Soutenance de thèse de Elise ODINOT

Les vinylphénols, tels que le canolol (2,6-diméthoxy-4-vinylphénol), qui présentent une activité antioxydante, sont réputés bioactifs (anti-carcinogènes, anti-inflammatoires) et constituent des molécules plateformes en chimie verte (précurseurs de biopolymères). Ils peuvent être obtenus par décarboxylation non-oxydative des acides p-hydroxycinnamiques correspondants, tels que l’acide sinapique (acide 4-hydroxy-3,5-diméthoxycinnamique) dans le cas du canolol. Ces acides p-hydroxycinnamiques se retrouvent dans des biomasses végétales résiduelles, abondantes, renouvelables et peu onéreuses, comme les tourteaux de colza et de tournesol qui sont les co-produits solides issus du pressage et de la trituration des graines pour l’obtention d’huile. Dans ce travail, ont été exploités les capacités métaboliques et le répertoire enzymatique complémentaire des champignons filamenteux ascomycètes et basidiomycètes, plus particulièrement les enzymes de type féruloyl estérases (FAE) et Phenolic Acid Decarboxylases (PAD) pour développer un procédé biotechnologique de synthèse de vinylphénols à partir des tourteaux. Nous avons mis en exergue la capacité des enzymes AnFAEA, AnFAEB et ChloE issues de souches d’Aspergillus niger pour la libération d’acides p-hydroxycinnamiques tels que l’acide sinapique ou l’acide caféique, à partir des formes estérifiées présentes dans les tourteaux. Par ailleurs, il a été montré, pour la première fois, que l’espèce basidiomycète Neolentinus lepideus est la seule capable de biotransformer, en milieu de culture liquide, l’acide sinapique en canolol avec des taux atteignant 1-1,5 g/L et un rendement molaire de 70-80%. L’espèce N. lepideus s’est donc révélée posséder une activité PAD bien particulière, capable de décarboxyler l’AS de manière native. Par la suite, la PAD native intracellulaire (appelée NlePAD) de la souche N. lepideus BRFM15 a été purifiée et caractérisée. Une analyse protéomique a mis en évidence l’existence d’une seule séquence protéique de type PAD dans le protéome intracellulaire de la souche. L’enzyme NlePAD est une PAD versatile, stable et, à ce jour, il s’agit de la seule PAD native microbienne capable de catalyser efficacement la synthèse de canolol à partir d’acide sinapique. Mise en œuvre in vitro, la NlePAD a permis la synthèse de 1,9 à 3,8 mg de canolol par gramme de tourteau de colza initial.

Vinylphenols, such as canolol (2,6-dimethoxy-4-vinylphenol), which exhibit antioxidant activity, are described to be bioactive (anti-carcinogenic, anti-inflammatory) compounds, and constitute platform molecules in green chemistry (precursors of biopolymers). They can be obtained by non-oxidative decarboxylation of the corresponding p-hydroxycinnamic acids, such as sinapic acid (4-hydroxy-3,5-dimethoxycinnamic acid) in the case of canolol. These p-hydroxycinnamic acids can be found in residual plant biomasses, which are abundant, renewable, and inexpensive feedstocks, such as rapeseed and sunflower meals, the solid co-products from the pressing and crushing of seeds to obtain oil. In this work, the metabolic capacities and the complementary enzymatic repertoire of ascomycete and basidiomycete filamentous fungi were exploited, more particularly feruloyl esterase (FAE) and phenolic acid decarboxylase (PAD) enzymes, to develop a biotechnological process for the synthesis of vinylphenols from oilseed meals. We highlighted the capacity of the enzymes AnFAEA, AnFAEB and ChloE from strains of Aspergillus niger for the release of p-hydroxycinnamic acids, such as sinapic acid or caffeic acid, from the esterified forms found in the meals. Furthermore, for the first time, the basidiomycete species Neolentinus lepideus was highlighted as the sole species capable of biotransforming, in liquid culture medium, sinapic acid into canolol with levels reaching 1-1.5 g/L and a molar yield of 70-80%. The species N. lepideus was therefore shown to possess a very specific PAD activity, capable of decarboxylating sinapic acid natively. Consequently, the native intracellular PAD (called NlePAD) from the N. lepideus BRFM15 strain was purified and characterized. A proteomic analysis showed the existence of a single PAD-type protein sequence in the intracellular proteome of the strain. The NlePAD enzyme is a versatile and stable PAD, and to date, this is the only microbial native PAD capable of efficiently catalyzing the synthesis of canolol from sinapic acid. Implemented in vitro, NlePAD allowed the synthesis of 1.9 to 3.8 mg of canolol per gram of initial rapeseed meal.