Étude du métabolisme d'alcaloides N-Méthyles : Utilisation d'analogues et d'isotopes stables

par Trixie Ann Bartholomeusz

Thèse de doctorat en Sciences. Biochimie

Sous la direction de François Mesnard et de Albrecht Roscher.

Soutenue en 2007

à Amiens .


  • Résumé

    De par leurs propriétés pharmacologiques, les alcaloïdes nicotiniques et tropaniques suscitent un grand intérêt. Ces alcaloïdes sont essentiellement décrits chez les Solanacées pour lesquels leurs voies de biosynthèse sont désormais bien connues. Néanmoins, leur dégradation n'est pas clairement élucidée. Afin d'appréhender ce phénomène, les réactions de dégradation de la nicotine et de la tropanone ont été étudiées chez des plantes et des bactéries. D'une part, la N'-déméthylation de la nicotine a été étudiée dans une suspension cellulaire de Nicotiana plumbaginifolia. Il a été montré que les cellules pouvaient dégrader différents analogues pyridinniques et pipéridiniques de la nicotine et ce, avec une stéréosélectivité pour les isomères (R). L'utilisation de précurseurs marqués en isotopes stables sur ce même modèle a permis de démontrer que la N'-formylnornicotine, décrite comme intermédiaire potentiel de la déméthylation de la nicotine en nornicotine, dérive en fait de la nornicotine. D'autre part, la dégradation de la tropanone a été étudiée chez Solanum dulcamara et chez Pseudomonas AT3. Chez ces bactéries, il a pu être observé et quantifié in vivo la réduction de la tropanone en tropanol et pseudotropanol par RMN du proton. Des expériences de supplémentation avec de la tropanone marquée au carbone 13 ont également été réalisées sur ce même modèle ainsi que sur le modèle végétal. Le marquage a été retrouvé dans des acides aminés chez Solanum dulcamara, révélant une connexion étroite entre métabolisme secondaire et métabolisme primaire.


  • Résumé

    Tobacco and tropane alkaloids are of interest as they have important pharmacological activities. They are produced in Solanaceous plants and their biosythetic pathways have been fairly well-studied. However their degradation in plants has not yet been fully elucidated. Hence, the aim of this thesis is to investigate the degradation mechanisms of nicotine and tropinone in plant and bacterial cultures. The N’-demethylation of nicotine was studied in Nicotiana plumbaginifolia suspension cells by HPLC, GC and NMR. Firstly, the demethylating enzymes were found to accept a range of compounds structurally related to nicotine and to show stereoselectivity with the (R)-isomer being preferentially degraded compared to the (S)-isomer. Secondly, the hypothesis of a putative imtermediate, N’-formylnornicotine, in the demethylation of nicotine to nornicotine was refuted; this compound was proved to be derived from nornicotine and formaldehyde. The degradation of tropinone was investigated in Pseudomonas AT3 and Solanum dulcamara. In Pseudomonas AT3, tropinone was observed to be reduced to tropine and pseudotropine. The kinetics of this degradation was successfully quantified directly in vivo by NMR. Experiments with labelled tropinone were performed on this model as well as the plant model of Solanum dulcamara. The label was detected in amino acids in Solanum dulcamara roots, hinting at correlation between secondary and primary metabolism.

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  • Cote : T 51 2007-15
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