L'objectif principal de ce projet de thèse était d'obtenir de nouvelles données structurales sur les transporteurs ADP/ATP mitochondriaux et de développer des outils pour les approches de micro- et nano-cristallographie appliquées à la biologie structurale des protéines membranaires.Le rôle principal du transporteur ADP/ATP (AAC) est d'importer et d'exporter respectivement de l’ADP3- et l’ATP4- à travers la membrane mitochondriale interne, entre l'espace intermembranaire et la matrice. AAC est le transporteur mitochondrial le mieux caractérisé de toute cette famille de protéines. De nombreuses études ont été menées pour caractériser sa fonction et sa structure. Toutefois, les données structurales n’étant disponibles que pour une conformation de la protéine, de nombreuses questions fondamentales notamment sur les différents états conformationnels adoptés par la protéine au cours du processus de transport restent encore posées. Dans cette thèse, nous avons étudié les 4 isoformes humaines d’AAC. Elles sont impliquées dans diverses maladies génétiques, mais jouent également un rôle dans la cancérogenèse. Cette thèse décrit ainsi en détail la caractérisation structurale et fonctionnelle de ces protéines et leur comparaison. C’est est une étape essentielle pour définir leurs propriétés, et constitue un point de départ précieux dans le développement de nouvelles thérapies.Le domaine de la biologie structurale ne cesse de connaître de nouveaux développements, comme c’est le cas par exemple avec l’avènement de la cristallographie sérielle. Il y a donc un besoin constant de nouvelles approches notamment pour la préparation des échantillons, leur montage sur les lignes de lumière et les collectes de données afin de continuer à améliorer la qualité des données collectées au synchrotron. Ainsi, notre objectif était d'utiliser différents échantillons de protéines membranaires pour développer de nouvelles techniques de cristallisation et de montage d’échantillons sur les lignes de lumière afin de préserver au mieux la qualité des échantillons tout en permettant des collectes de données plus rapides, plus efficaces et plus simples. / The main objective of this PhD project was to gain new structural data on the mitochondrial ADP/ATP carriers and develop tools for micro- and nano-crystallography approaches applied to membrane protein structural biology.The main role of the ADP/ATP carrier (AAC) is to import and export ADP3- and ATP4- respectively between the intermembrane space and the matrix through the inner mitochondrial membrane. AAC is the best characterized among all mitochondrial carriers. Much has been done to investigate its function and structure. However, since structural data are only available for one conformation of the protein some fundamental questions about the different conformational states adopted during the transport process still need to be answered.In this thesis we considered 4 human AAC homologs as a main target. They are involved in different genetic diseases but play also a role in cancerogenesis. This thesis describes and compares in detail the functional and structural characterization of the human AAC isoforms. It was an essential step to give insight into their native properties and is a precious starting point for the drug development field.Since the structural biology field is rapidly developing especially in serial crystallography techniques, there are more and more new applications for samples preparation, mounting and measurements in order to improve the quality of the data collected at the synchrotrons. Hence, our second objective was to use different membrane protein samples to develop new crystal-friendly crystallization set up combined with different sample environment on the beamline toward faster, more efficient and simpler data collection.

