Abstract The Achilles tendon is the largest tendon in the human body and is affected by many diseases and is vulnerable to many forms of damage due to the heavy loads it must bear. Rupture of the Achilles tendon has become more common in recent times, with an almost four-fold increase in prevalence from 1979–1990 to 1991–2000 and a peak incidence of 19 ruptures per 100 000 of population in 1999 in our epidemiological assessment. The incidences of major complications, re-rupture and deep infection, increased along with primary ruptures, peaking in 1999. The results after successful primary repair are good in over 90% of cases, as we have shown in a randomized study and in a review of the literature, and the result after re-rupture is still good in about 70% of cases, but achieving good performance after deep infection is a highly random matter. Our retrospective survey did not identify any good results, but the deep infection cases in our randomized study showed good performance due to prompt action taken for their treatment. The best method for treating a ruptured Achilles tendon has been under debate for almost 100 years, with surgery and conservative methods advocated to equal extents. We have advocated surgical treatment as the primary choice and conservative treatment is given for selected high risk patients, for example patients with diabetes, skin problems, systemic use of corticosteroids or severe other illness. The type of surgery technique is not a straightforward choice, either, and various forms of open surgery and percutaneous techniques exist. We compared an end-to-end simple suture with the same suture augmented with one central gastrocnemius turn-over flap in a randomized series of 60 patients and found no differences with respect to subjective complaints, calf muscle strength or tendon elongation with time. The end-to-end technique is simpler and is therefore justified as the primary method of choice for the surgical repair of fresh complete Achilles tendon ruptures. The tissue composition has been shown to alter not only with time but also after repeated tearing of the tendon collagen fibres. A normal tendon is mainly composed of type I collagen, but the rupture areas express more type III collagen, which is thinner and withstands loads less effectively. Type III collagen accumulates slowly in the tendon, since its production does not increase very much, a situation that is indicative of microtrauma. Crosslinking of the fibres is important for collagen matrix properties, and we found that there is a change in the quality of crosslinking with age and that this may have role in the observed changes in tendon stiffness, as also noted in other studies. We also studied the appearance of tenascin-C at the rupture site in the Achilles tendon and at two other sites in the same tendon, but found no difference in its expression. It has been proposed that tenascin-C may take part in the tendon’s reaction to loading, but its exact function remains unknown.

Le diabète de type 2 (DT2) est une pathologie largement associée à l'obésité dont la prévalence est en constante augmentation dans le monde. L'inflammation et le stress du réticulum endoplasmique (RE) ont été largement décrits pour leur rôle dans la pathogénèse du DT2 en favorisant une insulinorésistance des tissus périphériques et une altération de la sécrétion d'insuline par le pancréas. La protéine Thioredoxine Interacting Protein (TXNIP) est activée lors d'un stress RE et joue un rôle important dans la mise en place de la réponse inflammatoire en activant l'inflammasome NLRP3 (Nod-Like Receptor 3). Nous nous sommes donc intéressés au rôle de cette protéine dans les monocytes des patients DT2. Nous montrons que la composition lipidique du plasma des patients DT2 pourrait être impliquée dans la mise en place d'un stress RE et d'une réponse UPR (Unfolded Protein Response) augmentée dans les monocytes de ces patients. Cette augmentation est associée à une activation de l'expression de TXNIP et des marqueurs de l'inflammation dans ces cellules qui pourrait participer à la mise en place d'une inflammation systémique chez ces patients. / Type 2 diabetes (T2D) is a pathology largely associated with obesity, which is rising constantly around the world. Inflammation and endoplasmic reticulum (ER) stress have been largely associated with the pathogenesis of DT2, promoting insulin resistance in peripheral tissues and a defect in insulin secretion from the pancreas. During ER stress the Thioredoxin Interacting Protein (TXNIP) is activated and plays an important role in the onset of inflammatory responses by activating the NLRP3 (Nod-Like Receptor 3) inflammasome. Hence we studied the role of TXNIP in monocytes from T2D patients. We have shown that the plasmatic lipid composition from T2D patients could be implicated in the onset of ER stress and an increase in the UPR (Unfolded Protein Response) in monocytes from T2D patients. This increase is associated with an activation of TXNIP expression and inflammatory markers in these cells, which could participate to the onset of systemic inflammation seen in T2D.

