Academic literature on the topic 'Polysaccharides esters'

The adsorption of polysaccharides onto solid substrates provides an environment for the immobilization of biomolecules [1] giving rise to conditions for the development of biosensors [2] and kits for immunoassays. One can find in the literature reports about the adhesion of proteins on cellulose ester membranes [3]. However, studies about the formation of cellulose ester ultrathin films have been seldom reported. Cellulose esters are nontoxic materials largely used as coating layers, fibers, inks and films.

The chromatographic separation of enantiomers using chiral stationary phases (CSPs) has significantly advanced. The esters and carbamates of polysaccharides coated on silica gel have been extensively studied and widely used as CSPs for high-performance liquid chromatography (HPLC). In order to overcome the strict solvent limitation on these coated CSPs, the preparation of a new generation of CSPs consisting of immobilized polysaccharide derivatives has become increasingly important. The universal solvent compatibility of the new CSPs provides flexibility in both analytical and preparative chromatographies.

ABSTRACTFeruloyl esterases (Faes) constitute a subclass of carboxyl esterases that specifically hydrolyze the ester linkages between ferulate and polysaccharides in plant cell walls. Until now, the described microbial Faes were mainly from fungi. In this study, we report thatCellulosilyticum ruminicolaH1, a previously described fibrolytic rumen bacterium, possesses three different active feruloyl esterases, FaeI, FaeII, and FaeIII. Phylogenetic analysis classified the described bacterial Faes into two types, FaeI and FaeII in type I and FaeIII in type II. Substrate specificity assays indicated that FaeI is more active against the ester bonds in natural hemicelluloses and FaeIII preferentially attacks the ferulate esters with a small moiety, such as methyl groups, while FaeII is active on both types of substrates. Among the three feruloyl esterase genes,faeIwas the only one induced significantly by xylose and xylan, while pectin appeared to moderately induce the three genes during the late log phase to stationary phase. Western blot analysis determined that FaeI and FaeIII were secreted and cytoplasmic proteins, respectively, whereas FaeII seemed to be cell associated. The addition of FaeI and FaeII but not FaeIII enhanced the activity of a xylanase on maize cob, suggesting a synergy of the former two with xylanase. Hence, we propose that the three feruloyl esterases work in concert to hydrolyze ferulate esters in natural hemicelluloses.

Hanseniaspora vineae is an apiculate yeast that plays a significant role at the beginning of fermentation, and it has been studied for its application in the improvement of the aromatic profile of commercial wines. This work evaluates the use of H. vineae in alcoholic fermentation compared to Saccharomyces cerevisiae and in ageing on the lees process (AOL) compared to Saccharomyces and non-Saccharomyces yeasts. The results indicated that there were not significant differences in basic oenological parameters. H. vineae completed the fermentation until 11.9% v/v of ethanol and with a residual sugars content of less than 2 g/L. Different aroma profiles were obtained in the wines, with esters concentration around 90 mg/L in H. vineae wines. Regarding the AOL assay, the hydroalcoholic solutions aged with H. vineae lees showed significantly higher absorbance values at 260 (nucleic acids) and 280 nm (proteins) compared to the other strains. However, non-significant differences were found in the polysaccharide content at the end of the ageing process were found compared to the other yeast species, with the exception of Schizosaccharomyces pombe that released around 23.5 mg/L of polysaccharides in hydroalcoholic solution. The use of H. vineae by the wineries may be a viable method in fermentation and AOL to improve the quality of white wines.

