La résistance antimicrobienne est devenue un problème majeur de santé publique. L’usage parfois abusif d’antibiotiques conduit à la sélection et à la propagation mondiale de mécanismes de résistance. Grâce à leur efficacité clinique et faible toxicité, les β-lactamines sont les antibiotiques les plus prescrits actuellement, et le mécanisme de résistance le plus répandu est l’expression de β-lactamases. Dans ces conditions, le développement de nouveaux traitements antimicrobiens, pour des cibles connues ou nouvelles, est essentiel. Plus particulièrement, le développement de nouveaux inhibiteurs des β-lactamases est très prometteur, permettant de continuer l’utilisation des antibiotiques existants. Les études biochimiques et structurales des nouvelles β-lactamases et leurs mutants synthétiques, par cristallographie aux rayons X ou par différentes techniques de modélisation moléculaire (modélisation par homologie, « docking », dynamique moléculaire, analyse du réseau des molécules d’eau) permettent une meilleure compréhension de ces enzymes. Dans ce contexte, nous avons caractérisé plusieurs β-lactamases du point de vue phénotypique, biochimique et structural.La β-lactamase CMY-136 contient une mutation inhabituelle, Y221H, par rapport à CMY-2, dans une position qui est très conservée parmi les enzymes de classe C. Les études cristallographiques et de modélisation moléculaire ont révélé des interactions stériques défavorables autour de la position mutée 221 qui peuvent affecter la conformation et la dynamique de la boucle Ω, et qui pourraient expliquer l’hydrolyse plus efficace des substrats volumineux et l’affinité plus faible de la plupart des substrats par rapport à la CMY-2.La structure cristallographique de la β-lactamase OXA-427, une nouvelle carbapénèmase de classe D, montre une Lys73 très peu carbamoylée, ce qui est très inhabituel pour cette classe d’enzyme, ainsi qu’un pont hydrophobe à proximité du site actif. Les simulations de dynamique moléculaire ont montré que la boucle β5-β6 est plus flexible et dans une conformation étendue. Ces résultats peuvent expliquer le profil d’hydrolyse unique observé expérimentalement pour cette enzyme.Les modifications dans la boucle β5-β6 de la β-lactamase OXA-48 (mutations d’alanines, délétions systematiques, remplacement par la boucle β5-β6 de la β-lactamase OXA-18) provoquent des modifications importantes dans le profil d’hydrolyse, avec une acquisition graduelle d’une activité cephalosporinase et une diminution de l’activité carbapénémase dans certains cas. Des études de cristallographie aux rayons X et modélisation moléculaire suggèrent que les différences de conformation et de flexibilité dans cette boucle et les régions adjacentes permettent une meilleure fixation des céphalosporines plus volumineuses, par rapport à l’OXA-48. L’analyse de la dynamique des molécules d’eau dans le site actif montre des changements qui sont potentiellement responsables de la diminution de l’activité par rapport aux carbapénèmes. En complément des études sur les mutants naturels, ces résultats confirment l’importance de la boucle β5-β6 pour la spécificité de substrat des enzymes de type OXA-48. La structure cristallographique du mutant 217ΔP de l’OXA-48 présente une conformation auto-inhibée inattendue, induite par la présence d’un ion nitrate, un inhibiteur auparavant inconnu des β-lactamases de classe D.La Beta-Lactamase DataBase(BLDB, http://bldb.eu) développée dans notre équipe est une ressource publique exhaustive contenant des données relatives aux β-lactamases, vérifiées et mises à jour régulièrement. Cette base de données contient tous les mutants naturels et synthétiques de β-lactamases, ainsi que toutes les structures 3D disponibles dans la PDB et la caractérisation phénotypique.Globalement, ces résultats représentent le prérequis pour une meilleure compréhension des relations structure-fonction des β-lactamases et pour le futur développement rationnel d’inhibiteurs pour ces enzymes. / Antimicrobial resistance (AMR) has become a major threat to public health nowadays. The use and abuse of antibiotics is increasingly leading to selection and spread of resistance mechanisms worldwide, greatly compromising our capacity to treat infectious diseases. AMR might ultimately result in a future without effective antimicrobial therapy. Due to their safety and clinical efficacy, β-lactams are the most utilized antimicrobial therapy, and the most common resistance mechanism is the expression of β-lactamases. Therefore, the development of new antimicrobial drugs, for novel or already known targets, is of utmost importance. In particular, the development of novel inhibitors towards β-lactamases is also quite promising, as it would allow us to continue using the effective and safe antimicrobial drugs already available today. The biochemical and structural study of novel β-lactamases or synthetic mutants, through X-ray crystallography and various molecular modelling techniques (homology modelling, docking, molecular dynamics, water network analysis), can provide valuable information. In this context, we have characterized phenotypically, biochemically and structurally several β-lactamases.The CMY-136 β-lactamase possesses an unusual mutation, Y221H, as compared to CMY-2, in a position highly conserved among class C ß-lactamases. Crystallographic and molecular modelling experiments reveal a steric impediment around the mutated position 221 that may affect the conformation and dynamics of the Ω-loop, and therefore account for an increased turnover rate for bulky