La présente étude vise à étudier le potentiel de bifidobactéries à protéger les cellules contre l’infection par le Coxsackie B4 (CV-B4). Le criblage de bifidobactéries a identifié deux des cinq souches qui protégeaient les cellules HEp-2 lorsque les bifidobactéries sont pré-incubées avec les particules virales avant l'inoculation sur les cellules Hep-2. En revanche, aucun effet protecteur n'a été observé en incubant les cellules Hep-2 avec des bifidobactéries avant l'inoculation de CV-B4. Les lipoprotéines des parois cellulaires (LpAs) sécrétées par les souches sélectionnées sont testées pour leur activité antivirale. Les deux LpAs présentaient une activité antivirale quand ils sont incubés avec les particules virales avant d’être inoculées aux cellules HEp-2. Aucun effet protecteur n'a été induit par incubation des LpAs avec les cellules HEp-2 avant l'inoculation de CV-B4. La protéine recombinante présente une activité antivirale identique. Pour identifier les séquences peptidiques interagissant avec les particules virales, les protéines de LpAs sont alignées avec les séquences peptidiques du nord bord du canyon et avec l’empreinte de la région puff sur le Coxsackievirus et sur le récepteur de l’adénovirus (CAR). L'étude d'amarrage moléculaire in silico (Docking) utilisant le CV-B3 en tant que modèle a montré une faible énergie de liaison indiquant un système stable pour les peptides sélectionnés et par conséquent une interaction probable avec le CV-B. Les peptides de B.longum et de B.breve qui sont homologues à l’empreinte du rebord nord viral sur la séquence CAR, forment des liaisons d’hydrogène avec plusieurs résidus viraux dans la région du rebord nord du canyon, qui sont déjà décrits pour leur interaction avec le CAR.En conclusion, les protéines de LPAS bifidobactéries peuvent inhiber l'infection par le CV-B4 probablement par liaison aux acides aminés de la capside qui interagissent avec le CAR. / The present study aims at investigating the potential of bifidobacteria in protecting cells from Coxsackievirus B4 (CV-B4) infection. The bifidobacterial screening identified two out of five strains that protected HEp-2 cell viability when bifidobacteria were incubated with the viral particles prior inoculation. In contrast, no effect was shown by incubating HEp-2 cells with bifidobacteria prior CV-B4 inoculation. Cell-wall lipoproteins secreted by the selected strains (LpAs) were assayed for their anti-viral activity. The two LpAs exhibited anti-viral activity when they were incubated with the viral particles prior inoculation to HEp-2 cells. No effect was induced by incubating LpAs with HEp-2 cells prior CV-B4 inoculation. The recombinant LpAs derived-protein exhibited identical anti-viral activity. To identify the peptide sequences interacting with the virus particles, LpAs proteins were aligned with the peptide sequences of north canyon rim and puff footprint onto coxsackievirus and adenovirus receptor (CAR). The in silico molecular docking study using CV-B3 as template showed a low energy binding indicating a stable system for the selected peptides and consequently a likely binding interaction with CV-B. B.longum and B.breve peptides homologous to the viral north rim footprint onto CAR sequence formed hydrogen bonds with several viral residues in the north rim of the canyon, which were already predicted as interacting with CAR. In conclusion, proteins from bifidobacterial LpAs can inhibit the infection with CV-B4 likely through binding to the capsid aminoacids that interact with CAR.

>Magister Scientiae - MSc / About 180 million people have been estimated to suffer from type 2 diabetes (T2DM) in 2006 and the annual death rate due to this disease was 3 million by that time. More than 400 medicinal plants used for the treatment of diabetes mellitus have been recorded, but only a small number of these plants have received scientific and medical evaluation to assess their efficacy. The most common plant used to treat diabetes mellitus is Hypoxis hemerocallidea (HH). The present study was undertaken to investigate the effects of Hypoxis hemerocallidea (HH) on T2DM in rats. Male Wistar rats weighing 200-250 g were used in this experiment. Hypoxis hemerocallidea (HH) corm was used as plant material in the experiment. The study was based on three parts, an acute diabetes study, chronic diabetes study and insulin secretion study. In the acute study, the rats were randomly divided into 2 groups (control and diabetes). The saline solution was added to different concentrations of HH corm to produce concentration of (50, 200, 400, 800 mg/ml). Diabetes was induced by intraperitoneal injections of STZ (65mg/kg). Two weeks after the injection (STZ 65 mg/kg), different concentrations of HHS was administered intraperitoneally after an overnight fast. The blood glucose levels were monitored in the diabetic and control rats at, 30, 60, 120, 180 and 240 minutes post injection. In the chronic study, the rats were randomly divided into 6 different groups (control, HFD, DM, DM-HH, DM-PTHH, and HH). Diabetes mellitus was then induced in the groups of diabetic rats by intraperitoneal injections of STZ (40 mg/kg) and rats were fed a high fat diet (HFD). The body weight of the rats were measured weekly for 7 weeks. An intraperitoneal glucose tolerance test (IPGTT) was performed at the end of week 6. At the end of week 7, rats were killed and serum sample were collected for determination of fatty acid and insulin. Liver and pancreatic tissue was collected for histological evaluation. In the insulin secretion study, Hypoxis hemerocallidea was tested for its effects on insulin secretion by pancreatic islet cells exposed to low (3mM) and high (20mM) glucose medium. Results of the acute study indicated that HHS at a dose 800 mg/ml decreased blood glucose levels fastest in both normal and diabetic rats reaching significance after 30 minutes and 60 minutes respectively and remained below the baseline value until 240 minutes. In the chronic study, it was illustrated that HH had no effect in normal rats on any of the parameters evaluated. Animals in the DM group gained weight the first two weeks, but thereafter began to lose weight. At the end of seven weeks the animals gained significantly less weight than the rest. Animals fed a HFD have more visceral fat compared to the control group. The visceral fat gain occurred in the absence of a significant increase in body weight. We found a markedly lower fasting glucose level in HH treated diabetic animals compared to untreated DM animals. At time zero the blood glucose level of the HFD group (5.8±0.5mmol/l) and the HH group (4.9±0.7mmol/l) were in the normal range, and were not significantly different (P > 0.05) from the control group (5.0±0.2mmol/l). After glucose load peak blood glucose levels was measured after 30 minutes in the control group (9.0±0.6mmol/l), the HFD group (9.8±0.4 mmol/l), the DM-HH group (21±5.7 mmol/l) and the DM-HHPT group (27.8±5.3 mmol/l). In the HH group the blood glucose level reached a peak at 60 minutes (7.6±0.6 mmol/l). In the DM group two peaks were recorded one after 10 minutes (27.2±7.1mmol/l) and another after 60 minutes (31±5.2 mmol/l). In the groups control, HFD, DMHH, DM-HHPT and HH groups the blood glucose level after 120 minutes were not significantly different from the time zero value. The blood glucose level after 120 minutes in the DM group (28.2±7.1 mmol/L) was significantly higher (P ≤ 0.01) than from the time zero value. Serum fatty acid levels were increased in all groups fed a high fat diet. The serum insulin levels in the HFD group (6.2 ± 0.76 μUI/ml protein; P ≤ 0.05 ), the DM group (2.0 ± 0.9 μUI/ml protein; P ≤ 0.001), the DMHH group (3.4 ± 0.7 μUI/ml protein; P ≤ 0.001) and the DM-HHPT group (3.0 ± 1.1 μUI/ml protein; P ≤ 0.001) were significantly lower than the control group. The β-cell function in the HFD group (62 ± 8 %; P ≤ 0.001), the DM group (3 ± 1 %; P ≤ 0.001), the DM-HH (11 ± 9 %; P ≤ 0.001) group and the DM-HHPT group (4 ± 2 %; P ≤ 0.001) were significantly lower than the control group. The histological observation of the liver and the pancreas in rats after 7 weeks on different dietary regimes showed some morphological changes within the liver and pancreas parenchyma of some rats. In the insulin secretion study, glucose stimulated insulin secretion in low (3mM) and high (2mM) glucose concentration. Furthermore, insulin secretion was significantly higher when the glucose concentration was increased from 3mM to 20 mM (1.10 ± 0.13 μUI/ml protein and 1.5 ± 0.17 mIU/mg protein respectively P≤ 0.01). In the presence of low HH (100 µg/ml), there was a marked increase in insulin secretion when exposure to high glucose compared to low glucose concentration, while in the presence of high HH (500 µg/ml), there was no significant different in insulin secretion in the presence of low or high glucose. In conclusion, the results of this experimental study indicate that a concentration 800 mg/kg of HHS produces maximal hypoglycaemic effect in fasted normal and diabetic rats. HH has an antidiabetic activity as it lowers serum glucose levels in T2DM rats and significantly increases glucose tolerance. It also increases body weight of diabetic rats. HH treatment was found to improve insulin secretion in pancreatic islet cells.