De nouveaux hydrogels de type réseau interpénétré (films, microparticules) à base de exopolysaccharides fonctionnalisés (Xanthane, Gellane) capables d'inclurellirer des médicaments d'une manière contrôlée ont été synthétisés par greffage-réticulation avec l'isopropyle acrylamide, en présence/absence de méthylène bisacrylamide ou de (3-cydodextrine fonctionnalisée. Ils ont été caractérisés du point de vue de leur composition, structure, morphologie, propriétés rhéologiques et the ique. Nous avons établi le taux de gonflement en fonction du type de dérivé polysaccharidique et de sa teneur. La sensibilité aux paramètres externes: pH, force ionique, nature du solvant a également été démontrée. Leur qualité de biomatériaux a été prouvée par l'évaluation de la toxicité, de la biocompatibilité, de la capacité des hydrogels à inclure et à libérer des médicaments hydro- et liposolubles, ainsi que par les propriétés antibactériennes des systèmes polymère-médicament obtenus
New interpenetrated neo type hydrogels (films,microparticles) based on functionalized exopolysaccharides (Xanthane,Gellane) able to include and to release drugs in a controlled manner were synthesized, `by grafting-crosslinking with isopropyl acrylamide in presence/absence of methylene bisacrylamide or the (3-functionalized cyclodextrin. They were characterized from the point of view of composition, structure, moholy, rheological and thermal properties. The swelling degree according to type of the polysaccharide derivative and of its content was established. Sensitivity to the external parameters: pH, ionic, ionic force, solvent chemical nature was also shown. Their quality as biomaterials was proven by the evaluation of toxicity, biocompatibility, hydrogels capacity to include and release of hydro and liposoluble drugs, and by the obtained polymer-drug systems antibacterial activities

En 2030, la chimie du végétal occupera 30% de la chimie totale en France. Les bioressources offrent l’opportunité de substituer les produits issus de la pétrochimie. Avec un taux de pénétration stable de 25-30% selon les prévisions de l’ADEME, les biotensioactifs constituent une voie de valorisation des produits issus de l’agriculture. Les sources lipophiles et hydrophiles nécessaires à l’obtention de ces composés amphiphiles peuvent être totalement naturelles. Ainsi, la graine de chia de la variété Oruro® a été utilisée comme source de la partie hydrophile représentée par le mucilage. Le mucilage surfacique de la graine de cette variété domestiquée en France est constitué de polysaccharides, de protéines et de minéraux. Il peut être extrait de façon efficace par cavitation ultrasonore en milieux aqueux. La composition et les propriétés du mucilage sont liées au temps d’extraction. Ce mucilage constitue une source hydrophile pour l’obtention d’esters amphiphiles. La source lipophile choisie est l’amande de Irvingia gabonensis issue d’une variété riche en beurre laurique haut myristique (51%) et laurique (38%). Les triglycérides de ce beurre sont constitués par des mélanges en acides gras saturés. Ce sont de bons candidats pour l’alimentation, la nutrition et aussi l’industrie et la production de biotensioactifs technofonctionnels. Le travail vise donc la valorisation simultanée du mucilage et de l’huile de I. gabonensis par la synthèse de biotensioactifs. Deux voies de synthèse pour l’obtention des esters amphiphiles ont été explorées. La première voie a impliqué la mise en œuvre de la réaction de transestérification entre le glucose et le laurate de méthyle en milieu eutectique profond DES Chlorure de choline/glucose. La deuxième voie fait appel à la catalyse acide en milieu organisé par la mise en œuvre de la réaction d’estérification du glucose ou du mucilage avec les acides gras laurique C12:0, et myristique C14:0 en présence de l’acide dodécylbenzène sulfonique (ADBS). Les études des réactions d’estérification ont préalablement été réalisées à partir du glucose puis transposées au mucilage. L’utilisation de l’ADBS doté d’un double rôle en tant que catalyseur de Brönsted et tensioactif favorise la mise en contact des réactifs, catalyse la réaction la réaction d’estérification entre les hydroxyles du glucose ou des polysaccharides et les groupes carboxyliques des acides gras laurique C12:0 et myristique C14:0 et par conséquent permet l’obtention des esters de glucose de degré de substitution DS=1-2. Les propriétés tensioactives et émulsionnantes sont comparables de ces esters de glucose sont comparables à celles d’un ester commercial Olivem 1000, un mélange d’olivate de sorbitan et d’olivate de cétéaryl. La réaction entre le mucilage de chia Oruro® et le mélange d’acides gras de I. gabonensis en présence de l’ADBS a permis une modification structurale profonde du biopolymère. Sa lipophilisation est obtenue par la double monoacylation des sites hydroxyles du mucilage par le mélange d’acides gras laurique C12:0 et myristique C14:0. La viscosité intrinsèque du mucilage acylé est très faible (6,34 dL/g) par rapport à celle du mucilage brut (36,18 dL/g) utilisé en tant que réactif de départ. Il en découle un changement profond de propriétés techno-fonctionnelles du mucilage acylé
