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The enzymatic synthesis of structured phsopholipids enriched in DHA and caprylic acid (PC DHA-C8) is studied. Two different ways are studied, acidolysis and esterification. An enzymatic screening led to the choice of the immobilized lipase from Thermomyces lanuginosa (TL-IM) for the 2 reactions. Parameters of the acidolysis reaction between carpylic acid (C8:0) and sunflower phosphatidylcholine (PC) were optimized by means of an experimental design. The optimum conditions determined are a temperature of 38°C, an aw of 0.7, an amount of enzyme of 15% of the mass of substrate and a molar ratio of C8:0/PC of 18. These conditions were applied to the acidolysis of microalgal phospholipids from T. lutea, rich in DHA, in order to produce PC DHA-C8. The other studied reaction is the lipase catalyzed esterification of GPC with C8:0 and DHA in a solvent-free medium This reaction has been optimized by studying each factor independently. The parameters studied are the temperature, the amount of lipase, the molar ratio GPC/C8:0/DHA and the use of reduced pressure. In order to obtain PC DHA-C8, each of theses parameters are respectively set at: 45°C, 20% of enzyme, a molar ratio of 1/3/15 and a pressure of 100 mbar. The production of PC DHA-C8, although optimized, does not exceed a yield of 2%. However, during this experiment, a high production of LPC DHA is observed, up to 16% without optimization of the synthesis parameter.; Ce travail étudie l’obtention de phospholipides structurés enrichis en DHA et en acide caprylique (PC DHA-C8) par voie enzymatique. Deux voies de synthèse sont étudiées, l’acidolyse et l’estérification. Suite à un criblage enzymatique, la lipase retenue pour les deux voies de synthèse est TL-IM. Une optimisation des paramètres de la réaction d’acidolyse a été réalisée entre l’acide caprylique (C8:0) et la phosphatidylcholine de tournesol (PC) par le biais d’un plan d’expériences. Les conditions optimales déterminées sont une température de 38°C, une activité de l’eau de 0,7, une quantité d’enzyme de 15% de la masse en substrat ainsi qu’un rapport molaire C8:0/PC de 18. Ces conditions ont ensuite été utilisées pour l’acidolyse de phospholipides microalgaux riches en DHA issus de la microalgue Tisochrysis lutea afin d’obtenir de la PC DHA-C8. Les résultats n’ont pas été concluants. L’autre voie de synthèse étudiée est l’estérification par des lipases de la GPC, de l’acide caprylique et du DHA en milieu fondu. Cette réaction a été optimisée par la technique du pas par pas. Les paramètres étudiés sont la température, la quantité d’enzyme, le rapport molaire GPC/C8:0/DHA et l’application d’un vide. Pour l’obtention de PC DHA-C8, il faut fixer chacun de ces paramètres respectivement de la sorte : 45°C, 20% d’enzyme, un rapport molaire de 1/3/15 et un vide de 100 mbar. La production de PC DHA-C8, bien qu’optimisée ne dépasse pas 2% de rendement. Cependant, durant cette expérience, il a été constaté une forte production de LPC DHA, atteignant 16% sans optimisation des paramètres de synthèse.

The enzymatic synthesis of structured phsopholipids enriched in DHA and caprylic acid (PC DHA-C8) is studied. Two different ways are studied, acidolysis and esterification. An enzymatic screening led to the choice of the immobilized lipase from Thermomyces lanuginosa (TL-IM) for the 2 reactions. Parameters of the acidolysis reaction between carpylic acid (C8:0) and sunflower phosphatidylcholine (PC) were optimized by means of an experimental design. The optimum conditions determined are a temperature of 38°C, an aw of 0.7, an amount of enzyme of 15% of the mass of substrate and a molar ratio of C8:0/PC of 18. These conditions were applied to the acidolysis of microalgal phospholipids from T. lutea, rich in DHA, in order to produce PC DHA-C8. The other studied reaction is the lipase catalyzed esterification of GPC with C8:0 and DHA in a solvent-free medium This reaction has been optimized by studying each factor independently. The parameters studied are the temperature, the amount of lipase, the molar ratio GPC/C8:0/DHA and the use of reduced pressure. In order to obtain PC DHA-C8, each of theses parameters are respectively set at: 45°C, 20% of enzyme, a molar ratio of 1/3/15 and a pressure of 100 mbar. The production of PC DHA-C8, although optimized, does not exceed a yield of 2%. However, during this experiment, a high production of LPC DHA is observed, up to 16% without optimization of the synthesis parameter., Ce travail étudie l’obtention de phospholipides structurés enrichis en DHA et en acide caprylique (PC DHA-C8) par voie enzymatique. Deux voies de synthèse sont étudiées, l’acidolyse et l’estérification. Suite à un criblage enzymatique, la lipase retenue pour les deux voies de synthèse est TL-IM. Une optimisation des paramètres de la réaction d’acidolyse a été réalisée entre l’acide caprylique (C8:0) et la phosphatidylcholine de tournesol (PC) par le biais d’un plan d’expériences. Les conditions optimales déterminées sont une température de 38°C, une activité de l’eau de 0,7, une quantité d’enzyme de 15% de la masse en substrat ainsi qu’un rapport molaire C8:0/PC de 18. Ces conditions ont ensuite été utilisées pour l’acidolyse de phospholipides microalgaux riches en DHA issus de la microalgue Tisochrysis lutea afin d’obtenir de la PC DHA-C8. Les résultats n’ont pas été concluants. L’autre voie de synthèse étudiée est l’estérification par des lipases de la GPC, de l’acide caprylique et du DHA en milieu fondu. Cette réaction a été optimisée par la technique du pas par pas. Les paramètres étudiés sont la température, la quantité d’enzyme, le rapport molaire GPC/C8:0/DHA et l’application d’un vide. Pour l’obtention de PC DHA-C8, il faut fixer chacun de ces paramètres respectivement de la sorte : 45°C, 20% d’enzyme, un rapport molaire de 1/3/15 et un vide de 100 mbar. La production de PC DHA-C8, bien qu’optimisée ne dépasse pas 2% de rendement. Cependant, durant cette expérience, il a été constaté une forte production de LPC DHA, atteignant 16% sans optimisation des paramètres de synthèse.

Aliphatic polyesters, like poly(malic acid)and its derivatives, are a family of polymers with outstanding properties, such as bio(degradability) and bio(compatibility). Therefore, these polyesters can be considered as excellent candidates for the design of drug carriers. These kinds of polymers are usually synthesized thanks to polymerization reactions using organic, organometallic or metallic initiators or catalysts. The presence of such molecules, even in trace amounts, can cause undesired toxicities. Therefore, the use of biocatalysts, like lipases, is attracting more and more interest and research work to circumvent this problem. However, this enzymatic polymerization method has to face to other issues, such as a lower controlled of the polymerization process and polymers with lower molar masses. Therefore, this PhD research work aimed at setting up the enzymatic polymerization of benzyl malolactonate, using porcine pancreatic lipase (PPL). Firstly, we have optimized some reactional parameters allowing to obtain poly(benzyl malate), PMLABe, with molar masses adapted to their uses for the design of drug carriers, thanks to a Design of Experiments (DoE) and its extrapolation. We were then interested by the comprehension of the enzymatic polymerization mechanism of the benzyl malolactonate. The different studies we carried out allowed us to deepen our knowledges of such enzymatic polymerization. Two non-canonical mechanisms were proposed and further experiments are in progress to confirm the one which is the more probable. Finally, because our initial goal was to propose a more biocompatible polymerization method to obtain PMLABe free of traces of chemical initiator, we compared biologic activities of different nanoparticles prepared from PMLABe synthesized using chemical or enzymatic pathway. For that, we have first measured the uptake of these nanoparticles encapsulating a fluorescent dye, by the hepatic cells HepaRG. Then, we have studied the acute and chronic toxicity of the nanoparticles on the HepaRG cells. Results of these studies have highlighted that certain properties of the nanoparticles and/or of the polymers which constituted them have an influence on the cells viability and on the cells metabolism. From the theoretical mechanism to the probable applications, this thesis brings knowledge about the enzymatic polymerization of substituted lactone, a field poorly described in the literature., Les polyesters aliphatiques, comme le poly(acide malique) et ses dérivés, sont une famille de polymères aux propriétés de bio(comptabilité) et de bio(dégradabilité) remarquables, qui en font des candidats de choix pour l'élaboration de systèmes de vectorisation de principes actifs. Généralement, ces polymères sont synthétisés via des réactions de polymérisation utilisant des amorceurs, voir des catalyseurs, organiques, organométalliques ou métalliques. La présence de ces molécules, même à l'état de traces, peut être à l'origine d'une toxicité non souhaitée. Par conséquent, l'utilisation de biocatalyseurs, comme les lipases, se développe pour apporter une solution à cet inconvénient. Cependant, cette voie de synthèse enzymatique fait face à d'autres problèmes, tels qu'une polymérisation moins bien maîtrisée et des polymères de masses molaires faibles. Cette thèse a donc pour objectif de mettre au point une voie de polymérisation du malolactonate de benzyle utilisant la lipase de pancréas de porc (PPL) comme amorceur. Dans un premier temps, nous avons optimisé certains paramètres réactionnels permettant d'obtenir des poly(malate de benzyle) , PMLABe, de masses molaires suffisamment élevées pour que ces polymères puissent être utilisés dans la formulation de vecteurs de principes actifs, grâce à l'utilisation et l'extrapolation d'un plan d'expérience. Nous nous sommes ensuite intéressés à la compréhension du mécanisme réactionnel de la polymérisation enzymatique du malolactonate de benzyle, une β-lactone β-substituée. Les différentes études menées ont permis d'approfondir notre connaissance dans ce domaine. Deux mécanismes ont été proposés et des expériences sont en cours pour confirmer l'un d'entre eux. Finalement, comme l'objectif initial est de proposer une méthode de synthèse de dérivés du PMLA plus biocompatibles conduisant à des polymères sans résidus d'amorceurs chimiques toxiques, nous avons comparé les activités biologiques de nanoparticules préparées à partir de PMLABe synthétisés par voie chimique et par voie enzymatique. Pour cela, nous avons mesuré la captation de ces nanoparticules, encapsulant une sonde de fluorescence, par des cellules hépatiques HepaRG. Puis, nous avons évalué la toxicité aiguë et la toxicité chronique de ces nanoparticules vis-à-vis des cellules HepaRG. Ces études ont permis de mettre en évidence certaines propriétés des nanoparticules ayant une influence sur la survie cellulaire et le métabolisme des cellules HepaRG. De la compréhension théorique aux applications potentielles, cette thèse apporte des connaissances sur la polymérisation enzymatique des lactones substituées, un domaine peu décrit dans la littérature.