substrates and a decreased affinity for most substrates as compared to CMY-2.The crystal structure of the OXA-427, a novel class D carbapenemase, shows the Lys73 only partially carbamoylated, a very unusual characteristic for this class of β-lactamases, and an unexpected hydrophobic bridge in the vicinity of the active site. Moreover, molecular dynamics simulations revealed an extended and highly flexible β5-β6 loop. Altogether, these features may explain the unique hydrolytic profile determined experimentally for this enzyme.Modifications in the β5-β6 loop of the OXA-48 β-lactamase (alanine scanning, systematic deletions, replacement with the β5-β6 loop from OXA-18) result in profound changes in the hydrolytic profile, with gradual acquisition of cephalosporinase activity and decrease of carbapenemase activity in some cases. X-ray crystallography and molecular modelling studies suggest that the altered conformation and flexibility of this loop and of adjacent regions in these mutants may allow for the better accommodation of the bulkier cephalosporins, compared to OXA-48. Additionally, water dynamics analysis highlighted changes in the water network around and inside the active site cavity that may be responsible for the lower activity towards carbapenems. Together with studies on other naturally occurring mutants, results corroborate the relevance of the β5-β6 loop on the substrate profile of OXA-type enzymes. Crystal structure of the OXA-48 217ΔP mutant reveals an unexpected self-inhibited conformation induced by the presence of a nitrate ion, a previously unknown inhibitor of class D β-lactamases.Finally, the Beta-Lactamase DataBase (BLDB, http://bldb.eu) developed in our laboratory is a comprehensive, manually curated public resource providing up-to-date structural and functional information on β-lactamases. It contains all reported naturally-occurring β-lactamases and synthetic mutants, together with all available 3D structures from the PDB and the phenotypical characterization.Overall, these results constitute an essential foundation for a better understanding of the structure-function relationship of β-lactamases, which may prove crucial for the future rational development of β-lactamase inhibitors.

Le monoxyde d’azote (NO) est une molécule gazeuse synthétisée par les NO Synthases à partir de L-arginine. NO est une puissante molécule de signalisation dans de nombreux processus physiologiques comme la vasodilatation et la neurotransmission. Il module l’activité de multiples protéines (ex : guanylate cyclase soluble et ribonucléotide réductase) grâce à la nitrosylation de groupements thiol ou de métaux de transition. En tant que radical libre, NO peut réagir avec de nombreuses espèces comme l’oxygène moléculaire, et ainsi former des dérivés réactifs. Grâce à ces propriétés, NO est un acteur majeur de l’immunité innée et de l’inflammation. Les phagocytes produisent de grandes quantités de NO en réponse à des stimuli proinflammatoires, via l’activité NO Synthase inductible (iNOS). En raison des effets délétères des dérivés de NO, l’activité iNOS doit être finement régulée. Le suppresseur de tumeur p53 est capable de réprimer l’expression du gène Nos2 après avoir été lui-même activé en réponse à une accumulation de NO. La protéine p73 est un homologue de p53 encodé par un gène qui génère à la fois des isoformes actives (TAp73) et des isoformes qui sont dépourvues du domaine de transactivation N-terminal et exercent un effet dominant négatif (ΔNp73). Cette étude se focalise sur le rôle des isoformes TAp73 dans la régulation de l’expression de la iNOS. Nous démontrons que les isoformes TAp73 régulent négativement l’expression de la iNOS aux niveaux transcriptionnel et post-traductionnel en potentialisant l’effet répresseur du TGF-β, ce qui résulte en une forte surexpression de la iNOS dans les cellules TAp73-/-. Ces résultats confortent le rôle de la famille p53 comme un réseau essentiel de protéines régulatrices des fonctions du TGF-β. / Nitric oxide (NO) is a gaseous molecule synthesized from L-arginine by Nitric Oxide Synthases. NO acts as a potent signaling molecule in various physiological processes like vasorelaxation and neurotransmission. It modulates the activity of many proteins (e.g. soluble guanylate cyclase and ribonucleotide reductase) through nitrosylation of thiol moieties or transition metal ions. As a free radical, NO can also react with a number of cellular species, notably molecular oxygen, to form reactive oxygen species and reactive nitrogen species. Thanks to these properties, NO appears as a major component of innate immune response and inflammation. Phagocytes produce large amounts of NO in response to proinflammatory through inducible Nitric Oxide Synthase (iNOS) activity. Because of the harmful effects of NO derivatives on cellular components, iNOS activity needs to be tightly regulated. The p53 tumor suppressor has been shown to repress Nos2 after being activated by NO itself. The p73 protein is an homologous encoded by the TP73 gene that generate transcriptionally active TAp73 isoforms and ΔNp73 isoforms that lack the transactivation domain and exert a dominant negative effect. This study focuses on the role of TAp73 isoforms in regulation of iNOS expression. We demonstrate that TAp73 isoforms potentiate the repressive effect of TGF-β on iNOS expression at transcriptional and post-traductional levels, resulting in a substantial iNOS overexpression in TAp73-/- cells. These results emphasize the emerging role of p53 family as a master regulator of TGF-β functions.

