Les éléments transposables (ETs), qui sont présents chez tous les organismes vivants et sont impliqués dans un grand nombre de mutations et de réarrangements chromosomiques, apparaissent comme des composants incontournables des génomes. Ils doivent alors être soumis aux mêmes contraintes que les gènes d'hôte. Afin de tester cette hypothèse, nous avons dans un premier temps analysé l'usage des codons des gènes d'ETs et des gènes d'hôte chez cinq espèces : A. thaliana, C. elegans, D. melanogaster, H. sapiens et S. cerevisiae. Les résultats montrent que les ETs sont riches en AT quelle que soit l'espèce hôte : il s'agit donc d'une propriété intrinsèque aux ETs. L'analyse de la composition en bases aux différentes positions des codons montre que la richesse en AT à la 3ème position est inférieure aux valeurs des régions non contraintes des génomes. Ainsi, les ETs ne subissent pas uniquement des biais mutationnels mais sont aussi soumis à de la sélection. L'usage des codons des ETs n'est cependant pas lié à un taux d'expression fort ou faible, ce qui suggère un pattern d'expression particulier pour ces éléments. Dans un deuxième temps, l'analyse de l'abondance relative en di- et en trinucléotides des ETs et des génomes hôtes montre que les ETs possèdent un pattern d'abondance similaire à celui de leur hôte, indépendamment du biais de composition en bases. Cette analyse montre cependant que les gènes de rétrovirus humains et de rétrotransposons à LTR avec un gène env de drosophile ont un pattern différent des gènes d'hôte. L'abondance en dinucléotides semble être un moyen de détecter les rétroéléments potentiellement infectieux. Ce travail suggère un comportement spécifique des ETs qui semblent soumis à des contraintes de sélection particulières permettant le maintien de leur richesse en AT. Cependant, ils subissent aussi une empreinte du génome hôte, probablement de nature structurale.

Longtemps considéré comme une structure stable hautement optimisée, le génome des procaryotes nous apparaît, au regard de récentes découvertes, comme extrêmement changeant au cours du temps. Chez certaines bactéries, les gènes acquis récemment d'espèces distantes par transmission horizontale sont estimés à plus de 15 % du génome et les phylogénies construites à partir de différents gènes présentent fréquemment des incongruences importantes. De ce point de vue, la cohérence interne des génomes et la durabilité des interactions entre gènes au cours des temps évolutifs sont mises en question. Certains auteurs proposent que les transferts horizontaux se produisent à une fréquence telle que le concept même d'histoire des espèces ne s'applique pas aux procaryotes. Cependant, il a été suggéré que certaines catégories de gènes pouvaient être plus ou moins sensibles au transfert. Nous avons testé cette hypothèse au moyen de méthodes phylogénétiques et tenté de reconstruire une phylogénie des procaryotes en utilisant les génomes complets. Les résultats suggèrent que certains gènes conservent une information congruente sur l'histoire des bactéries et que la combinaison de ces informations peut permettre de reconstruire une phylogénie des bactéries. La nature des gènes détectés comme ayant été acquis récemment pose également problème. En effet, plusieurs auteurs ont remarqué que ces gènes avaient tendance à être enrichis en nucléotides A et T en comparaison du reste du génome. Nous avons analysé la structuration en nucléotides de nombreux génomes complets et montré que certaines caractéristiques intrinsèques aux génomes pourraient, dans certains cas, conduire à une surestimation de la quantité de gènes acquis par transferts horizontaux. Si d'un point de vue qualitatif, l'importance des transferts horizontaux dans l'évolution des procaryotes a été amplement démontrée, nous pensons qu'elle a été surestimée du point de vue quantitatif du fait de problèmes méthodologiques. Détectés par une méthode phylogénétique, les gènes récemment acquis montrent des caractéristiques qui les rapprochent de séquences parasites (phages notamment) ou non fonctionnelles, suggérant que certaines catégories de gènes pourraient être « spécialisées » dans le transfert horizontal.