In 2030, vegetal-based chemistry will occupy 30% of total chemistry in France. Bioresources offer the opportunity to substitute products from petrochemicals. With a stable penetration rate of 25- 30% according to ADEME forecasts, biosurfactants are a way of adding value to agricultural products. The lipophilic and hydrophilic sources needed to obtain these amphiphilic compounds can be completely natural. Thus, the chia seed of the Oruro® variety has been used as a source of the hydrophilic part represented by the mucilage. The surface mucilage of the seed of this variety domesticated in France is made up of polysaccharides, proteins and minerals. It can be extracted effectively by ultrasonic cavitation in aqueous media. The composition and properties of the mucilage are related to the extraction time. This mucilage constitutes a hydrophilic source for obtaining amphiphilic esters. The lipophilic source chosen is the Irvingia gabonensis almond from a variety rich in high myristic (51%) and lauric (38%) butter. The triglycerides of this butter are made up of mixtures of saturated fatty acids. They are good candidates for food, nutrition and also industry and production of technofunctional biosurfactants. The work is therefore aimed at the simultaneous valorization of the mucilage and oil of I. gabonensis by the synthesis of biosurfactants. Two synthesis routes for obtaining amphiphilic esters have been explored. The first pathway involved the implementation of the transesterification reaction between glucose and methyl laurate in a deep eutectic medium DES Choline chloride/glucose. The second pathway involved acid catalysis in an organized medium by the implementation of the esterification reaction of glucose or mucilage with lauric C12:0 and myristic C14:0 fatty acids in the presence of dodecylbenzene sulfonic acid (DBSA). The studies of the esterification reactions were previously carried out using glucose and then transferred to mucilage. The use of DBSA with a dual role as a Brönsted catalyst and surfactant promotes the contact of the reagents, catalyzes the esterification reaction between the hydroxyl groups of glucose or polysaccharides and the carboxylic groups of the C12:0 lauric and C14:0 myristic fatty acids and therefore allows the glucose esters of degree of substitution DS=1-2 to be obtained. The surfaceactive and emulsifying properties of these glucose esters are comparable to those of a commercial Olivem 1000 ester, a mixture of sorbitan olivate and cetearyl olivate. The reaction between chia Oruro® mucilage and the fatty acid mixture of I. gabonensis in the presence of ADBS resulted in a profound structural modification of the biopolymer. Its lipophilization is obtained by the double monoacylation of the hydroxyl sites of the mucilage by the mixture of lauric C12:0 and myristic C14:0 fatty acids. The intrinsic viscosity of the acylated mucilage is very low (6.34 dL/g) compared to that of the crude mucilage (36.18 dL/g) used as starting reagent. This results in a profound change in the techno-functional properties of the acylated mucilage

Au laboratoire, une méthode originale d'encapsulation par transacylation entre l'alginate de propylène-glycol (PGA) et une protéine a été mise au point. Cette méthode est basée sur la création de liaisons amides entre les fonctions amines libres de la protéine et les groupes esters du PGA dans une phase aqueuse émulsionnée (E/H) après alcalinisation. Les microparticules obtenues, stables, biocompatibles et biodégradables, sont potentiellement intéressantes pour la délivrance de substances actives en thérapeutique ou en cosmétique.Le premier objectif de ce travail est d'étudier l'influence des propriétés physicochimiques des deux biopolymères (protéine et PGA) et de leurs solutions, ainsi que l'effet des paramètres de préparation sur la réaction de transacylation et sur les propriétés des microparticules obtenues. Pour cela, la sérumalbumine humaine (HSA) a servi de protéine modèle et les microparticules ont été préparées dans différentes conditions physicochimiques puis caractérisées. Différents liens ont été établis entre les propriétés physicochimiques des solutions initiales des deux polymères et les propriétés fonctionnelles des microparticules obtenues.Le deuxième objectif est de remplacer le PGA, seul polysaccharide utilisable jusqu'à présent pour la microencapsulation par transacylation, par d'autres polysaccharides naturels, dans la préparation de microparticules. Etant donné ses propriétés intrinsèques limitantes, le remplacement du PGA par d'autres esters polysaccharidiques parait avantageux dans le domaine d'application des microparticules.Dans ce travail, le PGA a été remplacé par une série d'esters semi-synthétiques d'alginate puis par d'autres polysaccharides estérifiés naturels (pectines) ou semi-synthétiques (esters polypectiques et esters de l'acide hyaluronique). Les conditions optimales pour l'utilisation de chaque ester ont été alors déterminées