L’influence de l’état métabolique sur l’olfaction a été particulièrement étudiée ces dernières années. Le statut nutritionnel et les hormones impliquées dans la prise alimentaire sont capables de moduler le système olfactif, du neurone individuel jusqu’au comportement. Il semble donc logique que les pathologies liées à l’alimentation puissent induire des dysfonctionnements olfactifs. De fait, les patients atteints de diabète de type 2 (DT2) présentent des capacités olfactives réduites bien que les effets du DT2 en lui-même soient toujours inconnus. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à la modulation de l’olfaction chez des souris rendues diabétiques après consommation d’un régime enrichi en fructose (HFruD). Les animaux présentent un DT2 précoce après 8 semaines de régime. De plus, ils montrent une baisse de leurs capacités olfactives globales. Les réponses électrophysiologiques aux odorants de la muqueuse olfactive et des neurones sensoriels olfactifs (OSN) sont diminuées après 8 semaines de HFruD. Une augmentation du nombre d’OSN ainsi qu’une diminution de l’apoptose ont lieu dans la muqueuse olfactive, indiquant que le HFruD induit un changement de la dynamique cellulaire dans ce tissu. Nos résultats démontrent que, chez le rongeur, l’olfaction est modulée par un régime diabétogène enrichi en fructose. Des changements fonctionnels, anatomiques et comportementaux surviennent au sein du système olfactif à un stage précoce de la pathologie, indiquant que le DT2 en lui-même est suffisant pour perturber l’olfaction. Les changements métaboliques ayant lieu durant la mise en place du DT2 pourraient être à l’origine des dysfonctionnements olfactifs. / The influence of metabolic status on olfactory processes has been thoroughly investigated over the last few years. Both nutritional status and hormones implicated in food metabolism can effectively modulate the olfactory system from the single neuron to the behavior. Thus, it seems likely that metabolic disorders such as type 2 diabetes (T2D) can induce olfactory dysfunctions. In fact T2D patients display poor olfactory performances however the effects of diabetes in itself (as well as underlying mechanisms) are still unknown. In this study, we investigated the modulation of olfaction in young adult male mice caused by a high-fructose diet (HFruD) inducing T2D in rodents. Animals displayed early diabetic state after only 4 weeks of HFruD. In addition, animals exhibited a decrease in olfactory capacities for both neutral and food odors. These behavioral effects persisted and were amplified after 8 weeks of HFruD. Electrophysiological responses to odorants of both olfactory mucosa and olfactory sensory neurons were reduced in HFruD animals after 8 weeks of diet. Immunohistochemistry experiments then revealed an increase in the number of olfactory sensory neurons and a reduction of apoptosis in the OM indicating that HFruD modifies cell dynamics. Our results demonstrate that, in rodents, olfaction is modified by HFruD-induced diabetes. Functional, anatomical and behavioral changes occurred in the olfactory system even at a very early stage of the disease, indicating that T2D in itself can disrupt olfaction. Metabolic changes taking place during the onset of T2D may trigger olfactory dysfunctions.

L’inflammasome NLRP3, un complexe protéique pro-inflammatoire, joue un rôle essentiel dans le processus pathologique de l’athérosclérose et du diabète de type 2 (DT2). Il est responsable de la maturation de la pro-IL-1β et de la pro-IL-18 respectivement en IL-1β et IL-18 biologiquement actives. L’objectif de cette étude consiste à identifier et caractériser un inhibiteur spécifique de l’inflammasome NLRP3 qui pourrait contribuer à limiter l’évolution des plaques d’athérome et l’installation du DT2. Au cours de cette thèse, nous avons isolé l’Arglabine d’une plante, Artemisia glabella, connue pour ses vertus anti-tumorales. L’effet de l’Arglabine a été étudié au niveau des macrophages et des cellules β-pancréatiques, et chez des souris ApoE2.Ki et ApoE2.Ki/NLRP3-/- placées sous régime High Fat Diet (HFD). Les résultats in vitro montrent que l’Arglabine réduit, d’une façon dose-dépendante, l’activité de l’inflammasome NLRP3 et inhibe l’expression des protéines Nlrp3, IL-1β et caspase-1. Elle induit l’autophagie en augmentant significativement l’expression de la LC3-II au niveau des macrophages murins en culture. L’injection intra-péritonéale de deux doses journalières d’Arglabine (2.5 ng/g de m.c.) à des souris ApoE2.Ki placées sous régime HFD, normalise le profil lipidique et réduit l’oxydation des LDL au niveau du plasma des souris. Elle réduit le nombre des monocytes pro-inflammatoires (Ly-6Chigh) et augmente le nombre des monocytes anti-inflammatoires (Ly-6Clow). Au niveau des lésions artérielles, l’Arglabine oriente les macrophages présents vers un phénotype anti-inflammatoire M2. L’ensemble de ces résultats montre un rôle athéroprotecteur de l’Arglabine : elle réduit la surface des lésions artérielles au niveau du sinus aortique ainsi qu’au niveau de la totalité de l’aorte des souris ApoE2.Ki placées sous régime athérogène. De plus, le traitement par l’Arglabine normalise le profil glycémique et insulinémique des souris ApoE2.Ki. Elle réduit