Dissertations / Theses on the topic 'Lignine – Synthèse (chimie)'

L'etude des complexes du titre a ete envisagee selon deux approches: a) la premiere correspond a la synthese de composes mixtes modeles, avec differentes aglycones mono ou dimeriques, correspondant a des liaisons glycosidiques et a des liaisons ether benzylique. La sensibilite de ces liaisons vis-a-vis de l'oxydation a ete testee. B) la seconde est une etude biochimique. On prepare des polymeres a base d'alcool coniferylique a l'aide d'un extrait brut enzymatique en presence d'hydrates de carbone (polysaccharides ou nucleotides-oses) pour obtenir in vitro les complexes recherches

La lignine est le deuxième biopolymère le plus abondant sur la planète, bien que son mécanisme de création et ses structures restent inconnus. Dans cette étude, la lignine et la lignification ont été étudiées en utilisant trois différentes approches. La première technique a été développée pour étudier les différentes liaisons constituant la lignine par couplage radicalaire pour former un dimère en présence de riboflavine comme photosensibilisateur sous lumière UV (395 nm), en utilisant la photochimie en flux continu dans des micro-réacteurs. La deuxième technique a été conçue pour étudier les connexions interunités de la lignine créées par une simple molécule monomère de lignine, c'est-à-dire des enzymes immobilisées permettant la simulation de l'environnement hydrophobe pour la production de lignine. La troisième technique, qui impliquait l'utilisation de monolignols contenant des alcynes, a permis aux chercheurs d'étudier le comportement des peroxydases lors de l'oxydation des monomères de lignine. Il a également permis aux chercheurs d'étudier la lignification en analysant la désactivation ou l'identification des peroxydases de lignification via des processus de chimie de clic.La première stratégie consistait la dimérisation de différents monomères de la lignine naturelle. Un rendement de dimérisation élevé de tous les dimères couplés a été obtenu, y compris les liaisons C-C, C-O ou β-β'. Des enzymes immobilisées ont été utilisées dans la deuxième stratégie pour étudier la polymérisation de la vanilline en tant que matrice de lignine. Après dérivatisation en solution acide ou basique, la réaction d'oxydation de la vanilline catalysée par HRP immobilisé a entraîné la synthèse de polyvanilline jusqu'à 15 unités, principalement liées par des liaisons C-O, comme les études MALDI-FT-ICR démontrent. Dans la troisième stratégie, la modulation de l'activité HRP lors de l'oxydation de ses substrats a été explorée en utilisant des monolignols modifiés portant des étiquettes alcynes. En présence de H2O2, HRP crée des radicaux phénoxyles lors de l'oxydation du phénol. Ces radicaux réagissent avec HRP, changeant son hème ou apoprotéine par plusieurs voies. Les composés dérivés de l'acide coumarique ont inhibé la HRP avec une efficacité et une spécificité variables selon les sondes de lignification utilisées dans ce travail. Une analyse cinétique a démontré que deux sondes, le coumarate de propargyle et le coumarate de méthyle, étaient responsables de la perte complète de l'activité HRP
Lignin is the second most abundant biopolymer on the planet, although its creation mechanism and structures remain unknown. In this study, lignin and lignification were investigated using three different approaches. The first technique was developed to study the different linkages constitute lignin by radical coupling to form a dimer in presence of riboflavin as a photosensitizer under UV-light (395 nm), using continuous-flow photochemistry in micro-reactors. The second technique was devised to investigate the lignin interunit connections created by a simple lignin monomeric molecule, meaning immobilized enzymes that allowed for the simulation of the hydrophobic environment for lignin production. The third technique, which involved the use of alkyne-containing monolignols, allowed researchers to investigate the behavior of peroxidases during the oxidation of lignin monomers. It also enabled researchers to investigate lignification by analyzing the deactivation or identification of lignification peroxidases via click-chemistry processes.The first strategy consisted of the dimerization of different monomers of natural lignin. High dimerization yield of all coupled dimers was achieved including C-C, C-O or β-β' linkages. Immobilized enzymes were employed in the second strategy to investigate vanillin polymerization as a lignin template. After derivatization in either acidic or basic solution, the oxidation reaction of vanillin catalyzed by immobilized HRP resulted in the synthesis of polyvanillin with up to 15 units, primarily linked by carbon-oxygen bonds, as demonstrated by MALDI-FT-ICR studies. In the third strategy the modulation of HRP activity during oxidation of its substrates was explored utilizing modified monolignols bearing alkyne tags. In the presence of H2O2, HRP creates phenoxyl radicals during phenol oxidation. These radicals react with HRP, changing its heme or apoprotein via several routes. Coumaric acid-derived compounds inhibited HRP with varying effectiveness and specificity across the lignification probes utilized in this work. A kinetic analysis demonstrated that two probes, propargyl coumarate and methyl coumarate, were responsible for the full loss of HRP activity

