Des transformations chimiques ont été réalisées sur des terpénoïdes isolés à partir de plantes de la famille Asteraceae de la flore des Andes Vénézuéliennes. Le sesquiterpène 7β,9α-longipin-dihydroxy-2-én-1-one a été isolé à partir de Stevia lucida Lagasca. L’étude de la réactivité de ce composé a conduit à la synthèse de deux produits issus de réactions d’oxydation et à six produits qui résultent de réarrangements moléculaires. Parmi ces six produits de réarrangement, deux nouveaux composés, le merida-2,7-diène-1,9-dione et le 1-oxo-2-én-uladan-7(9)-olide, ont été caractérisés ; ces terpènes originaux, dont les squelettes carbonés sontsans précédent, ont été nommés Meridane et Uladane. Deux diterpènes, le labdan-8α,15-diol et l ’austroeupatol , ont été isolés à partir, respectivement, d’Oxylobus glanduliferus et d’Austroeupatorium inulaefolium. Ces composés ont été modifiés chimiquement par acylation avec des acides carboxyliques aromatiques diversement substitués. Les dix-sept esters aromatiques ainsi synthétisés ont ensuite été évalués pour leur activité antibactérienne. / Chemical transformations were performed on terpenoids isolated from plants of the Asteraceae fami ly belonging to the flora of the Venezuelan Andes. From Stevia lucida Lagasca was obtained the sesquiterpene 7β,9α-dihydroxylongipin-2-en-1-one. The study of the reactivity of this compound led to the synthesis of two products resulting from oxidation reactions, and six products resulting from molecular rearrangements. Among these six rearrangement products, two new compounds, merida-2,7-dien-1,9-dione and 1-oxo-2-en-uladan-7(9)-ol ida, were characterized; these terpenes, whose carbone skeletons are unprecedented, were named Meridane and Uladane. From Oxylobus glanduliferus and Austroeupatorium inulaefolium, respectively, were isolated two diterpenes, labdan-8α,15-diol and austroeupatol . These compounds were chemically derivatized by acylation with diversely substituted aromatic carboxylic acids. The seventeen aromatic esters thus synthesized were then evaluated for their antibacterial activity.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales 2015-2016. / Ces travaux concernent la synthèse totale de produit naturels d’importance biologique qui ont pu être effectués par le développement et l’application de méthodologies pour la construction d’hétérocycles oxygénés et azotés. Premièrement, nos travaux sur la synthèse de métabolites secondaires appartenant à la famille des furanoterpénoïdes linéaires sont décrits. La première synthèse du furospongolide, un inhibiteur d’origine marine de HIF-1, a été accomplie en 8 étapes linéaires à partir de l’acétate de géranyle. Les étapes clés impliquées sont une réaction de couplage croisé sp³-sp³ de Schlosser ainsi qu’une alkynylation de Sonogashira du β-bromobuténolide. La première synthèse du furanosesterterpène antimicrobien 22-déoxyvariabilin ainsi que la détermination de sa configuration absolue sont également décrites. Les étapes clés consistent en l’emploi de réactions de couplages sp³-sp³ séquentielles de Schlosser ainsi que l’application de notre méthode pour l’installation du fragment (Z)-γ-ylidène-buténolide. Nos efforts sur les produits naturels apparentés variabilin et déhydrofurodentin soulignent le besoin de développer de nouvelles stratégies synthétiques. Par la suite, deux synthèses divergentes de plusieurs dérivés de l’anhydride maléique isolés du champignon Antrodia camphorata sont démontrées. La première synthèse de l’antrocinnamomin D ainsi qu’une nouvelle synthèse des antrodins A et B ont été accomplies efficacement en 6-8 étapes. Les étapes clés incluent un couplage croisé sp²-sp³ catalysé au fer de Fürstner-Kochi et l’oxyfonctionnalisation d’un 2-silyloxyfurane. De plus, une synthèse biomimétique simple et efficace des anhydrides maléiques et des maléimides d’Antrodia est présentée. L’étape clé consiste en une condensation de type Perkin effectuée dans des conditions exceptionnellement douces. Par ailleurs, le γ-hydroxy-β-sulfanylbuténolide naturel cépanolide ainsi qu’une série d’analogues ont été synthétisés régiosélectivement par la combinaison d’une oxyfonctionnalisation d’un 2-silyloxyfurane et d’une addition thia-Michael/élimination en tandem. Finalement, une synthèse énantiosélective efficace de l’antrocin, provenant également d’Antrodia camphorata, est décrite. Notre stratégie synthétique impliquait l’utilisation du sclaréolide comme synthon chiral de départ et une fonctionnalisation C-H à distance par une réaction de Barton. De plus, nos progrès récents envers la synthèse des amomaxins A et B sont représentés. Les transformations clés incluent la déconstruction