Submitted by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-03-27T16:12:44Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mábio João Santana - 2013.pdf: 6762200 bytes, checksum: b7132dc5dcb7ad5864728fd4aa01e879 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-04-06T10:49:21Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mábio João Santana - 2013.pdf: 6762200 bytes, checksum: b7132dc5dcb7ad5864728fd4aa01e879 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-06T10:49:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mábio João Santana - 2013.pdf: 6762200 bytes, checksum: b7132dc5dcb7ad5864728fd4aa01e879 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-03-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study aims to determine and analyze the three-dimensional structure in the lowest energy conformation of the peptide Cn-AMP1, isolated from green coconut water by 1H NMR. The determination of the 3D structure of the peptide under study was performed by homonuclear 2D 1H NMR experiments COSY, TOCSY and NOESY, using a 1 mM solution of the peptide Cn-AMP1 on Bruker AVANCE III 500 MHz (for 1H). The analysis of the correlation maps were made using the software NMRView, and the methodology adopted was the allocation sequence described by Wüthrich, where 200 structures were generated and selected the 20 lowest energy conformations to represent the overall three-dimensional structure Cn-AMP1 peptide. The peptide showed helical structure between residues Ser-1and Ala-6 in SDS- d25 micelles, 100 mM being structured randomly between residues Gln-7 and Met-9. However, under conditions of physiological pH, as in the absence of SDS micelles d25, the peptide showed no helix structure, predominating is randomly. / O presente trabalho tem como objetivo determinar e analisar a estrutura tridimensional em conformação de menor energia do peptídeo Cn-AMP1, isolado da água de coco verde por RMN de 1H. A determinação da estrutura 3D do peptídeo em estudo foi realizada através de experimentos de RMN de 1H homonuclear de COSY, TOCSY e NOESY, utilizando uma solução 1 mM do peptídeo Cn-AMP1, em espectrômetro BRUKER AVANCE III de 500 MHz, para o núcleo de hidrogênio. A análise dos mapas de correlação foram feitas usando o software NMRView, e a metodologia adotada foi a atribuição sequencial descrita por Wüthrich, onde foram geradas 200 estruturas e escolhidas as 20 conformações de menor energia global para representar a estrutura tridimensional do peptídeo Cn-AMP1. O peptídeo apresentou estruturação em hélice entre os resíduos Ser-1 e Ala-6, em micelas de SDS-d25, 100 mM, se estruturando randomicamente entre os resíduos Gln-7 e Met-9. No entanto, em condições de pH fisiológico, assim como na ausência de micelas de SDS-d25, o peptídeo não apresentou estrutura em hélice, prevalecendo a forma randômica.

Les toxines de l’anthrax font partie de la famille des toxines A-B dans laquelle la moitié B se fixe à la membrane de la cellule permettant par la suite la translocation de la moitié A. Dans le cas de l’anthrax, la moitié B est représentée par le Protective Antigen (PA) et la moitié A par les deux protéines Edema Factor (EF) et Lethal Factor (LF). Après le recrutement par les récepteurs cellulaires (CMG2 et TEM8), PA s’organise en heptamère. Il peut fixer jusqu'à 3 ligands (EF et LF) avant d'être endocyté. Les modèles actuels de PA suggèrent que la baisse de pH à l’intérieur des endosomes permet un changement de conformation de la forme pré-pore vers la forme pore et que les ligands EF et LF passeraient au travers le pore pour entrer dans le cytoplasme. Cependant, le diamètre du pore est environ dix fois inférieur à celui des ligands (10 Å contre 100 Å). Un processus de folding/unfolding a été proposé mais demeure controversé. Afin d'identifier le processus de passage des facteurs EF et LF dans le cytoplasme, nous avons déterminé par cryo-microscopie électronique combinée avec l’analyse d’image les structures tridimensionnelles des complexes formés par PA et LF aux étapes prépore et pore. Par la suite, une étude complémentaire par dynamique moléculaire nous a permis de modéliser à haute résolution les différentes interactions qui ont lieu au sein du complexe. La structure 3D du complexe prépore combiné à 3 LF a été déterminée à une résolution de 14 Å. Nous avons aussi calculé une structure préliminaire du complexe pore également combiné à 3 LF Celles-ci n’ont jamais été résolues auparavant et leur connaissance permet d’envisager l’étude en profondeur du mécanisme infectieux de l’Anthrax in vivo. / The anthrax toxins are part of the A-B toxin family in which the B moiety binds to the cell membrane allowing subsequent translocation of the A moiety. In the case of anthrax, the B moiety consists of the Protective Antigen (PA), and the A moiety is composed of the two proteins Edema Factor (EF) and the Lethal Factor (LF). After being recruited by the cell receptors (CGM2 or TEM8), PA organizes itself into a heptamer. It can bind up to three ligands (either EF or LF) before being endocytosed. Current models suggest that the decrease of pH inside the endosomes allows a conformational change of PA from a prepore form to a pore form that allows the EF and LF ligands to pass through the pore and enter the cytoplasm. However, the pore diameter is about ten times smaller than the diameter of the ligands (10Å versus 100Å). A process of ligand folding / unfolding has been proposed, but remains controversial. To identify the mechanism by which EF and LF enter the cytoplasm, we have used cryo-electron microscopy and three-dimensional image analysis to determine the 3D structure of the PA-LF complexes in the pre-pore and pore conformations. Then, we used molecular dynamics to modelise at high resolution the different interactions that occur within the complex. The 3D structure of the pre-pore complex bound with three LF ligands has been determined at 14Å resolution. We also calculated a preliminary structure of the LF-bound pore complex. These structures have never been reported before. They provide the necessary information to study in depth the mechanism of anthrax infection in vivo.