L’industrie du béton est une des industries les plus importantes, mais aussi les plus polluantes du XXIème siècle du fait de la fabrication du ciment. Plusieurs solutions existent afin d’en diminuer son impact environnemental, malheureusement elles résultent en une baisse non négligeable des propriétés recherchées du béton en termes de fluidité, maintien et résistance mécanique. L’utilisation d’adjuvants organiques permet de retrouver ces propriétés, cependant ceux-ci sont généralement pétro-sourcés et leur synthèse n’est actuellement pas durable. Nous avons proposé, dans le cadre de cette thèse, des perspectives de remplacement des superplastifiants pétrochimiques actuellement utilisés par des (macro)molécules biosourcées. Ces (macro)molécules devant, à la fois, permettre une adsorption sur le ciment et aussi posséder un effet répulsif conduisant à l’abaissement des contraintes critiques de la pâte de ciment pour une même quantité d’eau. Pour cela, nous avons présenté ici deux stratégies : (1) la modification chimique et enzymatique d’une lignine industrielle (e.g., le lignosulfonate de sodium), ainsi que (2) des voies de synthèse chimio-enzymatiques de nouveaux monomères biosourcées à partir de la vanilline, ainsi que leur polymérisation par voie ADMET permettant l’obtention de polymères post-fonctionnalisables. Les macromolécules issues de ces deux stratégies ont ensuite été testées sur coulis de ciment pour déterminer leur propriété d’adsorption ainsi que leur pouvoir fluidifiant. Bien qu’un effet non négligeable de ces molécules sur la rhéologie ait été démontré, les résultats préliminaires n’ont pas mis en lumière de propriétés comparables à celles des superplastifiants actuellement utilisés. En revanche, la grande flexibilité des voies de synthèse développées et du design structural des monomères, devrait permettre de moduler à façon les propriétés de ces nouvelles macromolécules, ouvrant ainsi la voie à de futurs développements d’adjuvants
The concrete industry is one of the most important, but also the most polluting industries of the 21st century due to the cement manufacturing. Many solutions exist in order to reduce its environmental impact, unfortunately they result in a significant drop of the properties of concrete in terms of fluidity, workability during time and mechanical resistance. The use of organic adjuvants allows recovering these properties, but these are petro-sourced and their synthesis is not currently sustainable. Here in, we have proposed prospects for replacing the petrochemical superplasticizers by biosourced (macro)molecules.These (macro)molecules must, at the same time, adsorb themselves on the cement but also possess a repulsive effect leading to the lowering of the critical stresses of the cement paste for the same quantity of water. To reach these performances, we presented here two strategies: (1) the chemical and enzymatic modification of an industrial lignin (i.e., sodium lignosulfonate), as well as (2) chemo-enzymatic synthesis routes for new bio-sourced monomers from vanillin, as well as their polymerization by the ADMET route, making it possible to obtain post-functionalizable polymers.The macromolecules resulting from these two strategies were then tested on cement slurry to determine their adsorption property as well as their fluidizing power. Although a non-negligible effect of these molecules on the rheology has been demonstrated, the preliminary results have not revealed properties comparable to those of the currently used superplasticizers. Nevertheless, the great flexibility of the developed synthetic routes and the structural design of the monomers should allow to modulate the properties of these new macromolecules, thus opening the way to future developments of adjuvants

Ce manuscrit présente de nouvelles voies de synthèse de résines époxydes à base de lignine par catalyse homogène sans bisphénol A ni épichlorhydrine. Ainsi, cette thèse relate plusieurs processus d'éthérification de lignines techniques dans le but de greffer des insaturations avant l'oxydation. L'allylation de phénols catalysée par du ruthénium a d'abord été étudiée et a permis de modifier efficacement les groupes hydroxyles aliphatiques de la lignine. Ensuite, l'utilisation d'un "linker" qui peut être modifié pour porter les insaturations et ensuite greffé sur la lignine a été étudiée. La butadiène-hydroalkoxylation et la télomérisation catalysées par du nickel sur des linkers de carbonate de glycérol ont été réalisées avec des rendements élevés. La mise à l'échelle de la lignine modifiée obtenue a été étudiée en utilisant la télomérisation catalysée par du palladium et a conduit au développement de la décarboxylation du carbonate cyclique pour simplifier les étapes suivantes de purification de la lignine. Enfin, les insaturations de la lignine modifiée ont été époxydées, ce qui a permis de préparer une résine époxyde à base de lignine. Un large éventail de méthodes analytiques a été utilisé tout au long de la thèse pour caractériser les lignines, telles que la spectroscopie RMN et FT-IR, ainsi que les propriétés thermiques avec DSC et ATG
This manuscript presents new ways of synthesising lignin-based epoxy resins by homogeneous catalysis without bisphenol A or epichlorohydrin. Thus, this thesis relates several etherification processes of technical lignins with the purpose to graft unsaturation(s) prior to oxidation. Ruthenium-catalysed allylation of phenols was first studied and led to the efficient modification of lignin's aliphatic hydroxyl groups. Then, the use of a “linker”, which can be modified to bear the unsaturations and then grafted onto lignin, was studied. Nickel-catalysed butadiene-hydroalkoxylation and telomerisation on glycerol carbonate linkers were performed in high yields. The scale-up of the obtained modified lignin was studied using palladium-catalysed telomerisation and led to the development of cyclic carbonate decarboxylation to simplify the following lignin purification steps. Finally, the unsaturations of the modified lignin were epoxidised, leading to the preparation of a lignin-based epoxy-resin. A large range of analytical methods were used throughout the thesis to characterise lignins, such as NMR and FT-IR spectroscopy as well as thermal properties with DSC and TGA

