Xylosides à aglycones aromatiques ou fonctionnalisés : synthèse enzymatique ou chimio-enzymatique et évaluation de leurs propriétés d’activation de la biosynthèse des glycosaminoglycanes

par Charlotte Brusa

Thèse de doctorat en Sciences - STS

Sous la direction de Richard Plantier-Royon.

Soutenue le 11-12-2015

à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) , en partenariat avec (ICMR) Institut de Chimie Moléculaire de Reims (laboratoire) .

Le président du jury était Michel Dion.

Le jury était composé de Sébastien Fort.

Les rapporteurs étaient Richard Plantier-Royon, Caroline Rémond, Murielle Muzard, Anne Wadouachi.


  • Résumé

    La bioraffinerie, avec l’utilisation de la biomasse végétale comme matière première renouvelable, est un moyen alternatif aux ressources fossiles qui s’amenuisent pour l’obtention de molécules d’intérêt, de biomatériaux ou de biocarburant nécessaires à notre vie quotidienne. Les hémicelluloses constituent 20 à 45% de la biomasse végétale et sont riches en pentoses (D-xylose en particulier) dans le cas des xylanes. Dans le cadre du projet multi-partenaires XYLOCOS, financé par la Région Champagne-Ardenne et le FEDER, l’objectif de cette thèse consiste en l’utilisation d’une xylanase pour mettre au point la préparation par voie enzymatique ou chimio-enzymatique de nouveaux β-xylosides et β-xylobiosides présentant des aglycones de différentes natures et d’évaluer leurs propriétés biologiques. L’étude d’une xylanase GH11 a d’abord été réalisée pour améliorer son activité de transglycosylation en présence de divers accepteurs. Une étude de modélisation in silico a été effectuée et a conduit à cibler la mutation du résidu W126. Les paramètres cinétiques et les propriétés de transglycosylation de la xylanase sauvage et du mutant ont été comparés et ont montré que le mutant a une capacité de transglycosylation améliorée. La synthèse de séries de xylosides et xylobiosides comportant une partie aglycone aromatique par voie enzymatique ou présentant des hétérocycles triazoles diversement fonctionnalisés par voie chimio-enzymatique a été effectuée. L’influence de la nature de la partie aglycone mais également du degré de polymérisation des différents xylosides sur leur capacité à amorcer la biosynthèse de glycosaminoglycanes a été étudiée en présence d’un modèle cellulaire. L’ensemble des xylosides et xylobiosides synthétisés amorce la biosynthèse des GAGs. Les résultats obtenus montrent que les xylosides sont plus efficaces que leurs analogues xylobiosides. Certains xylosides à aglycones hydrophobes représentent de bons candidats pour des applications cosmétiques.

  • Titre traduit

    Xylosides featuring aromatic or functionalized aglycones : enzymatic or chemo-enzymatic synthesis and evaluation as primers of the biosynthesis of glycosaminoglycans.


  • Résumé

    Biorefinery, with the use of plant biomass as a renewable raw material, is an alternative means to fossil resources for obtaining molecules of interest, biomaterials or biofuel. Hemicelluloses represent about 20 to 45% of the plant biomass and are rich in pentoses (D-xylose in particular) in the case of xylans. XYLOCOS is a multi-partner project funded by the Champagne-Ardenne Region and the FEDER. In this context the objective of this work consists in the use of a xylanase to develop the enzymatic or chemo-enzymatic synthesis of new β-xylosides and β-xylobiosides featuring different kinds of aglycone moieties and to assess their biological properties.First, the study of a GH11 xylanase was carried out to improve its transglycosylation activity in the presence of various acceptors. A in silico study was performed and led to target the mutation of W126 residue. Kinetic parameters and transglycosylation properties of the wild and mutant xylanases were compared and showed that the mutant has an improved capacity for transglycosylation.The synthesis of xylosides and xylobiosides bearing an aromatic aglycone part by an enzymatic transformation or functionalized triazole heterocycles by a chemo-enzymatic pathway was performed. The influence of the nature of the aglycone part but also the degree of polymerization of different xylosides was studied through their ability to initiate the biosynthesis of glycosaminoglycans in the presence of a cell model. All the xylosides and xylobiosides prepared act as GAGs primers. The obtained results show that xylosides are more efficient primers than the corresponding xylobiosides. Xylosides carrying hydrophobic aglycones represent good candidates for cosmetic applications.


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