Etude d'une famille de diterpènes d'origine naturelle ayant une activité anti-inflammatoire

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Etude d’une famille de diterpènes d’origine naturelle
ayant une activité anti-inflammatoire
Emmanuelle Villedieu Villedieu-Percheron
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EmmanuelleVilledieuVilledieu-Percheron. Etuded’unefamilledediterpènesd’originenaturelleayant
uneactivitéanti-inflammatoire. Autre. Universitéd’Orléans,2011. Français. ￿NNT:2011ORLE2046￿.
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UNIVERSITÉ D’ORLÉANS

ÉCOLE DOCTORALE SCIENCES ET TECHNOLOGIES

Institut de Chimie Organique et Analytique

THÈSE
présentée par :
Emmanuelle VILLEDIEU-PERCHERON

soutenue le : 23 Novembre 2011

pour obtenir le grade de : Docteur de l’université d’Orléans
Discipline : Chimie Organique

ETUDE D’UNE FAMILLE DE DITERPENES
D’ORIGINE NATURELLE AYANT UNE
ACTIVITE ANTI-INFLAMMATOIRE

THÈSE dirigée par :
Mme Sabine BERTEINA-RABOIN Professeur, Université d’Orélans

RAPPORTEURS :
Mme Laurence GRIMAUD Chargée de Recherches, ENSTA Paris
M. Jacques LEBRETON Professeur, Université de Nantes
_________________________________________________________________

JURY
Mme Marie-Claude VIAUD Professeur, Université de Tours
Présidente du jury
Mme Sabine BERTEINA-RABOIN Professeur, Université d’Orléans
M. Alain DE MESMAEKER Syngenta Crop Protection, Stein AG
Mme Laurence GRIMAUD Chargée de Recherches, ENSTA Paris
M. Jacques LEBRETON Professeur, Université de Nantes

Remerciements

Ce travail de thèse a été effectué au sein de l’institut de Chimie Organique et Analytique de
l’Université d’Orléans, sous la direction du Professeur Sabine Berteina-Raboin. Je voudrais ici
lui exprimer tous mes remerciements pour m’avoir accueillie dans son équipe. Merci pour la
confiance qu’elle m’a accordé sur ce sujet de thèse qui m’a tant apporté. Merci pour sa
disponibilité et sa « positive attitude » quand tout semblait aller de travers. Merci pour ses
conseils, sur la thèse, la recherche, et pour l’après thèse.

Je tiens à remercier Madame Marie-Claude Viaud en qualité de président du jury, ainsi que
Madame Laurence Grimaud et Monsieur Jacques Lebreton d’avoir accepté de juger ce travail
en tant que rapporteurs. Je remercie également Monsieur Alain De Mesmaeker d’avoir
accepté de prendre part à mon jury de thèse.

Je remercie Madame Claire Elfakir de m’avoir accueillie au sein du labo plante, ainsi que
Madame Emilie Destandeau de m’avoir encadrée sur la partie analytique. Merci à Thomas,
Saïda et Christina pour leur aide sur les appareils, ainsi que pour les bons moments passés au
labo plante.

Je tiens à remercier Madame Chantal Pichon de m’avoir accueillie dans son équipe du Centre
de Biophysique Moléculaire d’Orléans. Merci à Loïc pour les tests biologiques.

Je tiens à remercier les professeurs qui m’ont fait confiance et qui ont cru en moi dès ma
première année en licence de biologie, jusqu’au master de chimie. Grâce à eux, j’ai pu
continuer ce parcours quelque peu inhabituel.
Merci à Madame Agnès Delmas et Monsieur Dominique Lelièvre avec qui effectué mon
premier stage en chimie en synthèse peptidique. Merci à Isidore Decostaire de m’avoir
encouragée dans cette voie au cours de ce stage.
Merci à Madame Fabienne Ricklin, avec qui j’ai effectué mon stage de recherche en chimie
de Master 1 et qui m’a donné l’envie de faire une thèse.
Merci à Monsieur Jean-Claude Jacquinet et à Madame Chrystel Lopin-Bon pour mon année
de Master 2, pour leur disponibilité et leurs conseils au cours des quatres dernières années.