La lignine est le deuxième biopolymère sur terre mais le mécanisme de sa formation et ses structures sont encore mal compris. Dans ce travail, la lignine et la lignification ont été étudiées selon trois stratégies. La première stratégie a été développée pour étudier les liaisons inter-unités de la lignine formées par l'action d'enzymes immobilisées qui permettent de mimer l'environnement hydrophobe de la synthèse de la lignine en utilisant un composé monomère modèle de la lignine. La deuxième stratégie s'est concentrée sur l'identification des peroxydases spécifiques de la lignine, grâce à l'isolement des peroxydases à partir des feuilles et des tiges de plantes modèles. La troisième stratégie a consisté en l'utilisation de monolignols porteurs de groupement alcynes. Cette stratégie a permis d'étudier le comportement des peroxydases lors de l'oxydation des monomères de lignine et d'aborder la lignification en étudiant l'inactivation ou l'identification des peroxydases de lignification via des réactions de chimie_clic.La première stratégie a consisté en l'immobilisation d'oxydoréductases modèles comme la peroxydase de raifort (HRP) et la laccase de Myceliophthora thermophila (MtL) sur des billes de résine hydtophobes Immobeads®150P. Un rendement d'immobilisation élevé (≥75 %) des deux enzymes a été atteint. Les enzymes immobilisées ont été utilisées pour l'étude de la polymérisation de la vanilline comme modèles de lignine. La réaction d'oxydation de la vanilline catalysée par la HRP immobilisée a entraîné la formation de polyvanilline avec jusqu'à 15 unités principalement liées par des liaisons carbone-oxygène comme montré par les analyses MALDI-FT-ICR après dérivatisation en milieu acide ou basique. Dans la deuxième stratégie les peroxydases d'eucalyptus et d'épinards ont été partiellement purifiées à l'aide d'une précipitation au sulfate d'ammonium dans un taux de saturation de 80% et d'une chromatographie par échange d'ions DEAE avec un facteur de purification de 3 pour les peroxydases d'eucalyptus et de 2 et 7 pour les peroxydases de la tige et des feuilles d'épinard, avec une récupération enzymatique de 6%, 5% et 13% respectivement. Les peroxydases purifiées ont été identifiées par protéomique grâce à la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (analyse nano LC-MS/MS). Dans la troisième stratégie, la modification de l'activité de la HRP lors de l'oxydation de ses substrats a été étudiée à l'aide de monolignols modifiés porteurs de fonctions alcynes. Lors de l'oxydation des phénols, la HRP génère des radicaux phénoxy en présence de H2O2. Ces radicaux modifient la HRP en réagissant avec l'hème ou l'apoprotéine suivant différentes voies. Parmi les sondes de lignification utilisées dans cette étude, les composés dérivés de l'acide coumarique inhibent efficacement la efficacement et spécifiquement. Des études cinétiques ont montré que deux sondes en particulier, le coumarate de propargyle et le coumarate de méthyle conduisent à une perte complète de l'activité de la HRP x. Les analyses de protéomique et de spectrométrie de masse ont permis de déchiffrer les raisons de cette inactivation en permettant d'identifier les modifications de l'hème et les altérations des acides aminés de la fraction protéique de la HRP.L'ensemble de ces résultats montre que les techniques avancées de spectrométrie de masse et de protéomique contribuent à une meilleure compréhension du devenir des radicaux phénoxy lors de la lignification
Lignin is the second biopolymer on earth but the mechanism of its formation and its structures are still poorly understood. In this work, lignin and lignification were studied following three strategies. The first strategy was developed to study lignin interunit linkages formed using a simple lignin monomeric compound implying immobilized enzymes that allowed to mimic the hydrophobic environment for lignin synthesis. The second strategy focused on the identification of lignin-specific peroxidases, through the isolation of peroxidases from the leaves and stems of model plants. The third strategy, which consisted of the usage of alkyne-bearing monolignols allowed to study the behavior of peroxidases during the oxidation of lignin monomers. It also allowed to tackle lignification through studying the inactivation or the identification of lignification peroxidases via click-chemistry reactions.The first strategy consisted of the immobilization of model oxidoreductases including horseradish peroxidase (HRP) and laccase from Myceliophthora thermophila (MtL) on hydrophobic beads. High immobilization yield (≥75%) of both enzymes was achieved. The immobilized enzymes were used for the investigation of vanillin polymerization as a template of lignin. Oxidation reaction of vanillin catalyzed by immobilized HRP resulted in the formation of polyvanillin with up to 15 units, mainly linked by carbon-oxygen linkages as revealed by MALDI-FT-ICR analyses after derivatization in either acidic or basic medium. In the second strategy peroxidases from eucalyptus and spinach plants were partially purified using ammonium sulfate precipitation in a saturation ratio of 80% and DEAE-ion exchange chromatography with a purification fold of 3 for eucalyptus peroxidases and 2 and 7 for spinach stem and leaves peroxidases, with an enzyme recovery of 6%, 5% and 13% respectively. Purified peroxidases were identified by proteomics using liquid chromatography coupled to mass spectrometry (nano LC-MS/MS analysis). In the third strategy, the modification of the activity of HRP during the oxidation of its substrates was studied using modified monolignols bearing alkyne tags. During phenol oxidation, HRP generates phenoxyl radicals in the presence of H2O2. These radicals react with HRP affecting its heme or its apoprotein following different pathways. Among the ligninication probes used in this study, coumaric acid-derived compounds efficiently inhibited HRP with different efficiency and specificity. Particularly two probes, propargyl coumarate and methyl coumarate were responsible for a complete loss of HRP activity as revealed by a kinetic study. Proteomics and mass spectrometry analyses helped decipher the reasons behind this inactivation including modifications of heme and amino acid alterations of the HRP protein moiety.Altogether these results show that advanced mass spectrometry techniques and proteomics contribute to better understanding of the fate of phenoxyl radicals during lignification

