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Fiche détaillée Thèses
Université Paris Sud - Paris XI (12/10/1972), Edgard Lederer (Dir.)
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PatricK_DANSETTE_ThORSAY1972.pdf(7.2 MB)
Etude sur la biosynthèse de Naphtoquinones végétales et bactériennes
Patrick M Dansette1

Les quinones sont des composés largement répandus dans la nature, aussi bien dans le règne végétal, qu'animal ou microbien. Ces molécules sont biosynthétisées à partir d'un petit nombre d'intermédiaires simples. Le noyau des naphtoquinones, en particulier, peut être synthétisé à partir de quatre précurseurs principaux l'acétate, la toluhydroquinone, le p-hydroxybenzoate et le shikimate. L'objet du présent travail est l'étude de la biosynthèse des naphtoquinones végétales ou bactériennes dérivant de l'acide shikimique (acide trihydroxy-3,4,5 cyclohexène-1 carboxylique), et la recherche des intermédiaires de cette voie de biosynthèse. Etant donné, à l'origine, l'absence quasi-totale de résultats expérimentaux dans ce domaine et le développement important qu'il a acquis en même temps que nous commencions notre travail, celui-ci a été constamment lié dans son développement aux données les plus récentes parues dans la littérature. Quelques études antérieures avaient montré que l'acide shikimique devait être le précurseur commun des acides aminés aromatiques et de plusieurs facteurs de croissance aromatiques (acide dihydroxy-2,3 benzoique, dihydroxy-3,4 benzoique, p-aminobenzoique et p-hydroxybenzoique) ainsi que de la ménaquinone de Escherichia coli (16,17). Lorsque nous commençons ce travail, on sait seulement que l'acide shikimique est incorporé in toto dans les ménaquinones bactériennes, de telle sorte que son carboxyle devient un des carbonyles de la quinone. Trois questions se posent alors: - Sur lequel des carbones 2 ou 6 adjacents au carboxyle, le cycle naphtoquinonique se ferme-t-il ? - Quelle est la molécule qui fournit les trois carbones nécessaires à la fermeture du cycle quinonique de la naphtoquinone, et quel est le mécanisme de cette fermeture ? - Le cycle naphtoquinonique ainsi formé est-il incorporé de façon symétrique ou non dans les ménaquinones, c'est-à-dire le carboxyle de l'acide shikimique est-il incorporé indifféremment dans les deux carbonyles quinoniques, ou sélectivement dans l'un des deux ? Pour résoudre la première question, LEISTNER et ZENK d'une part et M. LEDUC dans notre laboratoire d'autre part, ont utilisé l'acide shikimique [14 C-1,6]. Cette méthode nécessite une dégradation laborieuse des quinones formées. Nous avons, quant à nous, synthétisé un acide shikîmique [3H-3] marqué au tritium en une position spécifique, ce qui permet une dégradation simple et univoque. Une réponse partielle à la deuxième question a été donnée par CAMPBELL. Il montrait, en 1969, que le glutamate est capable d'apporter ses carbones 2, 3 et 4 pour la fermeture du cycle naphtoquinonique, mais il ne disposait pas alors des résultats de notre laboratoire lui permettant d'induire correctement le mécanisme de cette biosynthèse. Nous avons pu postuler la formation d'un intermédiaire, I'acide ortho-succinoylbenzoique OBS, dont nous avons pu prouver l'existence par synthèse et incorporation dans les quinones étudiées . L'existence de cet intermédiaire et la possibilité que nous avons eue de réaliser sur l'OSB différents marquages spécifiques nous ont permis de répondre à la troisième question, à savoir, l'incorporation orientée ou non de l'OSB dans les quinones. En même temps, différentes équipes montraient que d'autres quinones existant dans les végétaux telles que la lawsone, la juglone et différentes anthraquinones dérivaient aussi de l'acide shikimique; il nous a semblé intéressant d'appliquer nos techniques à l'étude très voisine de la biosynthèse de ces quinones. Pour la clarté de l'exposé, nous présentons dans le premier chapître les méthodes de synthèse des précurseurs radioactifs, dans le deuxième, les méthodes d'isolement et de dégradation des quinones. Les trois chapîtres suivants rapportent l'incorporation dans les ménaquinones, les naphtoquinones végétales et les anthraquinones végétales. Dans le sixième chapître, nous discutons nos résultats et proposons un schéma général de biosynthèse des quinones dérivant de l'acide shikimique. La partie expérimentale de ce travail est rassemblée après l'exposé théorique.
1 :  CBPT - Chimie et biochimie pharmacologiques et toxicologiques
Biosynthèse – Acide Shikimique – naphtoquinone – menaquinone – vitamine K – lawsone – juglone – anthraquinone – OSB – acide o-succinoyl-benzoique – molécules marquées – Impatiens balsamina – juglans regia – E. coli

Study on vegetal and bacterial Naphthoquinones
Quinones are well dispached in nature, in the animal, vegetal and microbial kindom. Those compounds are synthesized from a small number of simple intermediates. The naphtho-quinone ring can be synthesized from four precusrsors: acetate, toluquinone, p-hydroxy-benzoate and shikimate. The aim of this work is the study of vegetal or bacterial naphthoquinone biosynthesis from shikimic acid (trihydroxy-3,4,5 cyclohexen-1 carboxylic acid), and the search for intermediates in this biosynthetic pathway. At the start of our study no experimental data were available and its development was connected to parallel studie from other teams. Some preliminary results had proposed that shikimic acid was a common precursor of aromatic amino-acid, dihydroxy-3,4-benzoic acide, p-amino-benzoic acid, p-hydroxybenzoic acid and menaquinone from Eschericia coli. Thus at the start of this work we know that shikimic acid is totally incorporated in bacterial menaquinones so that the carboxyle becomes a carbonyle of the quinone. Thus three questions need to be answered: - How does the quinonic ring form: where is the carboxylic carbon? - From which precursor commes the three missing carbons? - Is shikimic acid incorporated in the naphtha-quinone symmetrically or selectively? The first question was solved both by Leistner and Zenk and by Leduc et al. in our laboratory using [1,6-14C] shikimic acid. This method implicates laborious and complex degradation of the formed quinines. We have synthesized [3H-3] shikimic acid specifically labeled in a position allowing a simple and univocal degradation. A partial answer to the second question was obtained by Campbell who showed incorporation of three atoms (2,3 and 4) of glutamate into the quinone ring. From his results and the belief that chorismic acid was a precursor we postulated OSB (ortho-succinoyl-benzoic acid), and could synthesize it and prove its incorporation in the naphtoquinones studied (menaquinone, lawsone and juglone). The work in presented in six chapters: the first describes the synthesis of radioactive precursors. The second describes the methods of incorporation of radioactive precursor into quinones, their isolation and their degradation. The three following chapter report the results of incorporation into menaquinone, vegetal naphthoquinones and vegetal anthraquinones. The six chapter discuss the results and proposes a general scheme for shikimic acid derived quinone biosynthesis. At the end an experimental part and some technical add-on are presented.
biosynthesis – shikimic acid – naphthoquinone – lawsone – menaquinone – vitamin K – juglone – anthraquinone – OSB – o-succinoyl-benzoic acid – labeled compounds – Impatiens balsamina – juglans regia – E. coli

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