Pelargonium sp., appelé aussi « géranium » à odeur de rose ou « Géranium rosat » est l’une des plantes aromatiques et médicinales les plus cultivées au niveau international, essentiellement pour son ...huile essentielle (HE), utilisée par les industries des cosmétiques et de la parfumerie. Cette essence est extraite des feuilles par distillation vapeur et donne une HE riche de plusieurs centaines de molécules volatiles. Cette complexité est le résultat d’un long processus évolutif et de sélections variétales. Parmi ces composés volatils, les monoterpènes comme le géraniol, le citronellol et l’isomenthone, ou les sesquiterpènes comme le 10- γ-épi-eudesmol et le 6,9-guaiadiène, jouent un rôle prépondérant dans le parfum du Pelargonium. Les proportions relatives de ces différents composés sont d’ailleurs utilisées comme marqueurs de la qualité de l’HE et déterminent la typicité du parfum des différents cultivars et origines (P. cv. ‘rosat Bourbon’, P. cv. ‘rosat Chine’, P. cv. ‘rosat Égypte’ et P. cv. ‘rosat Grasse’). Malgré de très nombreux travaux portant sur la chimie de cette HE, il n’existe aucune information sur les voies de biosynthèse de ces molécules et aucun gène intervenant dans ces voies n’a été isolé. Durant cette thèse, nous avons cloné et caractérisé fonctionnellement par expression et purification des protéines recombinantes chez Escherichia coli des gènes codant les enzymes clés de ces voies de biosynthèse, les terpène synthases. Nous avons ainsi pu caractériser quatre terpène synthases, dont une géraniol synthase mono-produit. Nous avons isolé deux autres monoterpène synthases multi-produits, produisant pour l’une majoritairement du myrcène mais aussi trois autres monoterpènes, et pour l’autre majoritairement du 1,8-cinéole ainsi que 10 autres monoterpènes minoritaires. Enfin, une sesquiterpène multi-produit, la 10-γ-épi-eudesmol synthase, a été caractérisée. Nous avons ensuite analysé l’expression de la géraniol synthase et de la 10-γ-épi-eudesmol synthase dans différentes accessions de Pelargonium par RT-qPCR et nous avons montré la relation entre la capacité de production des différents composés volatils et le niveau d’expression dans les feuilles de ces deux terpène synthases. L’efficacité de la transformation génétique du Pelargonium par Agrobacterium tumefaciens étant élevée, des expériences de transgénèse ont aussi été réalisées afin de compléter la caractérisation fonctionnelle des gènes isolés. Dans une deuxième partie, nous avons réalisé l’analyse des essences produites par 64 espèces et cultivars de Pelargonium d’odeurs très diverses (citron, menthe, rose, abricot, pin, épices…). A l’aide d’analyses statistiques (ACP, analyse discriminante…), nous avons mis en évidence des relations entre la biochimie de ces cultivars, leurs odeurs et leurs proximités génétiques et cela afin de nous donner des pistes sur des croisements potentiellement intéressants. Enfin, un dernier chapitre est consacré à l’amélioration de la production d’HE en Égypte. Grâce à ce programme commencé il y a trois ans, nous améliorons chaque année la qualité et le rendement en HE de plus de 10 Ha de plantation de Pelargonium en Égypte. Un travail d’optimisation de la distillation ainsi que des améliorations des pratiques culturales, nous ont permis de produire une HE de qualité avec un rendement de plus de 60 kg.Ha-1 d’HE. D’autres expériences présentées dans ce chapitre soulignent l’influence de l’environnement et notamment de la température sur le ratio entre le citronellol et le géraniol ainsi que sur la biosynthèse de l’isomenthone, du 10-γ-épi-eudesmol et du 6,9-guaiadiène