La glande surrénale est un organe endocrinien d’une importance vitale de par son rôle dans le maintien de l’homéostasie corporelle. Pour assurer cette fonction, le cortex surrénalien est divisé en différentes zones qui produisent des hormones spécifiques. Les mécanismes de la mise en place de cette zonation au niveau embryonnaire ainsi que de son maintien tout au long de vie sont encore inconnus de nos jours. Les gènes Rspo1 et 3 sont exprimés de manière très spécifique au niveau de la capsule mais ils codent pour des protéines secrétées qui agissent sur les cellules adjacentes de la zone glomérulée afin d’induire l’activation de la voie canonique Wnt/β-caténine. La délétion du gène Rspo3 pendant le développement embryonnaire entraine un défaut d’activation des voies Shh et Wnt/β-caténine et donc en conséquence un défaut de la mise en place de la zonation. Sa fonction reste également essentielle au cours de la vie adulte puisqu’elle assure à la fois le maintien de l’homéostasie tissulaire et de la zone glomérulée. L’absence du gène Rspo1, n’affecte pas le développement ni la zonation ou l’homéostasie de la glande surrénale. Par contre, si on l’exprime de façon ectopique dans tous le cortex surrénalien, entrainant une activation anormale de la voie Wnt/β-caténine dans cette zone, on peut observer une hyperplasie des glandes surrénales. A partir de 1 an d’âge, cette hyperplasie surrénalienne entraine une formation de tumeurs. Ce travail démontre donc que la capsule par le biais du gène Rspondin 3 agit comme un centre de signalisation capable de contrôler à la fois l’homéostasie par le remplacement des cellules endommagés et le maintien de la zonation de la glande surrénale / The adrenal gland is an endocrine organ of vital importance because of its role in the maintenance of body homeostasis. To ensure this function, the adrenal cortex is divided into different areas that produce specific hormones. The mechanisms of the establishment of this zonation at the embryonic level as well as its maintenance throughout life are still unknown today. The Rspo1 and 3 genes are expressed very specifically at the capsule level but they encode secreted proteins that act on the adjacent cells of the zona glomerulosa in order to induce the activation of the Wnt / β-catenin canonical pathway. The deletion of the Rspo3 gene during embryonic development leads to a lack of activation of the Shh and Wnt / β-catenin pathways and hence a lack of zonation. Its function is also essential during adult life since it ensures both the maintenance of tissue homeostasis and the glomerular zone. The absence of the Rspo1 gene does not affect development, zonation or homeostasis of the adrenal gland. On the other hand, its ectopical expression in all the adrenal cortex leads to an abnormal activation of the Wnt / β-catenin pathway in this area and thus to an hyperplasia of the adrenal glands. From 1 year of age, this adrenal hyperplasia leads to the formation of tumors. This work demonstrates that the capsule through the Rspondin 3 gene acts as a signaling center capable of controlling both homeostasis by replacing damaged cells and maintaining the zonation of the adrenal gland

Les maladies fibroprolifératives se caractérisent par l’accumulation de constituants de la matrice extracellulaire en réponse à une agression chronique et répétée conduisant à la destruction de l’architecture tissulaire. Les myofibroblaste, sous l’influence du TGFβ, représentent les cellules effectrices majoritaires dans ce processus. Les miARN, régulateurs négatifs de l’expression génique, interviennent dans de nombreux mécanismes physio-pathologiques dont la fibrose tissulaire mais leur mécanismes d’action et la synergie potentielle entre miARN co-régulés au sein d’un même cluster restent mal compris. Nos travaux ont consisté à caractériser l’implication du cluster miR-199/214 généré à partir du LncARN DNM3os, dans la fibrose pulmonaire. Nous avons montré que les miARN de ce cluster participent à l’activation et à la différenciation des fibroblastes en myofibroblastes via la régulation des voies canoniques et non canoniques du TGF-β. Ce cluster agit également en tant qu’inhibiteur de la réparation épithéliale. In vivo, l’inhibition de l’un de ces « fibromiRs », a permis, dans un modèle murin, de réduire significativement les lésions de fibrose. Par ailleurs, de par leur présence et leur stabilité dans les fluides biologiques, les miARN représentent également une nouvelle classe