules (lipids, nucleic acids and peptides) while the second one was mainly composed of peptides. A new configuration using four ultrafiltration membranes (two of 50kDa and two of 20kDa) allowed a simultaneous double separation of anionic and cationic compounds. It has been shown that only charged peptides and free amino acids were fractionated in EDUF, while the lipids and nucleic acids didn’t migrate to the recovery fractions. Moreover, the use of membranes with different cut-off allowed a separation of the hydrolysates in different molecular weight ranges. Indeed, the use of 20kDa membranes allowed the concentration of peptides with small molecular weights (<800Da) and free amino acids, while the recovery fractions obtained with the 50kDa membranes were composed oh peptide with higher molecular weights.Thirdly, the potential bioactivities of the recovery fractions and the herring milthydrolysates were evaluated in vitro. Hence, the separation of the first hydrolysate allowed the production of a final fraction increasing the glucose uptake and an antioxidant anionicfraction. While the separation of the second hydrolysate allowed the production of two antiinflammatory cationic fractions as well as the identification of two bioactive peptides sequences. All these results showed that milt herring hydrolysate contained bioactive compounds such as polyunsaturated fatty acids and peptides, improving some physiological functions involved in the MetS and may decrease its occurrence. More over, the separation of the hydrolysates by EDUF allowed the production of bioactive fractions and the identification of two new anti-inflammatory peptide sequences. This work demonstrated the existence of a beneficial effect of herring milt hydrolysate and its fractions for the human health, allowing a better valorization of this by-product of the food industry for the health sector.

La synthèse énantiosélective, c'est-à-dire la synthèse de composés chiraux énantiopurs, est un thème central de la chimie organique. La biocatalyse à l'aide d'enzymes est un procédé efficace pour contrôler la chiralité. Les enzymes les plus employées pour ce type de transformations sont les lipases et les esterases de la classe des hydrolases. Dans cette thèse, ce sont d'ailleurs les procédés chimioenzymatiques qui sont privilégiés, tels les résolutions cinétiques (dynamiques) de mélanges racémiques et les désymétrisations de composés prochiraux ou méso. Dans l'introduction, un bref historique de la biocatalyse à l'aide d'enzymes est décrit en plus de donner des précisions sur les six classes d'enzymes et les trois grands types de biotransformations pouvant être réalisées à l'aide de ces enzymes. Des exemples d'applications récentes en industrie et en milieu académique y seront présentés. Le chapitre 1 est un article de revue de la littérature portant sur les acylations stéréosélectives (transestérifîcations) à l'aide de diverses lipases et esterases en milieu organique. Divers concepts généraux sur l'emploi des hydrolases y sont également présentés. Cet article de revue a été publié dans le journal Current Organic Synthesis : Chênevert, R.; Pelchat, N.; Jacques, F., Stereoselective Enzymatic Acylations (Transestérifîcations). Curr. Org. Chem. 2006,10, 1067-1094. Le chapitre 2 porte sur une étude de la tolérance de diverses lipases à l'emploi de divers agents acylants fonctionnalisés sur un substrat modèle, le 1-phényléthanol. Le concept a ensuite été appliqué à la synthèse de deux produits naturels, soit les phoracantholides I et J. L'étape clé est une acylation stereoselective (résolution cinétique) du 6-heptèn-2-ol par le pent-1-ènoate de 1-éthoxyvinyle (ee = 95 %). Des travaux ont également été réalisés afin de rendre dynamique cette résolution cinétique à l'aide de la lipase B de Candida antarctica. Cet article a été publié dans le journal Tetrahedron : Asymmetry : Chênevert, R.; Pelchat, N.; Morin, P., Lipase-Mediated Enantiosélective Acylation of Alcohols with Functionalized Vinyl Esters: Acyl Donor Tolerance and Applications., Tetrahedron : Asymmetry 2009, 20, 1191-1196. Ul Le chapitre 3 porte sur la première synthèse chimioenzymatique et énantiosélective des deux énantiomères du a-tocotriènol, un des huit membres de la famille des vitamines E. L'étape clé a été la désymétrisation chimioenzymatique d'un noyau chromanediméthanol prochiral (ee > 98 %) par l'acétate de vinyle en présence de la lipase B de Candida antarctica et l'inversion de la configuration du centre chiral sur le noyau chromane par le truc méso. Ces travaux ont été publiés dans le journal Bioorganic & Medicinal Chemistry : Chênevert, R.; Courchesne, G.; Pelchat, N., Chemoenzymatic Synthesis of Both Enantiomers of a-Tocotrienol.. Bioorg. Med. Chem. 2006,14, 5389-5396. Le chapitre 4 porte sur la synthèse chimioenzymatique de la portion alcool du dolabriférol, un polypropionate d'origine marine. Le dolabriférol est composé de deux unités polypropionates reliées par un lien ester. L'étape clé consiste en une acylation stereoselective (désymétrisation) du composé méso-(anti-anti)-2,4-diméthyl-1,3,5-pentanetriol par l'acétate de vinyle en présence de la lipase de Candida rugosa (ee = 95 %). Ces travaux ont été publiés dans le Journal of Organic Chemistry : Pelchat, N.; Caron, D.; Chênevert, R., Enantiosélective Synthesis of the Alcohol Moiety of Dolabriférol.. J. Org. Chem. 2007, 72, 8484-8488. En annexe se trouve une revue de la littérature pâme sous forme d'un chapitre de livre sur la transestérification et l'hydrolyse de dérivés d'acides carboxyliques, d'alcools et d'époxides à l'aide d'hydrolases. Cette revue de la littérature constitue un chapitre d'un livre : Chênevert, R.; Morin, P., Pelchat, N., Transestérification and Hydrolysis of Carboxylic Acid Derivatives, Alcohols, and Epoxides., dans Asymmetric Organic Synthesis with Enzymes (Éditeurs : Gotor, V.; Alfonso, I.; Garcia-Urdiales, E.), Wiley-VCH, 2008, chapitre 6, 133-169.