En raison de leur résistance aux agents chimiothérapeutiques, les transporteurs ABC de phénotype MDR ont attiré l'attention de la communauté scientifique. Notre projet vise à trouver des conditions dans lesquelles les transporteurs ABC restent fonctionnels en solution pour aboutir à la cristallisation de ces protéines dans une conformation active. Dans ce but, nous avons conçu et développé une nouvelle classe de détergents, à base de calix[4]arène, qui stabilisent ces protéines. Afin de résoudre la structure 3D à résolution atomique du transporteur ABC bactérien "BmrA", responsable de la résistance aux antibiotiques, nous avons utilisé une approche classique utilisant des détergents commerciaux en parallèle à nos détergents innovants. En présence de la Foscholine 12, nous avons obtenu des cristaux diffractant jusqu’à 5 Å de résolution. Cependant, les données de diffraction n’étaient pas suffisantes pour déterminer la structure tridimensionnelle complète de la protéine, seuls les domaines transmembranaires ont été résolus. D'autre part, nous avons atteint l'objectif de l'extraction, la purification et la stabilisation de ce transporteur à l'aide des détergents à base de calix [4] arène. Nous avons également montré que ces détergents promeuvent et améliorent la cinétique de cristallisation de BmrA, une étape que nous sommes en train d’optimiser, pour obtenir des cristaux de meilleure résolution, pour résoudre la structure 3D de BmrA qui sera utilisé pour concevoir des inhibiteurs adaptés / Due to their preponderance in the resistance to chemotherapies, the MDR ABC transporters have drawn the attention of the scientific community. Our project aimed at finding conditions in which ABC transporters are active in solution to lead the crystallization of these proteins in an active conformation. In this purpose, we conceived and developed a new class of detergents, based on calix[4]arene ring, that stabilize these proteins. In order to solve the 3D-structure to atomic resolution of bacterial ABC transporter “BmrA” responsible for antibiotic resistance, we used a classical approach with commercial detergents in addition to the innovative ones. We have crystallized the protein in presence of Foscholine 12 with a diffraction resolution up to 5 Å. The data was incomplete; solving partially the structure of the transmembrane domains. On the other hand, we have reached the objective of extraction, purification and stabilization of this transporter by using calix[4]arene-based detergents. We have also shown that these detergents promote and enhance the kinetics of crystallization of BmrA, a step that we are improving, to get crystals of better resolution, for resolving the BmrA 3D-structure which will be used to design adapted inhibitors

L’amélioration des performances des détecteurs (au niveau de la résolution en énergie et de la résolution spatiale) pour la radiographie X médicale par l’utilisation d’un semi-conducteur montre l’intérêt de remplacer les détecteurs à base de cristaux scintillateurs (majorité des systèmes commerciaux) par un détecteur à base de semi-conducteur. Avec une perspective de respect environnemental, ces travaux portent sur le développement d’une nouvelle génération de détecteurs à base de semi-conducteur, différent du CdTe, pour l’imagerie médicale de rayons X fonctionnant en mode comptage, ce qui permet la réduction de la dose de rayonnement envoyée sur le patient. Deux axes de recherches en découlent, avec le choix d’un nouveau matériau semi-conducteur, le GaAs semi-isolant et d’une nouvelle géométrie de détection, la géométrie 3D.Ces travaux ont consisté à évaluer expérimentalement le semi-conducteur, afin de choisir un matériau (fournisseur, croissance) et une électrode métallique qui ont la capacité de compter des photons. Puis, la structure de détection, au travers de caractérisations des procédés technologiques nécessaires pour la réalisation de la géométrie 3D (usinage des électrodes, dépôt des électrodes, connexion à un circuit électronique) et de la validation du concept avec un dispositif de test, a été également étudiée. Enfin, les premiers résultats d’un détecteur 3D à base de GaAs semi-isolant, montrant la concrétisation de ces objectifs, sont proposés. / In