Lors de catastrophes pétrolières, l'utilisation de dispersant est une stratégie de lutte qui permet le transfert de la nappe de pétrole de la surface vers la colonne d'eau, sous forme de gouttelettes d'hydrocarbure. En milieu côtier, la dispersion d'une nappe de pétrole est une mesure controversée car la faible profondeur de la colonne d'eau ne permet pas une dissémination rapide des gouttelettes d'hydrocarbure et expose ainsi les écosystèmes aquatiques à de fortes concentrations de contaminant. Afin d'évaluer la toxicité de l'application de dispersant en zones côtières, une approche expérimentale a été menée chez des juvéniles de Liza sp. en considérant trois scenarii : (i) la dispersion mécanique de la nappe simulant une dispersion naturelle due aux conditions météorologiques ; (ii) la dispersion chimique de la nappe simulant l'application de dispersant ; (iii) l'absence de dispersion de la nappe simulant son confinement avant récupération. La toxicité de chaque condition a été évaluée au travers d'une mesure de la mortalité sur un groupe d'individu, par l'estimation des performances de nage et de la capacité métabolique au niveau de l'organisme, et par une approche multimarqueur au niveau de l'organe.La comparaison entre une nappe de pétrole non dispersée et une nappe de pétrole dispersée chimiquement montre que l'application de dispersant entraine une augmentation des phénomènes de mortalité et une diminution, au niveau hépatique et branchial, des capacités de défense contre les xénobiotiques. A l'inverse, la comparaison entre une nappe de pétrole dispersée mécaniquement et chimiquement montre que, lorsque l'agitation de la mer est importante, l'application de dispersant ne semble pas potentialiser la toxicité du pétrole.Ces résultats suggèrent que (i) la récupération de la nappe de pétrole devrait être considérée comme une technique de lutte prioritaire sur l'utilisation de dispersant ; (ii) l'application de dispersant pourrait être considérée lors de conditions météorologique appropriées.

L'ostréiculture, dominée par l'élevage de l'huître creuse Crassostrea gigas, représente plus de 70% du chiffre d'affaire réalisé par l'aquaculture française. Au sein des écosystèmes aquatiques, les bactéries appartenant au genre Vibrio forment l'un des groupes bactériens les plus abondamment représentés. Deux espèces, Vibrio splendidus et Vibrio aestuarianus, sont fréquemment associées et de façon récurrente, à des mortalités sévissant dans les élevages d'huître creuse Crassostrea gigas, le plus souvent en période estivale. Ce travail de thèse avait pour objectifs d'étudier des interactions Vibrio-huître et leurs modulations en fonction de la virulence des pathogènes et des paramètres génétiques et physiologiques de l'hôte. Le développement d'outils de détection et de quantification sensibles et spécifiques et la maîtrise de protocoles d'infection expérimentale à Vibrio ont permis d'explorer des mécanismes de virulence, d'étudier la variabilité de la sensibilité des huîtres à ces Vibrio et de caractériser la pathogenèse. L'étude de la diversité spécifique des souches bactériennes isolées dans un contexte de mortalité estivale sur une large échelle de temps et d'espace a permis de montrer la prédominance épidémiologique du groupe V. splendidus et de l'espèce V. aestuarianus associée aux épisodes de mortalité estivale de C. gigas en France. Une corrélation ayant été observée entre pouvoir pathogène et activité métalloprotéasique, un test phénotypique prédictif de la virulence des souches a été proposé. L'exploration du phénomène de synergie dans la pathogénicité des deux souches observé en co-injection expérimentale a conduit à la mise en évidence de l'existence d'un système de quorum sensing régulant aux niveaux intraspécifique (V. splendidus) et interspécifique (V. splendidus/V. aestuarianus) la production et l'expression au niveau transcriptionnel des gènes codant les métalloprotéases Vsm et Vam des deux souches étudiées. L'analyse statistique des cinétiques de mortalité obtenues chez des familles de demi-frères diploïdes et triploïdes soumises à un protocole de co-infection standardisée révèle une sensibilité accrue des huîtres à cette vibriose expérimentale, en période de gamétogenèse active. Les huîtres triploïdes soumises à cette même infection expérimentale n'ont présenté aucun avantage significatif. L'existence d'une base génétique de la sensibilité des huîtres aux vibrioses expérimentales a été illustrée par l'évaluation des sensibilités de quatorze familles de la cinquième génération (G5) issue du programme de sélection divergente réalisée dans le cadre de MOREST. Cette étude a également permis la description de co-infections à herpès virus OsHV-1 et V. aestuarianus suggérant une multi-étiologie des phénomènes de mortalité estivale. Une étude de pathogenèse à V. splendidus et V. aestuarianus réalisée par cohabitation a visé l'exploration des interactions liant l'huître creuse C. gigas et les Vibrio virulents, V. splendidus et V. aestuarianus, ou non virulents présents naturellement dans la flore endogène de l'hémolymphe ou dans l'eau des aquariums. Cette nouvelle approche a permis de mettre en évidence la rapidité de transmission des Vibrio virulents des huîtres infectées aux huîtres sentinelles en moins de deux heures, accompagnée d'une perturbation significative, précoce et transitoire de la réponse immunitaire de l'hôte au niveau transcriptionnel au cours des six premières heures de cohabitation. La prise en charge différentielle des Vibrio pathogènes et des Vibrio commensaux par l'huître suggère l'existence de mécanismes conduisant à une spécificité des réponses de l'huître visant l'élimination des Vibrio pathogènes et le maintien d'une flore vibrionacée endogène probablement bénéfique pour C. gigas.