également l’activité de la caspase 3 au niveau des îlots de Langerhans et augmente de manière dose-dépendante l’expression de la protéine Bcl-2 au niveau des cellules β-pancréatiques. Par ailleurs, nous avons montré une augmentation de l’expression de protéines impliquées dans l’autophagie telles que la Becline 1 et la LC3-II sous l’effet de l’Arglabine. Ainsi, l’Arglabine réduit non seulement l’activité de l’inflammasome NLRP3 mais améliore aussi la survie des cellules β-pancréatiques. L’Arglabine constitue donc une molécule très prometteuse dans le traitement des maladies cardiovasculaires et le DT2. / The NLRP3 inflammasome activity is abnormally elevated in many human inflammatory diseases, including cardiovascular and metabolic diseases such as atherosclerosis and type 2 diabetes mellitus (T2DM) respectively. Therefore, there is considerable interest in the identification of effective therapeutics that selectively inhibit the NLRP3 inflammasome pathway. In this study, we have identified Arglabin as a potential small molecule inhibitor that targets the NLRP3 inflammasome activity in cell culture and in an animal model, the ApoE2.Ki mice fed a high-fat Western-type diet (HFD). Arglabin, a plant sesquiterpene lactone, has been used extensively as an herbal remedy that proved effective in treating cancer of the liver, lungs and breast at early stages. Arglabin inhibited, in a concentration-dependent manner, IL-1β and IL-18 production in lipopolysaccharide and cholesterol crystal-activated cultured mouse peritoneal macrophages. In addition, Arglabin activated autophagy as evidenced by the increase in LC3-II protein. Intraperitoneal injection of Arglabin (2.5 ng/g body weight twice daily for 13 weeks) into female ApoE2.Ki mice fed a HFD resulted in a decreased IL-1β plasma level and reduced plasma levels of total cholesterol and triglycerides. Treatment of ApoE2.Ki mice fed a HFD with Arglabin significantly reduced the plasma concentration of anti-oxLDL antibodies. Moreover, Arglabin oriented the proinflammatory M1 macrophages into the anti-inflammatory M2 phenotype in spleen and arterial lesions. Consequently, a marked reduction in atherosclerotic lesions was observed in the median areas in the sinus and whole aorta. In comparison to vehicle-treated mice, Arglabin reduced plasma levels of glucose and insulin. Immunohistochemical analysis revealed the presence of active caspase 3 in Langerhans islets of ApoE2.Ki mice fed a HFD that was significantly inhibited by Arglabin treatment. Moreover, Arglabin reduced susceptibility to apoptosis in cultured INS-1 cells by increasing concentration-dependently Bcl-2 levels, which led to concomitantly decreased Bax/Bcl-2 ratio. In cultured INS-1 cells, Arglabin increased the expression of the autophagic markers Becline 1 and LC3-II in a concentration-dependent manner. Consequently, our results indicate survival-promoting properties of the Arglabin molecule in pancreatic β-cells.In conclusion, our findings demonstrate that Arglabin may represent a promising new drug to treat atherosclerosis and T2DM.

Le paludisme est la première endémie parasitaire mondiale causée par le protozoaire Plasmodium. Cette parasitose est responsable de 219 millions de cas et 660 000 décès par an. La prévalence et la mortalité élevées sont liées notamment à la résistance des parasites aux traitements existants, ce qui rend primordial le développement de nouvelles thérapeutiques. Pour ce faire, une meilleure connaissance de la biologie fondamentale du parasite est nécessaire. Dans ce contexte l’un des axes de recherche concerne la régulation du cycle cellulaire chez Plasmodium et notamment les mécanismes de phosphorylation/déphosphorylation qui sont essentiels.Parmi les nombreux acteurs des mécanismes de phosphorylation, la sérine/thréonine protéine phosphatase de type 2A (PP2A) est, avec PP1, l’une des phosphatases majeures. Cette phosphatase est impliquée dans de nombreux processus cellulaires notamment la mitose, la méiose ou encore l’apoptose. Elle est composée d’une sous-unité catalytique (PP2Ac), d’une sous-unité d’aide à l’agencement spatial (A) et d’une sous-unité régulatrice (B). Il existe quatre familles de sous-unités régulatrices contenant chacune plusieurs membres qui permettent de réguler la localisation, la spécificité et l’activité de PP2A. Il existe également des protéines régulatrices indépendantes, notamment les inhibiteurs 1 et 2, la protéine α4 et le PhosphoTyrosyl Phosphatase Activator (PTPA). Chez Plasmodium falciparum, la protéine phosphatase de type 2A ou PfPP2A a été identifiée et semble essentielle pour le développement asexué du parasite. Cependant, peu de choses sont connues sur sa régulation chez le parasite. En effet, seul l’inhibiteur 2 de PP2A a été décrit et caractérisé. Au cours de cette thèse, nous avons effectué par des études in silico un recensement des régulateurs putatifs de PfPP2A. Ces études nous ont permis d’identifier la sous-unité A et une unique sous-unité B. Parmi les régulateurs spécifiques, outre l’inhibiteur 2 déjà caractérisé, l’analyse du génome du parasite montre qu’il contient un orthologue de l’inhibiteur 1, d’α4 et de PTPA. Le projet de cette thèse s’articule autour de la caractérisation moléculaire et fonctionnelle de l’un de ces