In our laboratory, an original method of microencapsulation was developed, based on the use of a transacylation reaction, creating covalent bonds between proteins and propylene glycol alginate (PGA). The covalent bonds are created after alkalization of the aqueous phase of a W/O emulsion, without using bifunctional crosslinking reagent.The resulting microparticles, which are stable, biocompatible and biodegradable, have potential applications for the delivery of active compounds for therapeutics or cosmetics.The first aim of this work is to study the influence of the physicochemical properties of the two polymers (protein and PGA) and of their solutions, as well as the effect of the preparation parameters on the transacylation reaction and on microparticle characteristics. For this purpose, human serum albumin (HSA) was picked as a model protein and microparticles were prepared using several physicochemical conditions then characterized. Several relationships were established between the physicochemical properties of the initial solutions of the two polymers and the functional properties of the resulting microparticles.The second purpose is to replace the PGA, only polysaccharide used for microencapsulation by transacylation so far, by other natural polysaccharides in the preparation of microparticles. Given its limiting intrinsic properties, the replacement of PGA by other polysaccharidic esters seems advantageous in the field of microparticle applications.In this work, the PGA was successfully replaced by a series of semisynthetic alginate esters, and then by other polysaccharidic esters, either natural esters (pectin) or semisynthetic esters (polypectate esters and hyaluronate esters). The optimal conditions for the use of each ester were then determined

Nous avons realise la synthese d'esters de cellulose, d'amylopectine et de -cyclodextrine a partir d'acides -arylpropioniques racemiques. Ces nouveaux composes possedent un centre stereogenique supplementaire, introduit par le precurseur acide, autre que ceux du polysaccharide, centre dont la chiralite resultante est controlee a la fois par le polymere naturel et par les conditions de basicite. La nature de l'intermediaire reactionnel provenant de l'action d'une base azotee sur le chlorure d'acide -arylpropionique est fonction du pka et de l'encombrement de cette derniere. Differents mecanismes reactionnels ont ete mis en evidence. Nous avons montre que l'enrichissement chiral des motifs acyles introduits provenait soit d'une selectivite au moment de l'esterification soit d'une deracemisation de l'ester forme dans le cas de bases fortes. L'influence de la chiralite intrinseque et de la reactivite du polysaccharide sur la stereoselectivite de l'esterification a egalement ete etudiee. Des cinetiques d'hydrolyse ont permis de mieux caracteriser la repartition stereochimique des motifs acyles fixes sur les trois fonctions alcool d'une unite glucopyranose. Dans un deuxieme temps nous avons evalue les performances chromatographiques de ces nouveaux supports en tant que phases stationnaires chirales (pscs) pour la separation d'enantiomeres. Nous avons etabli un protocole d'evaluation rapide associant une micro-methode de partage et l'utilisation de melanges de racemiques tests. Nous avons ainsi etudie l'influence de la nature du polysaccharide, de la structure du motif acyle fixe et de la configuration du centre chiral supplementaire sur les capacites resolutives de ces pscs.

CAPES
Polissacarídeos são muito estudados e aplicados a processos industriais e biotecnológicos, devido à grande variedade e versatilidade. As β-glucanas, polissacarídeos à base de glicose, por sua vez podem apresentar diversas aplicações biológicas interessantes tais como, atividade antitumoral, antioxidante e imonomoduladora e têm sido obtidas em vários estudos, por meio de fungos na forma de exopolissacarídeos. Todavia algumas β-glucanas fúngicas apresentam limitações nas aplicações biológicas devido à baixa solubilidade em água. Para melhorar este aspecto e ainda possibilitar aumento das atividades biológicas são sugeridas derivatizações químicas, a exemplo da fosforilação, que possibilitam obtenção de materiais mais solúveis em água e com aumento das atividades e do potencial tecnológico. Assim, este trabalho teve como objetivo a obtenção e caracterização de derivados fosforilados da (1→6)-β-D-glucana (lasiodiplodana) produzida pelo fungo Lasiodiplodia theobromae MMPI, visando macromoléculas mais solúveis em relação à lasiodiplodana nativa e ainda apontar outras modificações passíveis de ampliação de potenciais tecnológicos. A determinação da modificação estrutural por fosforilação foi obtida por meio das técnicas espectroscópicas FTIR e RMN (¹³C e ³¹P) sobretudo ³¹P RMN que possibilitou identificar sinais atribuídos a ésteres de fosfato. As amostras fosforiladas apresentaram DS baixos entre 0,0251 e 0,0499, com indicação de relação inversa entre DS e concentração dos derivatizantes TMFS e TPFS utilizados para fosforilação. Com processo de fosforilação foram alcançados aumentos na solubilidade em água para todas amostras em relação a lasiodiplodana nativa. Também foram alcançados maiores valores de potencial zeta relacionados ao caráter mais aniônico dos derivados fosforilados, bem como redução dos tamanhos médios de partícula, de 1002 para até 252,5 nm. Os padrões de difração das amostras de lasiodiplodana nativa e das fosforiladas evidenciaram característica de materiais parcialmente cristalinos. A macroestrutura das amostras fosforiladas, apresentou formações de fibrilas como resultado da inserção dos grupamentos fosfato. Tanto a lasiodiplodana nativa, quanto as amostras fosforiladas, apresentaram boa estabilidade térmica, com etapas de perda de massa associadas à perda de água, degradação térmica e carbonização, com pequenas diferenças entre as amostras. De acordo com os resultados, a fosforilação da lasiodiplodana contribuiu para ampliação dos potenciais de aplicação biológica e tecnológica.