Lors de cette étude, différentes recherches ont été effectuées sur l'utilisation de divers matériaux naturels comme source de matière premières pour la fabrication de colles vertes pour l'industrie de panneau. Dans ce contexte, le travail a consisté à : (i) Evaluer le potentiel de différents tannins en provenance de déchets d'écorces et développer des colles à base de tanins avec différents durcisseurs.(ii) Evaluer le potentiel de lignines de différentes origines et développer des colles à base de tannin de mimosa et de lignine. (iii) Développer des colles à base de tannin et de protéine de gluten.(iv) Evaluer les émissions de formaldéhyde et d'autres composés organiques volatiles (COV) à partir de panneaux de particules fabriqués avec les colles naturelles mises au point précédemment.Les techniques d'analyses thermomécaniques, de spectroscopie CP-MAS 13C NMR, de matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-TOF) et de temps de gel ont été utilisées comme méthodes de travail pour l'évaluation et la caractérisation de ces colles. Les essais de cohésion interne pour l'évaluation de la résistance mécanique de la colle selon la norme EN -312 ont également été effectués.En ce qui concerne les émissions de formaldéhyde et des autres COV à partir de panneaux contentant des colles vertes, le recours à des techniques normalisées par chromatographie en phase gazeuse associée à un spectromètre de masse (GC-MS) et par chromatographie en phase liquide (HPLC) ont été privilégiées. / This study deals with some researches carried out about the use of various natural materials as a source of raw material for the manufacturing of green adhesives for the industry of panel. In this context, work consisted in:(i) Evaluation of the potential of various tannins coming from barks wastes and development of adhesives containing tannins and various hardeners.(ii) Evaluation of the lignin potential from various origins and development of adhesives containing tannin from mimosa and lignin.(iii) Development of adhesives containing tannin and gluten protein.(iv) Evaluation of formaldehyde and other volatile organic compounds (VOC) from particleboards manufactures with the natural adhesives previously developed.Thermomechanical analyses, spectroscopy CP-MAS 13C NRM, matrix- assisted laser desorption/ionization mass spectroscometry (MALDI-TOF) and gelling time techniques were performed for evaluation and characterization of these adhesives. Internal bond test for the evaluation of adhesives mechanical resistance according to the standard EN-312 were also carried out.Concerning formaldehyde and other VOC emissions from panels with green adhesives, the recourse to standardized techniques which are gas chromatography associated with a mass spectrometer (GC-MS) and high performance liquid chromatography (HPLC) were privileged.