L'Amazonie, bien qu'elle soit essentiellement couverte par une forêt de basse altitude, possède quelques reliefs. Les travaux précédents ont montré que la Guyane en présentait deux types : les inselbergs et les sommets tabulaires sur roches basiques. Sur ces derniers, la végétation y est relativement uniforme entre les reliefs d'altitude et de nature géomorphologique comparables. Notre travail vise principalement à étudier la composition floristique le long d'un gradient altitudinal en s'appuyant sur plusieurs bioindicateurs. Pour ce faire, notre étude s'appuie sur l'utilisation de trois groupes de végétaux vasculaires : les Arecaceae, les Melastomataceae et les Ptéridophytes. L'étude confirme une variation de la composition à 500 mètres d'altitude mais également à des altitudes inférieures et supérieures en fonction des groupes étudiés.

La caractérisation à haut débit des interactions protéines-protéines a permis d'établir les premières cartes d'interactions de différents organismes modèles, y compris l'homme. Cependant, la caractérisation structurale des assemblages protéiques reste limitée à un nombre très faible de ces interactions. En mettant en évidence une pression de sélection évolutive spécifique aux interfaces de complexes protéiques, ce travail a permis d'élucider certains mécanismes évolutifs essentiels à l'association entre protéines qui n'avaient pas été décrits jusqu'à présent. Sur cette base, une nouvelle approche bioinformatique, nommée SCOTCH (Surface COmplementarity Trace in Complex History), a été développée pour prédire la structure des assemblages macromoléculaires. Couplée à un programme d'amarrage moléculaire, tel que SCOTCHer, également développé au cours de cette thèse, cette approche a permis de prédire efficacement la structure d'un grand nombre de complexes. Ce travail de thèse s'est également concentré sur l'inhibition des interactions protéiques par des mini-protéines, conçues de façon rationnelle sur la base des structures de complexes. Les résultats obtenus pour deux exemples, celui du complexe Asf1 – Histone H3/H4 et du complexe gp120 – CD4 témoignent du fort potentiel du design rationnel d'interfaces de complexes pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Plusieurs pigments de champignons, tels que la norbadione A et des dérivés de l'acide pulvinique, ont révélé une activité antioxydante remarquable. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la synthèse de ces composés qui pourraient être employés comme agents de protection contre les rayonnements ionisants. Dans ce contexte, une nouvelle voie d'accès à des dérivés de l'acide tétronique a été mise au point à partir d'arylacétates de méthyle et d'hydroxyesters. La méthodologie développée a permis, en une seule étape, la synthèse de plusieurs acides 3-aryltétroniques et de composés hétérocycliques apparentés. A partir d'un dérivé de l'acide tétronique, trois esters d'acides pulviniques naturels ont été préparés par une voie très directe et avec de bons rendements. Dans le cadre de la synthèse totale de la norbadione A, deux voies de synthèse ont été étudiées. La première consiste à appliquer la méthodologie développée au cours de cette thèse pour la synthèse d'acides pulviniques. Les travaux réalisés ont ainsi permis la synthèse d'un intermédiaire avancé. La seconde voie, dont l'étape clé est un double couplage de Suzuki-Miyaura, a conduit à la première synthèse totale de la norbadione A.