La synthèse d’acides aminés ou peptides acylés présentant des propriétés biotensioactives utilisables en industrie cosmétique et pharmaceutique est en pleine progression. Cette réaction d’acylation qui consiste à greffer un acide gras sur une fonction amine ou alcool d’une autre molécule s’effectue dans la grande majorité des cas à l’aide de la réaction chimique de Schotten-Bauman. Cette réaction chimique s’avère performante mais présente de multiples limitations économiques et environnementales pour les industriels. On sait depuis les années 90 que les lipases qui sont physiologiquement des hydrolases en milieu aqueux, peuvent effectuer des réactions d’acylation sur de nombreuses molécules dans un solvant non aqueux tel que le dioxyde de carbone (CO2) supercritique. Ce solvant possède des propriétés intéressantes pour les industriels de par sa non-inflammabilité, sa non toxicité, son faible coût et sa recyclabilité. Le premier objectif de cette étude est de développer un procédé en mini-réacteur continu à lit fixe adapté à la biocatalyse en solvant CO2 supercritique. Cette installation sera dans un second temps utilisée pour effectuer l’acylation de lysine par la lipase B de Candida antarctica (CAL B). Une fois cette preuve de concept établie, il conviendra de trouver les paramètres optimaux de la réaction. Le procédé élaboré au cours de cette étude a permis réaliser l’acylation de lysine pas la CAL B en réacteur continu sous CO2 supercritique. Les technologies en réacteur continu et en phase supercritique peuvent ainsi s’inscrire parmi les voies de recherche possibles dans le but de synthétiser des produits par voie biologique tout en limitant les impacts écologiques. Cependant, il reste encore de nombreux points à éclaircir afin de disposer d’une connaissance plus approfondie de ce procédé avant de pouvoir passer à l’échelle industrielle.

The characterization of the catalytic activity of (phospho)lipases requires specific assays, that are continuous, sensitive, use lipidic substrates and could be applied to high throughput screening. In order to perform these tests, several tailor-made alpha-eleostearic (9Z, 11E, 13E-octadecatrienoic acid) containing glycerophosphatidylcholines (PC) have been synthetized with the alpha-eleostearic acid at the position sn-1 and/or sn-2. The conjugated triene present in this fatty acid constitutes an intrinsic chromophore and, consequently, confers strong UV absorption properties of the fatty acid and the lipids harboring it. PC substrates were coated onto a microplate well and the phospholipase A1 (PLA1) or phospholipase A2 (PLA2) activity was measured continuously by the increase in absorbance, at 272 nm, due to the transition of alpha-eleostearic acid from the adsorbed to the soluble state. Moreover, two structured analogues of PC labeled at the sn-1 (EOPC) or sn-2 (OEPC) position with the alpha-eleostearic acid have been synthetized from rac-glycidol. A non-absorbing and non-hydrolysable by PLA1 and PLA2 O-ether alkyl(C18) was introduced at the other sn position to prevent intramolecular acyl chain migration during the synthesis and the lipolysis. These structured PC were coated onto a microplate and used in a continuous assay, to discriminate, with excellent accuracy, between PLA1 or PLA2 activities. The development of a sensitive enzymatic method using coated substrates analogues to natural lipid is a relevant improvement from current assays for measuring continuously (phosphor)lipases activities and/or their inhibitors due to the alpha-eleostearic acid UV spectroscopic properties, La caractérisation de l'activité enzymatique des (phospho)lipases requiert des tests enzymatiques spécifiques, continus, utilisant des substrats lipidiques et adaptés au criblage à haut débit des activités et/ou des inhibiteurs de (phospho)lipases. Afin de développer de tels tests, la synthèse de glycérophosphatidylcholine (PC) estérifiée en position sn-1 et/ou sn-2 par l'acide alpha-éléostéarique (acide 9Z, 11E, 13E, octadécatriénoïque) a été effectuée. La triple insaturation conjuguée présente au sein de cet acide gras constitue un chromophore intrinsèque qui confère une forte absorption dans le domaine de l'ultra-violet à cet acide gras et aux lipides le contenant. Les PC contenant l'acide alpha-éléostéarique ont été adsorbées par « coating » au fond des puits d'une microplaque de titration. L'hydrolyse du substrat lipidique par une phospholipase A1 (PLA1) ou phospholipase A2 (PLA2), injectée dans le milieu réactionnel, est suivie en continu par l'augmentation de l'absorbance à 272 nm, due à la transition de l'acide alpha-éléostéarique de la phase adsorbée à la phase aqueuse. Des PC hétérogènes ont été synthétisées à partir de rac-glycidol pour effectuer un marquage sélectif de la PC par l'acide alpha-éléostéarique sur la position sn-1 (EOPC) ou sn-2 (OEPC). Pour empêcher la migration de la chaîne acyle, un lien éther non hydrolysable par les PLA1 ou PLA2 a été introduit sur l'autre position sn de la PC avec une chaîne alkyl (C18). Ces PC chimiquement définies ont permis d'élaborer une méthode de dosage en continu de l'activité enzymatique et discriminant les activités PLA1 ou PLA2, ce qui représente un caractère innovant par rapport à toutes les méthodes existantes

This work was to prepare catalysts by immobilizing Mucor miehei lipase into silicate porous materials for the biodiesel production from vegetable oils. To develop this study, several systems based on surfactants were used to synthesize silicate materials with controlled porosity by taking protocols described in the literature or developed in the laboratory. The common point of these materials, whether mesoporous or meso-macroporous, is a hexagonal organization of their mesopores. Meso-macroporous materials were prepared from oil-in- water emulsions (O/W) and from double emulsions (W/O/W) or from solid lipid nanoparticles(SLN). These different materials served as a matrix for immobilization of the lipase. Several methods of immobilization were investigated. Firstly, the lipase was fixed into support by physisorption by immersing material in an enzymatic solution. Secondly, the lipase was linked covalently to matrix with urea bonds. In our case, the material had to be functionalized after this synthesis. Finally, the encapsulation method of the enzyme was carried out only with materials prepared form double emulsions and SLN. All bioreactors were tested by performing a transesterification reaction with methanol. The conditions of this methanolysis were optimized with an experimental design, Ce travail a consisté à préparer des catalyseurs en immobilisant la lipase Mucor miehei dans des matériaux silicatés poreux pour la production de biodiesel à partir d'huiles végétales. Pour développer cette étude, plusieurs systèmes à base de tensioactifs ont été utilisés afin de synthétiser des matériaux silicatés à porosité contrôlée en empruntant des protocoles décrits dans la littérature ou mis au point au laboratoire. Le point commun de ces matériaux, qu'ils soient mésoporeux ou méso-macroporeux est l'organisation hexagonale de leurs mésopores. Les matériaux méso-macroporeux ont été préparés à partir d'émulsions huile dans eau (H/E) et à partir de doubles émulsions (E/H/E) ou encore de nanoparticules solides lipidiques (SLN). Ces différentes matrices ont servi de support pour l'immobilisation de la lipase. Ainsi, plusieurs méthodes ont été investiguées. Premièrement, la lipase a été fixée au support par physisorption en immergeant le matériau dans une solution enzymatique. Deuxièmement, la lipase a été liée de façon covalente à la matrice par des liaisons urée. Pour cela, le matériau a du être fonctionnalisé après sa synthèse. Enfin, l'encapsulation de l'enzyme a été effectuée uniquement avec les supports préparés à partir de doubles émulsions et de SLN. L'ensemble de ces bioréacteurs a été testé en effectuant une réaction de transestérification de l'huile de colza en présence de méthanol. Les conditions de cette méthanolyse ont été optimisées à l'aide d'un plan d'expériences