régulateurs : PfPTPA.La caractérisation moléculaire de PfPTPA a permis de montrer dans ce travail la conservation de cette protéine au cours de l’évolution. L’analyse de sa séquence a révélé que cinq des six motifs de fixation à la PP2A identifiés chez l’homme sont conservés. Par des études in vitro et in vivo dans un modèle hétérologue, nous avons pu confirmer le rôle d’activateur de PfPTPA vis-à-vis de la PP2A. Par une approche de mutation unique d’acides aminés, nous avons identifié trois résidus impliqués dans l’interaction et l’activité de PfPTPA notamment le résidu G292 qui est essentiel pour l’interaction PfPTPA/PfPP2A. Nous avons ensuite montré par des études de génétique inverse que PfPP2A et PfPTPA, qui sont présents dans le même compartiment cellulaire au cours du cycle érythrocytaire, sont essentielles pour la complétion du cycle intra-érythrocytaire du parasite. De plus, PfPTPA semble impliqué dans le cycle cellulaire chez le xénope.En parallèle, l’analyse de la séquence de PfPTPA, a révélé la présence, spécifique au parasite, d’un motif de fixation à la PP1 (motif RVxF). L’identification de ce motif, nous a incités à étudier la relation entre PfPTPA et PfPP1. Nous avons ainsi pu montrer que PfPTPA était capable de se lier à PfPP1 même si elle est incapable de réguler son activité.L’ensemble de ce travail de thèse a permis de caractériser chez Plasmodium falciparum un activateur de la protéine phosphatase de type 2A et de montrer sa spécificité par rapport à la protéine humaine. Nos résultats, et notamment l’implication de PfPTPA dans la régulation du cycle cellulaire, font de ce régulateur une cible thérapeutique potentielle. / Malaria is the most deadly parasitic disease in the world caused by the Apicomplexa protozoan Plasmodium falciparum. This parasite is responsible for 219 million cases and 660 000 deaths per year and the drug resistance increases the prevalence and the morbidity. The emergence of multi-drug resistance requires the development of new therapeutics. Hence, a better understanding of parasitic fundamental biology is necessary. In this context, one research axis is the cell cycle regulation of Plasmodium, notably phosphorylation/dephosphorylation mechanisms which are essential for the parasite.Among the actors of the reversible phosphorylation, the serine/threonine phosphatase type 2A (PP2A) in eukaryote is, with PP1, one of the major phosphatases. It is involved in several cell processes like mitosis, meiosis or apoptosis. PP2A is composed of a catalytic subunit (PP2Ac), a scaffold subunit (A) and a regulatory subunit (B). There are four regulatory subunit families which regulate location, specificity and activity of PP2A. Furthermore, several independent regulatory proteins including inhibitor 1 and 2, the α4 protein or the phosphotyrosyl phosphatase activator (PTPA) were identified.In Plasmodium falciparum, the protein phosphatase type 2A named PfPP2A has been characterized and seems to be essential for the parasite asexual development as shown by the inhibition of parasitic growth after treatment with natural toxins inhibiting phosphatases. However, its regulation is still poorly understood in Plasmodium. Indeed, only the PP2A inhibitor 2 is characterized in P. falciparum and in P. berghei (a rodent specific Plasmodium species). Using an in silico study, we have identified a putative scaffold subunit and only one B subunit. Among the regulatory proteins, we have identified orthologs of the inhibitor 1, α4 and PTPA. The purpose of this thesis is to study PfPTPA both of the molecular and functional levels.The molecular characterization of PfPTPA showed the evolutionary conservation of this protein. The PfPTPA sequence analysis revealed that five out of six amino acids involved in interaction with PP2A in human, are conserved in P. falciparum. In vitro binding and functional studies revealed that PfPTPA binds to and activates PfPP2A. Mutation studies showed that three residues (V283, G292 and M296) of PfPTPA are indispensable for the interaction and that G292 residue is essential for its activity. Localization studies indicated that PfPTPA and PfPP2A are localized in the same cellular compartment throughout the erythrocytic cycle of P. falciparum, suggesting a possible interaction of both proteins in vivo. In Plasmodium falciparum, genetic studies likely suggested the essentiality of PfPTPA for the completion of intraerythrocytic parasite lifecycle. Functionnal studies, using Xenopus oocyte, showed that PfPTPA blocked the G2/M transition. Further analysis of PfPTPA sequence revealed that PfPTPA, unlike its human counterpart, possess one of the most canonical binding motif to PP1 (RVxF motif). The identification of this RVxF motif led us to study the role PfPTPA on PfPP1. Thus, we have shown that PfPTPA interacts with PfPP1 but was unable to regulate PfPP1 activity in vitro. This work allowed characterizing the PfPTPA, an activator of protein phosphatase type 2A in Plasmodium falciparum and to show some specificities when compared to its human ortholog. Our data which suggest that this regulator could be involved in cell cycle regulation, together with its essentiality for the growth of P. falciparum strongly support the idea to explore it as potential drug target.

