Mikroorganismen sind in der Lage, zahlreiche Xenobiotika abzubauen. Dazu nutzen sie unter aeroben Bedingungen oft einleitend Oxygenasen. Durch diese kann molekularer Luftsauerstoff aktiviert und auf organische Moleküle übertragen werden. Danach können die Verbindungen in den Metabolismus der Mikroorganismen eingeschleust und teils oder vollständig abgebaut werden. Am Beispiel des Styrols zeigen wir hier eine solche Abbauroute und wie wir diese biotechnologisch nutzen können, um interessante Verbindungen zu synthetisieren. Zielmoleküle der gesamten Enzymkaskade sind dabei diverse Phenylessigsäurederivate.

Depuis quelques décennies, la communauté scientifique s'intéresse de plus en plus à la recherche de nouvelles levures pour de nouvelles applications dans le domaine des biotechnologies blanches. De l'étude de la biodiversité à l'étude des propriétés métaboliques, les recherches visant à sélectionner de nouvelles levures avec des propriétés intéressantes pour l'industrie se sont intensifiées. Localisées dans le Sud-Ouest de l'océan Indien, les îles de La Réunion et de Madagascar sont aujourd'hui considérées comme des Hot Spot de la biodiversité. La grande diversité de plantes et de fruits tropicaux fournis des habitats naturels pour la propagation de nombreux microorganismes tels que les levures. A l'instar de ce qui se passe chez les plantes endémiques, nous avons formulé l'hypothèse que certains microorganismes ne peuvent être trouvés nulle part ailleurs que dans ces îles tropicales. 101 souches de levures réparties en 26 espèces différentes ont ainsi été isolées dans cette étude à partir de 13 fruits tropicaux récoltés aléatoirement dans les régions d'Antsirabe à Madagascar et de St-Paul à La Réunion. L'identification des espèces a été réalisée par analyse des séquences des domaines D1/D2 de la grande sous-unité des gènes de l'ARN ribosomique (ARNr). Les souches caractéristiques ont ensuite fait l'objet d’une analyse systématique par micro-extraction en phase solide couplée à une analyse chromatographique en phase gazeuse et couplé à un spectromètre de masse (ET-MEPS-CPG/SM) pour déterminer leurs capacités à produire des arômes. Parmi elles, deux souches isolées sur le fruit du poc-poc (Physalis peruviana) et sur le cacao (Theobroma cacao var. Criollo) semblent appartenir à de nouvelles espèces, probablement endémiques de la zone géographique étudiée. En effet, ces souches, EGPOC17 et EB23, présentent un faible pourcentage d'identité avec les séquences de l'ARNr des levures Rhodotorula mucilaginosa (97,1% d'identité) et Candida pararugosa (97,4% d'identité). 52 composés organiques volatiles (COVs) différents, classés en cinq grandes classes de molécules, les acides, les alcools, les aldéhydes, les cétones et les esters ont ainsi été identifiés. Une analyse statistique a ensuite été réalisée pour tenter de classer ces souches par catégories en fonction de leurs caractéristiques métaboliques. Avec une production de 32 molécules différentes sur les 52 identifiées, la levure Saprochaete suaveolens (anciennement connue sous le nom de Geotrichum fragrans) est de loin la souche produisant le plus grand nombre de composés d'arômes, en particulier d'esters et de composés insaturés. D'autres souches comme Candida quercitrusa, Debaryomyces nepalensis, Pichia kluyveri et Sporidiobolus pararoseus semblent également être intéressantes pour la production d'acides, d'alcools et de cétones. Parmi les COVs identifiés, des composés comme le 2 méthylbut-2-énoate d'éthyle (tiglate d'éthyle), le 2-méthylbut-2-énoate de 3 méthylbutyle (tiglate d'isoamyle), le 2-méthylbut-2-énoate de butyle (tiglate de butyle), 3-méthylbut-2-énoate d'éthyle, 2-méthylbut-2-énoate de 2-méthylpropyle et le but-2-énoate d'éthyle ont été retrouvés spécifiquement chez la levure Saprochaete suaveolens. La présence de ces molécules, très peu décrites chez les levures dans la littérature, suggère des relations taxonomiques de type «arôme-espèce» ou «arôme-genre » chez les levures. / In recent years, there has been an increasing interest in identifying and characterizing the yeast ecosystems associated with diverse types of habitat because of the many potential desirable technological properties of these microorganisms, especially in food applications. In this study, a total of 101 yeast strains were isolated directly from the skins of tropical fruits collected in several locations in the South West Indian Ocean (in the regions of Anstirabe in Madagascar and Saint Paul in Reunion Island). Species identification was determined by sequence analysis of the D1/D2 domains of the large subunit (LSU) ribosomal RNA gene. The strains were classified into 26 different species and tested for their potential to produce aromatic flavouring compounds. Among the isolated strains, two species isolated from the skins of Cape gooseberry and Cocoa beans appeared to represent putative new yeast species. Strains EGPOC17 and EB23 showed LSU D1/D2 sequence homologies of only 97.1% and 97.4% with the yeasts Rhodotorula mucilaginosa and Candida pararugosa, respectively. In total, 52 Volatile Organic Compounds (VOCs) were detected by Head Space Solid Phase Micro Extraction coupled to Gas Chromatography and Mass Spectroscopy (HS-SPME-GC/MS) analysis and these were classified into five main groups, namely, acids, alcohols, aldehydes, ketones and esters. In order to classify and discriminate the yeast biodiversity, statistical analysis was performed which allowed the yeasts to be categorized according to their flavour production. With a production of 32 compounds among 52 VOCs, Saprochaete suaveolens (Geotrichum fragrans) seemed to be the best producer of flavour compounds, especially esters and unsaturated compounds. Other yeast species including Candida quercitrusa, Debaryomyces nepalensis, Pichia kluyveri and Sporidiobolus pararoseus also appeared of potential interest based on their abilities to produce acid, alcohol and carbonyl compounds. Among the VOCs detected, 6 uncommon compounds namely ethyl but-2-enoate, ethyl 2-methylbut-2-enoate (ethyl tiglate), ethyl 3-methylbut-2-enoate, 2-methylpropyl 2-methylbut-2-enoate, butyl 2-methylbut-2-enoate and 3 methylbutyl 2-methylbut-2-enoate were identified as possible yeast species specific flavour markers.