L'étude dynamique des hémoprotéines, indispensable à la compréhension du fonctionnement de leur site actif, a considérablement progressé grâce aux expériences de spectroscopie. Nous avons étudié dans ce cadre le transfert du ligand CO au sein du site actif bimétallique de la cytochrome c oxydase, du Fer de l'hème à l'atome de Cuivre, par spectroscopie femtoseconde infrarouge. Les expériences dans l'infrarouge permettent d'analyser les caractéristiques vibrationnelles des molécules et de suivre ainsi directement le transfert du ligand par l'intermédiaire de sa signature vibrationnelle. Afin de résoudre le transfert étudié, qui se produit sur une échelle subpicoseconde, l'expérience doit avoir une résolution femtoseconde. Deux expériences pompe-sonde femtoseconde dans le domaine infrarouge, une expérience intégrée spectralement et une expérience résolue spectralement, ont été mises en place. Ces deux expériences ont apporté des informations complémentaires sur le transfert du ligand CO au sein du site actif de la cytochrome c oxydase. Dans le cas de l'expérience intégrée spectralement, un signal supplémentaire dû à l'absorption des molécules d'hème a été identifié et soustrait aux cinétiques afin d'isoler le signal induit par le transfert du CO. Le temps caractéristique de ce transfert a ainsi pu être évalué à 400 fs. Lors de l'expérience résolue spectralement, l'évolution des raies d'absorption du CO présente un décalage de 200 fs qui suggère une composante balistique dans le transfert. L'expérience résolue spectralement a été réalisée à l'aide d'une nouvelle technique de mesure du spectre infrarouge par conversion vers le visible, développée au laboratoire. Cette technique, qui offre un meilleur rapport signal sur bruit et une meilleure résolution que les approches concurrentes, a permis d'acquérir un ensemble de spectres différentiels suffisant pour valider expérimentalement une nouvelle technique de filtrage des oscillations de cohérence. Nous avons réalisé des simulations de dynamique moléculaire qui modélisent le transfert du ligand CO dans la cytochrome c oxydase, du Fer de l'hème vers l'atome de Cuivre. Ces simulations sont en bon accord avec les résultats expérimentaux et ont montré que le trajet emprunté par le CO lors de son transfert est reproductible, ce qui corrobore un transfert balistique.

L'athérosclérose consiste en l'accumulation de cholestérol dans les artères causant la formation de plaques rigides pouvant causer attaques et malaises cardiaques. Il existe des molécules réduisant les taux de cholestérol dans le sang, mais sont inefficaces pour les patients souffrant d'hypercholestérolémie familiale. Il est donc crucial de développer de nouvelles molécules. L'inhibition de HDAC7 influence la conversion du cholestérol en acides biliaires en augmentant l'activité de la 7α-cholestérol hydroxylase, enzyme limitante du catabolisme du cholestérol. Ainsi cibler HDAC7 pourrait constituer une nouvelle stratégie pour réduire les taux de cholestérol. Le projet s'est articulé autour de deux principaux axes : comprendre et améliorer la spécificité des inhibiteurs de HDAC7 et explorer l'interaction SMRT-HDAC7 comme stratégie alternative d'inhibition de HDAC7. Des étapes successives d'ingénierie de HDAC7 ont été menées à l'aide de la technologie ESPRIT. Des essais de cristallisation et des tests d'inhibition avec un composé prometteur ont été effectués. Ce composé est un dérivé de SAHA, pan-inhibiteur des HDACs, modifié par substitution en position méta de son groupe phényle. Des essais de cristallisation sont en cours. ESPRIT a également été appliquée à la protéine SMRT. Les fragments solubles de SMRT ont été testés pour interaction avec HDAC7 par 15N-HSQC RMN. Un fragment de SMRT a été identifié comme interagissant avec HDAC7. Cette interaction a été confirmée par anisotropie de fluorescence et résonance plasmonique de surface. Des expériences de RMN complémentaires sont en cours pour attribuer les résidus impliqués dans l'interaction.