séquentielle du sclaréolide par l’emploi d’une fragmentation de Grob et la fabrication du carbocycle à 9 membres par métathèse de fermeture de cycle. / This work concerns the total synthesis of natural products of biological importance which were achieved by the development and application of methodologies for the construction of oxygen and nitrogen containing heterocycles. First, our work on the synthesis of structurally similar metabolites of the linear furanoterpenoids family is described. The first synthesis of the marine HIF-1 inhibitor furospongolide has been achieved in 8 linear steps from geranyl acetate. The key steps involved were a Schlosser sp³-sp³ cross-coupling reaction and a Sonogashira alkynylation of β-bromobutenolide. The first synthesis of the antimicrobial furanosesterterpene 22-deoxyvariabilin and the determination of its absolute configuration are also described. Its assembly was carried out using sequential sp³-sp³ Schlosser cross-coupling reactions and our methodology for the installation of the (Z)-γ-ylidenebutenolide moiety. Our efforts towards the synthesis of the closely related natural products, namely variabilin and dehydrofurodentin, underline the need for the development of new synthetic strategies. Then, the divergent synthesis of many related maleic anhydride derivatives isolated from the rare fungus Antrodia camphorata are outlined. The first synthesis of antrocinnamomin D and a new synthesis of antrodins A and B have been achieved in 6-8 steps and high overall efficiency. Key steps include a Fürstner-Kochi iron-catalyzed sp²-sp³ cross-coupling and a 2-silyloxyfuran oxyfunctionalization. Moreover, a simple and efficient biomimetic synthesis of Antrodia maleimides and maleic anhydrides is described. The key step is a Perkin-type condensation performed under exceptionally mild conditions. Additionally, the naturally occurring γ-hydroxy-β-sulfanylbutenolide cepanolide and a range of new analogues were synthesized in a concise, regiospecific manner through the combined use of 2-silyloxyfuran oxyfunctionalization and tandem thio-Michael addition/elimination. Finally, an efficient enantioselective synthesis of antrocin, another Antrodia camphorata metabolite, is described. Our synthetic strategy involved the use of sclareolide as a chiral synthon in conjunction with a remote C-H functionnalization using the Barton reaction. Furthermore, our recent progress towards the total synthesis of the amomaxins A and B is represented. Key transformations include the controlled deconstruction of sclareolide employing a Grob fragmentation strategy and a ring-closing metathesis to form the 9-membered carbocycle.

Notre objectif était d’identifier des cytochromes P450 capables d’oxygéner des mono et sesquiterpènes, pour produire des molécules aux propriétés organoleptiques intéressantes labellisés « naturelles » par l’industrie des arômes et du parfum.Nous avons identifié 7 couples P450-substrat catalysant une conversion in vitro supérieure ≥ 45 % et/ou formant un produit attendu. Les quantités de produit obtenu par bioconversion dans la levure restent insuffisantes pour un procédé industriel. Les facteurs limitants ont été identifiés dans le cas du valencène comme : 1) la toxicité induite par les produits, 2) l’accumulation du β-nootkatol dans les membranes, 3) l’inhibition de l’enzyme par les produits réactionnels. Trois cytochromes P450 d’Arabidopsis thaliana impliqués dans le métabolisme indolique oxydent activement le limonène. Ils s’expriment dans les inflorescences et constituent le premier exemple de P450s suceptibles de participer à deux voies métaboliques indépendantes chez les plantes. / Our aim was to identify cytochromes P450 catalyzing hydroxylation of mono-and sesquiterpenes to produce functionalized "natural" compounds with interesting organoleptic properties for the flavor and fragrance industry. We identified 7 P450-substrate pairs showing . 45 % in vitro conversion and/or forming an expected product. The amounts of products resulting from yeast bioconversion were however too low for implementation of an industrial process. Factors limiting the nootkatone production from the P450-dependent bioconversion of valencene were identified : 1) toxicity for yeast of the ƒÀ-nootkatol and nootkatone products, 2) ƒÀ-nootkatol accumulation in endomembranes, 3) products inhibition of valencene hydroxylation. Three previously characterized P450s from Arabidopsis thaliana in indolic metabolism were shown to actively oxidize limonene. They are expressed in inflorescences and may provide the first demonstrated case of multifunctional P450s involved in independent plant pathways.