Pelargonium sp, also named rose scented « geranium » or « Geranium rosat » is one of the the most cultivated aromatic and medicinal plant worldwide, especially for its essential oil (EO), which is used by cosmetic and perfumery industries. This essence is extracted from leaves by steam distillation and gives an EO containing several hundreds of organic volatile compounds (VOC). This complexity is the result of a long evolutive process and varietal selections. Among these VOC, the monoterpenes like geraniol, citronellol and isomenthone and the sesquiterpenes like 10-γ-epieudesmol and 6,9-guaiadiene, play an important role for the Pelargonium fragrance. The relative proportions of these compounds are used as EO quality markers and determine the different cultivars origins (P. cv. ‘rosat Bourbon’, P. cv. ‘rosat Chine’, P. cv. ‘rosat Egypt’ and P. cv. ‘rosat Grasse’). Despite the important researches on the chemistry of these EO, there is no information on the biosynthesis pathways for these molecules and no genes involved in the pathways have been isolated. During this PhD thesis, we have functionally characterized by recombinant proteins expression and purification in Escherichia coli, four genes, three monoterpene and one sesquiterpene synthases, coding for key enzymes in terpene biosynthesis pathway. The first enzyme is a mono-product geraniol synthase. The second enzyme is a multi-product enzyme with a major peak of myrcene and 3 minor peaks of other monoterpenes. The third enzymes is also a multi-product protein, producing 1,8-cineol as major product and 10 others monoterpenes. The last one is a multi-products sesquiterpene synthase producing mainly the 10-γ-epi-eudesmol and other sesquiterpenes. We have also analyzed the level of expression of the geraniol and 10 γ-epi-eudesmol synthases in several Pelargonium accessions by RT-qPCR and we have demonstrated the relationship between the level of expression of these two terpene synthases and the quantity of the related terpenes produced in leaves. Pelargonium transformation efficiency by Agrobacterium tumefaciens was tested in order to complete the functional characterization of the genes. In a second part, we have analyzed the essence of 64 species and cutivars of Pelargonium having very different fragrances like lemon, mint, rose, apricot, pine, spices… With different statistical tools (PCA, discriminant analysis…), we have highlighted the links between the biochemistry of these species and cultivars, their odors and their phylogenetic relationships. This worked gave us some interesting ideas for some new crossings. Finally, the last chapter concerns the EO production improvements in Egypt. Thanks to these researches, started 3 years ago, we are improving year after year our EO yield and quality in our 10 Ha R&D plantation. An important work was done to optimize the distillation process and improve the agricultural practices which abled us to reach a yield of 60 kg of EO per hectare. Some other experiments show the effect of the environmental factors such as the temperature on the biosynthesis of several important molecules like citronellol and geraniol, 6,9-guaiadiene and 10-γ-epi-eudesmol
Dans ce travail, nous avons réalisé une étude théorique concernant les réactions d’addition de l’ozone sur les doubles liaisons des molécules des terpènes tels que le terpinolène
1
, le ...β-phellandrène
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et le limonène
3
. En nous basant sur la méthode de calcul DFT (« density functional theory ») avec la base standard 6–31G(d) et les deux fonctionnelles BPW91 et B3LYP, nous avons discuté, du point de vue thermodynamique et orbitalaire, la possibilité et la stéréosélectivité de ces réactions. Les états de transition des réactions entre la molécule de l’ozone et les molécules des terpènes
1
,
2
et
3
ont été déterminés.
In this study we are interested in the recovery of some orange peel varieties from the region of Bejaia (Washington, Thomson, Double Fine, Portuguese, Jaffa, Sanguinelli and Bitter). Thus, we carried ...out a phytochemical study which enabled us to demonstrate the richness of the peel in bioactive compounds (terpenoids, sugars and mucilage). We also extract the essential oils from the fresh peel by steam distillation. The Jaffa variety is the richest in essential oils, with a yield of 1.48%. Thomson variety proved to be the lowest of essential oils with a yield of 0.39%. We tested radical scavenging activity of essential oils extracted from peels of the studied varieties. Double fine variety has the most interesting antioxidant activity (74.46%). The chromatographic analysis of Double fine essential oils by GC-MS identified ten components of which limonene is the major constituent (89.81%).