X-ray medical imaging, semi-conductors tend to replace scintillator crystals (most of the commercial devices), thank to their higher spatial resolution and energy resolution. Counting mode is another tendency, because it allows reducing the radiation dose delivered to the patient. This work aims at developing a new generation of semi-conductor detectors, different from CdTe / CdZnTe for environmental concerns, and associated with a new detection structure (3D geometry). Semi-insulating GaAs from specific growth and supplier, with adapted metallic electrodes, shows the ability to count photons. Then, a proof of concept of the 3D geometry is provided, through the characterization of electrodes machining in bulk material, metal deposition and connection to a read-out electronic circuit. Finally, the achievement of these objectives is reflected in the preliminary characterization of 3D detector based on semi-insulating GaAs.

Les toxines de l’anthrax font partie de la famille des toxines A-B dans laquelle la moitié B se fixe à la membrane de la cellule permettant par la suite la translocation de la moitié A. Dans le cas de l’anthrax, la moitié B est représentée par le Protective Antigen (PA) et la moitié A par les deux protéines Edema Factor (EF) et Lethal Factor (LF). Après le recrutement par les récepteurs cellulaires (CMG2 et TEM8), PA s’organise en heptamère. Il peut fixer jusqu'à 3 ligands (EF et LF) avant d'être endocyté. Les modèles actuels de PA suggèrent que la baisse de pH à l’intérieur des endosomes permet un changement de conformation de la forme pré-pore vers la forme pore et que les ligands EF et LF passeraient au travers le pore pour entrer dans le cytoplasme. Cependant, le diamètre du pore est environ dix fois inférieur à celui des ligands (10 Å contre 100 Å). Un processus de folding/unfolding a été proposé mais demeure controversé. Afin d'identifier le processus de passage des facteurs EF et LF dans le cytoplasme, nous avons déterminé par cryo-microscopie électronique combinée avec l’analyse d’image les structures tridimensionnelles des complexes formés par PA et LF aux étapes prépore et pore. Par la suite, une étude complémentaire par dynamique moléculaire nous a permis de modéliser à haute résolution les différentes interactions qui ont lieu au sein du complexe. La structure 3D du complexe prépore combiné à 3 LF a été déterminée à une résolution de 14 Å. Nous avons aussi calculé une structure préliminaire du complexe pore également combiné à 3 LF Celles-ci n’ont jamais été résolues auparavant et leur connaissance permet d’envisager l’étude en profondeur du mécanisme infectieux de l’Anthrax in vivo. / The anthrax toxins are part of the A-B toxin family in which the B moiety binds to the cell membrane allowing subsequent translocation of the A moiety. In the case of anthrax, the B moiety consists of the Protective Antigen (PA), and the A moiety is composed of the two proteins Edema Factor (EF) and the Lethal Factor (LF). After being recruited by the cell receptors (CGM2 or TEM8), PA organizes itself into a heptamer. It can bind up to three ligands (either EF or LF) before being endocytosed. Current models suggest that the decrease of pH inside the endosomes allows a conformational change of PA from a prepore form to a pore form that allows the EF and LF ligands to pass through the pore and enter the cytoplasm. However, the pore diameter is about ten times smaller than the diameter of the ligands (10Å versus 100Å). A process of ligand folding / unfolding has been proposed, but remains controversial. To identify the mechanism by which EF and LF enter the cytoplasm, we have used cryo-electron microscopy and three-dimensional image analysis to determine the 3D structure of the PA-LF complexes in the pre-pore and pore conformations. Then, we used molecular dynamics to modelise at high resolution the different interactions that occur within the complex. The 3D structure of the pre-pore complex bound with three LF ligands has been determined at 14Å resolution. We also calculated a preliminary structure of the LF-bound pore complex. These structures have never been reported before. They provide the necessary information to study in depth the mechanism of anthrax infection in vivo.