La valorisation des dérivés phénoliques et terpéniques issus de la biomasse s’insère parfaitement dans le défi actuel de nos sociétés qui pousse la chimie traditionnelle à évoluer vers une chimie durable. De par leur nature insaturée, les terpènes se montrent particulièrement intéressants pour synthétiser de nouveaux matériaux par réaction de chimie thiol-ène. Parallèlement, les dérivés phénoliques peuvent être facilement modifiés en synthons insaturés, susceptibles de réagir dans ces mêmes réactions. Ainsi, une large gamme de matériaux à base de linalol et d’eugénol a été élaborée sous irradiation UV. Une approche par photochimie a été privilégiée puisqu’elle s’inscrit parfaitement dans le cadre d’une chimie plus respectueuse de l’environnement. L’effet bénéfique des fonctions oxygénées du linalol et du phénol de l’eugénol sur l’activité antibactérienne a été démontré contre deux souches bactériennes principalement responsables du développement des maladies nosocomiales : S. aureus et E. coli. L’incorporation de nanoparticules de ZnO, de carvacrol ou d’acide tannique lors de la réaction de réticulation permet d’améliorer les propriétés antimicrobiennes de manière significative. L’association avec des polyesters semi-cristallins biosourcés et biodégradables présente une alternative intéressante pour optimiser les performances thermomécaniques des matériaux obtenus.Un deuxième type de matériaux a été synthétisé par photo-réticulation de dérivés phénoliques époxydés comme le résorcinol ou l’eugénol. La polymérisation cationique par ouverture de cycle photoamorcée permet la synthèse de matériaux dont les propriétés mécaniques sont plus élevées que les matériaux obtenus par réaction thiol-ène, et d’autre part de s’affranchir de l’agent réticulant à base de thiol. La synthèse de différents dérivés de l’eugénol mono-époxydés offre l’avantage de pouvoir moduler la composition des matériaux obtenus qui peuvent contenir des fonctions phénol et/ou des insaturations. Les groupements phénols sont indispensables à l’activité antibactérienne et sont à l’origine des propriétés anti-oxydantes. La possibilité d’introduire des insaturations permet une post- fonctionnalisation de la surface des matériaux.Ainsi une large gamme de matériaux réticulés, biosourcés et bioactifs dont les propriétés varient de l’élastomère au thermodurcissable a été synthétisée sous irradiation / The valorization of phenolic and terpene derivatives of biomass is perfectly in line with the current challenge of our societies that drives traditional chemistry to evolve towards a sustainable chemistry. Because of their unsaturated nature, terpenes are particularly interesting for synthesizing new materials by thiol-ene chemistry. At the same time, the phenolic derivatives can easily be modified to unsaturated synthons capable of reacting in these same reactions. Thus, a wide range of materials based on linalool and eugenol has been developed under UV irradiation. An approach by photochemistry has been selected since it fits perfectly within the framework of a chemistry more respectful of the environment. The beneficial effect of the oxygenated functions of linalol and phenolic functions of eugenol on antibacterial activity was demonstrated against two bacterial strains mainly responsible for the development of nosocomial diseases: S. aureus and E. coli. The incorporation of ZnO nanoparticles, carvacrol or tannic acid during the crosslinking reaction makes it possible to improve the antimicrobial properties significantly. The association with semi-crystalline biobased and biodegradable polyesters presents an interesting alternative to optimize the thermomechanical performance of the obtained materials.A second type of materials has been synthesized by photocrosslinking epoxidized phenolic derivatives such as resorcinol or eugenol. The photoinitiated cationic polymerization by opening of the ring enables the synthesis of materials whose mechanical properties are higher than the materials obtained by thiol-ene reaction and on the other hand to get rid of the thiol-based crosslinking agent. The synthesis of various monoepoxidized eugenol derivatives offers the advantage of being able to modulate the composition of the obtained materials which may contain phenol functions and / or unsaturations. The phenol groups are essential to the antibacterial activity and lead to the antioxidant properties. The possibility of introducing unsaturations allows a post-functionalization of the surface of the materials.Thus, a wide range of crosslinked, biosourced and bioactive materials whose properties vary from elastomer to thermosetting have been synthesized under irradiation