La lignine est un polymère polyphénolique présent au niveau de la paroi végétale, qui forme avec la cellulose la biomasse lignocellulosique. Cette dernière est impliquée dans de nombreux processus industriels (biocarburant, pâte à papier, etc.). Une meilleure compréhension de sa biosynthèse est donc nécessaire pour améliorer la valorisation de la biomasse. La lignine est composée de trois principaux monomères appelés monolignols (H, G et S) qui sont assemblés par un couplage radicalaire initié par des laccases et/ou peroxydases lors de la lignification. L’émergence récente de la stratégie du rapporteur chimique bioorthogonal apparait comme une technique idéale pour étudier les processus de lignification. Dans cette stratégie, un analogue de la biomolécule d’intérêt modifié avec une étiquette chimique biocompatible est incorporé dans la biomacromolécule cible via les voies métaboliques. Il est ensuite couplé à une sonde grâce à une réaction chimique bioorthogonale pour être détecté. Ces travaux de thèse présentent le développement d’outils chimiques basés sur la stratégie du rapporteur chimique afin d’étudier les processus de lignification. Une stratégie inédite de triple marquage a été mise au point pour étudier la dynamique de lignification dans la paroi végétale par microscopie confocale de fluorescence. Des analogues portant des groupements méthylcyclopropène, azoture, et alcyne ont été conçus pour chaque monolignol (S, H et G respectivement) et ont été incorporés simultanément dans la lignine de novo. Ces analogues ont ensuite été liés sélectivement à un fluorophore par des réactions de ligation bioorthogonale spécifiques lors d’un triple marquage séquentiel (DAinv, SPAAC et CuAAC respectivement). La microscopie confocale de fluorescence a permis de visualiser leur incorporation différentielle dans la lignine et d’obtenir des informations sur la dynamique de lignification chez différents systèmes végétaux (sections de tiges et de racines, tiges entières, etc.) et chez différentes espèces végétales (lin, Arabidopsis thaliana, peuplier, etc.). De plus, le triple marquage a pu être réalisé avec deux types de biomolécules pour visualiser la biosynthèse simultanée de la lignine avec des polysaccharides non cellulosiques. Un second axe de recherche novateur a été initié afin de valider l’incorporation métabolique d’un analogue de monolignol dans les tissus végétaux et sa détection à l’aide d’une sonde radicalaire par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique. Cette nouvelle méthodologie pourra à terme fournir des informations sur la structure, la concentration et l’environnement de la sonde incorporée détectant spécifiquement la lignine de novo
Lignin is a phenolic polymer of plant cell wall which forms with cellulose the lignocellulosic biomass, involved in a variety of industrial applications (biofuel, paper making, etc.). A better understanding of its formation within plant cell walls is needed to improve the valorization of this biomass. Lignin is mainly composed of three monomers called monolignols (H, G and S) that are assembled by a radicalar polymerization process initiated by laccases and/or peroxydases during lignification. The recent emergence of the bioorthogonal chemical reporter strategy appears as a powerful tool to study lignification processes. In this strategy, an analogue of the biomolecule of interest modified with a biocompatible chemical tag is metabolically incorporated into the target biomacromolecule. It is then detected by fluorophore tagging initiated by a bioorthogonal chemistry reaction. The current work presents the development of chemical tools based on the chemical reporter strategy for the study of lignification process. A novel triple labeling strategy has been developed to study lignification dynamics in plant cell wall by confocal fluorescence microscopy. Analogs bearing methylcyclopropenyl-, azido-, and alkynyl tags were synthesized for each monolignol (S, H and G respectively) and incorporated into the de novo lignin. These analogs were then selectively linked to a fluorophore by a specific bioorthogonal ligation reaction during a sequential triple labeling (DAinv, SPAAC, and CuAAC respectively). Fluorescence confocal microscopy allowed visualization of their differential incorporation into lignin. It gave informations about lignification dynamics in different plant systems (stem and root cross sections, whole stems, etc.) and to various plant species (flax, Arabidopsis thaliana, poplar, etc.). In addition, this triple labeling could be done with two types of biomolecules to simultaneously monitor the biosynthesis of lignin and non-cellulosic polysaccharides. A second innovative research axis was initiated to validate the metabolic incorporation of a monolignol analog in plant tissues with its detection using a radical probe by electronic paramagnetic resonance spectroscopy. This new methodology could ultimately provide informations about the structure, concentration and environment of the incorporated probe specifically by detection of de novo lignin

