Acylation des flavonoides par les llipases de Candida antarctica et Pseudomonas cepacia : études cinétique, structurale et conformationnelle, Enzymatic acylation of flavonoids by Candida antarctica and Pseudomonas cepacia lipases : kinetic, structural and conformationnal studies

INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE
Ecole Nationale Supérieure d’Agronomie et des Industries Alimentaires
Ecole Doctorale Ressources Procédés Produits Environnement
Laboratoire Biocatalyse Bioprocédés

THÈSE
Présentée à l’INPL par

Latifa CHEBIL
Ingénieur en Industries Alimentaires

En vue d’obtenir le grade de


DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE

Spécialité : Procédés Biotechnologiques et Alimentaires


Acylation des flavonoïdes par les lipases de Candida antarctica et de
Pseudomonas cepacia : études cinétique, structurale et conformationnelle


Soutenue publiquement le 11 Décembre 2006 devant la commission d’examen

Président M. J-M. Engasser Professeur à l’ENSAIA-INPL, Nancy

Rapporteurs M. S. Kermasha Professeur à l’Université Mc Gill, Canada
M. E. Dubreucq Professeur à l’ENSAM, Montpellier

Examinateurs Mme C. Gerardin Professeur à l’UHP, Nancy
Mme C. Humeau-Virot Maître de conférence à l’ENSAIA-INPL, Nancy
Mme F. Husson o à l’ENSBANA, Dijon
M. B. Maigret Directeur de Recherche CNRS à l’UHP, Nancy
M. M. Ghoul Professeur à l’ENSAIA-INPL, Nancy
Invité M. F.Dehez Chargé de recherche CNRS à l’UHP, Nancy































REMERCIEMENTS


Les travaux présentés dans cette thèse ont été menés essentiellement au Laboratoire de Biocatalyse
et Bioprocédés (LBB) à Nancy. Je tiens à exprimer toute ma gratitude à Monsieur Jean-Marc
ENGASSER, Professeur à l’INPL et Directeur du LBB, de m’avoir accueilli dans son équipe et
pour ses conseils et remarques pertinents. C’est un grand plaisir pour moi qu’il ait accepté de
présider le jury de thèse.

Monsieur Mohamed GHOUL, Professeur à l’INPL, a dirigé mes travaux de recherche avec la
conviction, les qualités pédagogiques et l’enthousiasme communicatif dont il sait faire preuve. C’est
à la fois un privilège et une expérience exceptionnelle que d’avoir pu bénéficier de ses conseils. Cette
thèse doit beaucoup à son soutien et à ses encouragements, Merci.

J’exprime mes remerciements les plus sincères à Madame Christine GERARDIN, Professeur à
l’Université Henri Poincaré, de m’avoir permis d’intégrer le laboratoire « LESOC » pour réaliser les
analyses RMN et LC-MS, pour sa disponibilité et son aide dans l’interprétation des spectres
RMN.

Je remercie infiniment Monsieur Bernard MAIGRET, Directeur de recherche CNRS à l’Université
Henri Poincaré, de m’avoir fait découvrir le monde de la modélisation moléculaire et de m’accueillir
au sein de son équipe, e-DAM.
Je remercie également, François DEHEZ, Chargé de recherche CNRS à l’Université Henri
Poincaré, pour le temps qu’il a pu consacrer pour m’aider à comprendre les principes et les
techniques de la modélisation moléculaire.

J’adresse mes sincères remerciements à Monsieur Eric DUBREUCQ, Professeur à l’ENSAM,
Montpellier et Monsieur Selim KERMASHA, Professeur à l’université Mc Gill, Montréal de
m’avoir fait l’honneur de juger ce travail en tant que rapporteurs. Je remercie également Mme
Florence HUSSON, maître de conférences à l’ENSBANA de Dijon, pour avoir accepté d’examiner
ce travail.

Je voudrais tout particulièrement remercier Catherine HUMEAU : tout d’abord pour son
épaulement tout au long de cette thèse, ensuite pour toutes ses remarques pertinentes, pour nos
longues discussions et pour tout le reste…

Je tiens à remercier, Mesdames Marie DE LA LAMBALLERIE et Anne VERNIERE pour leur
contribution à la réalisation des analyses de Cp.

Merci au laboratoire LSGA, ensaia, de m’avoir permis de réaliser les analyses calorimétriques sur
leur calorimètre à balayage différentiel.

