Soutenance mémoire
L’intérêt grandissant de la recherche dans le domaine de la chimie des substances naturelles trouve son explication dans les trois objectifs visés :
• l’investigation de composés à haute valeur ajoutée ;
• la découverte de nouveaux modèles chimiques ;
• la recherche de composés biologiquement actifs.
Initiée avec l’étude des plantes terrestres [1], la chimie des substances naturelles investit peu à peu le milieu marin avec les premières études en 1971 sur les constituants chimiques des algues [2] et des invertébrés marins [3,4]. La finalité à l’époque fut l’établissement de nouveaux critères chimiotaxonomiques et la découverte de squelettes originaux. Il s’agit pour les composés correspondants de lipides ou de métabolites généralement accessibles avec des solvants organiques courants non ou peu polaires. Actuellement l’étude des constituants des phases polaires représente un des thèmes les plus fouillés par la recherche de nouveaux métabolites pouvant servir d’agents thérapeutiques ou en être des précurseurs.
Depuis la découverte des glycoglycérolipides il y a plus d’une quarantaine d’années, la recherche sur la distribution des glycolipides progresse de façon exponentielle. Dans la littérature toutes les informations sont disponibles, des bactéries aux plantes supérieures. En plus, les glycolipides ont été identifiés dans les cellules animales. Aujourd’hui, ils suscitent beaucoup d’attention en raison du rôle qu’ils jouent, d’une part dans la constitution de l’édifice membranaire et, d’autre part sur le plan physiologique [5]. Précisément dans ce domaine les invertébrés marins présentent un intérêt particulier parce qu’ils renferment des métabolites polaires possédant des activités biologiques variées. Ce phénomène est perçu avec beaucoup plus d’acuité depuis la découverte des agelasphines, substances isolées de l’éponge Agelas mauritianus et dotées de propriété anti-tumorale [6].
Souvent au prime abord, on arrive à la conclusion d’une biodiversité terrestre importante. Cependant, il est maintenant établi que la biodiversité marine est encore plus riche et plus variée. Plus de 90 % des organismes vivants sont marins. La répartition de la surface immergée en fonction des profondeurs mène à sa division en trois zones océaniques :
• le plateau continental entre 0–200 m ;
• le talus continental entre 200 et 3000 m ;
• plaines et fosses abyssales à plus de 3000 m.
Les algues étant des organismes photosynthétiques sont rencontrées à faible profondeur (50 m) dans le plateau continental. Dans la même zone on peut trouver des animaux et des invertébrés marins dont la nourriture est essentiellement composée d’algues. On admet que pour les invertébrés marins leur localisation ne dépend généralement pas de l’existence de lumière. C’est la raison pour laquelle ils sont rencontrés à des profondeurs spécifiques s’étendant aussi bien au niveau du plateau continental qu’aux fonds des abysses. Les plantes supérieures comparées aux algues présentent une organisation beaucoup plus évoluée (racines, tiges, feuilles,…). Ce constat n’entame en rien le rôle important que jouent les algues. Elles constituent la première composante de la chaîne alimentaire. Elles sont utilisées dans plusieurs secteurs industriels notamment alimentaire et pharmaceutique. Ces raisons sont suffisantes pour faire de l’étude chimique des algues un challenge.
GÉNÉRALITÉS SUR LES ALGUES
Les algues ne présentent ni tige, ni racine, ni feuille : ce sont des végétaux inférieurs. Le corps est constitué d’un thalle, et pour cette raison les algues sont appelées thallophytes. Il existe dans le monde 25 000 espèces d’algues. On distingue essentiellement trois grandes classes d’algues macroscopiques :
• les algues vertes ou chlorophycées ;
• les algues rouges ou rhodophycées ;
• les algues brunes ou phaéophycées.
Les Chlorophycées
Les chlorophycées sont les plus primitives, les premiers organismes pluricellulaires apparus sur terre. La chlorophylle constituant l’essentiel de leurs pigments photosynthétiques, les algues vertes sont pratiquement absentes en dessous de 5 m de profondeur. La classification des chlorophycées est basée sur des critères essentiellement morphologiques.
