Les proprotéines convertases (PC) sont d’importantes enzymes impliquées dans l’activation par clivage de précurseurs protéiques dans la voie de sécrétion cellulaire et qui permettent la régulation de la physiologie animale. Toutefois, les PC ont un rôle particulier lors d’infections, puisqu’elles participent à la fois à l’activation de pathogènes et au contrôle de la réponse immunitaire qu’ils induisent. Cette thèse présente le développement d’un inhibiteur peptidique de PC à des fins thérapeutiques contre les pathogènes et se penche sur le rôle de PC1/3, une PC dite neuroendocrinienne, dans le contrôle de la réponse immunitaire au sein des macrophages. Dans un premier temps, l’inhibiteur de PC a été optimisé par peptidomimétique afin de bloquer l’activation de deux pathogènes activés par les PC, l’un viral et l’autre bactérien. Dans un second temps, l’utilisation de shRNA sur un modèle de macrophages en culture NR8383 et du modèle de souris où PC1/3 est inactivée ont permis de déterminer les conséquences physiologiques et moléculaires de l’inactivation de PC1/3 au sein des macrophages grâce au développement d’une approche par spectrométrie de masse. L’approche par spectrométrie de masse s’est avérée être un catalyseur dans cette recherche et a pu être appliquée à l’étude de tissus de patientes atteintes du cancer de l’ovaire, démontrant ainsi tous les avantages de cet outil. En somme, les résultats de cette thèse montrent la faisabilité d’inhiber les PC pour contrôler les infections et ouvrir de nouvelles perspectives sur le contrôle de l’immunité en établissant les bases moléculaires du rôle de PC1/3 dans le maintien de l’homéostasie immunitaire. / The proprotein convertases (PCs) are important enzymes mainly involved in the activation of protein precursors into the cell secretory pathway. This critical activation step that generates various biologically active polypeptides makes the PCs a cornerstone in a variety of biological process, including the neuroendocrine system. However, the PCs are described as very special players during infection, since they both activate various pathogens and control the immune response they induce. This thesis presents the development of a PCs peptide inhibitor for therapeutic purposes against pathogens and examines the role of PC1/3, which is mainly associated with the neuroendocrine system, in the control of the immune response in macrophages. As a first step, the PC inhibitor has been optimized by a peptidomimetic approach to block pathogens activation by PC for both a viral pathogen and a bacterial pathogen. In a second step, gene expression control tools have been used (shRNA) on a macrophage NR8383 cell line combined with the use of PC1/3 inactivated mouse (KO) to determine the physiological and molecular consequences of PC1/3 inactivation in macrophages by the mean of mass spectrometry approaches. The mass spectrometry approaches were proven to be a catalyst in this research and were further applied on ovarian cancer tissues studies, demonstrating the benefits of these tools. Overall, the results of this thesis demonstrate the feasibility of inhibiting PC to control infections and establish new avenues to modulate immunity by laying the foundations of PC1/3 molecular functions in the maintenance of immune homeostasis.

En raison de l'utilisation croissante de nanomatériaux dans divers procédés industriels, le nombre de salariés potentiellement exposés ne cesse d’augmenter, sans que pour autant les propriétés toxicologiques de ces agents chimiques ne soient parfaitement connues. Comme des nanoparticules (NP) peuvent être mises en suspension dans les environnements de travail, l'inhalation représente la principale voie d'exposition professionnelle. Ainsi, l’évaluation des dangers associés à l’exposition à des aérosols nanostructurés nécessite de réaliser des études de toxicologie expérimentale par inhalation, en utilisant des modèles animaux. Dans ce travail, les propriétés toxicologiques pulmonaires d’un aérosol nanostructuré de dioxyde de titane (TiO2) ont été étudiées à court et long termes, en combinant des analyses toxicologiques conventionnelles (analyses du lavage broncho-alvéolaire (LBA), histopathologie des poumons et des ganglions lymphatiques); et de criblage moléculaire à haut contenu (analyses de transcriptomique et de protéomique). Des rats Fischer 344 ont été exposés par inhalation oro-nasale, à un aérosol nanostructuré de TiO2 à 10 mg / m3 ; 6 heures par jour, 5 jours par semaine pendant 4 semaines. Des échantillons biologiques ont été prélevés immédiatement et jusqu'à 180 jours suivant la fin de l'exposition. L'exposition à l'aérsosol nanostructuré de TiO2 a entraîné une importante réponse inflammatoire pulmonaire aiguë. Cette réponse était caractérisée par un influx de granulocytes neutrophiles, la présence de macrophages chargés en particules au niveau alvéolaire, la surexpression de gènes et de protéines impliqués dans les réponses inflammatoires et