Merci également aux personnes que j’ai eu de la chance de côtoyer durant ces années de Doctorat :
Aude, Malika, Hicham, Nicolas, Ilef, Fayçal, Naima, et les nouveaux venus :Edwardo, Jennifer et
nidhal

Je remercie tout le personnel des deux laboratoires LBB et LESOC pour leur aide et leur soutien.
Un remerciement particulier va à Celine et Julie, pour leur aide qu’elles n’hésitèrent jamais à me
proposer dans les moments difficiles. Je n’oublierai pas les remarques de Julie concernant le nombre
de vêtements que j’ai pu mettre pendant cette thèse …

Merci à Isabelle CHEVALOT, Eric OLMOS, Frantz FOURNIER, et Emmanuel GEDON pour
leur sympathie et leur aide.

Je dois un grand grand merci à ma chère Ahlam pour nos délires, nos fous rires, nos moments de
bonheur et de déprime qu’on a partagé pendant ces années à nancy.

Je remercie également mes chers amis, que même si on se voit périodiquement, pour leur grand cœur
et sympathie : ma chère Mireille, Lobna, Naziha, Johnny, Hassan, Zied, Rodrigue, Charbel, Walid,
…

Merci à Muhannad pour sa sympathie, sa bonne humeur (quoique pas tout le temps) et le réconfort
qu’il a pu me transmettre toutes ces années.

Enfin, je suis très reconnaissante pour mes parents, que j’admire, et surtout mon père qui voulait
tout le temps que je pousse mes études jusqu’au bout avec un soutien incontestable, Merci pour
tout…

Je ne pourrais pas bien sur finir sans remercier mes sœurs, mon frère, mes beaux frères, minou,
bessem et assouma pour tout l’amour qu’ils n’hésitèrent jamais à me le prouver, Merci à tous.

Je dédie ce travail au p’tit Youssef !
LISTE DES ABREVIATIONS


PCL Lipase de Pseudomonas cepacia
PSL-C Pseudomonas cepacia
CAL-B Lipase de Candida antarctica
DPPH 1-diphenyl-2-picrylhydraxyl
•+ABTS Acide 2,2’–azinobis (3-éthylbenzoThiazoline-6-sulfonique)
Trolox Acide 6-hydroxy-2,5,7,8-tétraméthylchroman-2-carboxylique
TEAC Trolox Equivalent Antioxidant Capacity
HOMO Highest Occupied Molecular Orbital
LUMO Lowest Occupied Molecular Orbital
E Energy of the Highest Occupied Molecular Orbital HOMO
E Energy of the Lowest Occupied Molecular Orbital LUMO
Eg Différence entre E et E HOMO LUMO
AM1 Austin Model 1
BDE Bond Dissociation Enthalpie
IP Ionization Potential
MM Molecular Mechanic
DFT Density Functional Theory
QSAR Quantitative Structure Activity Relationship
χ Electronégativité
µ Moment dipolaire
POL Polarisabilité moléculaire
A Aire superficielle
VOL Volume moléculaire
CLHP Chromatographie Liquide à Haute Performance
FTIR Fourier Transformed InfraRed spectroscopy
ATR Attenuated Total Reflection
LC-ESI-MS Liquid Chromatography- ElectroSpray Ionization-Mass Spectroscopy
RMN Resonance Magnetic Nuclear
DSC Differential Scanning Calorimetry
Tm Température de fusion
∆Hf Enthalpie de fusion
Cp Capacité calorifique
SCp Capacité calorifique à l’état solide
LCp Capacité calorifique à l’état liquide
Sa Activité du solide
γ Coefficient d’activité
OPLS Optimized Potential for Liquid Simulations
OPLS-AA oulations All Atoms
CVFF Consistent Valence Force Field
SCF Self Consistent Field
NPT Ensemble isobare-isotherme
RMSD Root Mean Square Distance
RMS
PCM Polarizable Continuum Model
RESP Restrained electrostatic potential fit
RDF Radial Distribution Functions
DA/F Donneur d’Acyle/Flavonoïde

SOMMAIRE GENERAL




INTRODUCTION GENERALE……………………………………….....................1


CHAPITRE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE……………………………………5


CHAPITRE II : MATERIEL & METHODES……………………………………64


CHAPITRE III : ETUDE DE LA SOLUBILITE DES FLAVONOÏDES……….99


CHAPITRE IV : ACYLATION ENZYMATIQUE DES FLAVONOÏDES


CHAPITRE IV.1 : Effet de la nature du substrat, de l’origine de la lipase et des
conditions opératoires sur le rendement de conversion et la
régiosélectivité………………………………………………………………………117

CHAPITRE IV.2 : Effet de la nature du donneur d’acyle sur le rendement de
conversion et la régiosélectivité……………………………………………………..147


CHAPITRE V : MODELISATION MOLECULAIRE APPLIQUEE AUX
FLAVONOÏDES


CHAPITRE V.1 : Modélisation moléculaire des flavonoïdes dans le vide…………152

CHAPITRE V.2 : Modélisat