203 - Chimie des produits naturels : vers une nouvelle ère

L’estrogène naturel le plus puissant, l’estradiol (E2), est obtenu par la réduction stéréosélective de l’estrone (E1) par la 17β-hydroxystéroïde déshydrogénase type 1 (17β-HSD1). L’inhibition de cette enzyme permettrait donc d’abaisser les niveaux de E2, ce qui constitue une approche thérapeutique prometteuse pour traiter certaines maladies sensibles aux estrogènes, comme l’endométriose et le cancer du sein. En utilisant E1 comme produit de départ, une séquence linéaire de 9 réactions chimiques a permis d’introduire un groupement carbamoylbenzyl en position 16β ainsi qu’une chaîne 2-bromoéthyle en position 3. Après purification et caractérisation, le composé obtenu, dénommé PBRM, s’est avéré inhiber sélectivement la 17β-HSD1 sans posséder d’activité estrogénique, et ce, malgré la présence d’un noyau E2 de base. La modélisation moléculaire et des essais enzymatiques ciblés ont démontré la nature irréversible de cet inhibiteur de type alkylant doux. Lors d’une preuve de concept chez la souris, l’inhibiteur a totalement bloqué la croissance des tumeurs d’un cancer du sein sensibles aux estrogènes. D’autres essais chez la souris (métabolisme, biodistribution et toxicité) ont ensuite confirmé le profil sécuritaire de cet inhibiteur irréversible et ont permis d’obtenir des données de pharmacocinétiques essentielles au développement de cette molécule originale.

Les études ethnobotaniques et pharmacognosiques utilisent de manière généralisée des approches de fractionnement guidées par des bioessais pour identifier des molécules présentant des activités biologiques intéressantes. Dans ces approches méthodologiques, on sépare et purifie les composés bioactifs de diverses manières et on les soumet à des tests cellulaires in vitro. Malheureusement, cette manière de faire ne tient pas compte de l’intense métabolisme microbien et hépatique auxquels sont soumises les molécules natives et qui transforment complètement les molécules ingérées par voie orale. En d’autres mots, il est rare que les molécules identifiées par des tests in vitro se retrouvent de manière intacte au niveau des cellules cibles dans l’organisme. Dans ce contexte, la métabolomique ciblée représente un outil puissant qui permet d’identifier de manière plus globale et représentative les métabolites responsables des réponses biologiques particulières. Au cours de cette présentation, on démontrera comment le métabolisme microbien des polyphénols de petits fruits est associé à la prévention des désordres métaboliques et du déclin cognitif chez des personnes âgées. On mettra en évidence la puissance des approches de métabolomique pour identifier les métabolites potentiellement bioactifs dans l’organisme.

Les extraits de marc de fruit contiennent de nombreux polyphénols qui sont responsables des bienfaits antioxydants pour la santé. Notre groupe identifie la masse exacte de composés dans des extraits de fruits par chromatographie liquide à ultra-haute pression couplée à la spectrométrie de masse quadripôle à temps de vol, UHPLC/MS Q-TOF. Notre base de données, de type "Personal Compound Database", compte 2800 polyphénols recherchés par le logiciel MassHunter. En plus des standards ciblés, cette approche non-ciblée permet d’avoir une vue d’ensemble des polyphénols dans des matrices complexes.

Ces extraits reconnus pour contenir des polyphénols bioactifs doivent être absorbés, distribués et métabolisés. Notre groupe a utilisé différents modèles à haut rendements pour déterminer la perméabilité sur des membranes aux conditions physiologiques du transit gastrointestinal. Le modèle PAMPA, soit le Parallel artificial membrane permeability assay, permet de mesurer sur une membrane artificielle le coefficient de perméabilité par diffusion passive. Le second modèle utilise des cellules humaines caco-2 de l’intestin qui forment une membrane. Ce modèle, plus coûteux, permet d’inclure un paramètre de diffusion active, mais au détriment du haut rendement. Ces modèles appliqués aux extraits complexes et aux standards permettent d’exposer les molécules aux conditions physiologiques afin de mieux comprendre leur biodisponibilité.