A study on the nutritional and toxic substances from leaves of four wild food plants consumed by the riparian population of Yoko forest reserve in Ubundu Territory in the Tshopo province of the ...Democratic Republic of Congo was made before cooking. It appears from this study that these berries may constitute dietary supplements of value as regards the crude protein, fat, calcium, magnesium, iron, phosphorus, and vitamins. However, many of these plants may also contain toxic substances (nitrites, nitrates and cyanides) or undesirable substances (alkaloids, tannins, sterols and terpenes). All these results justify the use of these plants by the riparian population of Yoko forest reserve in Ubundu Territory in the province of Tshopo.
Le décocté hydroéthanolique (80%) des écorces de Lannea barteri engl (DH) a une valeur extractive de 12,38%. Il renferme des polyphénols, terpenes et dérivés, coumarines, tanins, flavonoides et des ...alcaloides. Les teneurs en polyphénols, flavonoides, aglycones flavoniques et en anthocyanes sont respectivement 0,932 ; 0,163 ; 0,023 et 0,038mg/g MS. Les tests de sensibilité ont permis d'obtenir une zone d'inhibition variant de 10,6±2,3 a 13,6±0,5 mm et une CMI variant de 10,15±4,6 a 26,56±17mg/ml puis de 8±3,4 a 18±0,57 mm et une CMI variant 17,18±2,2 a 21,87±2,0 mg/ml respectivement sur Pseudomonas aeruginosa et Acinetobacter baumannii. Le rapport (CMB/CMI) étant égal a 1, DH est bactéricide contre six souches de Pseudomonas aeruginosa et Acinetobacter baumannii, ce qui expliquerait, l'usage des écorces de cette plante dans le traitement traditionnel des infections urinaires en Côte d'Ivoire.
Résumé
Les huiles essentielles sont extraites des plantes aromatiques et essentielles et utilisées depuis des millénaires pour plusieurs applications. Elles sont réputées pour leurs propriétés ...thérapeutiques, en particulier anti-infectieuses, souvent sous forme de produits non médicamenteux. Comme ce sont des composés volatils, elles jouent également un important rôle dans la défense des plantes et des forêts contre les agressions naturelles, mais aussi pour lutter contre la sécheresse en contribuant à la pluviosité.
Leurs composés, de par leurs caractéristiques physicochimiques, sont appelés composés organiques volatils (COV). Ce terme parfois utilisé également pour décrire d’autres composés volatils mais issus proprement de l’activité humaine et qui sont volatiles à température ambiante. Ces derniers COV comprennent du carbone, mais considérés comme des polluants, tels que les dérivés de la pétrochimie notamment.
Les terpènes, substances et molécules volatiles bioactives extraites des huiles essentielles sont utilisées pour leurs propriétés thérapeutiques. Ces substances sont aussi émises à des taux pouvant influencer la composition chimique de l’atmosphère. Il convient ainsi, comme pour toute substance bioactive et thérapeutique, de tenir compte de la tolérance par l’homme de ces substances naturelles, très bien étudiée et référencée dans plus de 1800 articles. Par ailleurs, pour les effets pharmacologiques plus de 2 000 publications depuis 1995 ont été consacrées aux propriétés des terpènes telles que les propriétés anti-inflammatoires, décongestionnantes, antiseptiques, antivirales, antifongiques, anti-parasitaires, mucolytiques, cholagogues, cicatrisantes. Ces effets biologiques des huiles essentielles ont été validés par de nombreuses études scientifiques selon des méthodologies fiables comme sont bien documentées également les données de toxicité et de tolérance.