Ce travail a eu pour objectif d’étudier la formation des Aérosols Organiques Secondaires (AOS) à partir de réactions de composés monoterpèniques (alpha-pinene, béta-pinene, d-limonene et gamma-terpinene) avec les radicaux OH. Il s’agissait dans un premier temps de se focaliser sur la première étape d’oxydation qui consiste en l’addition du radical OH sur la double liaison ou en l’abstraction d’un atome d’hydrogène avec formation de H2O. Le rapport de branchement entre l’addition et l’abstraction a donc été mesuré à différentes pressions. Ces réactions ont été étudiées à pression atmosphérique en utilisant la photolyse laser associée à la détection par absorption UV et à basse pression en utilisant un réacteur à écoulement couplé à un spectromètre de masse à temps de vol. Dans un second temps les produits d’oxydation formés à pression atmosphérique, qui composent les AOS, ont été piégés puis analysés par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. / This aim of this work was to study the formation of secondary organic aerosols (SOA) from reactions of monoterpene compounds (alpha-pinene, beta-pinene, d-limonene, and gamma-terpinene) with OH radicals. In a first time, we focused on the first oxidation steps which may occur by two different reaction pathways: OH addition on the double bond and abstraction of a hydrogen atom (with formation of H2O). The branching ratio between addition and abstraction has been measured at different pressures. These reactions were studied at atmospheric pressure using laser photolysis coupled with detection by UV absorption and at low pressure using a fast flow reactor coupled to a time of flight mass spectrometer. In a second time, the oxidation products formed at atmospheric pressure, which composed the SOA, were trapped and analyzed by gas chromatography coupled to mass spectrometry.

La première partie du travail présenté porte sur la bioconversion de l' -pinène oxyde en cis-2-methyl-5-isopropylhexa-2,5-dienal (isonovalal) par l' -pinène oxyde lyase de Pseudomonas rhodesiae CIP 107491 en milieu biphasique eau / hexadécane. Le produit de la bioconversion est purifié et ses caractéristiques physico-chimiques sont estimées. La correction de phénomènes de dégradation thermique, de perte par dégradation chimique et par entraînement dans la phase gazeuse montre que le rendement réel de bioconversion est proche de 100 %. L' -pinène oxyde lyase est également purifiée et des éléments concernant sa structure sont recueillies. Ses constantes cinétiques sont estimées (KS = 27 μmol.L-1, rSmax = 97 μmol.min-1.mg-1 et turn-over = 230.000 mol.mol-1). Une inactivation interfaciale de l'enzyme purifiée au contact d'une interface eau/hexadécane est mise en évidence. Une inactivation par le produit de bioconversion est également démontrée. Enfin, l'étude met en évidence une induction de la production de l'enzyme par l' -pinène au cours de la production du biocatalyseur. La deuxième partie du travail présenté concerne la mise au point et l'optimisation d'un procédé de bioconversion de l' -pinène oxyde en acide trans-2-methyl-5- isopropylhexa-2,5-dienoïque (acide novalique) par des cellules intactes de P.rhodesiae. Les étapes métaboliques initiales de la voie de dégradation de l' -pinène selon les composés " novas " sont étudiées en parallèle. Le procédé final permet d'obtenir 16 g.L-1 d'acide novalique produit en environ 7,5 h, ce qui correspond à une vitesse de 2,2 g.L-1.h-1, avec un rendement moyen de 47 %, à partir de 7 g.L-1 de biomasse.