Ce travail décrit la caractérisation et les possibles utilisation de quatre lignines techniques (Alcell, Sarkanda, Indulin AT and Curan 27-11P), comme macromonomères dans la synthèse de polyuréthanes afin de promouvoir la valorisation et l’exploitation des propriétés intrinsèques de cette macromolécule naturelle. A cet effet, deux approches visant à incorporer les lignines dans des matériaux polyuréthanes ont été adoptées, notemment : (i) son utilisation après une modification chimique par réaction d’oxypropylation, et (ii) son utilisation directe des lignines en question en combinaison avec un polyol commercial linéaire. D’abord, une caractérisation complète des échantillons de lignines a été réalisée et a concernée, la teneur des groupements hydroxyles phénoliques et aliphatiques, les masses moléculaires, etc. Ensuite, plusieurs matériaux polyuréthanes (mousses rigides ou élastomères) à base des quatre différents échantillons de lignines tels quels ou après oxypropylation ont été préparés et caractérisés. Les propriétés des matériaux obtenues sont proches de celles des matériaux commerciaux préparés à base de réactifs provenant de la filière pétrochimique. Cette étude apporte une preuve irréfutable concernant la possibilité de produire des polyuréthanes à base de lignines
This work describes the utilisation and suitability of four technical lignins (Alcell, Sarkanda, Indulin AT and Curan 27-11P) as macromonomers in the synthesis of polyurethanes aiming to promote its valorisation and exploit its intrinsic properties. For that purpose, two main global approaches of incorporating lignin into polyurethane materials were inspected, namely : (i) utilisation after chemical modification by oxypropylation reaction and (ii) direct utilisation of lignin in combination with a linear commercial polyol. For that purpose, first a careful characterisation of lignin samples, mainly in which regards to hydroxyl groups determination, was performed. Several lignin based polyurethane materials have been produced including : rigid polyurethane foams and elastomers polyurethanes. These materials presented properties close to those commercially available and thus providing irrefutable evidence about the possibility to produce lignin-based polyurethane materials

Plante de grande culture aux multiples applications, le lin accumule dans ses graines des métabolites spécialisés appelés lignanes aux propriétés phytooestrogène et antioxydante, bénéfiques en santé humaine et, dans ses feuilles, des lignanes de nature toxique. Pour l’utilisation et l’étude de ces composés phénoliques issus de la voie des monolignols, une technique d’éco-extraction assistée par les ultrasons a été développée et appliquée à un criblage de différentes variétés pour leur contenu en lignanes conférant une haute valeur ajoutée aux extraits et produits. Les potentiels verrous métaboliques de la voie de biosynthèse de ces composés ont fait l’objet d’investigations au niveau de la régulation transcriptionnelle des gènes responsables de la formation des énantiomères opposés de sécoisolaricirésinol dans la graine et les parties aériennes. La famille multigénique des protéines dirigeantes (DIR) du lin, premiers acteurs de cette voie, a été criblée au niveau génomique et transcriptionnel afin de déterminer des candidates pour fonctionner avec les pinorésinol laricirésinol réductases (PLR), enzymes bifonctionnelles catalysant la formation du sécoisolaricirésinol. L’étude de la régulation fine de l’expression des deux isoformes des gènes PLR a mis en évidence des profils d’inductibilité très contrastés et a conduit à l’identification d’éléments cis-régulateurs ainsi que de facteurs de transcription impliqués dans ces voies de régulation. L’ensemble des résultats convergent vers un rôle de défense des lignanes in planta et a permis de construire une vue d’ensemble des mécanismes complexes de régulation de leur biosynthèse et enfin de proposer des pistes pour l’amélioration de la production de ces molécules naturelles par une stimulation de leur accumulation et l’augmentation des rendements d’extraction par chimie verte
As a crop with multiple purposes, flax accumulates lignans, specialized metabolites with health benefits, known for their phytoestrogenic and antioxidant properties in its seed, and toxic lignans in its leaves. In order to use and study these phenolic compounds derived from monolignols, an eco-friendly method based on ultrasound-assisted extraction was developed and applied to the screening of cultivars for their lignan content which confers high value to extracts and flaxseed by-product. Regulation of the lignan biosynthetic pathway was investigated at the transcriptional level for the genes responsible for the formation of secoisolariciresinol in seeds and aerial parts. The multigene family of dirigent proteins (DIR), first actors of this pathway, was explored by genomic and transcriptional approaches in order to select candidates to operate with pinoresinol lariciresinol reductases (PLR), bifunctional enzymes catalyzing secoisolariciresinol biosynthesis. The study of the transcriptional regulation of PLR genes evidenced very contrasting expression profiles and led to the identification of transcription factors acting as master regulators of this biosynthesis and their cis-regulatory target elements. Results allowed first to reinforce the hypothesis of the lignans defensive role in planta, second to afford an overall view of complex mechanisms occurring in the regulation of lignan natural production and finally to suggest leads to improve lignan yield by a stimulation of natural production and an enhancement of extraction yield using green chemistry methods

Ce mémoire de thèse est composé de deux parties distinctes ayant comme thématique commune, les réactions multicomposants (MCR). Nous nous sommes intéressés dans un premier temps au développement d'une nouvelle MCR conduisant à des dérivés de l'indole, hétérocycle rencontré dans de nombreuses substances naturelles et composés biologiquement actifs. Nous avons ainsi mis au point un nouvelle méthodologie MCR séquentielle, rapide et efficace permettant d'accéder sélectivement, à partir des trois mêmes substrats (un précurseur indolique, un alcyne vrai et un accepteur de Michael) à deux familles de composés : les cyclopent[b]indoles ou les pyrrolo[1,2-a]indoles par une simple inversion de l'ordre des réactions. Puis dans un deuxième temps, nous avons élaboré une nouvelle synthèse totale diastéréosélective de lignanes tétrahydrofuraniques trisubstitués, connus pour leur abondance dans la nature et leurs propriétés biologiques très variées. Cette synthèse courte est composée de trois étapes clés : une réaction de cyclofonctionnalisation multicomposants palladocatalysée, une déméthoxycarboxylation -élimination utilisant des conditions de Krapcho modifiées et une réaction de type Hayashi-Miyaura permettant d'introduire le deuxième groupement aryle. Cette dernière réaction d'addition conjuguée a représenté le défi de cette synthèse et a donc fait l'objet d'une étude particulière sur un substrat modèle.