Leur utilisation dans des espaces clos et domestiques, surtout à dose mesurée, serait d’un grand intérêt en particulier par leurs effets antimicrobiens (bactéricides et fongicides), virucides, et acaricides pour certaines
Dans l’état actuel des connaissances scientifiques, le rapport bénéfice/risque serait plus en faveur de leur emploi avec une bonne maitrise des recommandations des doses émises dans l’environnement.
Il convient donc de bien savoir différencier ces différentes sources de COV afin d’éviter la confusion entre les effets naturels des COV issus de l’activité de la Nature (COV NAT) et les risques des COV issus de l’activité anthropique (COV de Synthèse).
Transformer des produits naturels, les fonctionnaliser par hémi-synthèse ou par voie catalytique est un outil intéressant pour élargir le spectre des structures accessibles et de développer ainsi de ...nouvelles molécules à potentialité biologique. Nous nous sommes intéressés à la valorisation de sesquiterpènes isolés de l’huile essentielle du Cédres de l’Atlas qui représentent une famille de molécules naturelles abondantes et de faible coût. La première partie de ce travail porte sur des réactions d’hémisynthèse des himachalènes et des α-atlantones par des voies classiques d’époxydation, de dihalogéno cyclopropanation, de Grignard et de Wittig,dans le but d’accroître l’activité biologique reconnue de la molécule naturelle ou de découvrir de nouvelles activités. Les dérivés oléfiniques synthétisés ont été ensuite impliqués dans la réaction d’hydroformylation catalysée par des complexes au rhodium. Cette seconde partie décrit dans un premier temps la synthèse des ligands phospholes et biphospholes chiraux impliqués dans cette réaction. La performance des ligands a été évaluée dans la réaction d’hydroformylation de substrats modèles tels que le styrène, l’octène et l’α-méthylstyrèneet celle des ligands biphosphosles chiraux dans la version asymétrique de la réaction avecle styrène. Ensuite,la réaction a été étudiée sur les composés oléfiniques dérivés des α-atlantones. Les systèmes catalytiques Rh(acac)(CO)2/phospholes se montrent actifs e donnent de bonnes chimio- et régiosélectivité en faveur de l’aldéhyde linéaire. Nous avons également réalisé des réactions tandem d’hydroformylation/Wittig/hydroformylation pour obtenir des aldéhydes à long chaines aliphatiques ainsi que les réactions hydroformylation/acétalisation des alcools homo- et allyliques dérivé des α- atlantones afin d’accéder aux motifs lactones après oxydation des hemiacétals correspondants. La dernière partie est consacrée à la synthèse des nouveaux ligands pyrrol-phosphine (phosphole) (P-N) et leur évaluation dans la réaction d’arylation directe intramoléculaire catalysée des complexes du palladium sous micro-ondes. Cette réaction permet d’accéder à des lactones présentant un motif «dibenzo-pyranone».Les complexes associés avec les ligands pyrrol-phosphine montrent de bons résultats en termes de conversion et sélectivité. Un effet électronique remarquable des substituants des esters biaryles sur la chimiosélectivité de la réaction a été observé.