Polysaccharides have been extensively studied and applied to industrial and biotechnological processes, due to the great variety and versatility. β-glucans, glucose-based polysaccharides, in turn may present several interesting biological applications such as antitumor, antioxidant and imonomodulatory activity and have been obtained in several studies, through fungi in the form of exopolysaccharides. However, some fungal β-glucans have limitations in biological applications due to the low solubility in water. In order to improve this aspect and to increase the biological activities, chemical derivations are suggested, such as phosphorylation, which make it possible to obtain more soluble materials in water and with increased activities and technological potential. Thus, this work had the objective of obtaining and characterizing phosphorylated derivatives of (1→6)-β-D-glucan (lasiodiplodan) produced by the fungus Lasiodiplodia theobromae MMPI, aiming at more soluble macromolecules in relation to the native lasiodiplodana and to point out other modifications technological potential. The determination of the structural modification by phosphorylation was obtained by FTIR and RMN (¹³C and ³¹P) spectroscopic techniques, especially ³¹P RMN, which enabled the identification of signals attributed to phosphate esters. Phosphorylated samples showed low DS between 0.0251 and 0.0499, indicating the inverse relationship between DS and concentration of the derivatives TMFS and TPFS used for phosphorylation. Phosphorylation process increased the water solubility for all samples compared to native lasiodiplodana. Higher zeta potential values related to the more anionic character of the phosphorylated derivatives were also achieved, as well as reduction of the average particle sizes from 1002 to 252,8 nm. The diffraction patterns of native and phosphorylated lasiodiplodana samples showed the characteristic of partially crystalline materials. The macrostructure of the phosphorylated samples presented fibril formations as a result of the insertion of the phosphate groups. Both the native lasiodiplodana and the phosphorylated samples presented good thermal stability, with mass loss stages associated with loss of water, thermal degradation and carbonization, with small differences between the samples. According to the results, the phosphorylation of lasiodiplodana contributed to the amplification of biological and technological application potentials.

La première partie de ce travail est réalisé dans le but de préparer des produits pouvant jouer un rôle très important de l’imagerie cellulaire des lipopolysaccharides sur la surface des cellules bactériennes, tout en utilisant des méthodes fiables telle que la ‘’chimie click’’. Dans un premier temps, nous avons synthétisé une première génération d’outils fluorescents à base de rhodamine B et fluorescéine modifiée par une fonction oxyde de nitrile. Dans un deuxième temps nous avons cherché les meilleures conditions d’applications de la chimie click 3+2 sans cuivre, entre la fonction oxyde de nitrile et le motif saccharidique complémentaire portant une fonction vinylique. Finalement, nous avons appliquée, avec succès, la méthode click avec cuivre sur plusieurs types de bactéries portant sur leur membrane cellulaire des lipopolysaccharides ayant un motif ‘’Kdo’’ fonctionnalisé par un groupement azoture déjà synthétiser au sein de notre équipe, et une sonde fluorescente porteuse d’une fonction alcyne. Une nouvelle génération d’outils de marquage saccharidique est en cours de finalisation dans le but d’optimiser les conditions finales, tel que le dérivé de ‘’Kdo’’ fonctionnalisé cette fois-ci par des dérivées cycliques, bicycliques et aromatiques porteurs d’une fonction alcyne ou alcène, pour réaliser les derniers essais de marquage in vitro. Le stress oxydant est lié au vieillissement des cellules et à de nombreuses maladies: cardiovasculaire, cancer, diabète, Alzheimer… Il est dû à un déséquilibre entre le système oxydant / antioxydant au niveau des cellules, et se caractérise par la présence principalement de substance radicalaires réactives oxygénées. Dans le but d'identifier le taux de substances réactives oxygénées dans les cellules, le travail dans la deuxième partie de la thèse reposait sur la synthèse multi étape d'une molécule fluorescente dérivée de la coumarine. Le composé ciblé est le peroxyde d'oxygène, connu sous le nom d'eau oxygénée. Possédant un ester vinyl-boronique, notre molécule sera oxydée et réarrangée en aldéhyde conduisant à la condensation intramoléculaire avec le groupement aminé adjacent pour former un cycle indolique, libérant ainsi de la fluorescence. La recherche des conditions optimales de la dernière étape de la voie synthétique sont toujours en cours d’optimisation. Dans le futur, on cherchera les conditions optimales de la dernière étape de la synthèse de la sonde spécifique au peroxyde d’oxygène. Cette molécule est d'une importance remarquable comme sonde du stress oxydant. En réussissant cette étape, on pourra avoir en main une bibliothèque de ‘’KDO’’ fonctionnalisé afin d’avoir des résultats satisfaisants in vivo