Pour obtenir des densités de courant critique de transport élevées dans les matériaux supraconducteurs a haute t#c, il est nécessaire d'induire une orientation cristallographique préférentielle. Les principaux procédés proposés à travers la littérature reposent sur une croissance en phase liquide, contrôlée par les gradients thermiques. Nous avons développé une nouvelle méthode de texturation de ces matériaux, par le champ magnétique. Un dispositif permettant d'atteindre 1200c sous un champ magnétique de 8 t a été réalisé. Les cristallites d'yba#2cu#3o#7 et d'rba#2cu#3o#7 (r=terre rare) s'orientent dans l'argent liquide a 1020c. Ceci confirme que l'anisotropie de susceptibilité dans l'état paramagnétique est toujours présente au voisinage de la température de décomposition peritectique. Nous avons ensuite montré qu'il était possible de texturer le composé yba#2cu#3o#7 par solidification sous champ magnétique. Les figures de pôle obtenues par diffraction de rayons x et les mesures d'aimantation confirment l'alignement de l'axe c parallèlement au champ magnétique. Ce procédé a déjà permis d'obtenir des j#c élevées en fort champ magnétique à 77 k. Nous décrivons aussi une méthode de texturation d'yba#2cu#3o#7 par la voie des gradients thermiques hors du champ magnétique. Nous présentons également une méthode de préparation du composé bi#2sr#2ca#2cu#3o#1#0, (tc=110 k). L'étude des propriétés magnétiques a permis de déterminer une ligne d'irréversibilité h*(t), séparant la zone bas champ, basse température, ou l'aimantation est irréversible, de la zone haut champ, haute température, ou l'aimantation est réversible. Un modèle de super réseau constitue de feuillets alternativement supraconducteurs et normaux ou la supraconductivité est induite par effet de proximité a été développé

Les produits naturels et les structures privilégiées offrent une base moléculaire attractive pour le développement de composés d’intérêt biologique et thérapeutique. Les lignanes de type 1-aryltétraline, constituants des plantes, ou leurs dérivés synthétiques, présentent un large spectre d’activité biologique. Le squelette 1-aryltétraline constitue de ce fait une structure privilégiée susceptible d’être exploitée en utilisant des stratégies de synthèse orientée vers la diversité moléculaire. De petites bibliothèques d’hétérolignanes originaux, apparentées aux produits naturels, ont ainsi été synthétisées à partir de l’ester méthylique de l’acide thuriférique issu de la podophyllotoxine. Dans ce contexte, des synthèses en parallèle en phase homogène et des nouvelles méthodologies basées sur l’utilisation de sels d’indium ont été mises au point. Ces collections viennent enrichir la chimiothèque de l’Institut Curie pour un criblage biologique
Natural products and privileged structures provide an attractive molecular basis for the development of new drugs. Naturally occurring lignans of the 1-aryltetralin type or their synthetic derivatives present a wide range of biological activities. The 1-aryltetralin scaffold represents a privileged structure which remains to be exploited by combinatorial chemistry. Several small libraries of novel heterolignans have been synthesized from thuriferic methyl ester, a podophyllotoxine derivative. Parallel solution phase synthesis and new synthetic methodologies centered on indium chemistry have been developed. These collections are part of the Curie Institut chemical library for biological screening

La mise au point de sondes biologiques fondées sur l'utilisation des oligonucleotides antisens à visée scintigraphique est l'objectif de ce travail. Nous décrivons la synthèse et le radiomarquage d'oligonucleotides comportant 20 bases, susceptibles de s'hybrider avec une partie complémentaire de l'arn messager du gène mdr qui est à l'origine de la chimiorésistance, cible choisie à titre d'exemple. Ces oligonucleotides ont été modifiés en position 3' ou 5' par des bases modifiées pour les rendre d'une part plus résistants aux exonucleases et d'autre part pour les marquer à l'aide d'un émetteur. Deux types de marquage ont été envisagés : premièrement le marquage avec un nucléide métallique tel que le technetium et deuxièmement le marquage avec de l'iode radioactif, l'iode-125. Dans le premier cas, nous avons tenté sans succès de mettre au point la synthèse d'une structure chelatante diaminodithiol, pouvant être couplée à une base modifiée ; dans le second cas, la synthèse d'un nucléotide modifié porteur d'un résidu tyrosinyle facilitant l'iodation électrophile a été réalisée. Ce nucléotide a été incorpore au cours de la synthèse automatique des oligonucleotides. Le marquage à l'iode-125 et la purification de ces sondes a permis d'effectuer des essais biologiques in vitro sur modèles cellulaires chimiorésistants et chimiosensibles (notamment les lignées igr-ov1 et k562) et in vivo sur souris nude xenogreffée. Les premiers résultats obtenus sont suffisamment encourageants pour envisager la continuation de cette thématique.