This work was to prepare catalysts by immobilizing Mucor miehei lipase into silicate porous materials for the biodiesel production from vegetable oils. To develop this study, several systems based on surfactants were used to synthesize silicate materials with controlled porosity by taking protocols described in the literature or developed in the laboratory. The common point of these materials, whether mesoporous or meso-macroporous, is a hexagonal organization of their mesopores. Meso-macroporous materials were prepared from oil-in- water emulsions (O/W) and from double emulsions (W/O/W) or from solid lipid nanoparticles(SLN). These different materials served as a matrix for immobilization of the lipase. Several methods of immobilization were investigated. Firstly, the lipase was fixed into support by physisorption by immersing material in an enzymatic solution. Secondly, the lipase was linked covalently to matrix with urea bonds. In our case, the material had to be functionalized after this synthesis. Finally, the encapsulation method of the enzyme was carried out only with materials prepared form double emulsions and SLN. All bioreactors were tested by performing a transesterification reaction with methanol. The conditions of this methanolysis were optimized with an experimental design; Ce travail a consisté à préparer des catalyseurs en immobilisant la lipase Mucor miehei dans des matériaux silicatés poreux pour la production de biodiesel à partir d'huiles végétales. Pour développer cette étude, plusieurs systèmes à base de tensioactifs ont été utilisés afin de synthétiser des matériaux silicatés à porosité contrôlée en empruntant des protocoles décrits dans la littérature ou mis au point au laboratoire. Le point commun de ces matériaux, qu'ils soient mésoporeux ou méso-macroporeux est l'organisation hexagonale de leurs mésopores. Les matériaux méso-macroporeux ont été préparés à partir d'émulsions huile dans eau (H/E) et à partir de doubles émulsions (E/H/E) ou encore de nanoparticules solides lipidiques (SLN). Ces différentes matrices ont servi de support pour l'immobilisation de la lipase. Ainsi, plusieurs méthodes ont été investiguées. Premièrement, la lipase a été fixée au support par physisorption en immergeant le matériau dans une solution enzymatique. Deuxièmement, la lipase a été liée de façon covalente à la matrice par des liaisons urée. Pour cela, le matériau a du être fonctionnalisé après sa synthèse. Enfin, l'encapsulation de l'enzyme a été effectuée uniquement avec les supports préparés à partir de doubles émulsions et de SLN. L'ensemble de ces bioréacteurs a été testé en effectuant une réaction de transestérification de l'huile de colza en présence de méthanol. Les conditions de cette méthanolyse ont été optimisées à l'aide d'un plan d'expériences

Quercetin (QCT) is a plant-produced polyphenolic compound well-known for its antioxidant activities and beneficial health effects. Its solubility, stability, bioavailability and biological activities may be improved by a selective acylation of its hydroxyl groups. This work aims at studying the possibility of QCT enzymatic acetylation by Candida antarctica lipase B (CALB), the most industrially exploited lipase for regio- and enantioselective esterifications. In prospect of the rational enzyme design, a molecular modeling approach was implemented to understand the interactions that govern the substrate positioning and orientation in the lipase's active site. In a first experimental part, the absence of CALB acetylation activity towards quercetin in excess of vinyl acetate was confirmed. In a second part, this inactivity of CALB was explained by means of docking and molecular dynamics simulations. This results from an inappropriate positioning of the acyl donor linked to the catalytic serine and from an insufficient proximity of QCT hydroxyls vis-à-vis catalytic residues. The distance of QCT from the catalytic triad is due to its rigidity and to the narrow active site as well as to hydrophobic and electrostatic interactions between the substrate and the cavity residues. On the contrary, this molecular simulation approach predicts an appropriate positioning of both substrates in the active site of Pseudomonas cepacia lipase (PCL), which can perform QCT acetylation. In a third part, the impact of mutations of two residues implicated in the stabilization of QCT by hydrophobic interactions in CALB was investigated through simulations. The substitution of isoleucines by alanines and valines led to an increase in the catalytic pocket volume which intensified the mobility of QCT. However, these mutations are insufficient to allow an appropriate positioning of acetate and QCT in relation to the catalytic triad. The last part of this work focuses on the electrostatic interactions between QCT and CALB's active site. The substrate orientation in the cavity following methylation or acetylation of QCT's hydroxyl groups was clarified, La quercétine (QCT) est un composé polyphénolique d'origine végétale connu pour ses activités antioxydantes et ses effets bénéfiques sur la santé. Sa solubilité, sa stabilité, sa biodisponibilité et ses activités biologiques peuvent être améliorées par une acylation sélective de ses groupements hydroxylés. Ce travail vise à étudier la possibilité d'une acétylation enzymatique de la QCT par la lipase B de Candida antarctica (CALB), la lipase la plus exploitée industriellement pour des estérifications régio- et énantiosélectives. Dans une perspective d'ingénierie rationnelle de l'enzyme, une démarche de modélisation moléculaire est mise en oeuvre pour mieux comprendre les interactions qui régissent le positionnement et l'orientation du substrat dans le site actif de la lipase. Dans une première partie expérimentale, l'absence d'activité d'acétylation de la CALB envers la QCT, en présence d'un excès d'acétate de vinyle, a été confirmé. Dans une seconde partie, cette inactivité de la CALB a été expliquée à l'aide de simulations de docking et de dynamique moléculaire. Elle résulte d'une orientation inappropriée du donneur d'acyle liée à la sérine catalytique et d'une proximité insuffisante des hydroxyles de la QCT vis-à-vis des résidus catalytiques. L'éloignement de la QCT de la triade catalytique est due à la rigidité de la molécule, l'étroitesse du site actif ainsi qu'à des interactions hydrophobes et électrostatiques entre le substrat et les résidus de la cavité. En revanche, cette approche de simulation moléculaire prédit un bon positionnement des deux substrats dans le site actif de la lipase de Pseudomonas cepacia (PCL), laquelle est capable d'acétyler la QCT. Dans une troisième partie, l'influence de mutations de deux résidus impliqués dans les liaisons de stabilisation hydrophobe de la QCT dans la CALB a été investiguée par simulation. La substitution d'isoleucines par des valines et des alanines conduit à une augmentation du volume de la poche catalytique et une mobilité accrue de la QCT. Mais ces mutations sont insuffisantes pour permettre un positionnement adéquat de l'acétate et de la QCT par rapport à la triade catalytique. La dernière partie focalise sur les interactions électrostatiques entre la QCT et le site actif de CALB. Les orientations du substrat dans la cavité suite à une méthylation ou une acétylation des groupements hydroxyles de la QCT sont précisées