In the skeletal muscle cell membrane, the voltage gated chloride channel, CIC-1, maintains as unusually high resting membrane conductance and thereby prevents myotonic skeletal muscle disease. Protein crystallization experiments with bacterial CIC proteins, provide the information for the three dimensional (3D) structure of CIC chloride channels. / PhD Doctorate

Pseudomonas aeruginosa (Pa) est une bactérie multi-résistante responsable de plus de 10% des infections nosocomiales en Europe. Pa réagit aux signaux environnementaux en activant un système de régulation complexe qui permet à la bactérie d’adopter une mode de vie planctonique (infection aigue) ou sessile (infection chronique caractérisée par la formation des biofilms). Le système à deux composants GacS/GacA joue un rôle central dans la permutation entre ces deux modes. Pendant une infection chronique, GacS HK forme des homodimeres permettant l’activation de la formation du biofilm. Nos travaux ont confirmé le rôle du domaine périplasmique de GacS HK (GacSp) dans la détection du signal et l’activation de la voie GacS/GacA. Malgré l’instabilité de GacSp, J’ai résolu la structure 3D de ce domaine par la spectroscopie RMN. GacSp adopte un repliement PDC qui caractérise un grand nombre de domaines senseurs connus pour fixer une large gamme de ligands. L’étude de la structure m’a permis de proposer un site de fixation du ligand. Les résultats présentés dans cette thèse montrent l’importance de GacSp et propose une nouvelle piste pour les études thérapeutiques visant à éradiquer le biofilm.La deuxième partie de ma thèse présente la structure cristalline du glycoside hydrolase 39 du B. cellulosilyticus WH2 présente dans le côlon (GH39wh2). GH39wh2 partage la même architecture avec les autres membres de la famille 39, cependant, elle possède un site actif plus large et plus exposé. Les analyses structurales et bioinformatiques ont permis d’attribuer GH39wh2 à un nouveau sous-groupe caractérisé par une fonction endoglycosidase inconnue. / Pseudomonas aeruginosa (Pa) is a Multidrug-Resistant bacterium responsible for more than 10% of nosocomial infections in Europe. Interestingly, Pa can switch its lifestyle between planktonic (acute infection) and sessile lifestyle (biofilm-type chronic infection) through different regulatory pathways, in which GacS/GacA Two Component System (TCS) plays a central decisive role. An active homodimer form of GacS Histidine Kinase (HK) leads to biofilm formation, while the inhibition of GacS by the hybrid HK RetS via cytoplasmic hetero-dimerization promotes acute infection. During my thesis, we unveiled for the first time the sensing role of the periplasmic detection domain of GacS HK (GacSp). I further solved the 3D structure of GacSp using NMR spectroscopy revealing its PDC-like fold, which characterizes a large number of detection domains known to bind a wide range of ligands. The structural analyses of the new GacSp structure suggest a conserved ligand-binding pocket. All together, my results present structural and functional understanding of GacSp role, which form the basis to consider this domain as a new target for anti-biofilm therapy.In the second part of my thesis, I report a 2.5Å resolution crystal structure of a family 39 glycoside hydrolase member (GH39wh2) from the human gut bacteria B. cellulosilyticus WH2. GH39wh2 shares a similar architecture as found in other related GH39 members but unveils an atypical shallow solvent-exposed groove. Complementary biochemical and bioinformatics analyses assign GH39wh2 to a new GH39 subgroup harboring a yet unknown endoglycosidase activity.