Le but de ces travaux est de mettre en application les caractéristiques particulières des microréacteurs en flux dans le cadre de la synthèse organique. Ces particularités sont expliquées dans l’avant-propos de ce manuscrit, afin de comprendre comment elles peuvent influencer le déroulement d’une réaction. La première partie de ces travaux de thèse concerne l’emploi des réacteurs microfluidiques pour la génération de carbénoïdes vinyliques hautement instables (avec des demi-vies souvent inférieures à la seconde), et leur emploi en synthèse. Même si des conditions de génération efficaces ont été mises au point, le piégeage d’électrophiles variés reste difficile en raison des cinétiques extrêmes mises en jeu. La seconde partie décrit la neutralisation d’agents de guerre chimique (CWA), avec une emphase sur la possibilité d’augmentation d’échelle et la sécurité. Des voies de neutralisation oxydantes ont été explorées sur des thioethers de type hémimoutardes (sulfures de 2-chloroéthyle), analogues de l’ypérite. La méthode développée offre une conversion en sulfoxyde quantitative, et ne produit que des effluents bénins à partir de réactifs disponibles et abordables. Cette méthode d’oxydation en flux a pu être extrapolée rapidement et facilement sur une quantité importante d’hémimoutarde (25g), et couplée à une analyse RMN en ligne. L’applicabilité de cette méthode à des phosphonothioates a également été envisagée. Constituants majoritaires de la série V, ces molécules organophosphorés neurotoxiques peuvent également être neutralisées par l’oxydation sélective d’un atome de soufre. Pour réaliser cette étude, une nouvelle voie d’accès au motif phosphonothioate a été explorée avec succès. Ceci a permis la synthèse du PhX (analogue phénylé proche du VX), ainsi que d’autres analogues pertinents de la série V. Cette méthode offre un rendement élevé à une échelle adaptée au laboratoire, et permet un accès très rapide au produit final. La réactivité de ces modèles a ensuite pu être évaluée vis-à-vis de divers oxydants. Une méthode unique n’a pour le moment pas pu être développée, mais la compréhension plus poussée des mécanismes oxydants impliqués dans ces processus pourrait permettre de répondre prochainement à ce défi
The goal of this work was to put in application the unmatched properties of fluidic microreactors in the field of organic synthesis. Those particular properties are discussed in this document, in an attempt to rationalize their effects on reaction courses. The first part of this work is dedicated to exploiting unstable vinylic carbenoids as nucleophiles despite their very short half-lives (often inferior to the second). Even if some results show efficient trapping of those elusive intermediates, applicability in synthesis remains very limited because of the extreme nature of the kinetics involved. The second part describes the application of microreactors to neutralization of chemical warfare agent (CWA) with an emphasis on scalability and safety. Oxidative neutralization pathways were explored on half-mustard thioethers (2-chloroethyl sulfides), as yperite simulants. The developed method allows their full conversion to sulfoxides, and only produces non-toxic effluents. This oxidative method was easily scaled up to 25g of half-mustard, and was successfully coupled with an in-line NMR analysis.Effectiveness of this method on phosphonothioates was also explored. These neurotoxic organophosphorus molecules, which are the majority constituents of the V series, can also be neutralized by the selective oxidation of a sulfur atom. To perform this study, a new pathway to phosphonothioate moiety was successfully explored. This allowed a new synthetic path for PhX (a close, phenyl analogue of VX), along with other relevant V series analogues. This method offers good yields at lab scale, in an expedient fashion. Reactivity of these CWA simulants was then evaluated against multiple oxidants. Even if a unified method could not yet be developed, a better understanding of the involved oxidative mechanisms could allow to address this challenge

Dans une première partie, des synthèses de biphénylènes et de benzo cyclobuta biphénylènes ont été réalisées par cyclisations aryniques intermoléculaires d'énolates de cétones sur des dérivés halogènes aromatiques au moyen des bases complexes NaNH2/tBuONa. Des études systématiques ont permis de trouver les conditions optimales d'obtention des produits recherches. Ainsi, une gamme de dérivés pentacycliques bis hydroxylés fonctionnalisés ou fonctionnalisables a pu être synthétisée à partir de matières premières peu onéreuses avec un principe réactionnel assez simple. Dans une deuxième partie, la cyclisation arynique intermoléculaire d'énolates de tétrahydro carbazolones sur des dérivés halogènes aromatiques grâce aux bases complexes NaNH2/tBuONa a permis d'obtenir une nouvelle famille de composés : les benzo cyclobuta carbazol-ol. Une deuxième voie d'accès à ces composés a été mise au point et consiste en la cyclisation intramoléculaire d'iminobiphénylénones au moyen des bases complexes. Ces composés ont ensuite été soumis à divers agents de déshydratation et ont conduit aux dérivés éthyléniques correspondants facilement aromatisables. Une étude exploratoire a permis de montrer que la fonctionnalisation de ces composés aromatiques était envisageable. Des tests réalisés par des pharmacologues sur ces composés ainsi obtenus ont permis de mettre en évidence une activité antitumorale sur les cellules L 1210 mais également une action sur le cycle cellulaire.

