Deposition and depletion of five anticoccidials in eggs

Anticoccidials are compounds that are widely used as feed additives to prevent and treat coccidiosis. They are licensed for use in a prescribed concentration and during a certain time interval for broilers and pullets but not for laying hens. It was shown in the past that carry-over at the feeding mill is found to be the main reason for the presence of residues in eggs. An animal experiment was set up to investigate the effect of carry-over at the feeding mill on the presence of residues of anticoccidials in eggs. For the compounds diclazuril, robenidine, halofuginone and nicarbazin in combination with narasin, two concentration levels were tested: the maximum allowed concentration for broilers (100%) and a concentration corresponding to 5% carry-over during feed preparation. Also dimetridazole was included in the experiment but only at one concentration level. Eggs were sampled during treatment (14 days) and for a period of 30 days after withdrawal of the anticoccidial-containing feed. Residues were determined, and deposition and depletion curves were generated. Analyses were performed by ELISA and LC-MS/MS. For all compounds, substantial residues could be found in the 5% groups, which points out the risk of carry-over at the feeding mill. The distribution of the residues between egg yolk and white was determined by analyzing both fractions.

Development of a five-plex flow cytometric immunoassay for the simultaneous detection of six coccidiostats in feed and eggs

Coccidiostats are the only veterinary drugs still permitted to be used as feed additives to treat poultry for coccidiosis. To protect consumers, maximum levels for their presence in food and feed have been set by the European Union (EU). To monitor these coccidiostats, a rapid and inexpensive screening method would be a useful tool. The development of such a screening method, using a flow cytometry-based immunoassay, is described. The assay uses five sets of colour-coded paramagnetic microspheres for the detection of six selected priority coccidiostats. Different coccidiostats, with and without carrier proteins, were covalently coupled onto different bead sets and tested in combination with polyclonal antisera and with a fluorescent-labelled secondary antibody. The five optimal combinations were selected for this multiplex and a simple-to-use sample extraction method was applied for screening blank and spiked eggs and feed samples. A very good correlation (r ranging from 0.995 to 0.999) was obtained with the responses obtained in two different flow cytometers (Luminex 100 and FLEXMAP 3D). The sensitivities obtained were in accordance with the levels set by the EU as the measured limits of detection for narasin/salinomycin, lasalocid, diclazuril, nicarbazin (4,4'-dinitrocarbanilide) and monensin in eggs were 0.01, 0.1, 0.5, 53 and 0.1 µg/kg and in feed 0.1, 0.2, 0.3, 9 and 1.5 µg/kg, respectively.

Single-laboratory validation of a multiplex flow cytometric immunoassay for the simultaneous detection of coccidiostats in eggs and feed

Coccidiostats are authorized in the European Union (EU) to be used as poultry feed additives. Maximum (residue) levels (M(R)Ls) have been set within the EU for consumer and animal protection against unintended carry-over, and monitoring is compulsory. This paper describes the single-laboratory validation of a previously developed multiplex flow cytometric immunoassay (FCIA) as screening method for coccidiostats in eggs and feed and provides and compares different approaches for the calculation of the cut-off levels which are not described in detail within Commission Decision 2002/657/EC. Comparable results were obtained between the statistical (reference) approach and the rapid approaches. With the most rapid approach, the cut-off levels for narasin/salinomycin, lasalocid, diclazuril, nicarbazin (DNC) and monensin in egg, calculated as percentages of inhibition (%B/B0), were 60, 32, 76, 80 and 84, respectively. In feed, the cut-off levels for narasin/salinomycin, lasalocid, nicarbazin (DNC) and monensin were 70, 64, 72 and 78, respectively, and could not be determined for diclazuril. For all analytes, except for diclazuril in feed, the rate of false positives (false non-compliant) in blank samples was lower than 1 %, and the rate of false negatives (false compliant) at the M(R)Ls was below 5 %. Additionally, very good correlations (r ranging from 0.994 to 0.9994) were observed between two different analysers, a sophisticated flow cytometer (FlexMAP 3D(®)) and a more cost-efficient and transportable planar imaging detector (MAGPIX(®)), hence demonstrating adequate transferability.

Synthèse stéréosélective de motifs polypropionates via la chimie des radicaux : application à l'élaboration de l'hémisphère ouest de la narasine