L'accroissement des connaissances, structurales et fonctionnelles, des protéines nous donne désormais une vision plus précise des phénomènes d'interaction. L'utilisation de ces informations pour le développement de ligands permettrait d'obtenir de nouveaux composés, capables d'interagir avec diverses cibles d'intérêt, et d'améliorer notre compréhension de ces interactions. Ce travail présente le développement d'une nouvelle méthode de conception de ligands protéiques, laquelle repose sur le transfert d'un groupe de résidus, appartenant à un ligand connu et contribuant de façon importante à la liaison avec une cible d'intérêt, sur une protéine hôte, de moins de 100 résidus (mini-protéines). L'identification de protéines hôtes, aptes à reproduire l'interaction après transfert du motif, est réalisée de manière systématique à partir des structures présentes dans la PDB. L'approche a été appliquée pour le développement de ligands du canal Kv1.2, à partir de connaissances structurales et fonctionnelles de l'interaction de ce même canal avec la toxine BgK. Trois ligands, possédant des constantes d'inhibition micro molaires, ont été ainsi conçus. Ces résultats démontrent la possibilité de mettre en application une méthode de conception de ligands, basée sur le transfert de motifs de « hotspots », sur une plateforme structurale de nature protéique, dont les aspects stérique et électrostatique sont compatibles avec une interaction donnée.

Les modifications d'histones chez T. gondii représentent un des mécanismes majeurs pour contrôler la transcription des gènes et l'acétylation de certaines histones est impliquée dans le phénomène de différenciation parasitaire qu'est l'interconversion. Nous avons utilisé un inhibiteur d'histones déacétylases, FR235222, comme outil afin de clarifier l'implication de l'acétylation des histones chez T. gondii. Le séquençage d'un mutant résistant à la FR235222 a permis d'identifier TgHDAC3 comme cible préférentielle de cet iHDAC. Le domaine d'interaction est spécifique de la famille des Apicomplexa ce qui explique la sélectivité de cette molécule pour T. gondii et d'autres Apicomplexes dont Plasmodium sp. Sur tachyzoïtes traités, FR235222 augmente le taux d'acétylation des histones de certains gènes dont 1/3 est spécifique des stades sporozoïtes ou bradyzoïtes avec une surexpression de ces gènes après traitement par FR235222. L'activité antiparasitaire de différents iHDAC a été testée parallèlement sur les deux stades importants en pathologie humaine: le tachyzoïte et le kyste. Sur le tachyzoïte, seuls les tétrapeptides cycliques présentent une forte activité antiparasitaire avec des EC50 d'environ 10 nM. Les kystes ex-vivo traités avec FR235222, sont non infectants: absence de toxoplasmose chez la souris ré-inoculée avec ces kystes. En conclusion, FR235222 présente une activité dirigée contre l'HDAC3 de T. gondii et une spécificité envers les Apicomplexes. En interférant avec le cycle naturel du parasite, cette molécule induit la mort des tachyzoïtes in vitro et supprime le pouvoir infectant des kystes in vivo. Ce travail ouvre une voie prometteuse dans la stratégie thérapeutique des pathologies à Apicomplexes.

En biomécanique des chocs et en traumatologie virtuelle, l'étude des mécanismes lésionnels est essentielle pour évaluer les seuils de tolérance du corps humain. Dans ces domaines, la simulation numérique prend une place prépondérante grâce à des modèles éléments finis de plus en plus réalistes et précis. Cependant, leur mise en oeuvre est complexe : les modèles actuels ne permettent pas de décrire les propriétés d'endommagement et de rupture des matériaux biologiques et limitent donc leurs champs d'utilisation pour la description des mécanismes de blessures. De plus, leur biofidélité concerne essentiellement la description géométrique et structurelle des différents organes et tissus. L'objectif de ce travail porte donc sur l'amélioration de la description des mécanismes lésionnels des os et l'étude des possibilités de personnalisation des propriétés mécaniques pour rendre compte de la variabilité biologique. Après avoir étudié les spécificités du comportement mécanique de l'os et un ensemble de lois de comportement, nous avons choisi un modèle d'endommagement le plus approprié. Cette loi a été validée d'un point de vue thermodynamique. Puis elle a été adaptée à une formulation éléments finis, pour être implémentée dans une plate-forme numérique de calcul dynamique explicite. Pour son adaptation, nous avons fait des choix scientifiques mais aussi des choix de « circonstance » imposés par la formulation spécifique des calculs dynamiques explicites. Afin de rendre compte des différences interindividuelles, nous avons étudié l'influence de certains paramètres tels que la porosité, la minéralisation, l'âge ou le sexe, sur les propriétés mécaniques des os. Nous avons également réalisé des essais de flexion d'os longs. Ces essais ont une double finalité : étudier l'influence des paramètres biologiques et expérimentaux sur le comportement de fémurs et de tibias, et évaluer la loi de comportement par la simulation de ces essais. L'évaluation de la loi d'endommagement pour l'os a été effectuée à différentes échelles (simulations d'essais sur éprouvettes et des essais de flexion de fémurs). La loi donne des résultats tout à fait satisfaisants et propose un profil de rupture cohérent avec celui observé expérimentalement.

