Obtention de composés azotés bioactifs d'origine naturelle : étude de biotransformation par des bactéries associées aux lichens

Obtaining bioactive nitrogen-containing compounds from natural sources : biotransformation study by lichen-associated bacteria

• Auteur / Autrice : Alba Noël
• Direction : Sophie Tomasi, Jean-Pierre Hurvois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 01/12/2017
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : ComuE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie végétale

Bactéries

Azote -- Composés

Biotransformation (métabolisme)

Lichens

Mots clés libres

Lichens

Bactéries

Biotransformation

Analyse multivariée

Réseaux moléculaires

Composés azotés

Phytochimie

Alpha-Aminonitrile

Cytotoxicité

Métabolites spécifiques

Communication chimique

Lichens

Bacteria

Biotransformation

Multivariate analysis

Molecular networks

Nitrogen compounds

Phytochemistry

Alpha-Aminonitrile

Cytotoxicity

Specific metabolites

Chemical communication

Résumé

Il est plus que nécessaire aujourd'hui d'apporter de nouvelles avancées dans le domaine des traitements anti-cancéreux. Il est également bien établi que dans la famille des produits bioactifs d'origine naturelle, les composés azotés sont largement représentés et ce dans la plupart des classes thérapeutiques. Aussi, ces travaux se sont concentrés sur l'obtention de composés azotés bioactifs d'origine naturelle en ciblant des produits cytotoxiques. Ce travail est divisé en trois parties. Tout d'abord, nous avons choisi d'étudier les souches bactériennes associées aux lichens. En effet, le réseau symbiotique complexe que représente le lichen est d'un grand intérêt pour l'identification de nouvelles souches bactériennes avec des potentiels de production de composés d'intérêt et notamment d'un point de vue biotechnologique. Dans un premier temps, un travail d'optimisation des conditions de culture d'une souche d'Actinobactérie, Nocardia sp, isolée à partir d'un lichen, Collema auriforme, a été réalisé dans le but de favoriser la production de composés cytotoxiques. Dans un second temps, l'étude bactériochimique de cette souche a permis l'isolement de 13 composés azotés, dont deux dicétopipérazines bromées qui sont nouvellement décrites ainsi que des dérivés puriques et pyrimidiques. Enfin, un travail de ciblage des composés actifs, par réseaux moléculaires et analyses multivariées de données de spectrométrie de masse, a mis en évidence des molécules potentiellement responsables de l'activité. La seconde partie de ce travail apporte des éléments de réponse sur la nature de la relation bactérie-lichen en observant les effets de certains composés lichéniques sur la croissance et le métabolisme bactériens ainsi qu'en étudiant le potentiel de biotransformation de trois bactéries associées aux lichens (une Firmicutes, une beta-protéobactérie et une Actinobactérie). Les souches sélectionnées ont toutes montré des capacités de biotransformation des composés lichéniques testés (notamment acide usnique et méthyl-beta-orcinolcarboxylate). Enfin, la troisième partie de ce travail décrit une nouvelle méthode d'obtention de composés azotés bioactifs d'origine naturelle par la voie synthétique. Ainsi, une nouvelle méthode de synthèse de la bgugaine, la coniine et la tylophorine a été étudiée et a permis d'obtenir la N-Boc-2-heptylpyrrolidine, démontrant la possibilité de synthétiser des alcaloïdes de type pyrrolidine et d'envisager la synthèse des cibles sélectionnées.

New advances in anti-cancer therapeutic are today more than necessary. It is also well establish that amongst bioactive natural compounds, nitrogen compounds are widely represented and that, in all therapeutic classes. Thus, these works are focused on obtaining bioactive nitrogen compounds from natural sources targeting cytotoxic products. This work is divided in three parts. First of all, we chose to study bacterial strains associated with lichen. Indeed, lichens are a complex symbiotic network of great interest for the discovery of new bacterial strains. Especially for strains with a great biotechnological potential particularly in the production of compounds of interest. At first, culture conditions of an Actinobacteria, Nocardia sp, isolated from a lichen, Collema auriforme, were optimised in order to produce cytotoxic compounds. Secondly, the study of the secondary metabolites patterns of this strain allows the isolation of 13 nitrogen compounds, including 2 brominated diketopiperazines which are newly described, along with purine and pyrimidine derivatives. Finally, a targeting work of bioactive compounds was realised by establishing molecular networking and multivariate analysis of mass spectrometry data, highlighting molecules potentially responsible for activity. The second part of this work bring some answers about the nature of the relationship between bacteria and lichen, by observing effect of some lichen compounds on bacterial growth and metabolism as well as studying the biotransformation potential of three lichen-associated bacteria (a Firmicutes, an beta-proteobacteria and an Actinobacteria). All selected strains showed ability for the biotransformation of tested lichen compounds (usnic acid and methyl-beta-orcinolcarboxylate). Finally, the third part of this work describes a new method for obtaining bioactive nitrogen compounds by a synthetic way. Thus, a novel synthesis method of bgugaine, coniine and tylophorine was studied and led to N-Boc-2-heptylpyrrolidine, showing the possibility to synthesize pyrrolidine alkaloids and to consider the synthesis of selected targets.