Quercetin (QCT) is a plant-produced polyphenolic compound well-known for its antioxidant activities and beneficial health effects. Its solubility, stability, bioavailability and biological activities may be improved by a selective acylation of its hydroxyl groups. This work aims at studying the possibility of QCT enzymatic acetylation by Candida antarctica lipase B (CALB), the most industrially exploited lipase for regio- and enantioselective esterifications. In prospect of the rational enzyme design, a molecular modeling approach was implemented to understand the interactions that govern the substrate positioning and orientation in the lipase's active site. In a first experimental part, the absence of CALB acetylation activity towards quercetin in excess of vinyl acetate was confirmed. In a second part, this inactivity of CALB was explained by means of docking and molecular dynamics simulations. This results from an inappropriate positioning of the acyl donor linked to the catalytic serine and from an insufficient proximity of QCT hydroxyls vis-à-vis catalytic residues. The distance of QCT from the catalytic triad is due to its rigidity and to the narrow active site as well as to hydrophobic and electrostatic interactions between the substrate and the cavity residues. On the contrary, this molecular simulation approach predicts an appropriate positioning of both substrates in the active site of Pseudomonas cepacia lipase (PCL), which can perform QCT acetylation. In a third part, the impact of mutations of two residues implicated in the stabilization of QCT by hydrophobic interactions in CALB was investigated through simulations. The substitution of isoleucines by alanines and valines led to an increase in the catalytic pocket volume which intensified the mobility of QCT. However, these mutations are insufficient to allow an appropriate positioning of acetate and QCT in relation to the catalytic triad. The last part of this work focuses on the electrostatic interactions between QCT and CALB's active site. The substrate orientation in the cavity following methylation or acetylation of QCT's hydroxyl groups was clarified, La quercétine (QCT) est un composé polyphénolique d'origine végétale connu pour ses activités antioxydantes et ses effets bénéfiques sur la santé. Sa solubilité, sa stabilité, sa biodisponibilité et ses activités biologiques peuvent être améliorées par une acylation sélective de ses groupements hydroxylés. Ce travail vise à étudier la possibilité d'une acétylation enzymatique de la QCT par la lipase B de Candida antarctica (CALB), la lipase la plus exploitée industriellement pour des estérifications régio- et énantiosélectives. Dans une perspective d'ingénierie rationnelle de l'enzyme, une démarche de modélisation moléculaire est mise en oeuvre pour mieux comprendre les interactions qui régissent le positionnement et l'orientation du substrat dans le site actif de la lipase. Dans une première partie expérimentale, l'absence d'activité d'acétylation de la CALB envers la QCT, en présence d'un excès d'acétate de vinyle, a été confirmé. Dans une seconde partie, cette inactivité de la CALB a été expliquée à l'aide de simulations de docking et de dynamique moléculaire. Elle résulte d'une orientation inappropriée du donneur d'acyle liée à la sérine catalytique et d'une proximité insuffisante des hydroxyles de la QCT vis-à-vis des résidus catalytiques. L'éloignement de la QCT de la triade catalytique est due à la rigidité de la molécule, l'étroitesse du site actif ainsi qu'à des interactions hydrophobes et électrostatiques entre le substrat et les résidus de la cavité. En revanche, cette approche de simulation moléculaire prédit un bon positionnement des deux substrats dans le site actif de la lipase de Pseudomonas cepacia (PCL), laquelle est capable d'acétyler la QCT. Dans une troisième partie, l'influence de mutations de deux résidus impliqués dans les liaisons de stabilisation hydrophobe de la QCT dans la CALB a été investiguée par simulation. La substitution d'isoleucines par des valines et des alanines conduit à une augmentation du volume de la poche catalytique et une mobilité accrue de la QCT. Mais ces mutations sont insuffisantes pour permettre un positionnement adéquat de l'acétate et de la QCT par rapport à la triade catalytique. La dernière partie focalise sur les interactions électrostatiques entre la QCT et le site actif de CALB. Les orientations du substrat dans la cavité suite à une méthylation ou une acétylation des groupements hydroxyles de la QCT sont précisées

This work focused on the development of efficient continuous processes for the production of esters from crude or refined high oleic sunflower oil with enzymatic packed bed reactor presenting high levels of productivity and stability. A process of continuous transesterification in packed bed reactor using Novozyme 435 (lipase B from Candida antarctica immobilized onto Lewatit VP OC 1600), a non-specific biocatalyst, was optimized to transformation of high-oleic sunflower oil into butylic esters. The phenomena of partition of polar compounds (phospholipids found in crude oils, produced glycerol etc.) between the reaction medium and the enzymatic support were managed using tert-butanol, a polar solvent. The conditions that enabled the best compromise between stability, productivity and production yields were obtained with an initial oil concentration of 500 mM and a molar ratio between co-substrates of 5. Such conditions enabled a productivity of 13.8 tons.kg-1.kg of Novozyme 435-1 to be reached. The reactor exhibited great stability for 50 consecutive days without any loss of activity. That enabled to minimize the high costs of the enzyme. The novelty of the process was the use of crude oils, containing high levels of natural antioxidants (phospholipids, tocopherols etc.). We demonstrated that these minor components of oils were preserved during the transesterification process. It conferred the synthesized esters some remarkable properties of oxidative resistance.The economic relevance of the process was improved thanks to the development of a new biocatalyst onto a very hydrophobic support (Accurel MP) in order to avoid any adsorptions of polar compounds. An economic analysis (maximisation of the net present value) enabled to rationalize the optimal immobilisation conditions. Over the whole process, it enabled a 50% saving on the global expenses.__ In continuous transesterification conditions, no difference in the product profile was noticed between the new biocatalyst and Novozyme 435.Finally, an alternative to direct transesterification of oil was considered. A first stage of oil hydrolysis is followed by a process of fatty acid recovery and a stage of enzymatic esterification into esters. In order to realize/complete this last stage, the best reaction system was a solvent-free medium. A continuous reactor for the esterification of oleic acid with isobutanol was optimized. It enabled a reactor stable/a stable reactor for 54 consecutive days, respecting the conditions of white biotechnologies. An annual productivity of 126 tons.year-1.kg of Novozyme 435-1 was reached. That represented a productivity improvement by a factor of 9.2 in comparison with the transesterification process.; Cette étude a porté sur le développement de procédés continus performants de production d’esters à partir de l’huile de tournesol hautement oléique vierge ou raffinée en réacteurs enzymatiques à lit fixe, très productifs et stables dans le temps. Un procédé de transestérification continue en réacteur à lit fixe utilisant Novozyme 435 (lipase B de candida antarctica immobilisée sur Lewatit VP OC 1600), biocatalyseur non régio-spécifique, a été optimisé pour transformer de l’huile vierge de tournesol hautement oléique en esters butyliques. Les phénomènes de partition des composés polaires (phospholipides présents initialement dans l’huile, du glycérol co-produits etc.) entre milieu réactionnel et support enzymatique ont été gérés grâce à l’utilisation de tert-butanol, un solvant polaire. Les conditions assurant le meilleur compromis entre stabilité, productivité et rendements de production d’esters ont été obtenues pour une concentration initiale en huile de 500mM et un rapport molaire entre substrats de 5. De telles conditions permettent une productivité de 13,8 tonnes.an-1.kg de Novozyme 435-1. Le réacteur ainsi dimensionné s’est avéré stable pendant 50 jours consécutifs sans aucune perte d’activité, permettant de minimiser le coût élevé de l’enzyme. L’originalité du procédé est l’utilisation d’huiles vierges contenant des antioxydants naturels (phospholipides, tocophérols etc.). Nous avons démontré que ces composés mineurs sont préservés au cours du procédé de transestérification. Cela confère aux esters formés de remarquables propriétés de résistances à l’oxydation.La pertinence économique du procédé a été améliorée grâce au développement d’un nouveau biocatalyseur sur support hydrophobe (l’Accurel MP) permettant d’éviter toute adsorption de composés polaires. Une analyse économique du procédé (maximisation de la valeur nette actualisée) a permis de rationaliser les conditions optimales d’immobilisation. Une économie de l’ordre de 50% sur les coûts générés tout au long du temps de vie du procédé a pu ainsi être obtenue. En conditions de transestérification continue, aucune différence dans le profil de produits par rapport à Novozyme 435 n’a été observée. Finalement, une alternative à la transestérification directe de l‘huile a été envisagée. Une première phase d’hydrolyse de l’huile est suivie d’un procédé de récupération des acides gras qui sont dans un second temps estérifiés enzymatiquement. Pour réaliser cette dernière étape, le meilleur système réactionnel s’est avéré être le milieu sans solvant. Un réacteur continu d’estérification de l’acide oléique avec l’isobutanol a été optimisé. Cela a permis un réacteur stable pendant 54 jours consécutifs et respectant les critères des biotechnologies blanches. Une productivité annuelle de 126 tonnes.kg de Novozyme 435-1 a été atteinte. Cela représente une amélioration de la productivité d’un facteur 9,2 par rapport au procédé de transestérification développée précédemment