Le monde marin présente une diversité écologique et biochimique équivalente à celle des milieux terrestres. Or, une grande partie de ce monde demeure largement inconnue et sous-valorisée. Différentes classes de biomolécules d’intérêt retrouvées spécifiquement dans les biomasses marines commencent à révéler des propriétés biologiques uniques, suscitant l’espoir d’une manne de découvertes et d’applications nouvelles.

L’identification de biomolécules actives et la caractérisation de leurs structures chimiques et de leurs activités biologiques sont des étapes clefs dans le développement d’un actif marin et de sa valorisation sous la forme d’un brevet ou d’un argumentaire technique ou commercial distinctif face à la compétition.

Cependant, derrière ces opportunités se cachent aussi certains pièges à éviter pour les entreprises. La caractérisation chimique d’un extrait confère-t-elle automatiquement une valeur ajoutée? Les efforts de caractérisation chimique d’un produit naturel profitent-ils aux entreprises innovantes ou bénéficient-ils plutôt à certains compétiteurs opportunistes?

Appuyée d’exemple concrets tirés du long historique de développement d’ingrédients actifs marins d’innoVactiv, cette présentation vise à définir les enjeux spécifiques auxquels sont confrontés les industriels dans le contexte de la caractérisation chimique d’ingrédients marins.

Deux trans-epoxyamide, soit la Chrysamide A et B ont été isolés d’un dérivé de Penicillium chrysogenum se trouvant à des profodeurs élevées de l’Océan Indien SCSIO41001. Considérant que des composés comportant des groupements nitro sont rarement isolés d’une source naturelle, ces molécules sont d’un grand intérêt de par leur large éventail d’activités biologiques.

Une facette notable de notre approche pour la synthèse de la Chrysamide B est l’efficacité de la préparation des sous-unités 2,5-dicétopipérazines alanines chirales par synthèse sur support solide à partir de N-Boc-D-Alanine. En prenant avantage de la disponibilité des acides aminés chiraux non-naturels comme synthons de départ, le cycle alanine 1,4-pipérazine a été synthétisé par réduction de dérivés 2,5-dicétopipérazine. La synthèse de la Chrysamide A représente un défi synthétique différent puisque sa préparation nécessite la formation d’une structure pontée oxabicyclo[2.2.1]heptane, laquelle est obtenu par dimérisation d’une chaîne amido aldéhyde de l’alanine. Entre autres, une grande gamme de cycles 1,4-pipérazines cis et trans pourra être préparée parallèlement en tirant avantage de la synthèse sur support solide et de la disponibilité des acides aminés naturels et non-naturels.

Notre stratégie synthétique permet l’obtention rapide des deux produits naturels tout en établissant les bases méthodologiques nécessaires à la formation de nombreux analogues structuraux

Bien que peu de produits naturels renferment un motifs pipérazines, deux trans-epoxyamides, la chrysamides A et B ont été isolés récemment isolées d’un dérivé de Penicillium chrysogenum. Ces produits naturels, renfermant un groupement nitro, constitue une nouvelle famille de molécules aux propriétés biologiques presque qu’inexploitées.

Pour faire suite à nos récents travaux rapportant la première synthèse de la chrysamide B, l’approche convergente de type double amidation sur le motif pipérazine permet d’envisager la préparation d’une librairie ciblée de dérivés naturels de type 4-nitrophenyl trans-epoxyamide. Nous présenterons la synthèse des analogues préparés, notamment de type pipérazine, diazépine ainsi que benzodiazépine. De plus, en collaboration avec le Dr. Donald Poirier, nous présenterons l’investigation des propriétés anticancéreuses de ces nouveaux dérivés naturels synthétiques.

Le bouleau glanduleux est un arbuste de la famille des Betulaceae, qui est très abondant au cœur de la flore nordique du Québec. Sa croissance rapide depuis les années 1990, est une conséquence directe des changements climatiques. L’expansion de cet arbuste est un problème préoccupant puisqu’elle menace la biodiversité en altérant tant l’environnement biotique qu’abiotique des écosystèmes nordiques. Afin de maintenir l’intégrité des écosystèmes nordiques, l’utilisation durable du bouleau glanduleux comme source naturelle d’ingrédients actifs en cosméceutique pourrait servir de stratégie de mitigation. Les feuilles des Betulaceae contiennent une variété de composés phénoliques (anthocyanes, flavonoïdes, acides phénoliques, stilbènes, tanins, etc.). Les polyphénols sont maintenant bien connus pour leurs propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires ce qui en fait une source très intéressante en cosméceutique étant donné qu’ils aident à limiter le photoviellissement de la peau. L’isolation ciblée des composés phénoliques actifs des feuilles du bouleau glanduleux a été réalisée en effectuant un fractionnement bio guidé (anti-tyrosinase, anti-élastase et antioxydante). La purification et l’identification des composés bioactifs seront également présentées.

