Aqui está uma combinação de expansão dos parâmetros sed e bash:
$ from="abc" to="xyz"
$ echo "abc def ABC DEF" | sed "s/$from/$to/g; s/$from/${to^^}/Ig"
xyz def XYZ DEF
O primeiro s///
substitui todas as instâncias minúsculas, o segundo substitui qualquer maiúsculas e minúsculas - substituirá Abc
por XYZ