Flavonoids are plant-produced polyhydroxylated compounds, well-known for their beneficial health effects. In order to obtain more stable and soluble derivatives for incorporation in hydrophobic formulations without damaging the biological activities of the native molecules, a solution consists to perform a regioselective acylation of these molecules. This can be accomplished by using lipase biocatalysts, in organic media. Several experimental studies dealing with such processes are available, but none of them give any explanation, at the molecular level, for the regioselectivity of such reactions. This study aimed to apply different molecular modelling tools in order to better understand, at the molecular level, the selectivity properties of the acetylation of three flavonoids (quercetin and its glycosylated derivatives isoquercitrin and rutin), by using the lipases CALB and PCL. Firstly, docking simulations were applied, in order to obtain the most probable positions and orientations of the flavonoids in the cavities of acetylated lipases. Then, molecular dynamics simulations were performed, aiming to study the structural stability of the complexes upon a period of time and specially the stability of the enzyme-substrates interactions. Finally, quantum chemical simulations (DFT) were applied to evaluate the chemical reactivity of the flavonoids as docked in the complexes. The trends observed during the simulations were well correlated with previous experimental results on the acetylation reaction of these flavonoids. Overall, the results showed that the selectivity in such reactions depends upon the substrates (flavonoid and acetate) orientations in the enzyme catalytic cavity, the intermolecular interactions that stabilize these substrates and the intrinsic chemical reactivity of the flavonoids OH groups reaching the catalytic residues., Les flavonoïdes sont des composés poly-hydroxylés d'origine végétale, connus pour leurs vertus pour la santé. Afin d'obtenir des dérivés plus stables et solubles dans des formulations hydrophobes tout en conservant les activités biologiques des molécules d'origine, une solution consiste à acyler ces composés de manière régiosélective. Ceci peut être accompli en utilisant des lipases comme catalyseurs, en milieu organique. Grand nombre d'études expérimentales sur ces bioprocédés sont disponibles, mais aucune d'entre elles n'apporte d'explication, au niveau moléculaire, de la sélectivité de ces réactions d'acylation. Le but de cette étude est d'appliquer différents outils de simulation moléculaire pour mieux comprendre, au niveau moléculaire, les propriétés de sélectivité de l'acétylation de trois flavonoïdes (quercétine et ses dérivés glycosylés isoquercitrine et rutine), en utilisant les lipases CALB et PCL. D'abord, des simulations de docking ont été appliquées, afin d'obtenir les positions et les orientations les plus probables des flavonoïdes dans la cavité des lipases préalablement acétylées. Ensuite, des simulations de dynamique moléculaire ont été exécutées sur les complexes obtenus par docking, afin d'étudier stabilité structurale des complexes sur une période de temps et notamment la stabilité des interactions enzyme-substrats. Enfin, des simulations basées sur une approche de chimie quantique (DFT) ont été appliquées pour évaluer la réactivité chimique des flavonoïdes dockées dans les complexes. Les premières tendances observées aux cours des simulations ont présenté une bonne corrélation avec les résultats expérimentaux d'acétylation. Globalement, les résultats obtenus ont montré que la sélectivité de ces réactions dépend de l'orientation des substrats (flavonoïde et acétate) dans la cavité catalytique de la lipase, des interactions intermoléculaires stabilisant ces substrats et de la réactivité chimique intrinsèque des groupements OH des flavonoïdes se situant à proximité des résidus catalytiques.

Flavonoids are plant-produced polyhydroxylated compounds, well-known for their beneficial health effects. In order to obtain more stable and soluble derivatives for incorporation in hydrophobic formulations without damaging the biological activities of the native molecules, a solution consists to perform a regioselective acylation of these molecules. This can be accomplished by using lipase biocatalysts, in organic media. Several experimental studies dealing with such processes are available, but none of them give any explanation, at the molecular level, for the regioselectivity of such reactions. This study aimed to apply different molecular modelling tools in order to better understand, at the molecular level, the selectivity properties of the acetylation of three flavonoids (quercetin and its glycosylated derivatives isoquercitrin and rutin), by using the lipases CALB and PCL. Firstly, docking simulations were applied, in order to obtain the most probable positions and orientations of the flavonoids in the cavities of acetylated lipases. Then, molecular dynamics simulations were performed, aiming to study the structural stability of the complexes upon a period of time and specially the stability of the enzyme-substrates interactions. Finally, quantum chemical simulations (DFT) were applied to evaluate the chemical reactivity of the flavonoids as docked in the complexes. The trends observed during the simulations were well correlated with previous experimental results on the acetylation reaction of these flavonoids. Overall, the results showed that the selectivity in such reactions depends upon the substrates (flavonoid and acetate) orientations in the enzyme catalytic cavity, the intermolecular interactions that stabilize these substrates and the intrinsic chemical reactivity of the flavonoids OH groups reaching the catalytic residues, Les flavonoïdes sont des composés poly-hydroxylés d'origine végétale, connus pour leurs vertus pour la santé. Afin d'obtenir des dérivés plus stables et solubles dans des formulations hydrophobes tout en conservant les activités biologiques des molécules d'origine, une solution consiste à acyler ces composés de manière régiosélective. Ceci peut être accompli en utilisant des lipases comme catalyseurs, en milieu organique. Grand nombre d'études expérimentales sur ces bioprocédés sont disponibles, mais aucune d'entre elles n'apporte d'explication, au niveau moléculaire, de la sélectivité de ces réactions d'acylation. Le but de cette étude est d'appliquer différents outils de simulation moléculaire pour mieux comprendre, au niveau moléculaire, les propriétés de sélectivité de l'acétylation de trois flavonoïdes (quercétine et ses dérivés glycosylés isoquercitrine et rutine), en utilisant les lipases CALB et PCL. D'abord, des simulations de docking ont été appliquées, afin d'obtenir les positions et les orientations les plus probables des flavonoïdes dans la cavité des lipases préalablement acétylées. Ensuite, des simulations de dynamique moléculaire ont été exécutées sur les complexes obtenus par docking, afin d'étudier stabilité structurale des complexes sur une période de temps et notamment la stabilité des interactions enzyme-substrats. Enfin, des simulations basées sur une approche de chimie quantique (DFT) ont été appliquées pour évaluer la réactivité chimique des flavonoïdes dockées dans les complexes. Les premières tendances observées aux cours des simulations ont présenté une bonne corrélation avec les résultats expérimentaux d'acétylation. Globalement, les résultats obtenus ont montré que la sélectivité de ces réactions dépend de l'orientation des substrats (flavonoïde et acétate) dans la cavité catalytique de la lipase, des interactions intermoléculaires stabilisant ces substrats et de la réactivité chimique intrinsèque des groupements OH des flavonoïdes se situant à proximité des résidus catalytiques

Flavonoids are plant-produced polyhydroxylated compounds, well-known for their beneficial health effects. In order to obtain more stable and soluble derivatives for incorporation in hydrophobic formulations without damaging the biological activities of the native molecules, a solution consists to perform a regioselective acylation of these molecules. This can be accomplished by using lipase biocatalysts, in organic media. Several experimental studies dealing with such processes are available, but none of them give any explanation, at the molecular level, for the regioselectivity of such reactions. This study aimed to apply different molecular modelling tools in order to better understand, at the molecular level, the selectivity properties of the acetylation of three flavonoids (quercetin and its glycosylated derivatives isoquercitrin and rutin), by using the lipases CALB and PCL. Firstly, docking simulations were applied, in order to obtain the most probable positions and orientations of the flavonoids in the cavities of acetylated lipases. Then, molecular dynamics simulations were performed, aiming to study the structural stability of the complexes upon a period of time and specially the stability of the enzyme-substrates interactions. Finally, quantum chemical simulations (DFT) were applied to evaluate the chemical reactivity of the flavonoids as docked in the complexes. The trends observed during the simulations were well correlated with previous experimental results on the acetylation reaction of these flavonoids. Overall, the results showed that the selectivity in such reactions depends upon the substrates (flavonoid and acetate) orientations in the enzyme catalytic cavity, the intermolecular interactions that stabilize these substrates and the intrinsic chemical reactivity of the flavonoids OH groups reaching the catalytic residues., Les flavonoïdes sont des composés poly-hydroxylés d'origine végétale, connus pour leurs vertus pour la santé. Afin d'obtenir des dérivés plus stables et solubles dans des formulations hydrophobes tout en conservant les activités biologiques des molécules d'origine, une solution consiste à acyler ces composés de manière régiosélective. Ceci peut être accompli en utilisant des lipases comme catalyseurs, en milieu organique. Grand nombre d'études expérimentales sur ces bioprocédés sont disponibles, mais aucune d'entre elles n'apporte d'explication, au niveau moléculaire, de la sélectivité de ces réactions d'acylation. Le but de cette étude est d'appliquer différents outils de simulation moléculaire pour mieux comprendre, au niveau moléculaire, les propriétés de sélectivité de l'acétylation de trois flavonoïdes (quercétine et ses dérivés glycosylés isoquercitrine et rutine), en utilisant les lipases CALB et PCL. D'abord, des simulations de docking ont été appliquées, afin d'obtenir les positions et les orientations les plus probables des flavonoïdes dans la cavité des lipases préalablement acétylées. Ensuite, des simulations de dynamique moléculaire ont été exécutées sur les complexes obtenus par docking, afin d'étudier stabilité structurale des complexes sur une période de temps et notamment la stabilité des interactions enzyme-substrats. Enfin, des simulations basées sur une approche de chimie quantique (DFT) ont été appliquées pour évaluer la réactivité chimique des flavonoïdes dockées dans les complexes. Les premières tendances observées aux cours des simulations ont présenté une bonne corrélation avec les résultats expérimentaux d'acétylation. Globalement, les résultats obtenus ont montré que la sélectivité de ces réactions dépend de l'orientation des substrats (flavonoïde et acétate) dans la cavité catalytique de la lipase, des interactions intermoléculaires stabilisant ces substrats et de la réactivité chimique intrinsèque des groupements OH des flavonoïdes se situant à proximité des résidus catalytiques.