de biomarqueurs diagnostiques ou pronostiques non invasifs. Nous avons ainsi montré que les niveaux sériques de miR-21-5p étaient augmentés chez les patients présentant une fibrose rénale sévère. Ces travaux soulignent l’importance des miARN dans la pathogénèse des maladies fibroprolifératives et montrent qu’ils représentent de nouvelles cibles thérapeutiques ou des biomarqueurs non invasifs. / Fibrotic diseases are characterized by the accumulation of extracellular matrix components in response to chronic aggression leading to the destruction of tissue architecture. Myofibroblasts, controlled by TGFβ, are central effectors in this process. MiRNAs, negative regulator of gene expression, are involved in many patho-physiological mechanisms, including tissue fibrosis but their mechanisms of action and the potential synergistic activity between co-regulated miRNAs within the same cluster remain poorly understood. Our work consisted in characterizing the involvement of the miR-199/214 cluster, generated from LncRNA DNM3os, in pulmonary fibrosis. We have shown that these miRNAs are involved in the activation and the differentiation of fibroblasts to myofibroblasts through the regulation of canonical and non-canonical TGF-β pathways. This cluster also acts as an inhibitor of epithelial repair. In vivo, the inhibition of one of this “FibromiR”, significantly decrease fibrosis, in a murine lung fibrosis model. In addition, because of their presence and their stability in biological fluids, miRNAs also represent a new class of non-invasive diagnostic or prognostic biomarker. We showed that serum levels of miR-21-5p were increased in patients with severe kidney fibrosis. These studies highlight the importance of miRNAs in pathogenesis of fibrotic disorders and show that they represent new therapeutic targets or non-invasive biomarkers.

Acute cold exposure is a significant stressor activating heat production by shivering after the prolonged exposure cellular oxidative stress increases. Chronic exposure to cold lasting at least 2 weeks leads to the development of cold acclimatization. The main thermogenic role is taken over by non-shivering thermogenesis taking place in brown adipose tissue, which significantly increases its weight due to cold. Cardiac hypertrophy, hypertension and impaired renal function are frequently observed pathologies of acclimatization at 4-5 řC. Our laboratory recently introduced a model of mild chronic cold acclimatization at 8 řC, during which no damage to the heart or kidneys occurs and has proven cardioprotective effect on reducing infarct size. Hence, the influence of this cold acclimatization model on the other cellular and molecular processes needs to be investigated. The cardioprotective effect of cold acclimatization includes changes in β-AR signaling, activation of anti-apoptotic pathways or augmentation of the antioxidant system. The aim of this thesis was to investigate the effect of cold acclimation and subsequent reacclimation on proteins regulating Ca2+ levels in the rat heart (SERCA2 and phospholamban) and on the stimulation of regulatory proteins β-arrestin 1/2 and protein kinase PDPK1. The...

The main aim of this work was to prepare and characterize a new chiral stationary phase (CSP). The CSP was prepared by dynamic coating of sulfobutylether- β-cyclodextrin (SBE-β-CD) on a strong anion-exchange stationary phase (SP). The selectivity and stability of the newly prepared CSP were tested on the sets of chiral and achiral analytes. The next separation system used was composed of C18 SP with the addition of SBE-β-CD as a chiral selector into the mobile phase. The set of chiral analytes contained amino acids phenylalanin, tyrosine, tryptophan, their derivatives and dipeptides glycine-DL-tryptophan and glycine-DL- phenylalanin. Four groups of mixtures of blocked and unblocked dipeptide isomers were tested for achiral separations. Dipeptides used for the mixtures had the same molecular formula but the sequence of amino acids was reversed. Measurements were carried out in reversed phase separation mode and hydrophilic interaction liquid chromatography. Mobile phases composed of methanol as an organic modifier and four different aqueous parts: (i) deionized water, (ii) aqueous solution of formic acid (pH 2.10), (iii) 20mM ammonium acetate buffer (pH 4.70) and (iv) 10mM ammonium acetate buffer (pH 8.80) in various volume ratios. Newly prepared SBE-β-CD CSP was more suitable for separations of...