Les végétaux s’adaptent à leur environnement en produisant une variété impressionnante de métabolites. Le climat froid et dur du nord québécois a certainement forcé les espèces de la région à faire preuve de créativité, ainsi peut-on espérer y déceler des molécules inédites propres à la nordicité. Le bouleau glanduleux est un arbuste abondant dont la prévalence augmente de façon problématique avec les changements climatiques actuels, en faisant une cible de choix pour la revalorisation de ses métabolites. Ses feuilles sont notamment riches en polyphénols, une famille de composés aux nombreuses propriétés d’intérêt cosméceutique. Dans cet esprit, des méthodes d’évaluation d’activité biologique ont été mises au point pour permettre de guider l’isolation de produits naturels bioactifs des feuilles du bouleau glanduleux.

La forêt boréale regorge de ressources naturelles qui sont utilisées depuis bon nombre d’années en médecine traditionnelle autochtone. Ce savoir ancestral a mené l’investigation de molécules d’origine naturelle pour le traitement du psoriasis. Le psoriasis est une maladie inflammatoire chronique de la peau affectant 2 à 3% de la population mondiale. L’étiologie y est encore incomprise et c’est l’une des raisons pour laquelle il n’existe encore aucun traitement curatif. Les traitements sur le marché permettent seulement une amélioration de la qualité de vie des patients et présentent de nombreux effets secondaires indésirables. C’est pourquoi la recherche de traitements alternatifs se poursuit. L’objectif de cette étude était de démontrer le potentiel antipsoriasique d’une nouvelle gamme de molécules associées à des structures polyphénoliques ou triterpénoïques. Des tests de toxicité ont permis d’identifier 9 molécules prometteuses, alors que des analyses histologiques et immunohistochimiques effectuées sur des substituts cutanés sains et psoriasiques produits par génie tissulaire ont révélé une meilleure différenciation des kératinocytes et une diminution de l’épaisseur de l’épiderme vivant, comparativement au méthotrexate (contrôle positif), pour 4 de ces molécules. Donc, les résultats obtenus suggèrent que les nouvelles molécules provenant de la forêt boréale pourraient avoir un effet antipsoriasique prometteur.

Problématique et objectifs: Le psoriasis est une maladie cutanée chronique à caractère inflammatoire. Une lésion psoriasique est caractérisée par un épaississement de l’épiderme causé par l’hyperprolifération et la différenciation hâtive des kératinocytes. Les médicaments actuels occasionnent des effets indésirables. L’objectif est d’identifier, de source végétale québécoise, des composés naturels ayant un potentiel antipsoriasique dans un contexte d’application dermatologique. Le projet consiste à étudier l’effet de composés polyphénoliques à l’aide d’un modèle cutané lésionnel reconstruit in vitro.

Méthodologie: L’inhibition de la croissance cellulaire des molécules a été évaluée afin de sélectionner les plus prometteuses. Les composés ont ensuite été testés sur des substituts cutanés sains et psoriasiques produits par génie tissulaire. Le caractère antipsoriasique a été validé à l’aide d’analyses histologiques et par immunofluorescence indirecte.

Résultats: Les analyses tendent à mettre en évidence le rétablissement de la différenciation et la prolifération anormale des kératinocytes psoriasiques lorsque ceux-ci sont en contact avec les différents polyphénols. Il y a une diminution de l’épaisseur de l’épiderme vivant des substituts psoriasiques traités avec les composés à l’étude comparativement au contrôle.

Conclusion: Les résultats obtenus avec les molécules étudiées démontrent une action pharmacologique potentiellement efficace au regard d’un traitement du psoriasis.