Synthetic biodegradable polymers have attracted increasing interest over the last ten years. Polyesters occupy a leading position due to their additional bioassimilable character. : They can be of natural or synthetic origin. At any rate, they can be prepared by ring-opening polymerization (ROP) from lactons1. The use of these lactones is sometimes restricted because of their weak reactivity. This problem can be avoided by the use of very reactive catalytic systems based on strong metal reactivity which are not always compatible with an application in biology (pharmacology, environment)2. An approach to offset this problem consists in 'chemically 'speeding up these monomers to improve the process of polymerization. L-lacOCA is an analogue of L-lactide which has a function O-Carboxyanhydride (OCA). This monomer is much more reactive than the identical cyclical dilactone: it polymerizes in a controlled way and in a living manner in softer conditions3. This work begins with a theoretical study of ROP of L-lacOCA and L-lactide catalyzed by 4-diméthylaminopyridine (DMAP) in the presence of alcohol. The mechanism of polymerization revealed consists in a basic activation of the initiator by the DMAP. For this catalyst, it has been shown for the first time an unusual bifunctional mode of action, where a weak energy hydrogen bonding was involved4. The second part of the manuscript describes the development of ROP of L-lacOCA with an ecofriendly catalytic system: the enzymatic catalysis. Up to now, enzymes accomplished ROP of the lactide hardly. With lipases Novozyme 435 and PS, it was possible to obtain easelier polylactide of high molecular weight from the activated analogue of lactide. In the case of Novozyme 435, the polymerization was controlled and has a living character. In a last part, we tried to extend the principle of activation of the OCA moiety to other monomers. We studied ROP of β-OCAs, 6-rings O-carboxyanhydrides which could give access to natural polymers as polyhydroxybutyrate. Three monomers of this type, PivOCA, MepOCA and ButOCA were synthetized. The study of their reactivity put forward a problem of selectivity between the two carbonyls of the OCA moiety during the nucleophilic attack. Because of secondary reactions, experiments of ROP have shown that it was difficult to achieve properly the synthesis of these polyesters.Références1. Biopolymers, Wiley VCH, 2003, Vol. 3a-3b-4.2. O. Dechy-Cabaret, B. Martin-Vaca, D. Bourissou, Chem. Rev., 2004 (104) 6147.3. O. Thillaye du Boullay, E. Marchal, B. Martin-Vaca, F. P. Cossio and D. Bourissou., J. Am. Chem. Soc., 2006 (128) 16442.4. C. Bonduelle, B. Martin-Vaca, F.P. Cossio, D. Bourissou, Chem. Eur. J., 2008 , 14, 5304.; L'utilisation de polymères biodégradables synthétiques connaît un grand essor depuis une dizaine d'années. Parmi ces polymères, les polyesters occupent une place privilégiée car ils sont biocompatibles : ils sont d'origine naturelle ou d'origine synthétique. Dans tous les cas, on peut les préparer par polymérisation par ouverture de cycle (ROP) à partir de lactones1. L'utilisation des lactones est parfois limitée à cause de leur faible polymérisabilité. Cette dernière est contournée par l'utilisation de systèmes catalytiques très réactifs souvent à base de métaux qui ne sont pas toujours compatibles avec une application en biologie (pharmacologie, environnement)2. Une approche pour pallier ce problème consiste à activer ‘chimiquement' ces monomères pour en tirer un avantage dans le processus de polymérisation. Le L-lacOCA est ainsi un analogue du L-lactide qui possède une fonction O-carboxyanhydride (OCA). Ce monomère est beaucoup plus réactif que la dilactone cyclique équivalente : il polymérise de façon contrôlée et vivante dans des conditions catalytiques plus douces3. Ce travail commence par une étude théorique de la ROP du L-lacOCA et du L-lactide catalysée par la 4-diméthylaminopyridine (DMAP) et en présence d'un alcool. Le mécanisme de la polymérisation ainsi révélé consiste en une activation basique de l'amorceur par la DMAP. Pour ce catalyseur, il y a mise en évidence pour la première fois d'un mode d'action bifonctionnel inusuel qui met en jeu une liaison hydrogène de faible énergie4. La deuxième partie du manuscrit décrit le développement de la ROP du L-lacOCA avec un systême catalytique alternatif écocompatible : la catalyse enzymatique. Jusqu'à maintenant, les enzymes réalisent difficilement la ROP du lactide. Avec deux lipases, la Novozyme 435 et la lipase PS, il a été possible d'obtenir du polylactide de haut poids moléculaire à partir du monomère activé. Dans le cas de la Novozyme 435, la polymérisation est contrôlée et possède un caractère vivant. Dans une dernière partie, nous avons essayé d'étendre le principe d'activation du motif OCA à d'autres monomères. Nous avons étudié la ROP des β-OCAs, les O-carboxyanhydrides à 6 chaînons qui pourraient donner accès aux polymères naturels comme le PHB. Trois monomères de ce type, le PivOCA, le MepOCA et le ButOCA ont été synthétisés. L'étude de leurs réactivités a mis en avant un problème de sélectivité entre les deux carbonyls du motif OCA lors d'une attaque nucléophile. A cause de réactions secondaires, les essais de ROP ont montré qu'il était difficile d'accéder proprement à des polyesters.Références1. Biopolymers, Wiley VCH, 2003, Vol. 3a-3b-4.2. O. Dechy-Cabaret, B. Martin-Vaca, D. Bourissou, Chem. Rev., 2004 (104) 6147.3. O. Thillaye du Boullay, E. Marchal, B. Martin-Vaca, F. P. Cossio and D. Bourissou., J. Am. Chem. Soc., 2006 (128) 16442.4. C. Bonduelle, B. Martin-Vaca, F.P. Cossio, D. Bourissou, Chem. Eur. J., 2008 , 14, 5304.

This work aims to study the performances and the regioselcetivity of two lipases throughout the acylation of flavonoids in organic medium. This study showed that the solubility in acetonitrile, acetone and tert-amyl alcohol depends on the nature of the flavonoid. The highest solubility, in actonitrile, was obtained with the naringenin and hesperitin and the lowest with rutin and isoquercitrin. The thermophysical properties are also affected by the nature of flavonoids. Thus glycosylated flavonoids are characterized by a low melting point and a high enthalpy of fusion compared to the aglycon ones. From the kinetic acylation data, the highest conversion yields of 99% were obtained with quercetin. These conversion yields vary according to the nature of the flavonoid and the acyl donor, the molar ratio (vinyl acetate/flavonoid) and the nature of the solvent. The lowest conversion yield was obtained with hesperitin. Molecular modeling of flavonoids in vacuum and solvents allows to study the role of conformation structure on solubility and to release the structure-activity relationship with many electronic descriptors. Finally, OPLS all atoms were built to study, by molecular dynamics, quercetin in condensed phases of organic solvents., Ce travail a pour objectif d'étudier les perfomances et la régiosélectivité de deux lipases lors de l'acylation de flavonoïdes en milieu organique. Cette étude a permis de montrer que la solubilité dans l'acétonitrile, l'acétone et le tert-amyl alcool dépend de la nature du flavonoïde. La solubilité la plus élevée a été obtenue avec la naringénine et l'hepéritine et la plus faible pour la rutine et l'isoquercitrine. Les propriétés thermophysiques sont également affectées par la nature du flavonoïde. Ainsi, les flavonoïdes glycosylés possèdent un point de fusion moins élevé et une enthalpie de fusion plus élevée que ceux des aglycones. Du point de vue cinétique d'acylation, des rendements de conversion de 99% ont été obtenus avec la quercétine. Ces rendements varient en fonction de la nature du flavonoïde et du donneur d'acyle, du rapport molaire (vinyle acétate/ flavonoïde) et de la nature du solvant. Le rendement le plus faible a été obtenu avec l'hespéritine. La modélisation moléculaire de flavonoïdes dans le vide et dans des solvants a permis d'étudier le rôle de la conformation sur la solubilité et de dégager des relations structure-activité pour un certain nombre de descripteurs moléculaires. Enfin des modèles OPLS tout atomes ont été construits pour étudier par dynamique moléculaire la quercétine dans des phases condensées de solvants organiques