Au stade de carcinome in situ, la tumeur mammaire peut être retirée chirurgicalement. mais, à des stades plus avancés, les cellules tumorales peuvent subir une transition épithélio-mésenchymateuse, devenir invasive et chimioresistante. Les produits naturels représentent la majorité de nos médicaments et La biodiversité marine, dont les micro-organismes, est à l'origine de plusieurs médicaments sur le marché, en oncologie. Notre stratégie consiste en la caractérisation de molécules extraites de 70 souches fongiques associées aux algues brunes. Les extraits bruts et les molécules sont selectionnées sur leur capacité à inhiber la prolifération et la migration des cellules tumorales. Un test de viabilité a mis en évidence un extrait issu d'une souche de Paradendryphiella arenaria, très actif sur la lignée épithéliale MCF7 (IC50 de 0.37 µg / mL) et la lignée invasive MCF7-Sh-WISP2 (0.19 µg /mL). La purification de son extrait a permis l'isolement de la hyalodendrine, très cytotoxique (IC50 de 0.07 µg / mL sur les mcf7 et 0.046 µg / mL sur les MCF7-Sh-WISP2), ainsi qu'un nouveau dérivé de pentanorlanostane et du methoxycarbonyl methyl cholate. L'étude du mécanisme d'action de la hyalodendrine a montre des modifications des protéines p53, HSP60, HSP70 et PRAS40. Parallèlement, un test de migration des cellules MCF7-Sh-WISP2 simplifié en plaque 96 puits, a identifié un extrait brut très actif mais non cytotoxique, de Penicillium echinatum. Les molecules de l'extrait one été etudiee de manière déréplicative par élaboration d'un réseau moléculaire. L'ensemble de ces résultats ont montré le fort potentiel thérapeutique de champignons marins par leurs activités anti-metastatiques. / At the in situ carcinoma stage, the breast tumor can be surgically removed. But at later stages, tumor cells can undergo an epithalial-mesenchymal transition, become invasive and chemoresistant. Natural products represent the vast majority of our drugs on the market, especially in oncotherapy. Our experimental strategy consists in isolating and characterizing molecules extracted from 70 fungal strains associated to brown algae. Crude extracts and molecules are then selected for their capacity to inhibit cancer cell proliferation and migration. A first viability assay highlited a crude extract derived from the fungus Paradendryphiella arenaria, very active against the epithelial cancer cell line MCF7 (IC50 of 0.37 µg / mL) and its invasive counterpart MCF7-Sh-WISP2 (0.19 µg / mL). The purification of its extract allowed the isolation of the very cytotoxic hyalodendrin (IC50 of 0.07 µg / mL on MCF7 and 0.046 µg / mL on MCF7-Sh-WISP2), as well as a new pentanorlanostan derivative and the methoxycarbonyl methyl cholate. The mechansim of action of the hyalodendrin revealed p53, HSP60, HSP70 and PRAS40 protein modifications. In parallel, a simplified 96 well plate migration assay let identify a very active but non cytotoxic crude extract, from Penicillium echinatum. The molecules of this extract were studied by dereplication using a molecular network. Together, these results showed the strong therapeutic potential of marine fungi trhough their anti-metastatic activities.

Les cyanoglucosides non-cyanogènes se trouvent dans de nombreuses plantes en particulier médicinales, mais n'ont été qu'assez peu étudiés. En particulier la Ménisdaurine, dont la synthèse n'a jamais été réalisée, nous a paru un objectif intéressant. Le produit de départ, choisi en fonction de travaux antérieurs, est un dérivé de la 7-oxanorbornanone. La première voie étudiée avait comme étape-clé l'addition électrophile sur une double liaison mais n'a pas abouti. Nous avons ensuite envisagé l'ouverture d'un époxyde suivie de réduction. Ayant observé que le cycle époxy peut être ouvert par migration intramoléculaire d'un groupement méthoxy en présence d'iode, nous avons réalisé la même réaction avec un groupement phenylthio. L'ouverture de l'époxyde a ainsi été effectuée de façon totalement régio- et stéréo-sélective dans des conditions pratiquement neutres, ce qui n'avait jusque là pas été rapporté dans la littérature. Une étude mécanistique a confirmé que cette réaction se déroulait bien en deux étapes : formation d'un hémimercaptal sur la fonction cétone suivie d'une ouverture de l'époxyde par attaque exclusivement intramoléculaire. Le remplacement de l'iode par l'iodure de zinc conduit à des rendements encore supérieurs. Le groupement phenylthio étant facilement enlevé par réduction, cette voie est très efficace pour réduire sélectivement un époxyde en alcool. La suite de la synthèse conduit à l'aglycone protégée souhaitée puis la glycosidation a été réalisée avec un rendement de 80%. La(-)-Ménisdaurine naturelle a été obtenue (et caractérisée sous forme de son pentaacétate) en 10 étapes et 3% de rendement global. / Non-cyanogenic cyanoglucosides are found in many plants, specially in medicinal species but have been the subject of only few studies. Particularly, Menisdaurin seemed us an interesting target and we decided to work on its first total synthesis. The starting material, chosen by reference to previous work in the laboratory, is a derivative of 7- oxanorbornanone. The first synthetic route had as key-step an electrophilic addition on a double bond but, unfortunately, was unsuccessful. Then we chose as an alternative the nucleophilic opening of an epoxide ring followed by reduction. We noticed that this epoxide ring could be opened by the intramolecular migration of a methoxy group in the presence of iodine, and therefore we tried, successfully, to perform the same reaction with a phenylthio group. So the opening of the epoxide ring was carried out with total regio- and stereo-selectivity in almost neutral conditions, which had not been hitherto reported in literature. Mechanistic studies confirmed that this reaction consisted of two steps : the formation of an hemimercaptal on the ketone followed by the opening of the epoxide by an intramolecular attack. Replacement of iodine by zinc iodide afforded even better yields. The phenylthio group being easily removed by reduction, this procedure is very efficient to obtain selectively an alcohol from an epoxide. Then, the following synthetic steps afforded the desired protected aglycone which was glycosidated with a 80% yield. Natural (-)­-Menisdaurin was obtained (and characterized as its pentaacetate) in 10 steps with a global 3% yield.