Cet ouvrage traite principalement de la synthèse de motifs polypropionates de type stéréopentade ainsi qu’une application à la synthèse d’une molécule naturelle possèdant des propriétés biologiques. La stratégie envisagée pour l’élaboration de ces motifs récurrents dans plusieurs structures d’origine naturelle fait appel à la chimie des radicaux. Cette thèse se divise en différents chapitres dans lesquels la versatilité de la méthodologie développée sera démontrée. En premier lieu, il sera question de présenter l’importance de la synthèse de motifs polypropionates. Le domaine couvert par la chimie de ces molécules complexes hautement fonctionnalisées a contribué énormément à l’avancement de nos connaissances en synthèse organique, particulièrement dans le contexte des réactions impliquant des molécules acyliques. Une brève description des méthodes connues est présentée afin de saisir l’étendue des défis restants pour construire efficacement tous les isomères possibles des polypropionates de type stéréopentade. La stratégie proposée est basée sur une approche contrôlée entièrement par le substrat. Ce contrôle s’appuie sur le choix judicieux de l’acide de Lewis activant les deux réactions impliquées, soit la réaction de Mukaiyama et le transfert d’hydrogène. La seconde section de cette thèse concerne principalement le développement d’une réaction de Mukaiyama impliquant un éther d’énol silylé portant un lien pouvant être homolytiquement brisé dans la réaction suivante et un aldéhyde de type propionate. Le contrôle de l’aldolisation provient de la nature de l’acide de Lewis. Une espèce monodentate (BF3·OEt2) génère une relation 3,4-syn selon le modèle dit Felkin-Anh tandis que les acides de Lewis bidentates mènent à la relation 3,4-anti via un état de transition définit comme Cram-chélate. Une optimisation des conditions réactionnelles en variant l’acidité et la stoechiométrie de l’acide de Lewis de titane a permis de construire diastéréosélectivement le produit de Mukaiyama ayant une relation 3,4-anti. En outre, la nature des complexes impliqués dans ces réactions a été élucidée par des études RMN 13C à basse température. Une fois les précurseurs radicalaires synthétisés, notre méthodologie de réduction par transfert d’hydrogène contrôlée également par les acides de Lewis s’avère très efficace. Les acides de Lewis dérivés d’aluminium mènent sélectivement à la relation 2,3-syn selon un contrôle endocyclique tandis que les acides de Lewis de bore permettent la création des relations 2,3-anti en se basant sur une stabilisation par les divers facteurs de contrôle de molécules acycliques. Cette stratégie novatrice nous a ainsi permis de construire efficacement les 16 diastéréoisomères possibles. Le chapitre suivant concerne l’application de cette méthodologie à la synthèse de l’hémisphère ouest de la salinomycine et de la narasine. Plusieurs défis synthétiques ont été relevés à cette occasion par la présence de nombreux centres stéréogènes contigus. Nous avons réalisé que la relation stéréochimique 2,3-anti de la salinomycine n’est pas accessible sélectivement par la chimie des radicaux via l’effet exocyclique. Des études ont été entreprises afin de comprendre cette perte de sélectivité. Les conclusions suggèrent que les substituants sur le cycle imposent un biais conformationnel conduisant à des faibles sélectivités. Une alternative utilisant un réactif de crotylsilane chiral a été développée pour arriver à la molécule cible. Cette situation est différente dans le cas de la narasine où la présence du méthyle sur le carbone en position β du radical bloque efficacement l’approche d’une des faces d’attaque par l’hydrure. Des sélectivités impressionnantes nous ont permis de construire le fragment C1-C9 de la narasine de manière expéditive et efficace. Finalement, l’élongation sélective utilisant à nouveau la séquence d’aldolisation de Mukaiyama/réduction radicalaire suivie d’un couplage de type aldol stéréosélectif conduit au fragment C1-C17 de la narasine (hémisphère ouest)en 19 étapes avec un rendement global de l’ordre de 7 %. En dernier lieu, nous nous sommes penchés sur la réactivité des α-bromo-β- alkoxycétones lors de transfert d’hydrogène. Nous avons découvert que la chimie de ces derniers pourrait s’avérer utile dans le contexte de la synthèse de motifs complexes polypropionates. La présence d’un centre stéréogène de l’autre coté de la cétone semble avoir un impact sur la sélectivité.

Étude de l’issue diastéréomérique impliquant la réduction radicalaire d’α-bromoesters adjacents à un tétrahydropyrane substitué

Cet ouvrage traite de la formation diastéréosélective de tétrahydropyranes 3,7-cis et 3,7-trans polysubstitués. Des méthodologies de cycloétherification et de C-glycosidation en tandem avec une réduction radicalaire y sont décrites (pyranes 3,7- trans) tandis qu’une haloéthérification en tandem avec le même processus radicalaire conduit aux pyranes 3,7-cis. Suite à des travaux antérieurs du laboratoire, des études ont été réalisées afin de comprendre l’influence de la stéréochimie des substituants en position C3, C6, C7 et C8 sur l’issue diastéréochimique lors d’un transfert d’hydrure sous contrôle exocyclique sur un centre radicalaire adjacent à un tétrahydropyrane (C2). Ces études ont permis de solutionner les problèmes de diastéréosélectivité rencontrés lors des réductions radicalaires des centres en C2 de divers fragments élaborés d’ionophores (e.g. zincophorine, salinomycine, narasine…) réalisées par notre groupe. Des études conformationnelles réalisées sur des pyranes di- ou tri-substitués ont permis de comprendre les diastéréosélectivités notées lors du processus radicalaire en fonction des stéréochimies relatives des centres précédemment cités. En particulier, l’utilisation d’un bicycle rigide (trans-octahydrochromène) a permis de montrer l’importance du positionnement spatial (axial ou équatorial) de la chaîne portant le centre radicalaire. Par la suite, nous avons pu mettre en évidence une amplification des ratios en faveur du produit de réduction radicalaire 2,3-anti lorsque la réaction est réalisée en présence d’un acide de Lewis monodentate encombré (MAD). L’optimisation du contrôle endocyclique lors du transfert d’hydrure a permis de générer la stéréochimie complémentaire 2,3-syn. L’utilisation du TTMSS comme source d’hydrure combinée à l’utilisation d’un acide de Lewis bidentate tel que MgBr2·OEt2 a permis l’obtention d’excellentes sélectivités en faveur du produit endocyclique. Des études RMN 13C ainsi que le titrage des ions Mg2+ en solution ont été effectués afin de comprendre la nature des complexes impliqués. Finalement, ces études ont permis la formation stéréocontrôlée de centres stéréogéniques adjacents à un THP, motifs fréquement rencontrés dans certains policétides. Elles permettent ainsi d’envisager la synthèse de polyéthers de type ionophore et d’autres molécules d’intérêt biologique.