La déformulation d'un produit consiste à déterminer sa composition (échelle moléculaire) et sa microstructure (échelle supramoléculaire) pour expliquer son mécanisme de fonctionnement. Elle se distingue d'une simple analyse chimique par deux aspects :<br>(i) La complexité de constitution des produits formulés résultant du nombre élevé d'ingrédients (5 à 40), qui sont très souvent eux-mêmes des mélanges de molécules<br>(ii) la présence de systèmes microstructurés (émulsions, suspensions, cristaux liquides) au sein des produits formulés qui sont à l'origine de leurs propriétés d'usage.<br>L'objectif de ces travaux a été d'examiner comment les méthodes de RMN (RMN 1D et 2D, DOSY, 2H, HR-MAS) permettent de fournir des informations sur la nature, la composition et la dégradation éventuelle d'ingrédients complexes utilisés en formulation, comme les tensioactifs et les parfums, et sur les microstructures présentes dans des formules liquides à base aqueuse, utilisées en détergence ou cosmétique par exemple.<br><br>La première partie de ce travail souligne l'intérêt de la RMN (expériences 1D et 2D et DOSY) pour la caractérisation à l'échelle moléculaire de matières premières complexes et de leurs dégradations (oxydation et hydrolyse). La RMN s'est en effet révélée très performante pour la différenciation et la quantification d'homologues de tensioactifs non ioniques polyéthoxylés dans des mélanges commerciaux, mais également pour la séparation virtuelle de composés terpéniques dans des huiles essentielles. Elle a également permis l'identification des différents produits d'oxydation de molécules parfumées, sans nécessiter de séparation physique préalable, l'analyse en composante principale (ACP) des spectres ayant finalement permis de mettre en évidence l'existence d'intermédiaires réactionnels instables. Enfin, l'étude détaillée de la cinétique d'hydrolyse d'un tensioactif présentant une biodégradabilité élevée a pu être complètement réalisée par RMN.<br><br>Le deuxième volet de ces travaux concerne l'étude à une échelle supramoléculaire de deux nouveaux composés à biodégradabilité élevée, un tensioactif vrai (C9COE4) et un amphiphile à chaîne courte (C3COE1). Cette étude a permis d'évaluer l'apport des expériences de diffusion et de deutérium à la caractérisation de microstructures (Micelles, Cristaux liquides, microémulsions), en systèmes binaire (Tensioactif / Eau) et ternaire (Tensioactif / Eau / huile), et de confirmer la difficulté de caractériser des systèmes formulés avec des amphiphiles courts.<br><br>Finalement, les méthodologies développées sur ces systèmes simplifiés ont été appliquées à l'étude d'un produit formulé fini, un shampooing. Les expériences réalisées ont permis de mettre en évidence un effet synergique lors du mélange des deux tensioactifs utilisés dans la formule (SLES et CAPB). Grâce notamment à l'utilisation d'une sonde HR-MAS, les techniques de RMN développées ont permis d'accéder à des informations sur la composition et la structuration de ce produit fini, montrant que la RMN peut être un outil puissant de déformulation.

Ces travaux de thèse concernent l’étude phytochimique de deux plantes médicinales appartenant aux genres Zanthoxylum (Rutaceae) et Bulnesia (Zygophyllaceae) connus pour leur utilisation en médecine traditionnelle, et plus particulièrement deux espèces endémiques des Andes Vénézuéliennes : Z. rhoifolium LAM et B. arborea Cl. Gay. L’étude des feuilles et des tiges de ces deux plantes a conduit à l’isolement de dix composés purs et complètement caractérisés : sept sont nouveaux (e.g., l’alcaloïde zanthoxyfoline, des saponines de types triterpène et ergostane) et l’un d’entre eux présente un squelette sesquiterpénique jusqu’alors jamais décrit (i.e., le bulnéarboréanoside I). / This work is a phytochemical study of two medicinal plants belonging to the genera Zanthoxylum (Rutaceae) and Bulnesia (Zygophyllaceae), which are known for their use in folk medecine, and in particular two endemic species of the Venezuelan Andes: Z. rhoifolium LAM and B. arborea Cl. Gay. The study of leaves and stems of these two plants led to the isolation of ten pure and fully characterized compounds: seven are new natural products (e.g., the alkaloid zanthoxyfoline, triterpene- and ergostane-types saponins) and one of them presents a sesquiterpene skeleton hitherto ever described (i.e., le bulnearboreanoside I).