Notre projet vise à déterminer la structure 3D du transporteur BmrA de Bacillus subtilis. La protéine a été purifiée dans six détergents différents. L'utilisation de foscholine 12, a conduit à cristalliser OmpF, une porine de la membrane externe d'E. coli. Nous montrons que les conditions de cristallisation influencent directement l'empilement cristallin d'OmpF. Le protocole de purification de BmrA, optimisé en utilisant du triton X100 à l'extraction puis un mélange β-D-dodecyl maltoside-cholate pour les étapes chromatographiques nous a permis d'obtenir à 4°C des cristaux, pour lesquels nous avons vérifié qu'ils sont constitués de BmrA. Ces cristaux ont permis d'obtenir un jeu complet jusqu'à 7 Å. Ces données de diffraction constituent une avancée significative pour résoudre à court terme la structure 3D de BmrA. Nous avons développé une nouvelle méthode de dosage des détergents qui est basée sur la détermination par spectrométrie de masse de type MALDI du ratio d'isotopes deutérés/ protonés. La méthode a été validée avec la FC12, le DDM, le β-OG, le LMNG, le CHAPS, le cholate et des détergents calix[4]aréniques, en mesurant la concentration de ces détergents dans différentes conditions d'extraction/purification, de concentration, dialyse et gel filtration, de différentes protéines membranaires. Cette méthode nous a permis (i) d'estimer la taille de la ceinture de détergent associée à BmrA et d'autres protéines membranaires (ii) de moduler cette taille en fonction de mélange de détergents et (iii) d'apporter des informations sur le comportement des complexes protéine-détergent / Our project aims to determine the 3D structure of BmrA from Bacillus subtilis. The protein was purified in six different detergents. Using foscholine 12, led to crystallize OmpF, an outer membrane porin of E. coli. We show that the crystallization conditions directly influence the crystal packing of OmpF. The BmrA purification protocol optimized by using Triton X100 at the extraction and a mixture β-D-dodecyl-maltoside cholate for chromatographic steps allowed us to get to 4°C crystals, for which we verified they consist of BmrA. These crystals have yielded full data to 7 Å. These diffraction data are a significant advance in the short term to resolve the 3D structure of BmrA. We have developed a new detergents dosage assay which is based on the determination by MALDI-type mass ratio of deuterated isotopes / protonated. The method was validated with the FC12, the DDM, the β-OG, the LMNG, CHAPS, cholate detergents and calix [4] aréniques by measuring the concentration of these detergents in different conditions of extraction/ purification, concentration, dialysis and gel filtration, of different membrane proteins. This method allowed us (i) to estimate the size of the detergent belt associated to BmrA and other membrane proteins (ii) to modulate this size in terms of the detergent mixture and (iii) to provide information on the behavior of complex protein-detergent

À l’heure actuelle, le paludisme reste un problème de santé majeur et demeure une des maladies parasitaires les plus menaçantes. Parmi les cinq espèces de malaria infectant l’homme, Plasmodium falciparum est la forme la plus mortelle. Lors de la phase érythrocytaire de son cycle de vie, causant tous les symptômes du paludisme, P.falciparum utilise les phospholipides pour créer les membranes nécessaires au développement de cellules filles. Chez P. falciparum, la phosphatidylcholine est principalement obtenue grâce à la voie de synthèse de novo, dite voie de Kennedy. Dans cette voie de biosynthèse, la seconde étape catalysée par la CTP:phosphocholine cytidylyltransferase [EC 2.7.7.15] est limitante et apparait essentielle pour la survie du parasite murin P. berghei lors de la phase sanguine. Les objectifs de mon travail de thèse ont été de caractériser structuralement cette enzyme et d’identifier des effecteurs, principalement grâce à des approches de « fragment-based drug design » (FBDD). Ainsi, la première structure