The first part of this work is done in order to prepare products that play a very important role in cellular imaging lipopolisaccharides on the surface of bacterial cells, while using reliable methods such as '' click chemistry ''. Initially, we synthesized the first generation of tools based fluorescent rhodamine B and fluorescein -modified nitrile oxide function. In a second step we sought the best possible applications of click chemistry 3+2 copper free, between the nitrile oxide function and the additional saccharide unit with a vinyl function. Finally, we applied successfully, the click method with copper on several types of bacteria on their cell membrane lipopolysaccharides having a pattern Kdo functionalized azide group already synthesized within our team, and a probe carrying a fluorescent alkyne. A new generation of tools saccharide marking is being finalized in order to optimize the final terms, such as derivative functionalized Kdo this time by cyclic, bicyclic and aromatic derivatives holders of an alkene or alkyne function to perform final testing of in vitro labeling. Oxidative stress is linked to cell aging and many diseases: cardiovascular disease, cancer, diabetes, Alzheimer's ... It is due to an imbalance between oxidant system/antioxidant in cells, and is characterized mainly by the presence of radical substance reactive oxygen. In order to identify the rate of reactive oxygen substances in cells, work in the second part of the thesis based on multi- step synthesis of a fluorescent molecule derived from coumarin. The target compound is oxygen peroxide, known as the name of hydrogen peroxide. Having a vinyl boronic ester, this molecule will be oxidized and rearranged aldehyde leading to intramolecular condensation with the adjacent amino group to form an indolique ring , thereby releasing fluorescence. The search for optimal conditions for the last step of the synthetic pathway is still being optimized. In the future, the optimal conditions for the last step of the synthesis of specific probe oxygen peroxide are sought. This molecule is remarkable importance as a probe of oxidative stress. By passing this step, we will have on hand a library of KDO functionalized to have satisfactory results in vivo

Les hydrogels injectables et auto-réparants suscitent un intérêt particulier dans les domaines de l'ingénierie tissulaire et de la médecine régénératrice. En raison de la nature dynamique de leurs réticulations, ces gels peuvent être pré-formés dans des seringues, extrudés sous cisaillement et s’auto-réparer spontanément après arrêt de la déformation mécanique. Au vu du potentiel que peuvent offrir les polymères fonctionnalisés par des acides boroniques pour la fabrication de gels covalents réversibles, nous avons développé des hydrogels injectables d’acide hyaluronique (HA) réticulés par des liaisons esters boronates pour des applications esthétiques et biomédicales. Pour élaborer de tels gels avec des propriétés optimisées, nous avons exploré l’effet de la nature du dérivé d’acide boronique ainsi que du motif saccharidique greffés sur le HA sur les propriétés rhéologiques dynamiques des gels. Parmi les différents dérivés d'acide boronique, le benzoboroxole (BOR) a été choisi en plus de l'acide phénylboronique (PBA) pour complexer différents motifs saccharidiques greffés sur le HA. Comparé au PBA, le dérivé BOR est, en effet, capable de se complexer de manière plus efficace à pH neutre et avec une plus grande variété de composés saccharidiques, en particulier les glycopyranosides. Cette étude a démontré que les propriétés rhéologiques dynamiques des assemblages de HA formés par complexation des unités de BOR ou PBA avec les différents sucres sont étroitement liées à la dynamique des échanges moléculaires et à la thermodynamique des pontages. En outre, nous avons également établi pour la première fois la possibilité d’obtenir des hydrogels de HA auto-réticulants à pH physiologique via des interactions multivalentes entre les unités de BOR greffées sur le HA et des groupements diols se répétant sur la chaîne polysaccharidique. Outre le BOR, la capacité de son homologue cyclique à six chaînons, la benzoxaborine, et d’un nouveau dérivé original similaire à ce composé a été explorée en tant que nouveaux sites de complexation de saccharides pour la formation de réseaux de HA réversibles. Compte-tenu des propriétés injectables, d'auto-réparation et de réponse à différents stimuli démontrées par ces nouveaux hydrogels de HA, ces biomatériaux apparaissent comme des candidats prometteurs pour de nombreuses applications innovantes dans le domaine biomédical, notamment pour l'ingénierie tissulaire et la thérapie cellulaire