The functionnalisation of natural products by hemisynthesis or catalytic reactions is a useful tool to accessand develop newinteresting molecules with biological properties.We have been interested in chemical transformation of the sesquiterpenes isolated from the essential oil of Atlas Cedar, which represent a family of abundant and inexpensive natural molecules The first part of this work concerns the hemisynthesis reactions on the himachalènes and α-atlantones by classical epoxidation, dihalogénocyclopropanation, Grignard and Wittig reactions with the aim to increase the known biological activity or to investigate novel properties. Olefinic derivatives obtained were then involved in the hydroformylation reaction catalyzed by rhodium complexes. This second part describes first the synthesis of phospholeligands and chiral biphospholes involved in this reaction.The performance of these ligands has been evaluated in the hydroformylation reaction of model substrates like styrene, octene and α-methylstyrene as well as that of the chiral biphosphosles ligands in the asymmetric hydroformylation of styrene. Then the reaction has been studied with the olefin derived from α-atlantones using Rh(acac)(CO)2/L (L= phosphine or phosphole) catalytic systems. These systemsshow active and give good chemo- and regioselectivity in favour of the linear aldehyde. We have also carried out the tandem reactions such as hydroformylation/Wittig/hydroformylation to obtain aldehydes with long-chain aliphatic and hydroformylation/acetalization reactions of homo- and allylic alcohols derived from α-atlantones to obtain new five-and six-membered lactones after oxidation of the corresponding hemiacetals. The last part describes the synthesis of new ligands (P-N) pyrrol-phosphine (phosphole) and their evaluation in the direct intramolecular arylation reaction catalyzed by palladium complexes under microwaves.This reaction provides access to lactones with a «dibenzo-pyranone» backbone. The complexes containing pyrrol-phosphine ligands give interesting results in terms of conversion and selectivity from various biaryl esters.
La biodiversité des micro-algues constitue un réel potentiel pour la recherche et l’industrie. En comparaison des plantes terrestres, elles sont une piste prometteuse pour les biocarburants. ...Néanmoins, un certain nombre de verrous technologiques restent à lever comme l’extraction de l’huile algale. L’objectif de cette thèse a donc consisté en l’innovation et le développement de nouvelles méthodologies dits « vertes » d’extraction de lipides de micro-algues pour une application biocarburant.La première partie de ce manuscrit propose une alternative à l’utilisation de solvants pétrochimiques (n-hexane) pour l’extraction des lipides à partir d’une biomasse sèche grâce aux solvants terpéniques d’origine végétale.Ces résultats encourageants ont permis dans une seconde partie de s’orienter vers le développement d’une technique permettant l’extraction des lipides de micro-algues humides (80% d’humidité) par des solvants terpéniques : le SDEP (Simultaneous Distillation and Extraction Process).Afin d’accélérer le processus d’extraction, dans la troisième et dernière partie de ce travail les micro-ondes ont permis d’intensifier ce procédé. Les micro-ondes permettent un échauffement rapide de l’eau environnante et contenue dans les cellules impliquant ainsi une libération rapide du contenu cellulaire vers le milieu extérieur. Ce travail a consisté en l’intensification et l’optimisation de cette technique d’extraction (SDEP) destinée à l’extraction des lipides à partir de micro-algues humides : le SDEP assisté par micro-ondes. L’appareillage permet des extractions rapides, non destructrices et généralisables à différentes espèces de micro-algues discutées dans cette troisième partie
The biodiversity of microalgae is a real potential for research and industry. Compared to terrestrial plants, they are a promising route for biofuels. Still, a number of technological locks is to lift as the the algal oil extraction. The objective of this thesis has consisted of innovation and development of new methodologies, so-called “green” extraction of lipid of microalgae for biofuel application.The first part of this manuscript proposes an alternative to the use of petrochemical solvents (n-hexane) extraction of lipids on a dry biomass with terpene solvents from plant origin.These encouraging results have allowed in a second part of move towards the development of a technique for the extraction of lipids of wet microalgae (80% of humidity) by terpene solvents; the SDEP (Simultaneous Distillation and Extraction Process).To accelerate the process of extraction, in the third and final part of this work the microwaves have allowed to intensify this process. Microwave allow a fast heating of water surrounding and contained in cells thus implying a rapid release of the cell contents into the environment. Our work consisted in the intensification and optimization of the extraction technique (SDEP) intended for the extraction of lipids from wet microalgae: SDEP assisted by microwaves. The apparatus allows rapid and non-destructive extractions that can be generalizable for different species of microalgae discussed in this third part
γ-Pyronene, a terpenic synthon easily available from myrcene, an industrial raw material, is used as an intermediate in the synthesis of theaspiranes and various megastigmane derivatives. These ...compounds are useful in the preparation of perfumes and aromas.