This work aims to study the performances and the regioselcetivity of two lipases throughout the acylation of flavonoids in organic medium. This study showed that the solubility in acetonitrile, acetone and tert-amyl alcohol depends on the nature of the flavonoid. The highest solubility, in actonitrile, was obtained with the naringenin and hesperitin and the lowest with rutin and isoquercitrin. The thermophysical properties are also affected by the nature of flavonoids. Thus glycosylated flavonoids are characterized by a low melting point and a high enthalpy of fusion compared to the aglycon ones. From the kinetic acylation data, the highest conversion yields of 99% were obtained with quercetin. These conversion yields vary according to the nature of the flavonoid and the acyl donor, the molar ratio (vinyl acetate/flavonoid) and the nature of the solvent. The lowest conversion yield was obtained with hesperitin. Molecular modeling of flavonoids in vacuum and solvents allows to study the role of conformation structure on solubility and to release the structure-activity relationship with many electronic descriptors. Finally, OPLS all atoms were built to study, by molecular dynamics, quercetin in condensed phases of organic solvents., Ce travail a pour objectif d'étudier les perfomances et la régiosélectivité de deux lipases lors de l'acylation de flavonoïdes en milieu organique. Cette étude a permis de montrer que la solubilité dans l'acétonitrile, l'acétone et le tert-amyl alcool dépend de la nature du flavonoïde. La solubilité la plus élevée a été obtenue avec la naringénine et l'hepéritine et la plus faible pour la rutine et l'isoquercitrine. Les propriétés thermophysiques sont également affectées par la nature du flavonoïde. Ainsi, les flavonoïdes glycosylés possèdent un point de fusion moins élevé et une enthalpie de fusion plus élevée que ceux des aglycones. Du point de vue cinétique d'acylation, des rendements de conversion de 99% ont été obtenus avec la quercétine. Ces rendements varient en fonction de la nature du flavonoïde et du donneur d'acyle, du rapport molaire (vinyle acétate/ flavonoïde) et de la nature du solvant. Le rendement le plus faible a été obtenu avec l'hespéritine. La modélisation moléculaire de flavonoïdes dans le vide et dans des solvants a permis d'étudier le rôle de la conformation sur la solubilité et de dégager des relations structure-activité pour un certain nombre de descripteurs moléculaires. Enfin des modèles OPLS tout atomes ont été construits pour étudier par dynamique moléculaire la quercétine dans des phases condensées de solvants organiques

Flavonoids are polyphenolic compounds characteristic of higher plants. They are largely present in human diet and their properties are likely to interest food, cosrnetic and pharmaceutical industries. The aim of this work was to synthesize phenolic esters of flavonoids by an enzyrnatic process. This acylation should modify their physicochemical properties and eventually enhance their biological properties. Immobilized Candida antarctica lipase B (Novozym 435®) was used to catalyse acylation of flavonoids with various aromatic non activated acyl donors. Aromatic esters of non-substituted acids (benzoic and cinnamic acids) were synthesized with good yields. Best results were obtained by transesterification under reduced pressure. At best, a 99% conversion yield of flavonoid was obtained in 25 h, in the presence of solvent (2-methylbutan-2-ol) at 80°C, 200 mbar. In media where the acyldonor acts as the solvent, total conversion of flavonoid glucosides and neohesperidosides was reached in less than 12 h, at 80°C, 200 mbar. Principal handicap of these syntheses was the low solubility of flavonoid glycosides in organic solvents. All characterized products (phloridzin cinnamate, benzoate, salicylate, isoquercitrin 4ilinamate, neohesperidine dihydrochalcone cinnamate and salicylate) are monoesters regioselectively acylated on position 6OH of the glycoside moiety (primary hydroxyl). However, Novozym 435® did not synthesize phenolic esters of flavonoids when acyl donor has a phenolic fonction conjugated with the carboxylic function (caffeic acid). An exception resides in the synthesis of flavonoid salicylates which only occurred in methyl salicylate, liquid in our experimental conditions., Les flavonoïdes sont des composés polyphénoliques caractéristiques des végétaux supérieurs. Ils sont largement présents dans notre alimentation et leurs propriétés intéressent les industries agroalimentaires, cosmétiques et pharmaceutiques.L'objectif de ce travail était de synthétiser des esters phénoliques de flavonoïdes par voie enzymatique afin de modifier leurs caractéristiques physico-chimiques et augmenter éventuellement leurs propriétés biologiques. La lipase B de Candida antarctica a été utilisée sous forme immobilisée (Novozym 435®) pour étudier la faisabilité de la synthèse de différents esters aromatiques de flavonoïdes avec des donneurs d'acyles non activés. Des esters d'acides aromatiques non substitués (acides benzoïque et cinnamique) ont été synthétisés avec de bons rendements. Les meilleurs résultats ont été obtenus par transestérification sous pression réduite. En présence de solvant (2-méthylbutan-2-01), on obtient jusqu'à 99% de conversion du flavonoïde en 25 h à 80°C, 200 mbar de pression. Dans les milieux où le rôle du solvant est joué par le donneur d'acyle lui-même, la conversion des flavonoïdes glucosylés et néohespéridosylés est totale en moins de 12 h à 80°C, 200 mbar. Le principal handicap de ces synthèses est la faible solubilité des flavonoïdes glycosylés dans les solvants organiques. Un certain nombre de produits ont été caractérisés (cinnamate, benzoate, salicylate de phloridzine, cinnamate d'isoquercitrine, cinnamate et salicylate de néohespéridine dihydrochalcone). Ce sont des monoesters régiosélectivement acylés sur la position 6" (hydroxyle primaire) du glucose. Cependant, le Novozym 435® n'a pas permis de synthétiser efficacement des esters phénoliques de flavonoïdes lorsque le donneur d'acyle possède une fonction phénolique conjuguée au carboxyle (acide caféique). Une exception a toutefois été observée dans le cas des synthèses de salicylates de flavonoïdes en milieu salicylate de méthyle, liquide à la température de travail.

Flavonoids are polyphenolic compounds characteristic of higher plants. They are largely present in human diet and their properties are likely to interest food, cosrnetic and pharmaceutical industries. The aim of this work was to synthesize phenolic esters of flavonoids by an enzyrnatic process. This acylation should modify their physicochemical properties and eventually enhance their biological properties. Immobilized Candida antarctica lipase B (Novozym 435®) was used to catalyse acylation of flavonoids with various aromatic non activated acyl donors. Aromatic esters of non-substituted acids (benzoic and cinnamic acids) were synthesized with good yields. Best results were obtained by transesterification under reduced pressure. At best, a 99% conversion yield of flavonoid was obtained in 25 h, in the presence of solvent (2-methylbutan-2-ol) at 80°C, 200 mbar. In media where the acyldonor acts as the solvent, total conversion of flavonoid glucosides and neohesperidosides was reached in less than 12 h, at 80°C, 200 mbar. Principal handicap of these syntheses was the low solubility of flavonoid glycosides in organic solvents. All characterized products (phloridzin cinnamate, benzoate, salicylate, isoquercitrin 4ilinamate, neohesperidine dihydrochalcone cinnamate and salicylate) are monoesters regioselectively acylated on position 6OH of the glycoside moiety (primary hydroxyl). However, Novozym 435® did not synthesize phenolic esters of flavonoids when acyl donor has a phenolic fonction conjugated with the carboxylic function (caffeic acid). An exception resides in the synthesis of flavonoid salicylates which only occurred in methyl salicylate, liquid in our experimental conditions., Les flavonoïdes sont des composés polyphénoliques caractéristiques des végétaux supérieurs. Ils sont largement présents dans notre alimentation et leurs propriétés intéressent les industries agroalimentaires, cosmétiques et pharmaceutiques.L'objectif de ce travail était de synthétiser des esters phénoliques de flavonoïdes par voie enzymatique afin de modifier leurs caractéristiques physico-chimiques et augmenter éventuellement leurs propriétés biologiques. La lipase B de Candida antarctica a été utilisée sous forme immobilisée (Novozym 435®) pour étudier la faisabilité de la synthèse de différents esters aromatiques de flavonoïdes avec des donneurs d'acyles non activés. Des esters d'acides aromatiques non substitués (acides benzoïque et cinnamique) ont été synthétisés avec de bons rendements. Les meilleurs résultats ont été obtenus par transestérification sous pression réduite. En présence de solvant (2-méthylbutan-2-01), on obtient jusqu'à 99% de conversion du flavonoïde en 25 h à 80°C, 200 mbar de pression. Dans les milieux où le rôle du solvant est joué par le donneur d'acyle lui-même, la conversion des flavonoïdes glucosylés et néohespéridosylés est totale en moins de 12 h à 80°C, 200 mbar. Le principal handicap de ces synthèses est la faible solubilité des flavonoïdes glycosylés dans les solvants organiques. Un certain nombre de produits ont été caractérisés (cinnamate, benzoate, salicylate de phloridzine, cinnamate d'isoquercitrine, cinnamate et salicylate de néohespéridine dihydrochalcone). Ce sont des monoesters régiosélectivement acylés sur la position 6" (hydroxyle primaire) du glucose. Cependant, le Novozym 435® n'a pas permis de synthétiser efficacement des esters phénoliques de flavonoïdes lorsque le donneur d'acyle possède une fonction phénolique conjuguée au carboxyle (acide caféique). Une exception a toutefois été observée dans le cas des synthèses de salicylates de flavonoïdes en milieu salicylate de méthyle, liquide à la température de travail.