cristalline du domaine catalytique de l’enzyme (PfCCT) a été déterminée avec une résolution de 2.2 Å. De plus, les structures de trois complexes enzyme-substrat (en présence de CMP, de phosphocholine ou de choline) et d’un complexe enzyme-produit (CDP-Choline) ont été déterminées. Ces structures cristallographiques apportent des informations détaillées sur la poche de liaison de l’enzyme et elles ont révélé des informations sur le mécanisme de la réaction catalytique à l’échelle atomique. La seconde partie de ma thèse présente les méthodes développées pour identifier des inhibiteurs potentiels de la PfCCT. Une approche de FBDD a été utilisée pour identifier et sélectionner de petites molécules (fragments, PM<300 Da) se liant à la PfCCT. Diverses techniques biophysiques (fluorescence-based thermal shift assay, différence de transfert de saturation par RMN, dénaturation chimique isotherme) ont permis la sélection de 23 fragments à partir du criblage d’une bibliothèque (~ 300 molécules). En parallèle, un criblage in silico de plus grandes bibliothèques de fragments (environ 15 000 composés) a permis d’identifier 100 fragments “hits”. Enfin, 5 composés déjà connus pour inhiber la croissance parasitaire (Malaria Box fournit par Medecines for Malaria Venture) ont été sélectionnés pour leur inhibition de l’activité de la PfCCT recombinante. L’ensemble de ces données ouvre la voie pour l’élaboration de futurs composés ciblant la PfCCT et inhibant la biosynthèse de phosphatidylcholine chez P. falciparum. / Malaria remains a major global health problem and the most threatening parasitic disease. Among the 5 malaria species that affect humans, Plasmodium falciparum is the most deadly form. During its life cycle, in erythrocytic stage, which causes all the malaria symptoms, P. falciparum relies on phospholipids to build the membranes necessary for daughter cell development. Approximately 85% of parasite phospholipids consist of phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylethanolamine (PE) synthesized by the parasite through the de novo Kennedy pathways. In the pathway of phosphatidylcholine biosynthesis, the second step catalyzed by CTP:phosphocholine cytidylyltransferase [EC 2.7.7.15] is rate limiting and appears essential for the parasite survival at its blood stage. In this PhD thesis I focus on the structural characterization of this enzyme and the identification of effectors mainly by fragment-based drug design approach (FBDD). The first reported crystal structure of the catalytic domain of the enzyme target (PfCCT) has been solved at resolution 2.2 Å. Four other crystal structures of PfCCT in complex with substrates (CMP, phosphocholine and choline) or product (CDP-choline) have been determined. These structural data give detailed images of the binding pocket and reveal the enzyme structures at all catalytic steps that provide crucial information on the catalytic mechanism at atomic level. The second part of the project present the methods developed to identify potential PfCCT inhibitors. A FBDD approach was used in order to identify and select small molecules (fragments, MW< 300 Da) binding to the PfCCT. A combination of biophysical techniques (fluorescence-based thermal shift assay, saturation transfer difference NMR and isothermal chemical denaturation) allowed the selection of 23 fragment hits from the screenings of fragment library (~ 300 molecules). In parallel in silico screening of larger fragment libraries (~15,000 compounds) resulted in 100 selected hits. Finally, 5 compounds already known to inhibit parasite growth (Malaria Box from Medicines for Malaria Venture) were selected for their inhibition of the recombinant PfCCT activity. The results obtained within this thesis brought important knowledge and structural insights on the catalytic mechanism of PfCCT. Taken together, these results pave the way for future structure-based drug design to target PfCCT and to inhibit the essential phosphatidylcholine biosynthesis in P. falciparum.