Ces travaux de thèse concernent l’étude phytochimique de cinq plantes médicinales dont les espèces sélectionnées sont endémiques du Venezuela : Palicourea demissa Standl. et Hydrocotyle umbellata L., mais aussi Bauhinia cumanensis H.B.K, Guazuma ulmifolia Lam. et Urena sinuata L. Vingt-deux composés ont été purifiés et identifiés à partir des différents extraits étudiés ; il s’agit notamment de terpènes, de flavones et de saponines. Six de ces substances naturelles, parmi lesquelles figurent plusieurs saponines de types spirostane et ergostane, sont décrites pour la première fois. / This work is dedicated to the phytochemical study of five medicinal plants whose selected species are endemic of Venezuela: Palicourea demissa Standl., and Hydrocotyle umbellata L., but also Bauhinia cumanensis H.B.K, Guazuma ulmifolia Lam., and Urena sinuata L. Twenty-two compounds were purified and identified from the various studied extracts; they are in particular terpenes, flavones and saponins. Six of these natural products, among which appear several spirostane- and ergostane-types saponins, are described for the first time.

La plupart des molécules utilisées en chimiothérapie conventionnelle, bien qu’ayant des cibles moléculaires différentes, induisent dans la majorité des cas une mort cellulaire par apoptose. Or, de plus en plus de chimiorésistances se rencontrent au niveau des cellules cancéreuses vis-à-vis de ce type de molécules. Face à cette situation il devient urgent de trouver des molécules ayant des mécanismes d’action différents et capables de court-circuiter spécifiquement les mécanismes de résistance des cellules cancéreuses. <p>La stratégie mise en place lors de ce travail a été de partir d’une molécule naturelle issue d’un extrait de la racine de Glycyrrhiza glabra qui présentait déjà une activité anti tumorale marquée. L’intérêt du travail a été de dériver l’acide 18β-glycyrrhétinique de manière originale afin de potentialiser son effet anticancéreux, notamment vis-à-vis de huit lignées cellulaires présentant des résistances plus ou moins marquées aux stimuli pro-apoptotiques. Ainsi après avoir caractérisé la pureté et la stabilité de cette série de nouvelles molécules, nous avons retenu les dérivés les plus intéressants en termes d’inhibition in vitro de la prolifération cellulaire. Sur base de ce premier choix, nous avons investigué des cibles spécifiques décrites dans la littérature pour les hémidérivés de l’acide 18β-glycyrrhétinique :le protéasome 26S et le récepteur nucléaire PPARγ. Cette étude nous a permis de retenir un dérivé en particulier capable d’inhiber à 50% les trois sites catalytiques du protéasome sans toutefois inhiber PPARγ :le N-(2-{3-[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]ureido}ethyl)-glycyrrhetinamide (6b). Nous avons ensuite évalué ce composé sur un ensemble de 333 kinases afin de déterminer un profil antitumoral plus large pour ce type de molécule. <p>Le profil pharmacologique in vitro de ce dérivé de l’acide 18β-glycyrrhétinique nous a amenés à étudier son comportement in vivo chez la souris saine. A cette fin, une étude de préformulation nous a permis de définir une formulation galénique optimale pour ce composé, la nanoémulsion qui a servi à déterminer une dose maximale tolérée (indice DMT) par la souris saine. Nous avons ensuite travaillé à une dose non toxique pour déterminer le profil pharmacocinétique plasmatique chez la souris saine, par voie d’administration intraveineuse et par voie orale. <p>Les conclusions de cette étude nous montrent que le dérivé de l’acide 18β-glycyrrhétinique que nous avons mis au point présente de remarquables caractéristiques pharmacologiques in vitro et un comportement in vivo proche de la molécule naturelle. Des études d’activité in vivo devraient débuter prochainement.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished