Recherche de molécules non-toxiques actives en antifouling à partir d'organismes marins de Méditerranée

Research of non-toxics substances with antifouling activity from Mediterranean marine organisms

• Auteur / Autrice : Yannick Viano
• Direction : Louis Piovetti, Gérald Culioli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Toulon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin (MAPIEM). EA 4323 (Toulon)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université du Sud Toulon-Var. UFR de Sciences et Techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Parc national de Port-Cros

Biofilms

Peinture antisalissure

Caulerpa taxifolia

Chlorophycées

Résumé

Alors que les premières formes de vie sont apparues dans les océans il y a près de 4 milliards d'années, les premières espèces terrestres remontent seulement à 400 millions d'années. Malgré cela, les substances naturelles d'origine marine ne représentent que 10% de l'ensemble des molécules isolées à ce jour à partir d'organismes vivants. Ces composés chimiques sont pourtant très spécifiques du fait des particularités du Monde Marin. Au sein des organismes qui les biosynthétisent, ils peuvent notamment intervenir dans la défense chimique contre les parasites et les autres compétiteurs. Ces molécules apparaissent donc comme des alternatives potentielles aux oxydes du tributylétain (TBTO) présents dans les revêtements antifouling et interdits depuis 2008 en raison de leur toxicité. Dans ce contexte et dans le cadre d'un partenariat avec le Parc national de Port-Cros, l'étude de la composition chimique de plusieurs organismes marins méditerranéens, des algues vertes (Caulerpa taxifolia) et brunes (Dictyota sp. , Dictyota dichotoma, Cystoseira foeniculacea) ainsi que des bryozoaires, a été entreprise. Ces travaux ont permis l'isolement et la caractérisation structurale d'une vingtaine de métabolites secondaires (dérivés terpéniques et lipidiques, stérols), parmi lesquels huit sont originaux. L'identification de l'ensemble de ces molécules a été réalisée par le biais de l'utilisation de différentes méthodes spectroscopiques (RMN 1D et 2D, SM-HR) et la stéréochimie de certaines d'entre-elles a été établie par RMN (expérience NOESY 1H-1H) et modélisation moléculaire. Des corrections de données spectrales ont été également proposées pour cinq composés connus. Par ailleurs, l'activité anti-adhésion de plusieurs métabolites issus d'algues a été évaluée vis-à-vis d'un biofilm bactérien marin (Pseudoalteromonas sp. ) afin de déterminer leur potentiel en tant qu'agents antifouling : plusieurs de ces composés présente une activité intéressante (CE50 = 30 μM), certes inférieure à celle du TBTO (CE50 = 10 μM), mais largement supérieure à celles de co-biocides utilisés actuellement. Parallèlement à ces travaux, l'analyse des variations temporelles et spatiales de l'expression métabolique de certaines des espèces étudiées a été réalisée à des fins écologiques. D'une part, les extraits mensuels de C. Taxifolia présentent généralement une activité anti-adhésion importante quand le taux de caulerpényne dans l'extrait est élevé. D'autre part, d'importantes fluctuations ont notamment été observées dans la composition chimique des bryozoaires Myriapora truncata et Pentapora fascialis en fonction de leur lieu de récolte

Less than 10% of all natural products allready described in literature have a marine origin. However, these metabolites are often very specific due to the physicochemical and ecological properties of a such environment. In an ecological point of view, marine secondary metabolites are knowmn to be implicate in the defense against competitors. Thus, these compounds could be considered as potential alternatives to tributyltin derivatives (TBTO) outlawed in 2008 in antifouling coatings due to their high toxicity against non-targeted organisms. In this contexte, the phytochemical investigation of green (Caulerpa taxifolia) and brown algae (Dictyota sp. , D. Dichotoma, Cystoseira foeniculacea) was performed in partnership with the National Park of Port-Cros. This work led to the isolation of 23 metabolites (terpenes, sterols and lipids), from which 8 were found to be new. <their identification was realized on the basis of their spectroscopic data (NMR, HR-MS. . . ). In some case, stereochemical analyses was established by NMR and molecular modeling while, for 5 known compounds, NMR data have been corrected. In addition, 9 of these metabolites were evaluated for their ant-adhesion activity against a marine bacterial biofilm (Pseudoalteromonas sp. ) so as to determinate their potential as antifoulants. Two of them displayed a strong activity (EC50=30uM), lower than the one of TBTO (EC50=10uM), but largely higher than the one of commercial cobiocides used nowadays. Finally, temporal fluctuation in the metabolic expression of C. Taxifolia was studied. The monthly extracts showed generally a strong anti-adhesion activity when the amount of caulerpenyne in the extract was high