Je n’oublie pas les membres du labo 4. Un grand merci à Sarah qui était là au
commencement. Ses discussions animées rendaient le labo très vivant ! Merci à Oana, ma
première stagiaire, même si rien n’a marché comme on le voulait. Merci à Amael d’avoir
travaillé avec moi et d’avoir su me supporter. Désolée pour cette LN qui nous aura donné
tant de fil à retordre, et pour toutes les autres manips aussi… Merci à Vanessa pour nos fous-
rire, pour les craquages d’après 18h, et pour nos grandes discussions de filles. Merci à Nico
pour ses conseils avisés. Merci aussi à Ahmed, Ibtissam, Camélia, Mouna. Merci à Marie-
Aude et bon courage pour la reprise du sujet.

Merci à tous ceux avec qui j’ai partagé ces années à l’ICOA. A l’aile sud où la bonne ambiance
nous mène souvent à des ressemblements de couloir : Sandrine (ma colloc de congrès),
Sophie (elle aussi), Deimante, Ana-Cat, Marie (merci pour cette dernière année difficile…),
Fabien (avec qui j’ai découvert les joies du monitorat), Magalie, Nico. Un merci particulier au
labo 3 (Caryn, David, Jérôme, Mathieu) qui ont été très présents quand j’étais seule dans
mon labo. Re-merci à Mathieu pour sa gentillesse, nous n’avons toujours pas goûté le
pousse-rapière !

Un merci particulier à Emeline, pour son soutien, ses idées, ses conseils, nos séances de TP,
parfois dans un état second, merci pour tout.

Un grand merci à Aude ma collègue de bureau au labo 8 pendant un an. Merci pour ces bons
moments, pour nos séances de sport semées de fous-rire.

Merci aussi à Hélène pour les bons moments passés en TP d’abord, puis pour ta bonne
humeur quand je passais au labo 8 et pendant nos soirées.

Je remercie aussi Véro avec qui les TP ont été un plaisir.
Je tiens aussi à remercier Nathalie pour les HPLC chirales et totues nos longues discussions,
Laétitia pour la masse, Jean-Marie.
J’adresse un grand merci à mes amis sans qui ces dernières années n’auraient pas été
pareilles. Ma Krikri qui a toujours été là, dans les bons moments et les moins bons, et Joris.
Merci aux TdB pour leur bonne humeur et pour toutes nos soirées, Poch et Val. Un grand
merci à notre super voisine Julie, toujours là (facile, c’était à côté) pour une petite soirée et
pour nos « réunions » très sympathiques.
Merci aussi à Dominique et Guy.

Je remercie de tout cœur ma mère et mes frères et sœurs. Merci pour leur soutien et d’avoir
pu assister à ma soutenance, tous armés de patience.

Je remercie profondément Guillaume pour m’avoir toujours soutenue. Ca n’a pas été tous
les jours faciles je m’en rends compte, mais il a toujours été présent pour m’encourager et
s’est montré très patient. Merci.
Sommaire