Une méthodologie inédite de synthèse énantiosélective d’arylglycines protégés a précédemment été reportée par notre groupe. Celle-ci permet la synthèse de ces acides α-aminés non-naturels par l’introduction de l’acide carboxylique sur un carbanion benzylique d’une benzylamine convenablement protégée. L’énantiosélectivité de cette réaction est induite par l’utilisation, en guise de base chirale, d’un complexe sec-butyllithium/(-)-spartéine. Le potentiel de cette méthodologie va bien au-delà de la synthèse d’acides aminés. En effet, elle pourrait être exploitée, pour introduire une liaison carbone-carbone énantiosélective en position benzylique en α d’un atome d’azote. C’est dans cette optique que notre groupe a investigué la synthèse de l’allocolchicine, un produit naturel reconnu pour son activité antimitotique et présentant exactement le motif auquel notre méthode nous donne accès. La stratégie de synthèse envisagée se veut convergente de manière à pouvoir donner accès à une variété d’allocolchicinoïdes par le choix de divers patrons de substitutions sur les deux noyaux aromatiques. L’étape clé du plan de synthèse consiste en la formation énantiosélective du cycle à sept carbones en exploitant notre méthodologie avec s-BuLi / (-)-spartéine. L’autre étape clé du plan de synthèse vise la formation du motif biaryl par couplage de Suzuki-Miyaura. Les progrès réalisés dans la synthèse de composés modèles à l’allocolchicine seront présentés.

Certains cancers sont beaucoup plus difficiles à traiter que d’autres. Le cancer du pancréas est l’un de ces cancers au mauvais pronostic (8% de survie après 5 ans). En utilisant comme noyau de base le mestranol, le principle actif de la première pilule contraceptive, nous avons préparé selon deux stratégies (synthèse sur support solide et chimie classique en solution) l’aminostéroïde RM-581. En plus du noyau 3-O-méthylestradiol et du groupe acétylénique en C17, ce dérivé stéroïdien possède une chaîne (quinoline-2-carbonyl)-L-prolyl)pipérazine en C2 qui lui confère une activité antiproliférative sur plusieurs lignées cancéreuses (IC₅₀ = 0.47-4.96 µM). Cette combinaison, chaîne latérale et noyau stéroïdien, est essentielle à l’activité cytotoxique. Pour le pancréas, le RM-581 inhibe les cellules cancéreuses PANC-1 (IC₅₀ = 3.9 µM), mais pas les cellules normales primaires (sélectivité = 12.8). Une administration du RM-581 par voie orale à une dose de 60 mg/kg chez la souris a produit un C_max de 1860 ng/mL et un AUC_0-24h de 5545 ng-h/mL. Lors d’une preuve de concept chez la souris, le RM-581 a totalement bloqué la croissance de tumeurs générées à partir de cellules cancéreuses humaines (xénogreffe PANC-1). De plus, à la fin du protocole, l’analyse histopathologique de certains tissus (foie, rein et pancréas) et du poids des souris n’a montré aucun signe de toxicité. Le RM-581 est donc un candidat prometteur pour traiter oralement plusieurs cancers, dont le cancer du pancréas.

Les maladies causées par des bactéries résistantes sont l’une des principales préoccupations mondiales en santé. Ce problème de résistance grandissant conjointement avec une diminution de nouveaux antibiotiques sur le marché est une menace sérieuse à laquelle il est important de trouver des solutions.

Isolée de deux souches bactériennes du sol, la lactivicine est une molécule antibiotique agissant sur les mêmes cibles que les β-lactames (pénicillines), mais possédant un noyau hétérocyclique différent. Elle est aussi susceptible aux β-lactamases, les enzymes de dégradation conférant la résistance des bactéries au antibiotiques β-lactames.

Pour ce projet, nous avons utilisé la structure de la lactivicine comme modèle pour développer une librairie de molécules analogues, où le noyau isoxazolidinone de la lactivicine et remplacé par un noyau sulfahydantoïne. Le cycle sulfahydantoïne permet une fonctionnalisation simple et efficace des substituants ouvrant ainsi la porte à plusieurs analogues structurels de la lactivicine. Ceci est dans le but de pouvoir moduler leur efficacité en tant qu’antibiotique, mais aussi comme potentiel inhibiteur de β-lactamases.