Un modèle mathématique d'interfaces diffuses pour l'interaction de N solides élasto-plastiques a été construit. C'est une extension du modèle développé par Favrie & Gavrilyuk (2012) pour l'interaction d'un fluide et d'un solide. En dépit du grand nombre d'équations présentes dans ce modèle, deux propriétés remarquables ont été démontrées : ce modèle est hyperbolique (quelles que soient les déformations admissibles) et il vérifie le second principe de la thermodynamique. En dépit du grand nombre d'équations présentes dans ce modèle, deux propriétés remarquables ont été démontrées: ce modèle est hyperbolique (quelles que soient les déformations admissibles) et il vérifie le second principe de la thermodynamique. L'énergie interne de chaque solide est prise sous forme séparable: c'est la somme d'une énergie hydrodynamique qui ne dépend que de la densité et de l'entropie, et d'une énergie de cisaillement. L'équation d'état de chaque solide est telle que si nous prenons le module de cisaillement du solide égale à zéro, on retrouve les équations de la mécanique des fluides. Ce modèle permet, en particulier, de:- prédire les déformations de solides élasto-plastiques en petites déformations et en très grandes déformations.- prédire l'interaction d'un nombre arbitraire de solides élasto-plastiqueset de fluides. L'aptitude de ce modèle à résoudre des problèmes complexes a été démontrée. Sans être exhaustif, on peut citer:-le phénomène d'écaillage dans les solides.- La fracturation et la fragmentation dynamique dans les solides. / A mathematical model of diffuse interface for the interaction of N elasto-plastic solidS was built. It is an extension of the model developed by Favrie & Gavrilyuk (2012) for a fluid-solid interaction. Despite the large number of equations present in this model, two remarkable properties have been demonstrated: it is hyperbolic for any admissible deformations and satisfies the second principle of thermodynamics. In this model, the internal energy of each solid is taken in separable form: it is the sum of a hydrodynamic energy (which depends only on the density and entropy) and shear energy. The equation of state of each solid is such that if we take the shear modulus of the solid vanishes, we find the equations of fluid mechanics. This model allows, in particular:- predict the deformation of elastic-plastic solids in small and very large deformations.- predict the interaction of an arbitrary number of elasto-plastic solids and fluids.The ability of this model to solve complex problems has been demonstrated. Without being exhaustive, one can mention:- the spall phenomenon in solids.- fracturing and fragmentation in solids.

La mortalité du diabète de type 2 est liée à ses complications cardiovasculaires (CVD). L'identification de nouveaux biomarqueurs associés à la dysfonction endothéliale, permettrait d'en améliorer le dépistage, la prévention. Au cours du diabète de type 2, l'hyperglycémie est associée à un fort stress oxydant. Nous nous sommes proposés ici d'évaluer l'impact de la glycoxydation sur la principale protéine circulante, l'albumine, et d'identifier si les modifications glycoxydatives de l'albumine dans le diabète avait un rôle dans la phyiopathologie des CVD du diabète de type 2. Nous avons pu mettre en évidence des modifications structurales et fonctionnelles importantes de l'albumine au cours du diabète de type 2 avec la formation entre autres de produits avancés de glycation (AGEs). Ces modifications glycoxydatives sont associées à des effets cellulaires pro-oxydant et pro-inflammatoire via une augmentation de l'expression du Récepteur aux AGEs (RAGE). Ces observations suggèrent que les formes glycoxydées d'albumine présentent un rôle central dans les mécanismes menant à la dysfonction endothélilale. Il reste néanmoins à évaluer l'intérêt du dosage des formes modifiées de l'albumine dans le dépistage des CVD au cours d'une étude clinique prospective de grande ampleur. Le développement d'une méthode de dosage rapide et reproductible des fractions d'albumine modifiées, comme celui de l'IMA (albumine modifiée par l'ischémie), en faciliterait la mise en œuvre. / Type 2 diabetes is dramatically associated with an enhanced cardiovascular complication risk. The identification of novel biomarkers associated with endothelial dysfunction remains highly warranted to improve diabetes screening and prevention. Oxidative stress and protein modifications are frequently observed in numerous disease states. Albumin, the major circulating protein in blood, can undergo increased glycoxidation in diabetes. Objectives of my thesis were to clarify the impact of glycoxidative modification of albumin on its structure and its functions and to determine whether such impairments may be encountered in albumin purified from diabetics. The occurrence of oxidative modifications was found to be enhanced in in vitro glycoxidized HAS and albumin purified from diabetics, after determination of their free thiol group content, relative electrophoretic migration, carbonyl content, and antioxidant activities. In addition, glycoxidized albumin exhibited impaired pharmaceutic molecule binding capacities. Cells treated with glycoxidized albumin exhibited a proinflammatory state attested by an overgeneration of intracellular reactive oxygen species, enhancements in RAGE expression, and an accumulation of carbonylated proteins.Methods to detect IMA (ischemia modified albumin) were developed and applied to diabetics patients. Relationships have been established between specific pathological parameters (cardiovascular disorders, hyperglycemia…) with an enhanced glycoxidative modification of albumin in diabetics. We thus propose that impaired albumin structure and function in relation in the enhanced oxidant stress observed in diabetics might be involved in the increased mortality risk of these patients.