immunitaires, les cascades du complément et de la coagulation, le stress oxydant. Certains gènes surexprimés étaient également impliqués dans les lésions de l'ADN et la fibrose; et certaines protéines surexprimées étaient associées au protéasome et à l'organisation du cytosquelette. Dans le surnageant du LBA, l’augmentation du niveau d'histones et d'autres protéines associées aux pièges extracellulaires des neutrophiles (Neutrophilic Extracellular Trap, NET) suggère la libération de ces pièges extracellulaires dans l'espace alvéolaire. Cette libération possible de NET se produit dans un contexte inflammatoire mais en l'absence de changements histopathologiques significatifs. Ce processus inattendu n’a fait l’objet que de très peu d’études en lien avec une exposition à des nanomatériaux. Six mois après la fin de l'exposition (réponse à long terme), l'inflammation a diminué et s’accompagnait d’une baisse de la charge pulmonaire de titane (un marqueur fiable de la charge pulmonaire en nanoparticules de TiO2), mais de nombreux gènes et protéines étaient différentiellemment exprimés. Les conséquences physiopathologiques des changements rapportés ici ne sont pas entièrement connues, mais ces résultats devraient susciter des interrogations quant aux effets pulmonaires à long terme des NP inhalées biopersistantes de faible toxicité comme le TiO2. En conclusion, ce travail montre qu'il existe une bonne relation entre les changements cytologiques et histopathologiques d'une part et les modifications des profils d'expression de gènes et de protéines d'autre part. Cependant, dans certains cas, la transcriptomique et la protéomique pourraient être plus sensibles que les méthodes conventionnelles pour identifier de nouvelles propriétés toxicologiques, ou pour mieux comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents de la toxicité des produits chimiques. Notre étude avec d'autres travaux de la littérature pourraient également être utiles pour identifier des biomarqueurs d’exposition aux nanomatériaux ou prédire leurs effets nocifs à long terme / Due to the growing use of nanomaterials in various industrial processes, the number of workers potentially exposed is increasing even though the toxicological properties of these compounds are not completely known. Since nanoparticles (NP) may get aerosolized, inhalation represents their main route of occupational exposure. Then, inhalation studies of nanomaterial toxicity in animal models appear to be the most relevant approach to assess their hazards. In this work, we studied the short and long term pulmonary toxicological properties of inhaled titanium dioxide (TiO2) nanostructured aerosol (NSA), using conventional (broncho-alveolar lavage (BAL) analyses, lung and lymph nodes histopathology); and high content molecular toxicological approaches (transcriptomics and proteomics analyses). Fischer 344 rats were exposed to 10 mg/m3 of TiO2 nanostructured aerosol by nose-only inhalation, 6h/day, 5 days/week for 4 weeks. Biological samples were collected immediately and up to 180 post-exposure days. Exposure to TiO2 NSA resulted in a strong acute pulmonary inflammation. This response was characterized by a neutrophil influx, the presence of particle-laden macrophages in the alveolar lumen, as well as overexpression of genes and proteins involved in inflammatory and immune responses, complement and coagulation cascades, oxidative stress. Some overexpressed genes were also involved in DNA damage and fibrosis; and some overexpressed proteins in proteasome and cytoskeleton organization. In the BAL supernatant, the increased level of histones and other neutrophilic extracellular trap (NET) -associated proteins suggests the release of these traps in the alveolar space. This possible NET release occurs in an inflammatory context but in the absence of significant histopathological changes. Very few studies reported this unexpected process related to exposure to nanomaterials. Six months after the end of exposure (long-term response), inflammation had decreased in line with the decrease of titanium lung burden (a surrogate for TiO2 pulmonary deposition), but many genes and proteins remained differentially expressed. The physiopathological consequences of the molecular changes reported here are not fully known, but these results should raise concern about the long-term pulmonary effects of inhaled low toxicity NP such as TiO2. Altogether, this work shows that there is a good relationship between cytological and histopathological changes in one hand and gene as well as protein expression profile modifications in the other hand. However, in some cases transcriptomics or proteomics could be more sensitive than conventional methods to identify new toxicological properties or to better understand the underlying molecular mechanisms of chemicals toxicity. Our study along with others could also be helpful to identify biomarkers of exposure or predict the long-term adverse effects of nanomaterials