La synthèse des analogues sulfahydantoïnes sera abordée suivit des résultats de leur efficacité en tant qu’antibiotiques et inhibiteurs des β-lactamases.

Les macrocycles peptidiques constituent une catégorie de molécules d’intérêt pour l’élaboration de nouveaux agents thérapeutiques. À cet égard, plusieurs d’entre eux possèdent un fort potentiel d’activité biologique. Parmi une multitude de macrocycles peptidiques existant dans l’environnement, treize macrocycles, dont l’isolation est rapportée dans la littérature, ont été ciblés par le groupe de recherche afin d’en effectuer la synthèse dont la séquence d’acides aminés varie, mais également au niveau de la construction efficace de larges cycles constitués de 15 à 30 atomes.

L’approche mise au point par le laboratoire fait appelle aux propriétés uniques de la résine oxime afin de créer un point d’ancrage temporaire du peptide, ce qui permet la construction et l’allongement du squelette peptidique sous une forme linéaire. Par la suite, une étape concomitante de cyclisation/clivage intramoléculaire permet à la fois de libérer le peptide de son support solide, ce qui donne accès à la macrocyclisation de type tête-queue.

Nous présenterons la première synthèse totale, la purification et la caractérisation de ces macrocycles peptidiques naturels obtenus par l’application de la méthodologie de synthèse peptidique sur résine oxime. Pour ce faire, nous nous appuierons principalement sur les résultats de la Crotogossamide, un nonapeptide macrocyclique issu du latex de Croton Gossypifolius initialement ciblé par notre groupe.

Les 4-hydroxy-1-tétralones ont attiré de plus en plus l'attention des chimistes synthétiques et médicinaux en raison de leurs activités biologiques variées et puissantes. Un de ces composés, le métabolite fongique (+)-O-méthylasparvenone, isolé à partir du champignon Aspergillus parvulus, est le premier ligand connu sans azote de la sérotonine (5-HT). En tant que tel, ce composé représente un nouveau chef de file pour le développement de nouveaux médicaments pour traiter l'anxiété, la migraine et les troubles du sommeil. Malgré un intérêt considérable de la part de l'industrie pharmaceutique et du milieu universitaire, seules les voies racémiques ont été rapportées jusqu'à présent. La première synthèse énantiosélective de cette molécule sera présentée.

Le grand Nord du Québec est un environnement peu favorable à la croissance des végétaux (rayonnement UV, température, pathogène, etc.). Cet environnement rigoureux pousse la biodiversité végétale, soumise à ces nombreux stress, à produire des métabolites secondaires uniques qui ont généralement de très bonnes activités biologiques. Il est donc à penser que la flore du Nord québécois abonde de produits naturels inédits ayant diverses propriétés à potentiel thérapeutique. L’investigation de lichens nordiques tel que Stereocaulon paschale a mené à l’isolation de plusieurs produits naturels ayant des propriétés prometteuses comme agents antiviraux, antimicrobiens et anti-inflammatoires (J. Nat. Prod. 2017). Afin de vérifier si le stress soumis par la nordicité favorise la production de différents produits naturels, le profil phytochimique de Cladonia stellaris a été comparé selon un gradient latitudinal et longitudinal, de Matagami à Inukjuak. La méthodologie employée, consiste à préparer des extraits bruts par macération qui sont ensuite analysés par chromatographie liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS). Parallèlement, la synthèse de produits naturels issus du lichen C. stellaris, soit l’acide perlatolique et de ses dérivés, a été mise au point afin d’accéder à une plus grande quantité de produit pour évaluer en détail leurs propriétés biologiques.