Au travers de l'évaluation d'indices quantitatifs, ce travail se focalise sur l'analyse biomécanique de la redondance et des coordinations motrices du membre supérieur lors de la réalisation du mouvement de préhension. En nous basant sur la théorie de « l'uncontrolled manifold », nous abordons, d'une part, un aspect particulier de la notion de synergie qui est relatif à la covariation des paramètres d'état du système afin de stabiliser une variable de performance. En effet, la thématique de la redondance motrice qui est une des caractéristiques principale du système musculo-squelettique a été récemment reformulée. Dans ce cadre, il est postulé que les degrés de liberté ne sont jamais éliminés comme le suggère la théorie proposée par Bernstein mais combinés afin d'assurer performance et flexibilité. D'autre part, nous utilisons un indice issu de la robotique, la manipulabilité permettant d'évaluer les capacités de déplacement du poignet au cours de ce mouvement de saisie. L'objectif de ce travail consiste à appliquer ces deux analyses à des mouvements contraints ou altérés afin d'identifier les modifications de la coordination motrice par rapport à des conditions contrôles. Dans cette optique, la première analyse consiste à évaluer l'effet d'une contrainte spatiale matérialisée par un obstacle lors de la phase d'approche d'un mouvement de préhension par une mesure des paramètres cinématiques du membre supérieur. La seconde étude vise à identifier la coordination motrice du membre supérieur de sujets atteints d'une lésion médullaire et souffrants de tétraplégie par une analyse combinée des paramètres électromyographiques (EMG) de certains muscles impliqués et des paramètres cinématiques. Pour cela nous avons mis en place deux protocoles expérimentaux au cours desquels les angles articulaires du membre supérieur ainsi que le signal EMG ont été évalués par des moyens adaptés. En présence d'un obstacle, nos résultats montrent de manière classique que la position du poignet est stabilisée au travers d'une synergie articulaire. De plus, il semble que la présence d'une contrainte spatiale renforce les synergies pour stabiliser la trajectoire du coude dans la seconde partie du mouvement correspondant au franchissement de l'obstacle. Ce renforcement se caractérise par une utilisation accrue de configurations articulaires équivalentes. Ce résultat suggère que l'augmentation de la flexibilité des configurations articulaires serait un mécanisme par lequel le système nerveux central pourrait prendre en compte la présence d'une contrainte spatiale. Parallèlement, la présence de l'obstacle entraine des modifications de la manipulabilité du poignet. Pour les sujets souffrants de tétraplégie, l'analyse EMG a montré une compensation de la faiblesse ou la paralysie de certains muscles, le triceps brachial notamment, par une augmentation de l'activité relative des muscles de l'épaule. De plus, ces sujets présentent une décomposition de la variance des angles articulaires similaire à celle du groupe contrôle suggérant que, malgré la présence d'une déficience motrice, la flexibilité des configurations articulaire au cours de l'exécution du mouvement est toujours présente ou a été récupérée. De même pour la manipulabilité, les patients présentent de fortes similitudes avec les sujets valides avec, dans certains cas, des valeurs de manipulabilité du poignet supérieures. Ces résultats nous amènent à penser que l'étude des synergies au travers des indices proposés pourrait constituer un outil intéressant afin d'étudier l'impact d'une contrainte et d'une déficience motrice sur les paramètres biomécaniques du mouvement. Les présents travaux ouvrent des voies intéressantes pour des applications dans le domaine de la simulation du mouvement et de l'évaluation fonctionnelle de la coordination de sujets déficients moteurs en vue d'évaluer et améliorer la rééducation par l'apport d'informations quantitatives aux cliniciens.

La Nouvelle-Calédonie présente de nombreux atouts pour la pénéiculture. Le ralentissement brutal de son développement en 1993 s'explique par l'émergence d'une pathologie saisonnière qui affecte les crevettes juvéniles en grossissement, mettant en cause des bactéries du genre Vibrio et qui a reçu le nom de Syndrome 93. Vibrio penaeicida et V. nigripulchritudo sont deux espèces au pouvoir pathogène particulièrement élevé qui affectent les élevages. Une étude de typage moléculaire a permis de préciser leur épidémiologie et de proposer quelques conseils d'ordre zoosanitaire. Un suivi épidémiologique par amplification génique est en cours pour V. penaeicida, qui montre l'importance des facteurs écologiques dans l'apparition des épisodes pathologiques. La pathogénicité de V. penaeicida a été étudiée en fonction du stade de développement de l'hôte, et des facteurs toxiques ont été mis en évidence dans les surnageants de culture. Une hypothèse a été émise sur la voie d'entrée du pathogène dans l'hôte. L'hypothèse d'un support plasmidique de la virulence a été émise et est actuellement étudiée. Des moyens de lutte ont été étudiés, des aspects de gestion zoosanitaires discutés. La sélection de lignées de crevettes à moindre sensibilité à l'infection apparaît comme une piste prometteuse. Des perspectives de recherches sont proposées, notamment l'étude de l'écologie de ces Vibrio pathogènes dans l'environnement d'élevage, de la pathogénie des vibrioses engendrées en terme de facteurs de virulence, des relations hôte – pathogène. Ces travaux pourront s'appuyer sur les nombreuses connaissances acquises depuis plusieurs années pour d'autres espèces du genre Vibrio.

Dans son livre blanc paru en décembre 2011, le conseil de l'ordre encourage les médecins à investir le web, notamment par le biais de blogs médicaux. Ce travail a pour objectif de recueillir les avis de médecins blogueurs et de leurs lecteurs à ce sujet, et de les confronter à ces recommandations. Se basant sur l'opinion de 20 médecins blogueurs, et de 824 de leurs lecteurs, cette étude démontre qu'ils sont en accord avec la majorité de ces recommandations. Une réflexion demeure cependant nécessaire, notamment au sujet des questions épineuses telles que l'anonymat, le pseudonymat, ou encore la certification. Si le conseil de l'ordre porte l'accent sur la vulgarisation médicale, les médecins blogueurs recherchent plutôt à mieux faire connaître leur quotidien professionnel et à ouvrir un dialogue avec leurs lecteurs. Ces derniers aspirent quant à eux à une plus grande proximité avec les médecins, au travers de leurs blogs. Enfin, nous avons pu proposer un cahier des charges non exhaustif à destination de médecins intéressés par la création et la tenue d'un blog.