Abréviations ................................................................................................... 1
Partie 1 : Bibliographie ................................................................................... 4
1.1. Andrographis paniculata ................................................................. 5
1.1.1. Découverte de l’andrographolide ................................................................. 5
1.1.2. Analogues naturels ...................................................................................... 10
1.1.3. Propriétés biologiques associées aux dérivés d’andrographolide issus de la
plante et aux analogues hémisynthétiques .................................................................. 15
1.1.3.1. Activités anti-virales ........................................................................................................15
1.1.3.2. Activités anti-bactériennes ...........................................................................................17
1.1.3.3. Inhibition de glucosidases .............................................................................................18
1.1.3.4. Activités anticancéreuses ..............................................................................................18
1.1.4. Activités anti-inflammatoires : la voie NFB ............................................... 19
1.2. DITERPENES .................................................................................... 23
1.2.1. Diterpènes labdanes .................................................................................... 23
1.2.2. Biosynthèse des labdanes ........................................................................... 25
1.2.2.1. Exemples de labdanes naturels ...................................................................................26
1.2.3. Méthodes de synthèse des labdanes .......................................................... 28
1.2.4. Synthèse à partir de précurseurs bicycliques.............................................. 29
1.2.4.1. Hémisynthèse ......................................................................................................................29
1.2.4.2. Utilisation de la dicétone de Wieland-Miescher ..................................................31
1.2.5. Synthèse par cyclisation stéréocontrôlée ................................................... 36
1.2.5.1. Cyclisation enzymatique ................................................................................................37
1.2.5.2. Cyclisation biomimétique ..............................................................................................38
1.2.5.3. Cyclisation de Diels-Alder ..............................................................................................43
1.2.5.4. Utilisation de métaux de transition ..........................................................................44
1.2.5.5. Autres méthodes ................................................................................................................46
1.2.6. Conclusion sur les synthèses proposées par la bibliographie ..................... 48
Partie 2 : Etude des extraits d’Andrographis paniculata ................................ 49
2.1. EXTRACTIONS ET ANALYSES ........................................................... 50
2.1.1. Caractérisation de l’échantillon A ............................................................... 50
2.1.1.1. Extraction ............................................................................................................................50
2.1.1.2. Profil HPLC-UV-DEDL .....................................................................................................51
2.1.1.3. Identification des composés par LC-MS ..................................................................53
2.1.1.4. Purification ..........................................................................................................................56
2.1.2. Méthode d’analyse quantitative ................................................................. 60
2.1.2.1. Développement de la méthode d’analyse quantitative .....................................60
2.1.2.2. Validation de la méthode de quantification ..........................................................63
2.1.2.3. Application ..........................................................................................................................66
2.2. EVALUATION DE L’ACTIVITE INHIBITRICE DE LA VOIE NFB ............ 71
2.2.1. Préparation des composés hémi-synthétiques ........................................... 71
2.2.2. Tests de viabilité .......................................................................................... 73
2.2.3. Principe général ........................................................................................... 74
2.2.4. Optimisation du test d’inhibition de la voie NFB ...................................... 76
2.2.5. Activités anti-inflammatoires des composés isolés et modifiés ................. 78
2.2.5.1. Composés naturels............................................................................................................78
2.2.5.2. Composés hémi-synthétiques .......................................................................................79
2.2.6. Mécanisme d’inhibition du NFB par AG. ................................................... 81
2.2.7. Activités anti-inflammatoires des mélanges commerciaux ........................ 82
2.2.7.1. Extraits bruts et mélanges théoriques .....................................................................83
2.2.7.2. Normalisation de la dose en andrographolide ....................................................85
Partie 3 : Vers la synthèse totale de l’andrographolide .................................. 87
3.1. SYNTHESE BIOMIMETIQUE ............................................................. 89
3.1.1. Analyse rétro-synthétique ........................................................................... 89
3.1.2. Etude modèle : la mono-cyclisation ............................................................ 90
3.1.2.1. Approches préliminaires ................................................................................................90
3.1.2.2. Etude de la mono-cyclisation avec R1 = H ..............................................................96
3.1.2.3. Etude méthodologique de mono-cyclisation d’un précurseur
d’hydroxyméthyle ................................................................................................................................ 100
3.1.2.4. Etude de la double cyclisation en cascade .......................................................... 103
3.1.2.5. Préparation d’un précurseur hydroxyméthylé à partir du farnesol ........ 105
3.1.2.6. Préparation du précurseur à partir du géranylacétone ............................... 106
3.2. Synthèse via la cétone de Wieland-Miescher................................ 111
3.2.1. Analyse rétro-synthétique ......................................................................... 111
3.2.2. Fonctionnalisation du cycle A .................................................................... 112
3.2.2.1. Analyse rétro-synthétique et protection du cycle B ........................................ 112
3.2.2.2. Création du C4 et réduction alkylante de Birch ................................................ 113
3.2.2.3. Réductions finales .......................................................................................................... 122
3.2.2.4. Bilan de la fonctionnalisation du cycle A ............................................................ 124
3.2.3. Fonctionnalisation du cycle B .................................................................... 125
3.2.3.1. Fonctionnalisation du cycle B par réarrangement de Claisen ................... 127
3.2.3.2. Fonctionnalisation du cycle B par allongement de la chaîne en C9 ......... 132
3.2.3.3. Conclusion sur la fonctionnalisation du cycle B ............................................... 143
3.2.4. Préparation de la cétone de Wieland-Miescher énantio-pure ................. 144
3.2.4.1. Cyclisation de Hajos-Parrish ..................................................................................... 144
3.2.4.2. Dédoublement du mélange énantio-enrichi ....................................................... 148
Conclusion Générale ................................................................................... 152
Partie expérimentale ................................................................................... 158
Chimiothèque ............................................................................................. 267
Références Bibliographiques ....................................................................... 273