Mikroorganismen sind in der Lage, zahlreiche Xenobiotika abzubauen. Dazu nutzen sie unter aeroben Bedingungen oft einleitend Oxygenasen. Durch diese kann molekularer Luftsauerstoff aktiviert und auf organische Moleküle übertragen werden. Danach können die Verbindungen in den Metabolismus der Mikroorganismen eingeschleust und teils oder vollständig abgebaut werden. Am Beispiel des Styrols zeigen wir hier eine solche Abbauroute und wie wir diese biotechnologisch nutzen können, um interessante Verbindungen zu synthetisieren. Zielmoleküle der gesamten Enzymkaskade sind dabei diverse Phenylessigsäurederivate.

Depuis quelques années, l’élaboration de molécules spiraniques connait un essor considérable avec, en particulier, comme but essentiel l’accroissement de la diversité moléculaire considérée à ce jour comme insuffisamment développée. L’objectif de cette thèse de doctorat a été la synthèse de nouvelles entités tricycliques arylaliphatiques possédant un carbone spiranique et ce, en complément des travaux antérieurement effectués au laboratoire. Dans un premier temps, nous avons choisi de générer des molécules regroupant des structures de type indane-1,2’-(azétidine, pyrrolidine et pipéridine). La possibilité de fixer par exemple un groupe fonctionnel tel qu’un amide ou un bras espaceur voire de substituer le noyau aromatique nous a permis d’exploiter les différentes directions de l’espace. Dans un second temps, nous avons développé une réaction d’arylation intramoléculaire en position α de groupements électroattracteurs. Cette arylation catalysée par des métaux (dans notre cas le cuivre) permet d’accéder à des composés aux motifs spiroindane- ou spirotétraline-1,3’-(azétidine, pyrrolidine et pipéridine). Dans un troisième temps, nous avons étudié les réactions d’addition nucléophiles intramoléculaires de pyridines N-activées pour accéder à des structures spirocycliques pyridiniques fonctionnalisées. Des essais préliminaires utilisant de l’anhydride acétique comme agent activant nous ont permis de générer les intermédiaires recherchés. Afin d’accroître la diversité moléculaire et découvrir de nouveaux fragments susceptibles de nous mener à des agents thérapeutiques, nous nous sommes intéressé, dans un dernier temps, au domaine des biotechnologies blanches en exploitant le potentiel des micro-organismes et de leurs enzymes pour fonctionnaliser des liaisons C-H non activées présentes au sein de charpentes spirocycliques préalablement préparées. / In recent years, the elaboration of spirocyclic molecules has arisen, particularly with an essential purpose to increase of molecular diversity which is not sufficiently developed to date. The objective of this work was the synthesis of new arylaliphatic tricyclic entities with spiranic carbon and it in addition to previous work in the laboratory. Firstly, we have chosen to generate molecules having indane-1,2’-(azetidine, pyrrolidine and piperidine) moiety. The possibility of incorporating a functional group such as an amide, a spacer group or even a substituent on the aromatic ring has allowed us to exploit all space directions. Secondly, we have developed an intramolecular arylation in α position of the electroattractive groups. This metal catalyzed arylation, (in this case copper) provides access to compounds with spiroindane or spirotetraline-1,3’-(azetidine, pyrrolidine and piperidine) patterns. Thirdly, we have studied the intramolecular nucleophilic addition of N-activated pyridine to accede to spirocyclic functionalized pyridine structures. Preliminary tests using acetic anhydride as the activating agent allowed us to generate some desired intermediates. Last but not least, in an effort to increase the molecular diversity and the discovery of new fragments that could lead us to therapeutic agents, we were interested in the field of white biotechnology by harnessing the potential of microorganisms and their enzymes to functionalize in activated C-H bonds in previously prepared spirocyclic scaffolds.