Myrianthus arboreus est une essence issue de la biomasse forestière africaine dont les tissus synthétisent une diversité de molécules ayant des effets antidiabétiques prometteurs. L’extrait éthanolique ( 95%) bioactif a été partitionné en deux fractions, acétate d’éthyle et hexanique à l’aide d’une ampoule à décanter. La fraction hexanique s’est démarqué en inhibant l’activité du glucose-6-phostaptase ( G6Pase) via la stimulation des voies insulino-dépendante et – indépendante (AMPK), et en stimulant l’activité de la glycogène synthétase ( GS) suite à la phosphorylation de la GSK-3. A l’aide de la chromatographie Flash, le sous-fractionnement guidé par les mêmes bioessais cellulaires a conduit à deux sous-fractions biactives à partir des quelles quatre nouveaux dérivés des triterpènes de type Δ¹²-ursène contenant un fragment trans férulate, l’acide ursolique et deux phytostérols ont été isolés par HPLC semi-préparative. La structure de ces composés a été élucidée par le biais des méthodes spectroscopiques telles que la RMN ( 1D et 2 D), HRMS. L’acide 3β-O-trans-féruloyl-2α,19α-dihydroxyurs-12-èn-28-oïque, l’acide 2α-acetoxy-3-β-O-trans-féruloryl-19α-hydroxylurs-12-èn-28-oïque (AFU) et l’acide ursolique sont responsables, en grande partie, de l’activité antidiabétique de la fraction hexanique. Le AFU (G6Pase IC₅₀ = 4.79 µM , GS EC₅₀ = 4.10 µM ) s’est distingué par son effet antidiabétique puissant et comparable à celui de l’extrait éthanolique dans tous les bioessais.

La microcine J25 (MccJ25) est une bactériocine produite par Escherichia coli qui représente un puissant pouvoir inhibiteur des entérobactéries, y compris les bactéries pathogènes du genre E. coli Salmonella et Shigella. Sa séquence en acides aminés (21 résidus) et sa structure particulière en lasso lui confère une stabilité importante la rendant intéressante en tant qu'agent antimicrobien dans les aliments ou comme alternative aux antibiotiques en production animale. Dans cette étude, l'activité inhibitrice de la MccJ25 contre Salmonella enterica subsp. enterica serovar Newport ATCC 6962 a été évaluée dans le milieu LB ainsi que dans le milieu MacFarlane non fermenté et fermenté qui simule les conditions coliques du porc. L'activité inhibitrice de la MccJ25 a été comparée à celle de la reutérine et la rifampicine. La concentration minimale inhibitrice (CMI) de la MccJ25 a été estimée à 0,03 μM dans le milieu LB, comparativement à 1078,91 μM pour la reutérine et 37,97 μM pour la rifampicine. Une inhibition totale de Salmonelle par la MccJ25 a été observée dans le milieu LB pendant 24 h d'incubation à des concentrations supérieure ou égale à la CMI. Une inhibition significative a été également observée dans les milieux MacFarlane non fermentés et fermentés, mais à des concentrations plus élevées de MccJ25. Cette étude démontre donc un fort potentiel de la MccJ25 en tant qu'alternative aux antibiotiques chez le porc. Cette activité inhibitrice sera validée in vitro et in vivo.

La présente étude visait à cribler des bactéries lactiques pour leur potentiel à produire des composants anti-C. tyrobutyricum et à examiner l'efficacité de la culture et de leurs composants en utilisant un modèle de fromage Cheddar. 341 souches, identifiées biochimiquement comme Lactococcus lactis, obtenues à partir de la collection de culture STELA ont été criblées pour leur activité antimicrobienne potentielle contre C. tyrobutyricum. Les souches ont été cultivées dans du lait écrémé ou dans un milieu de bouillon M17 pour une nuit à 30°C. Le lait écrémé neutralisé et les surnageants M17 ont été testés pour leur effet inhibiteur possible contre C. tyrobutyricum en utilisant la technique de diffusion sur gélose. Ensuite, une identification moléculaire a été effectuée pour les souches productrices de bactériocines en utilisant le gène de l'ADN-r 16s et des amorces spécifiques pour différencier la subsp. Cremoris de lactis, également des amorces spécifiques ont été utilisées pour confirmer la présence du gène de la nisine A. La stabilité de la nisine a été déterminée par rapport à différentes enzymes protéolytiques, pH et sous différents temps à 100°C. La cinétique de croissance et la production bactérienne de souches bactériennes ont été déterminées dans des milieux de lait écrémé pendant 30 h d'incubation.