The aim of this diploma thesis was to prepare two new chiral stationary phases by dynamic coating of sulphobutylether-β-cyclodextrin (SBE-β-CD) with varying degrees of substitution onto strong anion-exchange stationary phases. The enantioselective potential and stability of the newly prepared chiral stationary phases were tested using a set of chiral analytes. The set contained structurally diverse analytes, i.e. benzodiazepines (oxazepam, lorazepam), phenothiazines (thioridazine, promethazine), β-blockers (labetalol, pindolol, propranolol, alprenolol), profens (carprofen, fenoprofen, flurbiprofen, indoprofen), flavanones (6-hydroxyflavanone, 7-hydroxyflavanone), DL-tryptophan and its derivatives (5-OH-DL-tryptophan, 5-F-DL-tryptophan, DL-tryptophan butylester and blocked aminoacid (t-Boc-DL-tryptophan)), dipeptides (glycyl-DL-phenylalanine, glycyl-DL-tryptophan) and Troger's base. Measurements were carried out in reversed-phase high-performance liquid chromatography. Mobile phases consisted of methanol/formic acid (pH 2.10) and methanol/10mmol l-1 ammonium acetate buffer (pH 4.00) in various volume ratios. The chiral stationary phase containing hexasubstituted SBE-β-CD was suitable for enantioseparation of eleven analytes. Four of them were baseline enantioresolved and seven partially. The chiral...

Gene expression of porin and beta-lactamases genes during the beta-lactam antibiotic treatment and effect of inoculum size on Klebsiella pneumoniae clinical isolates ABSTRACT In recent years, Klebsiella pneumoniae has been increasingly reported to be one of the most important nosocomial pathogens, and it is usually resistant to many antibiotics. In this work, we focused on the expression of the AmpC group β- lactamase DHA-1 and its negative regulator AmpR, as well as the porins OmpK35 and OmpK36 and on effect of inoculum. We used well-characterized Klebsiella pneumoniae strains in this study. Plasmids obtained from these strains were also transformed into different wild-type Klebsiella pneumoniae strains, which were typed by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) and multi-locus sequence typing (MLST). Gene expression analysis was performed by RT-PCR using specific primers and TaqMan probes. In most strains, expression was dependent on the presence of an inducer. The highly resistant strain showed a different expression pattern, but the expression of blaDHA-1 remained inducible by cefoxitin. Different regulation was also observed in the transformants. Based on our data, we suggest that the previously described regulatory pathway for AmpC is not generally suitable, and we propose that there are more...

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BAKGRUND: I Sverige är cancer en av de vanligaste sjukdomarna. Bröstcancer är den vanligaste cancersjukdomen hos kvinnor. Bröstcancer kan sprida sig i kroppen och bilda en sekundär cancer som kallas metastas. Transformerande tillväxtfaktor-β-receptorer (TGF-β-receptorer) har en viktig roll i tumörutveckling. SYFTE: Syftet med denna studie är att studera rollen av TGF-β-receptorer i cancer, särskild bröstcancer med fokus på metastaserna. METOD: Den är en litteraturstudie, som är baserad på sex vetenskapliga artiklar. Dessa artiklar hämtas från databas PubMed genom användning av olika specifika sökord. RESULTAT: Resultat visar att TGF-β-receptorer har två motsatta rollar i cancerutveckling. Första fungerar TGF-β-receptorer som en tumörundertryckare i början av cancerutveckling. Däremot bidrar TGF-β-receptorer till utveckling av maligna celler lite senare under cancerutveckling. Det gör det genom att förbättra metastatiska potential samt undertrycka antitumörimmunitet. Metastaser bildas via Epithelial to mesenchymal transition med hjälp av vissa andra faktorer såsom cancerassocierade fibroblaster. Epithelial to mesenchymal transition och andel av cancerassocierade fibroblaster kan stimuleras av TGF-β-receptorer, som kan i sin tur leda till ökning av metastaseringen. Ett exempel på metastas är skelettcancer. DISKUSSION: Transformerande tillväxtfaktor-β receptorer, som kan påverka cancer, betraktas som ett bra fynd i läkemedelsutveckling mot cancer. TGF-β-receptorer har en viktig roll i tumörutveckling, särskilt sekundär cancer. Sekundär cancer/metastas är farligare än primär cancer, därför är det bättre att försöka förstå hela mekanismen bakom TGF-β-receptorer på ett tydligt sätt, för att kunna behandla patienter i god tid. SLUTSATS: Transformerande tillväxtfaktor- β -receptorer är en av de viktigaste parametrarna för att få den optimala effekten av medicineringen mot cancer.