Les chlorophylles a et b et les carotènes sont les principaux pigments photosynthétiques. L’amidon constitue le polyholoside de réserve. Comme polyholoside de soutien, on retrouve la cellulose seule ou associée à l’anomère β du D-mannose. Le 24- méthylènecholestérol est en général le stérol majoritaire. Les métabolites secondaires (sesquiterpènes, diterpènes et triterpènes linéaires) possèdent des propriétés ichtyotoxiques et toxiques qui les mettent à l’abri des poissons et des mollusques herbivores. Parmi les métabolites polaires de l’algue méditerranéenne Caulerpa taxifolia on peut citer les deux énols stables [11].
Les Rhodophycées
Si on tient compte du degré d’évolution des formes cellulaires, les algues rouges peuvent être divisées en deux grandes classes les Bangiophycées (ou Bangiales) et les Floridéophycées.
En plus des chlorophylles et des carotènes, les rhodophycées renferment des pigments particuliers les phycobilines responsables de l’intense couleur rouge de la plupart de cette variété d’algues. Le polyholoside de réserve principal est le floridane. Il s’agit d’une forme particulière d’amidon qui ne serait constituée que d’amylopectine. Les polyholosides de soutien sont plus complexes que la cellulose : ils sont constitués de polymères de diholosides ou de mélanges de polymères. On trouve ainsi dans les algues rouges :
• les carraghénanes qui sont des polymères de diholosides sulfatés formés à partir de galactose et/ou de 3, 6–anhydrogalactose ;
• les agars de structure complexe.
Ces deux types de structure sont rarement présents en quantités équivalentes dans la même espèce à tel point qu’on répartit les algues rouges du point de vue des polyholosides de soutien en « carraghénophytes » et en « agarophytes » en fonction du polymère prédominant.
Lieux de récolte et descriptions des algues étudiées
Les algues étudiées sont deux rhodophycées Meristotheca senegalensis (Feldmann) et Caulacanthus ustulatus (Turner) Kützing [21].
Meristotheca senegalensis est une algue rouge spécifique des Côtes Sénégalaises (Almadies, Hann, M’Bao, Rufisque, Joal). Elle appartient à l’ordre des Gigartinales, famille des Soliéracées. Elle est très abondante de Mai à Juillet aux Almadies, où elle a été récoltée en échouage en Juin 1994. Elle peut mesurer jusqu’à 17 cm de hauteur ; le thalle est très découpé avec des frondes ayant entre 0,5 cm et 3 cm de largeur. Du côté interne, le cortex est composé de grosses cellules colorées en rouge, de formes variables mais généralement anguleuses et quelquefois polyédriques. De l’extérieur, on remarque une deuxième catégorie de cellules qui sont souvent allongées et perpendiculaires à la surface du thalle. Caulacanthus ustulatus, algue rouge de la famille des Sphaérococcacées, elle est très présente sur les rochers de la zone littorale moyenne en particulier sur les crêtes séparant les cuvettes. Algue pérenne, elle a été récoltée aux Almadies en Avril 1995. Il s’agit d’une espèce gazonnante de couleur brun verdâtre recouvrant le surplomb des rochers où elle forme soit des peuplements denses créant de larges plages ou alors des frondes constituées de coussinets isolés de 2 à 5 cm de hauteur.
Fixées à la base par des filaments rampants, ces frondes s’enchevêtrent si étroitement qu’il est très difficile d’en isoler une sans la casser. Les frondes sont cylindriques et portent des ranules épineux dirigés en tous sens. De l’ensemble de ces algues ont été isolés quatre squelettes typiques de glycolipides, un alcaloïde et un terpène..