Les récepteurs de type kaïnate (rKA) appartiennent, avec les récepteurs de type NMDA (rNMDA) et les recepteurs de type AMPA (rAMPA), à la famille des récepteurs canaux glutamatergiques (iGluR). Les propriétés fonctionelles des rKA contenant la sous-unité GluK3 en font des récepteurs tout à fait singuliers. Une étude réalisée dans le laboratoire a montré que la faible sensibilité de ces récepteurs au glutamate est liée à une entrée très rapide dans l’état désensibilisé et que la fonction de ces récepteurs pourrait être amplifiée par des modulateurs endogènes.Parmi les modulateurs potentiels de la fonction des rKA pré-synaptiques, nous avons choisi d’étudier le zinc, en raison de sa concentration importante dans les vésicules des terminaisons des axones des cellules granulaires du gyrus denté (fibres moussues). En dépit du rôle proposé des rKA contenant la sous unité GluK3 dans la régulation pré-synaptique aux synapses MF-CA3, la modulation de ces récepteurs par le zinc n’a jamais été étudiée.Grâce à l’enregistrement électrophysiologique des courants GluK3 exprimés dans les cellules HEK-293, nous avons montré que le zinc facilite les courants des récepteurs contenant la sous-unité GluK3, activés par le glutamate. L’analyse des cinétiques, ainsi que la modélisation, montrent que l’effet facilitateur du zinc est dû à la réduction de l’entrée dans l’état désensibilisé des récepteurs GluK3. Grâce à la mutagénèse dirigée et l’étude cristallographique, nous avons pu déterminer le site de liaison du zinc, constitué de l’aspartate 759, de l’histidine 762 et de l’aspartate 730, et localisé dans l’interface de dimérisation du domaine de liaison de l’agoniste (LBD).Cette étude décrit pour la première fois un nouveau site de modulation positive de la fonction des rKA. / Glutamate released at excitatory synapses acts on ligand-gated ionotropic receptors which fall into three classes: NMDA, AMPA and kainate receptors.At hippocampal mossy fiber synapses onto CA3 pyramidal cells, KARs are present both at the pre- and postsynaptic levels. Postsynaptic KARs are composed of the GluK2, GluK4 and GluK5 subunits, whereas presynaptic KARs are thought to comprise the GluK2 and GluK3 subunits. The functional properties of GluK3 (and GluK2/GluK3) receptors set it apart from the other ionotropic glutamate receptors. In particular, its sensitivity to glutamate is the lowest of all known ionotropic glutamate receptors, due in large part to fast desensitization of receptors with one or two bound glutamate molecules. The low agonist sensitivity of this receptor raises questions about its relevance for synaptic function. Therefore, it is possible that endogenous modulators may potentiate its function.Among potential endogenous modulators of KAR function, we chose to address the role of zinc, because of the large amounts contained in mossy fiber terminals. Zinc is thought to be accumulated into synaptic vesicles, and is co-released with glutamate in the extracellular milieu during neuronal activity. Zinc has been reported to inhibit most of native and recombinant KARs. Despite the proposed role of at hippocampal mossy fiber synapses, although modulation of GluK3-containing KARs by zinc has not yet been addressed.In this study, we show that zinc greatly potentiates recombinant GluK3 receptor currents evoked by glutamate. Zinc markedly slows receptor desensitization and increases apparent affinity for glutamate. Crystallographic studies and analysis of chimeric GluK2/GluK3 KARs and of GluK3 bearing selected point mutations, allowed us to identify the zinc binding domain defined by D759, H762, Q756 and D730, and localized in a region forming the interface between two GluK3 subunits in an LBD dimer assembly. Based on these structure-function studies and on modeling of KAR activity, we show that zinc plays a very distinct role on GluK3-KARs by stabilizing the interaction between dimers of LBD thereby reducing desensitization.Given the proposed localization of GluK3 close to zinc containing synaptic vesicles, zinc may be an endogenous allosteric modulator for native GluK3-KARs, and its binding site a new pharmacological target.