Injectable and self-healing hydrogels have recently drawn great attention in the fields of tissue engineering and regenerative medicine. Such gels can be pre-formed into syringes, be extruded under shear stress and show rapid recovery when the applied stress is removed due to the dynamic nature of their crosslinks. Given the exciting potential benefit of using boronic acid-containing polymers to construct dynamic covalent hydrogels, we explored this attractive strategy to design injectable boronate-crosslinked hydrogels based on hyaluronic acid (HA) for aesthetic and other biomedical applications. To design hydrogels with optimized properties, we investigated the effect of the nature of the boronic acid moiety as well as the sugar molecule grafted onto the HA backbone on the gel properties. Among arylboronic acid derivatives, benzoboroxole (BOR) was selected in addition to phenylboronic acid (PBA) as the binding site for sugar moieties grafted on HA. This choice was based on the efficient binding capability of BOR at neutral pH compared to PBA, and on its ability to complex glycopyranosides. With this study, we demonstrated that the dynamic rheological properties of the HA networks based on BOR- or PBA-saccharide complexation are closely linked to the molecular exchange dynamics and thermodynamics of the small molecule crosslinkers. Besides, we also established for the first time the feasibility of self-crosslinking HA hydrogels with extremely slow dynamics at physiological pH through multivalent interactions between BOR derivatives grafted on HA and diols from the polysaccharide chains. Finally, in addition to BOR, we demonstrated the unprecedented capacity of its six-membered ring homologue, benzoxaborin, and a new original benzoxaborin-like derivative as new carbohydrate binding sites for the formation of reversible HA networks. Taking into account the injectable, self-healing and stimuli-responsive properties showed by these new HA hydrogels, these biomaterials appear as promising injectable scaffolds for many innovative applications in the biomedical field, including in tissue engineering and cell therapy

La bactérie phytopathogène Dickeya dadantii est responsable de la pourriture molle de nombreux végétaux. Elle sécrète dans le milieu extérieur toute une batterie d’enzymes capables de dégrader les constituants des parois végétales. La première partie de mon travail concerne les féruloyl estérases FaeD et FaeT. Les féruloyl estérases sont responsables de l’hydrolyse de liaisons ester entre l’acide férulique et les chaînes de xylane ou de pectine. En clivant ces liaisons, elles favorisent une dégradation complète de la paroi végétale. L'importance de ces enzymes nous a conduit à rechercher si D. dadantii produit de telles estérases. Le criblage d’une banque de gènes par un test de détection de l’activité féruloyl estérase a permis d’identifier deux gènes qui ont été caractérisés. Alors que faeT est faiblement transcrit dans toutes les conditions, la transcription de faeD est fortement induite en présence d’acide férulique et contrôlée par le régulateur FaeR. Alors que FaeT est une protéine cytoplasmique, FaeD est sécrétée par le système Out qui permet la sécrétion de nombreuses pectinases. Les enzymes FaeD et FaeT ont été surproduites dans E. coli et leurs principales propriétés biochimiques ont été déterminées. La connaissance de la séquence complète du génome de D. dadantii permet d’aborder des études de génomique fonctionnelle. Cette séquence confirme la présence des gènes codant les pectinases déjà caractérisées et révèle que ce génome code de nouvelles pectinases potentielles. La deuxième partie de mon travail concerne le gène pelN identifié par analyse du génome. Les pectate lyases coupent les liaisons glycosidiques du polygalacturonate par une réaction de β-élimination, générant des produits insaturés. Leur mécanisme d’action nécessite des cations comme cofacteur, en général Ca2+. Après clonage du gène pelN, la protéine PelN a été surproduite dans E. coli. Son activité pectate lyase a été prouvée en montrant sa capacité à produire des dérivés insaturés à partir de polygalacturonate ou de pectines plus ou moins méthylées. Cette étude démontre que PelN est la première pectate lyase utilisant les ions Fe2+ comme cofacteur préférentiel. Chez D. dadantii, l’expression du gène pelN dépend de divers régulateurs affectant la synthèse des pectinases, comme PecS ou GacA. PelN est une protéine extracellulaire sécrétée par le système Out. Ces études contribuent à mieux comprendre le rôle respectif des différentes enzymes impliquées dans la dégradation de la paroi végétale et le fonctionnement coopératif de ce système pluri-enzymatique