La réutérine est un agent antimicrobien produit par la conversion métabolique du glycérol par plusieurs souches bactériennes, incluant les bactéries lactiques de grade alimentaire comme L. reuteri. Plusieurs études ont déjà démontré le large spectre d’action de la réutérine notamment contre les bactéries à Gram négatif, à Gram positif. Cependant, l’activité antifongique de la réutérine est peu documentée. Le but de cette étude est de déterminer l'activité de la réutérine contre différentes levures et moisissures d’altérations fréquemment retrouvées dans les aliments. La réutérine a été produite par la souche de L. reuteri ATCC53608 dans un milieu MRS, puis transférée dans une solution de glycérol pour finalement être purifiée. Les CMI et CMF ont été déterminés en utilisant les méthodes sur microplaques standards de la CLSI. Nos résultats montrent que la réutérine purifiée inhibe la croissance de tous les microorganismes testés à des concentrations de 11 mM et moins. De plus, la réutérine a montré un effet fongicide (99 % d’inhibition) à des concentrations de 15,6 mM et moins. Le calcul du rapport CMF/CMI a révélé des valeurs comprises entre 1,0 et 4,8 fois la CMI, ce qui suggère un mécanisme d’action de type fongistatique ou fongicide selon le microorganisme cible, et ce autant pour les moisissures filamenteuses que pour les levures. Ces résultats suggèrent un grand potentiel d’utilisation de la réutérine comme agent antifongique naturel dans le secteur alimentaire.

La surutilisation des antibiotiques comme additifs alimentaires a incité les chercheurs à urger des alternatives ces dernières années. Le but de cette étude était de cribler et d’isoler des bactéries du tractus gastro-intestinal des poulets de chair capables de produire des composés antibactériens.  1600 colonies ont été sélectionnées à partir de contenus iléaux et caecaux de poulets de chair nourris avec et sans antibiotiques. Escherichia coli, Clostridium perfringens, Enterococcus faecalis, Salmonella enterica sérovar Newport, Campylobacter jejuni et Listeria monocytogenes ont été utilisés comme souches indicatrices pour tester l'activité inhibitrice. Parmi 1600 souches, 3 isolats ont montré des activités antagonistes contre E. coli et S. enterica. L'ADN génomique a ensuite été extrait et les séquences résultantes ont été analysées par le logiciel MEGA 7 et les outils en ligne NCBI Blast. Les séquences d'ADNr 16s ont révélé une similitude de 99% avec E. coli. De plus, 800 isolats provenant de MRS ont également été cribliés pour leur activité antimicrobienne.  Cinq isolats ont démontré des activités inhibitrices contre toutes les souches indicatrices. Cette activité inhibitrice a été associéee à la production de de reutérine par ces souches. Une caractérisation plus poussée des souches et de leurs métabolites actives est actuellement en cours.

Le psoriasis est une maladie de la peau pour laquelle aucun traitement curatif n’est encore connu. L’objectif général de ce travail a été d’étudier l’effet pharmacologique d’extraits polyphénoliques issus d’écorces d’essences canadiennes en vue d’une utilisation possible pour le traitement du psoriasis. Dans un premier temps, les extraits d’écorces de plusieurs essences canadiennes ont été analysés quant à leurs propriétés antioxydantes, toxiques et antiprolifératives. Les résultats de cette étude ont permis d’identifier l’extrait aqueux issu de l’écorce de l’épinette noire (Picea mariana) comme étant l’extrait brut le plus prometteur obtenu à partir d’écorces d’essences canadiennes. Une purification de cet extrait a été réalisée afin de produire une fraction enrichie en polyphénols et de déterminer la structure moléculaire des composés majoritairement présents. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives pour le traitement du psoriasis.

Les bléomycines sont des glycopeptides antibiotiques naturels issus de Streptomyces Verticillus utilisés cliniquement en chimiothérapie anticancéreuse. Elles comportent une section osidique particulière de type carbamoylmannose. Il a été montré récemment que ce saccharide est internalisé sélectivement dans les cellules cancéreuses de différentes lignées. Malheureusement, la voie de synthèse conventionnelle de ce sucre est fastidieuse car elle nécessite de différencier la position 3 du mannose. La fonctionalisation régiosélective de sucres représente l’un des principaux défis en glycochimie de synthèse. Des méthodes catalytiques ont émergé au cours des dernières années pour faciliter la préparation de structures glycosidiques naturelles de plus en plus complexes. Nous avons mis au point la première réaction de carbamoylation catalytique régiosélective de sucres. Cette transformation originale donne un accès rapide et efficace au fragment carbamoylmannoside des bléomycines et à ses analogues en évitant l’utilisation de réactifs toxiques et en économisant plusieurs étapes de synthèse. De plus, les 1-carbamoyle imidazoles utilisés dans cette réaction contournent la chimie du phosgène ainsi que les isocyanates nocifs et instables couramment employés pour la préparation de carbamates. Grâce à ces travaux, les propriétés singulières du sucre des bléomycines pourraient être mises à profit dans la conception d’agents de chimiothérapie ciblée originaux dérivant de produits naturels.