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Table des matières
INTRODUCTION GÉNÉRALE
Premierè partie : generalites sur les algues et les invertebres marins
INTRODUCTION
CHAPITRE I : GÉNÉRALITÉS SUR LES ALGUES
I.1. Les Chlorophycées
I.2. Les Rhodophycées
I.3. Les Phaéophycées
I.4. Utilisation des algues
I .5. Lieux de récolte et descriptions des algues étudiées
CHAPITRE II : GÉNÉRALITÉS SUR LES INVERTÉBRÉS MARINS
II.1. Généralités sur les éponges
II.1.1. Classification des éponges
II.1.2. Composition chimique et utilisation des éponges
II.1.2.1. Composition chimique
II.1.2.2. Utilisation des éponges
II.2. Généralités sur les cœlentérés
II.2.1 . Classification
II.2.2. Composition chimique des Cnidaires
II.3. Lieux de récolte et descriptions des invertébrés marins étudiés
SECONDE PARTIE : BIOMOLÉCULES ISOLÉES DE L’ALGUE MERISTOTHECA SENEGALENSIS ET DE L’ÉPONGE PTILOCAULIS SPICULIFER
CHAPITRE I : MÉTHODES ANALYTIQUES
I.1. Extraction et Isolement
I.1.1. Extraction
I.1.2. Fractionnement et Isolement
I.1.2.1. Fractionnement
I.1.2.2. Isolement
I.2. Détermination Structurale
I.2.1. Généralités sur la R.M.N. bidimensionnelle
I.2.2. Généralités sur la spectrométrie de masse
I.2.2.1. Impact électronique
I.2.2.2. Ionisation par méthode FAB
CHAPITRE II : MÉTABOLITES SECONDAIRES ISOLÉS DE L’ALGUE Meristotheca senegalensis
II.1. Isolement des métabolites
II.2. Détermination Structurale de l’alcaloïde
II.3. Détermination Structurale du triterpène
II.3.1. Analyse des spectres R.M.N
II.3.2. Analyse du spectre de masse (Impact Électronique)
Conclusion
CHAPITRE III : MÉTABOLITES SECONDAIRES ISOLÉS DE L’ÉPONGE Ptilocaulis spiculifer
III.1. Isolement
III.2. Détermination Structurale de la muristérone
III. 3. Détermination Structurale de l’alkyle sulfaté
III.4. Détermination Structurale de la dakaramine
Conclusion
TROISIEME PARTIE / GLYCOLIPIDES ISOLÉS DE MERISTOTHECA SENEGALENSIS, CAULACANTHUS USTULATUS ET DE L’ALCYONIUM SP
CHAPITRE I : TRAVAUX ANTÉRIEURS SUR LES LIPIDES MARINS
I.1. Glycoglycérolipides marins
I.1.1. Monogalactosyldiacylglycérol et Digalactosyldiacylglycérol
I.1.2. Sulfoquinovosyldiacylglycérol (SQDG)
I.2. Sphingolipides marins
I.2.1. Métabolisme du sphingolipide
I.2.2. Représentation schématique d’ un glycosphingolipide
I.2.3. Différents types de glycosphingolipides
I.2.3.1. Cérébrosides
I .2.3.2. Gangliosides
I.2.3.3 . Phytoglycolipides
I.2.4. Sphingolipides marins
I.2.4.1. Céramides et sphingophospholipides
I.2.4.2. Glycosphingolipides marins
CHAPITRE II : GLYCOGLYCÉROLIPIDES DE Meristotheca senegalensis ET DE Caulacanthus ustulatus
II .1. Isolement des glycoglycérolipides de Meristotheca senegalensis
II.2. Détermination Structurale des glycoglycérolipides
II.2.1. Détermination Structurale du MGDG péracétylé
II.2.1.1. Analyse spectroscopique R.M.N. du MGDG péracétylé
II.2.1.2 . Analyse du spectre de masse FAB+ du MGDG péracétylé
II.2.2. Détermination Structurale du DGDG péracétylé
II.2.2.1. Analyse R.M.N
II.2.2.2. Analyse du spectre de masse FAB+ du DGDG péracétylé
II.2.3. Détermination Structurale du SQDG
II.2.3.1. Analyse des spectres R.M.N. 1 H et COSY
II.2.3.2. Analyse du spectre de masse FAB+
II.2.4. Détermination Structurale du sulfoquinovosylmonoacylglycérol
II.2.4.1. Isolement du SQMG
II.2.4.2 . Analyse des spectres R.M.N. et masse du SQMG
CHAPITRE III : ISOLEMENT ET DÉTERMINATION STRUCTURALE DES SPHINGOLIPIDES DU CNIDAIRE Alcyonium sp
III.1. Détermination Structurale du céramide
III.1.1 . Analyse spectroscopique R.M.N.
III.1.2. Analyse du spectre de masse FAB+
III.2. Détermination Structurale de l’α-D-galactopyranosylcéramide
III.2.1. Analyse du spectre R.M.N. 1H
III.2.2. Analyse du spectre de masse FAB+
III.3. Détermination Structurale du β-D-glucopyranosylcéramide péracétylé
CONCLUSION
CONCLUSION GÉNÉRALE