The phytopathogenic bacterium Dickeya dadantii is responsible for soft rot diseases of various plants. It secretes in the external medium a large array of enzymes which are able to degrade the constituents of the plant-cell wall. The first part of my work was related to the féruloyl esterases FaeD and FaeT. Feruloyl esterases are responsible for the hydrolysis of ester linkages between ferulic acid and the xylan or pectin chains. By cleaving these linkages, they improve the complete degradation of the plant-cell wall. The importance of these enzymes led us to search whether D. dadantii produces such esterases. A gene bank screening using a specific detection test for the feruloyl esterase activity allowed us to identify two genes which were characterized. While faeT is weakly transcribed in all the conditions, the faeD transcription is strongly induced in the presence of ferulic acid and it is controlled by the regulator FaeR. Whereas FaeT is a cytoplasmic protein, FaeD is secreted by the Out system responsible for the secretion of several pectinases. The enzymes FaeD and FaeT were overproduced in E. coli and their main biochemical properties were determined. The determination of the complete sequence of the D. dadantii genome makes it possible to develop functional genomic studies. This sequence confirms the presence of genes encoding the previously characterized pectinases and it reveals that this genome encodes new potential pectinases. The second part of my work was related to the gene pelN identified by genome analysis. Pectate lyases cleave the glycosidic bounds in the polygalacturonate chain by a β-elimination reaction, generating unsaturated products. This reaction mechanism requires cations as cofactor, generally Ca2+. After cloning of the gene pelN, the protein PelN was overproduced in E. coli. Its pectate lyase activity was demonstrated by its capacity to produce unsaturated derivatives from polygalacturonate or pectins. This study showed that PelN is the first pectate lyase that uses Fe2+ ions as the preferential cofactor. In D. dadantii, the pelN expression depends on various regulators controlling the pectinase synthesis, such as PecS or GacA. PelN is an extracellular protein secreted by the Out system. These studies contribute to increase the knowledge on the respective role of the different enzymes involved in the degradation of the plant-cell wall and the cooperative interactions in this pluri-enzymatic system

Soil organic matter (SOM) is probably the most important constituent of soils. The effect of SOM on soil properties far exceeds the relative percentage of this material in soils. The small amount of organic matter in soils, usually from 1 to 5%, is very important in providing a reserve food source for microorganisms and higher plants. Almost all properties of SOM are beneficial for plant growth. Soil organic matter can be defined as a complex, heterogeneous mixture of plant and animal remains in various stages of decay, microbial cells—both living and dead—microbially synthesized compounds, and derivatives of all of the above through microbial activity. Soil organic matter is probably the most complex of all naturally occurring substances. Some compounds in SOM are distinctive to soil and are not present in plants or animals. By examining the composition of SOM, one can see why it is such a complex material. The following compounds have been isolated from chemical SOM extracts: . . . 1. Carbohydrates (sugars, polysaccharides)—about 75% of dry weight 2. Lignin (a plant polymer of phenyl propane units) 3. Proteins (combinations of amino acids) 4. Hydrocarbons—fats, waxes, resins, and oils 5. Tannins (phenolic substances) 6. Pigments (chlorophyll) 7. Organic acids (many in the biochemical Krebs cycle) 8. Miscellaneous compounds—includes organic P, organic S, polynuclear hydrocarbons, nucleic acid derivatives, alcohols, aldehydes, esters, etc. . . . Whenever organic materials are added to a soil the physical properties of soil structure, water-holding capacity, and soil color are changed. The extent of change in these properties depends on the amount and type of organic material added, the soil microorganisms present in the soil, and the speed at which decomposition occurs. Aggregation and granulation (crumb formation) is increased by polysaccharides produced by microorganisms during decomposition. This improves soil tilth (ability to work the soil) and helps stabilize the soil crumbs. The ability of a soil to hold water is greatly increased by addition of SOM. This results in greater infiltration (water moving into the soil) and adsorption of water by the SOM, with consequently less erosion and loss of soil particles and fertility.