Nouveaux dérivés lipophiles ou amphiphiles de composés phénoliques bio-sourcés à propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et/ ou anti-prolifératives - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2022

New lipophilic or amphiphilic derivatives of bio-based phenolic compounds with antioxidant, anti-inflammatory and / or anti-proliferative properties

Nouveaux dérivés lipophiles ou amphiphiles de composés phénoliques bio-sourcés à propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et/ ou anti-prolifératives

Abstract

The decrease in easily accessible petrochemical resources has given over the past ten years a growing interest in the use of raw materials of renewable origin. The primary wood processing industry generates large amounts of waste each year which are currently either recycled to other sectors such as paper mills or the panel industry, or used as a source of energy, and therefore to markets with low added value. The project is situated in this context of sustainable development, circular economy and valorization of co-products of the wood industry by the exploitation of secondary metabolites present in wood, such as phenolic compounds, and more precisely flavonoids, which are indeed of interest in various fields because of their biological activities.The objective of this work is to functionalize accessible and abundant compounds in order to obtain polyfunctional compounds with 2-in-1 properties and thus be able to simplify cosmetic formulations. Functionalization has been considered by two routes: chemical hemisynthesis and/or enzymatic catalysis.By chemical hemisynthesis we were able to obtain bi-modular compounds by combining a fatty acid and a non-glycosylated flavonoid, in this case we worked with catechin. Direct acylations on the phenolic hydroxyls of catechin have been studied and the regioselectivity has been demonstrated by NMR spectroscopy and confirmed by molecular modelling. We have also obtained tri-modular compounds by chemical hemisynthesis by combining different amino acids, as well as fatty acids of variable length with catechin. Three different trimodular structures have been synthesized.By enzymatic hemisynthesis we have synthesized tri-modular compounds, from glycosylated flavonoids, rutin and narignin, aiming for the grafting of fatty acids of different chain lengths but this time on the glycosidic part of the flavonoids. We have also synthesized penta-modular compounds resulting from the grafting of a dicarboxylic acid on naringin or rutin. These compounds comprise two flavonoid entities grafted on either side of the carbon chain of the diacid.At the end of these syntheses, the physico-chemical properties of the products were studied, in particular their solubility in water, their anti-radical properties but also the surfactant properties. Some biological activities have also been studied such as antiproliferative activity against CaCo2 cells. In order to understand the effect of the structure of the compounds on their antioxidant capacity, molecular modeling work has been undertaken; correlations between the antioxidant activity of compounds determined experimentally and chemical reactivity descriptors calculated in silico were sought.
La diminution des ressources pétrochimiques facilement accessibles, suscite, depuis ces dix dernières années, un intérêt croissant pour l'utilisation de matières première d'origine renouvelable. L'industrie de première transformation du bois génère chaque année des volumes importants de déchets qui sont à l'heure actuelle, soit recyclés vers d'autres filières comme la papeterie ou l'industrie des panneaux, soit utilisés comme source d'énergie, et donc vers des marchés de faible valeur ajoutée. Le projet se situe dans ce contexte de développement durable, d'économie circulaire et de valorisation des co-produits de l'industrie du bois par l'exploitation des métabolites secondaires présents dans le bois, comme les composés phénoliques, et plus précisément les flavonoïdes qui présentent en effet un intérêt dans différents domaines en raison de leurs activités biologiques. L'objectif de ce travail est de fonctionnaliser des composés accessibles et abondants afin d'obtenir des composés polyfonctionnels à propriétés 2 en 1 et pouvoir ainsi simplifier les formulations cosmétiques. La fonctionnalisation a été envisagée par deux voies : hémisynthèse chimique et/ou catalyse enzymatique. Par hemisynthèse chimique nous avons pu accéder à des composés bi-modulaires en associant un acide gras et un flavonoïde non glycosylé, en l'occurrence la catéchine. Des acylations directes au niveau des hydroxyles phénoliques de la catéchine ont été étudiées et la régiosélectivité a été demontrée par spectroscopie RMN et confirmée par modélisation moléculaire. Nous avons également préparé des composés tri-modulaires par hémisynthèse chimique en associant différents acides aminés, ainsi que des acides gras de longueur variable à la catéchine. Trois structures trimodulaires différentes ont ainsi été synthétisées, afin d'obtenir différents types de composés. Par hémisynthèse enzymatique nous avons synthétisé des composés tri-modulaires, à partir des flavonoïdes glycosylés, la rutine et la narignine, en visant le greffage d'acides gras de différentes longueurs de chaine mais cette fois ci sur la partie glycosidique des flavonoïdes. Nous avons également synthétisé des composés penta-modulaires issus du greffage d'un acide dicarboxylique sur la naringine ou la rutine. Ces composés comportent deux entités flavonoïdes greffées de part et d'autre de la chaine carbonée du diacide. A l'issue de ces synthèses, les propriétés physico-chimiques des produits ont été étudiées, notamment leur solubilité dans l'eau, leurs propriétés anti-radicalaires mais également les propriétés tensioactives. Certaines activités biologiques ont également été étudiées comme l'activité antiproliférative vis-à-vis de cellules CaCo2. Afin de comprendre l'effet de la structure des composés sur leur capacité antioxydante, des travaux de modélisation moléculaire ont été entrepris ; des corrélations entre l'activité antioxydante des composés déterminée expérimentalement et des descripteurs de réactivité chimique calculés in silico ont été recherchées.
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  • HAL Id : tel-04089222 , version 1

Cite

Georges Eid. Nouveaux dérivés lipophiles ou amphiphiles de composés phénoliques bio-sourcés à propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et/ ou anti-prolifératives. Génie chimique. Université de Lorraine, 2022. Français. ⟨NNT : 2022LORR0166⟩. ⟨tel-04089222⟩
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