Les océans sont un vaste réservoir de biodiversité. Le Canada ayant le plus long littoral au monde, possède donc d’importantes ressources marines à exploiter. Les coproduits de la pêche et de l’exploitation aquacole, ainsi que les espèces émergentes, recèlent une foule de biomolécules actives potentielles. Parmi ces molécules, les peptides antimicrobiens sont étudiés comme alternative aux agents conventionnels de conservation alimentaire afin de répondre aux consommateurs qui demandent des ingrédients de plus en plus naturels.

Les peptides antimicrobiens sont présents dans une variété d’organismes incluant les vertébrés et les invertébrés, mais seulement quelques-uns ont été isolés et caractérisés à partir des ressources marines québécoises. Nos travaux de recherches ont permis d’extraire des fractions peptidiques à partir de crustacés, de poissons et d’algues et de mettre en évidence leurs potentiels d’activités antibactériennes. Les peptides actifs ont été isolés en utilisant des méthodes chromatographiques et leurs séquences ont été identifiées par spectrométrie de masse. La synthèse chimique de ces peptides a permis de confirmer leur rôle dans l’activité antibactérienne. De plus, l’utilisation d’un modèle simulant le tube digestif chez l’humain permettra d’évaluer leur stabilité gastro-intestinale. Leur application visée en industrie agroalimentaire pourrait ainsi diminuer ou contrôler la croissance de microorganismes pathogènes ou d’altération dans les aliments.

Un nouveau composé polyphénolique formé durant la production du sirop d’érable a été rapporté en 2011 et nommé québécol en l’honneur de son origine géographique. La caractérisation de cette substance a cependant été grandement limitée par sa faible abondance dans le sirop d’érable. Afin de contourner ce problème, le groupe Voyer s’est intéressé au développement d’une voie synthèse permettant d’effectuer la préparation de ce produit naturel. La présente présentation dressera un portrait des principaux progrès réalisés dans la synthèse et l’étude du québécol et de certains analogues.

Le marché nord-américain des huiles essentielles connaît une forte croissance depuis une dizaine d’années. Celle-ci s’accompagne d’une demande élevée de services analytiques afin de prévenir la mise en marché de lots dilués (par exemple, par ajout de solvants cosmétiques), contaminés (par exemple, la présence d’huile de bois de cèdre dans de nombreuses menthes poivrées indiennes) ou adultérés (comme la présence de composés synthétiques dans l’huile de vétiver). Laboratoire PhytoChemia travaille depuis plusieurs années à développer une plateforme analytique performante (TIG) permettant d’accélérer l’acquisition, le traitement et l’interprétation des données complexes d’analyse des huiles essentielles, en remettant au goût du jour la technique d’identification par couplage d’indices de rétention sur colonnes parallèles et la détection par ionisation de flamme. Le système TIG regroupe des améliorations techniques, comme l’application en routine du concept de « fast-GC » et la correction empirique des dégradations de colonnes, avec un système de gestion de données facilitant l’interprétation des chromatogrammes et l’archivage complet des résultats. Ce faisant, TIG ouvre la voie à l’application de l’apprentissage machine pour la reconnaissance des huiles essentielles, l’interprétation partiellement automatisée des résultats analytiques, et la catégorisation systématique des nombreux composés inconnus présents dans les huiles essentielles en vue de les caractériser ultérieurement.

Afin de souligner l’évolution en chimie des produits naturels au Québec, une conférence interactive présentera les différentes réalisations de chercheurs francophones oeuvrant dans ce domaines. Également, un quizz interactif permettra de tester les connaissances en chimie des produits naturels de nos participants. Des prix de présence seront remis à la fin de cette conférence.