L'objectif de ce travail a été de concevoir et développer un nouveau radiopharmaceutique pour la scintigraphie de perfusion pulmonaire qui ne possède pas, contrairement aux radiopharmaceutiques dérivés de l'albumine humaine utilisés actuellement, le risque de transmission d'agents infectieux. Dans ce but, un nouveau système microparticulaire à base de polysaccharides d'origine végétale a été mis au point. Afin de pouvoir former des complexes stables avec le Technétium-99m, des microparticules d'amidon ont été modifiées par oxydation puis fonctionnalisées par un ligand polyaminé, la cadavérine. L'optimisation de la formulation a été réalisée à l'aide de plans d'expériences qui ont permis de qualifier l'influence des différents paramètres réactionnels et de modéliser la réaction de couplage entre le ligand et les microparticules d'amidon oxydé. Les microparticules obtenues ont été caractérisées et fait l'objet d'études in vitro et in vivo de stabilité du marquage par le Technétium-99m. Pour la formulation la plus prometteuse, des études de biodistribution et des études scintigraphiques sur l'animal sain et dans un modèle d'embolie pulmonaire ont été réalisées. Avec une taille moyenne entre 20 et 30 μm, une pureté radiochimique élevé (>95%), une formulation sous forme de kit prêt-à-l'emploi pouvant être stérilisés par rayonnement gamma et d'excellentes caractéristiques de stabilité du marquage in vivo et in vitro le nouveau système microparticulaire possèdent toutes les exigences d'un radiopharmaceutique performant pour la scintigraphie de perfusion pulmonaire.

Le rétrovirus HTLV-1 (Human T-cell Leukemia Virus type 1) est l'agent responsable de la leucémie T de l'adulte (ATL) et de la paraparésie spastique tropicale (TSP/HAM). Le HTLV est présent de manière endémique au Japon, en Afrique centrale, en Océanie, en Amérique du sud et aux Caraïbes. Chez les patients, le HTLV est détecté principalement dans les lymphocytes T CD4+. Le récepteur du HTLV est présent chez tous les vertébrés, et toutes les lignées cellulaires de vertébrés semblent l'exprimer in vitro. L'organisation de la glycoprotéine d'enveloppe (Env) du HTLV est similaire à celle des MLV (Murine Leukemia Virus), avec un domaine de liaison au récepteur situé dans la partie N-terminale.<br />Au cours de cette thèse, nous avons dérivés des produits tronqués de l'Env, sur la base de cette organisation, nous permettant de mesurer l'expression de surface du récepteur HTLV. Nous avons ainsi pu mettre en évidence que le récepteur HTLV n'est pas détectable à la surface des lymphocytes T CD4+, mais que son expression est induite par l'activation lymphocytaire. Nous avons également montré qu'un traitement à l'IL-7 des lymphocytes T de sang de cordon, qui provoque la prolifération, induit l'expression du récepteur HTLV. Ces observations nous ont permis de conclure que le récepteur HTLV est un marqueur d'activation des lymphocytes associé à l'état prolifératif.<br />Par la suite, nous avons montré que l'expression de l'Env HTLV induit un blocage de la production de lactate. Nous avons pu établir que ce blocage est dû à l'inhibition par l'Env HTLV du transport de glucose dans la cellule, induisant un blocage de la glycolyse. Ces observations nous ont conduit à évaluer si le principal transporteur du glucose GLUT1 pouvait être un récepteur pour le virus HTLV. Effectivement, nous avons pu démontrer que GLUT1 permet à la fois la liaison à l'Env HTLV et l'entrée de particules virales.<br />Afin de comprendre cette interaction, nous avons construit des molécules chimériques entre GLUT1 et GLUT3. Nous avons ainsi observé que 7 acides aminés de la 6ème boucle extracellulaire de GLUT1 confèrent l'activité de liaison à l'Env. Cependant cette propriété n'est pas suffisante pour permettre l'entrée virale, et la présence concomitante de la 1ère, la 5ème et la 6ème boucle extracellulaire est requise pour permettre l'entrée virale, suggérant l'existence d'une nouvelle activité associée à la notion de récepteur rétroviral.<br />L'ensemble de ces données nous a enfin conduit à proposer de nouveaux modèles de pathogenèse. La prise en compte de l'inhibition de l'activité de transport de GLUT1 par l'Env autorise en effet de nouvelles hypothèses pour expliquer l'émergence de clones leucémiques et la démyélinisation associée à la TSP/HAM.

Cette thèse s'appuie sur la production d'articles scientifiques, rédigés pour des revues internationales.