L'efficacité de la thérapie photodynamique (PDT) est confrontée à plusieurs verrous : les photosensibilisateurs (PSs) utilisés en clinique ne sont pas adaptés à la fenêtre thérapeutique, ils subissent un photoblanchiment lors du traitement, et leur nature organique pose des problèmes de solubilité en milieu biologique. Ils présentent également une faible sélectivité envers les tissus tumoraux à traiter. Dans le cadre de cette thèse, trois approches visant une amélioration de la PDT appliquée à la cancérologie ont été développées : la vectorisation, l'adressage, et l'optimisation de nouveaux PSs. La synthèse de structure PS/vecteur a permis d'élaborer des structures hydrophiles capables de vectoriser des PSs hydrophobes. Des porphyrines ont ainsi été greffées sur des dendrimères polyamidoamine (PAMAM) dissymétriques. La conservation des propriétés photophysiques des PSs après leur couplage au dendrimère a été mise en évidence. Des quantum dots (QDs), grâce à la modularité de leurs propriétés photophysiques et leur capacité à résister au photoblanchiment, ont été synthétisés et utilisés comme nouvelle classe d'agents photosensibilisants. Ces QDs ont été préparés afin d'être hydrophiles et utilisables dans la fenêtre thérapeutique de la PDT. Une étude in vitro des QDs couplés à l'acide folique a mis en évidence leur activité photodynamique. Des études réalisées par une approche de plans d'expérience a permis de hiérarchiser les facteurs expérimentaux en fonction de leurs impacts sur l'activité photodynamique. Nous avons en particulier montré une amélioration de la sélectivité des conjugués envers les cellules surexprimant le récepteur à l'acide folique.

La neuropiline-1 (Nrp-1) est une protéine transmembranaire agissant comme récepteur des sémaphorines de classe 3 (Sema3) et du facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF). En plus de son rôle crucial dans le développement des systèmes nerveux et cardiovasculaires, Nrp-1 est impliquée dans des processus physiopathologiques impliquant certains de ses ligands classiques (Sema3 et VEGF) ou récemment caractérisés (TGF-β1 et PDGF) dans les tissus adultes. Dans le système immunitaire, Nrp-1 participe aux interactions entre les lymphocytes T et les cellules dendritiques, transmet les effets immunorégulateurs de Sema3A sur les lymphocytes T, et est impliqué dans le mécanisme suppresseur des lymphocytes T régulateurs (Treg) Foxp3+. Cependant, l'expression de Nrp-1 dans les lymphocytes T non-Treg humains et murins n'a été que peu étudiée. L'objectif de ce projet était de caractériser les populations de lymphocytes T Nrp-1+ non-Treg chez la souris, d'analyser leurs fonctions, d'identifier les mécanismes conduisant à l'expression de Nrp-1 dans ces cellules, et de comprendre le rôle joué par Nrp-1 dans les réponses immunitaires T. Mon travail s'est d'une part intéressé à une population de lymphocytes T non-conventionnels appelés lymphocytes « invariant natural killer T » (iNKT). Les lymphocytes iNKT sont des lymphocytes Tαβ dérivés du thymus aux propriétés immunomodulatrices reposant sur la sécrétion rapide de cytokines TH1 et TH2 après engagement de leur TCR semi-invariant par des complexes CD1d/glycolipide. Un sous-type distinct de cellules iNKT, dont l'origine et l'homéostasie sont encore mal connues, produit la cytokine pro-inflammatoire IL-17. Dans ce travail, j'ai montré que les lymphocytes iNKT émigrés thymiques récents sont identifiés spécifiquement par l'expression de Nrp-1. Les lymphocytes iNKT producteurs d'IL-17 expriment Nrp-1 et dépendent de l'export thymique. D'autre part, Nrp-1 est exprimé par les thymocytes immatures en division et certains lymphocytes Tαβ conventionnels mémoires en prolifération homéostatique rapide. In vitro, l'activation des lymphocytes T par le TCR induit l'expression de Nrp-1 de manière dépendante de la voie de signalisation Ca2+/calcineurine/NFAT. L'expression de Nrp-1 dans les lymphocytes T activés les sensibilise aux effets régulateurs de Sema3A et TGF-β1. En conclusion, ces résultats apportent de nouvelles données concernant l'expression et la fonction de Nrp-1 dans le système immunitaire. Plus généralement, cette étude permet d'envisager des stratégies thérapeutiques ciblant les processus dépendants de Nrp-1 dans les pathologies du système immunitaire et du système nerveux ou les cancers.