The general objective of this work is to study and to optimise the enzymatic synthesis of new esters of tlavonoide. Immobilized lipase of Candida antarctica was used as biocatalyst in an organic medium with low waler content (< 300 ppm). The obtained results showed that trans-esterification is less performant than direct esterification due to the fact that the hydrolytic reaction is predominant compared to the flavonoids ester synthesis. The water content of the medium along the time course of the reaction plays an essential role. Even if at a low level It provokes a drastic decrease of the conversion yield. Among, the various sol vents tested methyl- 2-butanol 2 gives the best results. The study of the effect of structure of the donors of alcohol and acyl on the performance of acylation shown that best initial rates and conversion yields were obtained with rutin (71 %, 3.1.[mu]ole.h-1 and the esculin (80%, 8.7 [mu]ole.h-1) in the presence of fatty acids with carbon chain higher than C12 (87%, 15 [mu]ole.h-1). The acylation of the flavonoides leads only to monoesters and the it takes place on the primary 6''-OH of the esculin and secondary 4''-OH of rotin. This study showed also that the aromatic ester synthesis of flavonoide is feasible and the conversion yield of this acylation can reach in some cases 75 %. The use of an experimental design showed that the initial rates of substrates conversion and the selectivity of the reaction depends on the nature ofsolvent and the initial concentrations of the substrates., L'objectif général de ce travail est l'étude et l'optimisation des réactions de synthèse enzymatique de nouveaux esters de flavonoïde. Ce travail a été réalisé en présence de la lipase immobilisée de Candida antarctica et dans un milieu organique à faible teneur en eau (

Non disponible / Not available, La lipase B immobilisée de Candida antarctica (novozym 435) est utilisée comme biocatalyseur pour la synthèse du docosahexaénoate d'ascorbyle et de l'eicosapentaénoate d'ascorbyle. La transestérification se déroule dans un solvant organique anhydre, avec le docosahexaénoate d'éthyle ou l'eicosapentaénoate d'éthyle comme donneur d'acyle et l'acide l-ascorbique comme substrat hydroxyle. Au cours de ce travail, trois points essentiels ont été développés : l'étude des paramètres biochimiques et physico-chimiques de la synthèse, l'étude du procédé de purification et l'évaluation de la résistance des produits synthétisés vis-à-vis de l'oxydation. Nous avons montré que le novozym 435 est thermostable jusqu'a 90°C et que le rapport molaire (acide l-ascorbique / donneur d'acyle) affecte son activité en modifiant l'hydrophobicité du milieu. Les meilleurs résultats sont obtenus en opérant sous pression réduite. Cette dernière permet d'une part, l'élimination de l'éthanol, inhibiteur de l'enzyme, produit par transesterification. D?autre part, elle permet l'élimination des traces d'eau présentes initialement dans le milieu réactionnel, mettant ainsi fin à la compétition entre la réaction d'hydrolyse et celle de la synthèse. Dans ces conditions, la transestérification d'un mélange équimolaire conduit a un rendement de conversion d'environ 90%. La purification des dérivés ascorbyles synthétisés nécessitent la combinaison de plusieurs techniques : la filtration, la distillation et l'extraction liquide-liquide. L?analyse structurale montre que les molécules synthétisées correspondent bien a l'acide docosahexaénoyl-6-o-l-ascorbique et a l'acide eicosapentaenoyl-6-o-l-ascorbique. Lors de l'étude de l'oxydation des produits obtenus, nous avons montre que l'indice de peroxyde reste nul après sept jours d'oxydation accélérée à la température ambiante et à l'air ambiant, ce qui est très encourageant. Le procédé de synthèse est applicable à la synthèse d'autres esters, notamment le docosahexaénoate d'isoascorbyle, le docosahexaénoate de l'alcool coniferylique et le docosahexaénoate de l'alcool vanillique.

Not available, Le thème général du travail concerne l'accélération de l'affinage d'un fromage typiquement brésilien dont le profil organoleptique est dominé par une saveur piquante caractéristique. Pour réduire la durée de maturation et renforcer la saveur, une préparation renfermant une lipase estérase extraite de Rhizomucor miehei a été utilisée. Deux aspects importants ont été développés dans cette étude. La première partie de la recherche est consacrée à la caractérisation de l'activité de l'enzyme sur la matière grasse laitière. Cette approche, qui n'avait pas été réalisée sur ce type de substrat, a permis de préciser l'incidence précise des différents effecteurs de la réaction enzymatique: pH, température, temps, concentration en substrat et en enzyme, énergie d'activation, effets de différents activateurs et inhibiteurs. La seconde partie de la thèse concerne l'application proprement dite à la fabrication du fromage. Les résultats indiquent de profondes modifications de la composition du produit en acides gras. Une action protéolytique secondaire à par ailleurs été mise en évidence. L’activité hydrolytique a été clairement définie par une identification des différents types d'acides gras libérés et une quantification des résidus de protéolyse. Au plan organoleptique, des corrélations très significatives ont été établies entre la libération des acides gras et le développement du gout piquant perçu par un jury d'experts. Un suivi global du profil sensoriel a permis d'établir également une évolution spécifique des autres caractéristiques de saveur liées à la supplémentation en enzyme. L’ensemble des résultats acquis apporte une contribution originale dans le développement des connaissances en enzymologie laitière et dans la maitrise de la qualité d'un fromage typiquement brésilien (Cohaldo do Ceara)

Not available, Le thème général du travail concerne l'accélération de l'affinage d'un fromage typiquement brésilien dont le profil organoleptique est dominé par une saveur piquante caractéristique. Pour réduire la durée de maturation et renforcer la saveur, une préparation renfermant une lipase estérase extraite de Rhizomucor miehei a été utilisée. Deux aspects importants ont été développés dans cette étude. La première partie de la recherche est consacrée à la caractérisation de l'activité de l'enzyme sur la matière grasse laitière. Cette approche, qui n'avait pas été réalisée sur ce type de substrat, a permis de préciser l'incidence précise des différents effecteurs de la réaction enzymatique: pH, température, temps, concentration en substrat et en enzyme, énergie d'activation, effets de différents activateurs et inhibiteurs. La seconde partie de la thèse concerne l'application proprement dite à la fabrication du fromage. Les résultats indiquent de profondes modifications de la composition du produit en acides gras. Une action protéolytique secondaire à par ailleurs été mise en évidence. L’activité hydrolytique a été clairement définie par une identification des différents types d'acides gras libérés et une quantification des résidus de protéolyse. Au plan organoleptique, des corrélations très significatives ont été établies entre la libération des acides gras et le développement du gout piquant perçu par un jury d'experts. Un suivi global du profil sensoriel a permis d'établir également une évolution spécifique des autres caractéristiques de saveur liées à la supplémentation en enzyme. L’ensemble des résultats acquis apporte une contribution originale dans le développement des connaissances en enzymologie laitière et dans la maitrise de la qualité d'un fromage typiquement brésilien (Cohaldo do Ceara)

Not available, Des protocoles d'analyses rapides utilisant le réactif de transparisation et servant au contrôle de la qualité du lait et des produits laitiers ont été développés dans cette étude. Dans la première partie, nous avons mis au point des protocoles d'activités des lipases et de la n-acetyl--d-glucosaminidases (nagase). Des corrélations satisfaisantes avec des méthodes classiques ont été obtenues. Nous avons déterminé l'activité lipasique dans différentes laits et fromages. Le protocole de détermination de l'activité de la nagase nous a permis de classer les laits selon leur degré d'infection et constitue un bon moyen pour diagnostiquer la mammite même au stade subclinique. Après avoir vérifié la stabilité du nadh, h#+ en milieu transparisé, nous avons optimisé un protocole de dosage du pyruvate utilisant le coenzyme. La corrélation avec la flore totale aérobie mésophile est comparable à ce que donne la littérature. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons montré que l'absorbance à 340 nm des laits transparisés évolue avec l'intensité du chauffage et présente une bonne corrélation avec la teneur en hydroxymethylfurfural. Le couplage de a#3#4#0 nm des laits transparisés avec la teneur en groupements sulfhydryles (sh totaux) constitue une bonne méthode d'appréciation rapide et fiable de l'intensité des traitements thermiques appliques aux laits de consommation