Ce travail porte sur l'étude des voies réactionnelles accompagnant la liquéfaction desconstituants de la biomasse lignocellulosique dans un milieu aqueux proche du pointcritique. La stratégie expérimentale consiste à étudier la réaction en unité pilote decomposés lignocellulosiques modèles et à développer une approche analytiquemultitechnique originale afin de caractériser les structures et les masses moléculairesdes produits. Les résultats obtenus montrent que les schémas réactionnels sontcomplexes faisant intervenir de nombreuses voies de fragmentation et de condensationcompétitives. L'étude cinétique à différents temps de séjour montre que la fractionglucidique de la biomasse lignocellulosique a une réactivité très différente de sa fractionligneuse
This work deals with the study of the reaction pathway during the lignocellulosicconstituent liquefaction by water near its critical point. Experimental method consists ininvestigation of lignocellulosic model compounds conversion in pilot plant combined withdevelopment of a new multitechnique analytical approach in order to characterizeproduct chemical structures and molecular weights. Results show that reaction pathwaysare very complex consisting to several fragmentation and condensation competitivereactions. The kinetic study with different reaction times reveals an important differenceof comportment for the glucidic fraction than the lignin fraction of biomass

Dans le domaine de l'intensification des procédés, la technologie des réacteurs-échangeurs occupe une place de choix. De tels équipements combinent opération en continu et efficacités en termes de transfert de chaleur, d'hydrodynamique, de mélange, de transfert de matière et de réaction. Ce travail porte sur l'étude du passage en continu d'une synthèse pharmaceutique dans un réacteur-échangeur innovant en carbure de silicium. La méthodologie suivie est fondée sur des méthodes expérimentales et théoriques, visant à caractériser à la fois l'équipement et l'application chimique. L'objectif a été d'aboutir à un procédé optimal permettant d'augmenter productivité et sélectivité tout en assurant des niveaux de sécurité élevés. Raman
In the field of Process Intensification, manufacturers offer many technologies of heat exchanger reactors in terms of design, material and operating conditions range which make the choice of the optimal solution difficult to be performed. Such apparatuses combine a continuous operating with strongly coupled features of heat transfer, hydrodynamics, mixing, mass transfer and reaction. To assess the feasibility and potentialities of applications carried out in this kind of apparatus, a methodology has been developed and could be divided in three parts: the equipment characterisation, the considered application (physical properties of components, reaction kinetics, heat generated), the suitable intensified process (optimal design) and the associated operating conditions (optimal control). Related to this methodology, the present study aims to transpose to continuous and to intensify a Pierre Fabre’s pharmaceutical application. In fact, this application currently carried out in batch offers productivity limitations that could be get round using a continuous intensified reactor. In this way, a complete reaction characterisation based on calorimetric experiments has been performed and provided to the optimisation tool. The results highlight the need to control the pH level and the necessity to use an on-line analytic method, spectroscopy Raman. This technique leads to an easy transfer of the reaction in continuous in order to intensify it. Optimal conditions have been underlined in order to obtain a productivity of 100%

Preparation et caracterisation de porphyrines cationiques dont le nombre et la position des charges varient. Cytotoxicite vis-a-vis des cellules l1210 et de bacteries sensibles aux intercalants et deficients ou non dans leurs systemes de reparation de l'adn

L'acide ascorbique (AA) a longtemps été décrit comme un agent antiprolifératif, mais la molécule doit être utilisée à très fortes doses, nécessitant des injections intraveineuses. La régulation stricte et complexe des concentrations sanguines et cellulaires rendent impossible le maintien des concentrations élevées sur une longue période.Avec la société KaïronKem, nous avons créé une chimiothèque de dérivés de l'AA. Le but de ce travail thèse était d'identifier des molécules dérivées dont l'action antiproliférative est supérieure à celle de l'AA. Parmi elles, nous avons sélectionné la plus prometteuse, K873, qui a montré des effets cytotoxiques et antiprolifératifs sur différentes cellules tumorales humaines à une dizaine de micromolaires, tout en étant non-toxique pour les cellules saines. Nous avons ensuite testé son efficacité in vivo grâce à des injections quotidiennes chez des souris immunodéficientes xénogreffées avec des cellules cancéreuses humaines. K873 a montré une action antiproliférative sur la progression tumorale équivalente à l'AA à des doses 100 à 200 fois inférieures.Nous avons étudié le mécanisme d'action de K873. Tout comme l'AA, il diminue l'expression de deux familles de gènes impliqués dans la progression du cycle cellulaire : facteurs d'initiation de la traduction et ARNt synthétases. Nos résultats montrent que le transporteur intracellulaire de l'AA (SVCT2) n'est pas utilisé pour l'entrée de K873 dans la cellule, bypassant ainsi sa saturation. De la même façon que l'AA, K873 diminue le niveau intracellulaire d'AMPc mais en n'ayant aucune activité antioxydante. Les dérivés de l'AA pourraient être une nouvelle classe de médicaments anticancéreux
Ascorbic acid (AA) was long described as an antiproliferative agent. However, the molecule has to be used at very high concentrations, which necessitates intravenous injections. In addition, the tight regulation of in-blood and in-cell AA concentrations makes it impossible to hold very high concentrations for any substantial length of time.In collaboration with KaironKem, we undertook the creation of a focused chemical library of AA derivatives. The aim of this work was therefore to identify derivatives molecules with antiproliferative action higher than AA. Among these new molecules, we selected K873 that has cytotoxic and antiproliferative effects on different human tumor cells at tenth micromolar concentration, without being toxic for normal cells. We then tested in vivo the effect of treatment with K873's daily injections in xenografted immunodeficient mice with human cancer cells. K873 showed an antiproliferative effect on tumor growth similar to AA but at doses 100 to 200 times lower.Finally we studied the mechanism of action of K873. As AA, it decreases the expression of two genes families involved in cell cycle progression, i.e. initiation factor of translation and tRNA synthetases. Our results also showed that the specific intracellular transporter of AA (SVCT2) is not used for K873 entry in cells, thus bypassing saturation. Finally, as AA, K873 reduced cAMP intracellular level but without antioxidant activity. Our findings suggest that AA derivatives could be a promising new class of anti-cancer drugs