La nécessité de valoriser les co-produits laitiers, dans un souci de croissance économique dans ce secteur, a conduit à l'émergence de nouveaux ingrédients. Par exemple, les hydrolysats de protéines lactosériques constituent une source importante de peptides potentiellement bioactifs. Toutefois, l'isolation et la purification de telles molécules semblent nécessaires afin d'améliorer leur bioefficacité. Les peptides peuvent être dessalés par électrodialyse (ED) mais leur colmatage sur les membranes échangeuses d'anions (MEA) et de cations (MEC) diminue l'efficacité du procédé. Dans cette optique, la présente étude a pour objectifs (1) d'identifier, caractériser et quantifier les séquences peptidiques responsables du colmatage des MEA et MEC, (2) de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents au colmatage et (3) d'évaluer l'impact des différents régimes de courant en ED quant-à l'éventuelle prévention du colmatage. Dans un premier temps, le colmatage a été généré en condition statiques sans application de courant puis caractérisé. Dans un second temps, les phénomènes de dissociation d'eau et d'électroconvection ont été étudiés afin d’optimiser le procédé in-situ avec courant. Ainsi, en conditions statiques, les MEA chargées positivement (N+(CH3)3), présentaient un colmatage plus élevé à pH 6 et 10 qu’à pH 2. Les analyses HPLC-MS ont révélé que les peptides VLVLDTDYK, TPEVDDEALEK et IDALNENK (chargés négativement à pH 6 et 10) constituaient 86% du colmatage à ces pH alors qu’aucun peptide n’a été détecté à pH 2. Par conséquent, des interactions électrostatiques entre les charges peptidiques (COO-) et les groupements des MEA se sont établies. Concernant les MEC chargées négativement (SO3-), le colmatage était plus important à pH 6 qu'à pH 2 et 10. En outre, les analyses HPLC-MS ont révélé qu'à pH 6, les séquences ALPMHIR et TKIPAVFK chargées positivement (NH3+) ont établit des interactions (1) électrostatiques peptide/MEC créant une première couche puis (2) hydrophobes peptide/peptide via leurs résidus hydrophobes respectifs générant une seconde couche. Néanmoins à pH 2, le colmatage était moindre alors que ces peptides portaient théoriquement davantage de charges positives. Il est possible qu'à pH acide, les charges membranaires des MEC aient été protonnées (HSO3) et donc non chargées contrecarrant ainsi l'établissement d'interactions électrostatiques. Dans la seconde partie avec application de courant, le colmatage respectif des MEA et MEC a été réduit de 62 et 36 % en conditions électroconvectives. Les résultats démontrent que travailler à pH acide ou en régime post-limite permettrait de limiter voire d'éviter totalement le colmatage des membranes augmentant ainsi leur durée de vie et l'efficacité du procédé. Cette thèse propose différents mécanismes de colmatage en fonction de la nature de la MEI et des caractéristiques physico-chimiques des peptides. L'utilisation future de séquences peptidiques modèles, connues et synthétiques permettrait d'améliorer davantage les connaissances de ces mécanismes. / In the dairy industry, the economical growth led to the necessity of creating high added-value products from low commercial value by-products. For example, whey proteins hydrolysates (WPH) are an important source of peptides potentially bioactive. However, bioactive peptides need to be isolated and purified in order to enhance their bioactivities. The WPH demineralization by conventional electrodialysis (ED) may lead to peptide fouling on anion (AEM) and cation-exchange membranes (CEM) and decrease the process efficiency. Therefore, this study aimed (1) to identify, characterize and quantify the peptide sequences responsible for membrane fouling, (2) to better understand the mechanisms involved in peptide fouling and (3) to evaluate the impact of non-conventional ED modes on fouling. In a first phase, peptide fouling was generated and characterized in static conditions and without applying current. In a second phase, fouling was carried-out in real hydrodynamic conditions using ohmic, limiting and overlimiting currents in order to optimize the demineralization process. Results showed that in static conditions for AEMs, fouling was important at pH 6 and 10 and absent at pH 2. Based on HPLC-MS results, the VLVLDTDYK, TPEVDDEALEK and IDALNENK sequences (negatively charged at pH 6 and 10) represented 86% of the total fouling at these pH values whereas no peptide was detected at pH 2. Consequently, electrostatic interactions were established between the negative peptide charges (COO-) and positive AEM charges (N+(CH3)3). Concerning the CEMs, fouling was more important at pH 6 than 2 and 10. At pH 6, ALPMHIR and TKIPAVFK sequences firstly established electrostatic interactions with the negative CEM charges (SO3-) through their positive residues (NH3+) creating a first layer. Secondly, peptide/peptide interactions occurred through their respective hydrophobic residues creating a second layer. Nonetheless at pH 2, fouling was twice lower whereas peptides carried more positive charges. It is possible that for acidic pH values, CEM charges were partially protonated (HSO3) and consequently neutralized and unable to establish electrostatic interactions. Finally during a demineralization step in hydrodynamic conditions, fouling of AEM and CEM was reduced using overlimiting current by 62 and 36 %, respectively. According to these results, working at acidic pH values or using overlimiting conditions would hamper nay avoid fouling on membranes which would increase their lifetime and effectiveness. Different fouling mechanism models depending on the nature of IEM and the physicochemical characteristics of peptides are suggested in this thesis. In the future, the use of synthetic and well-characterized peptide sequences would enable to improve the knowledge of these mechanisms.

En alimentation animale, l’utilisation adéquate des aliments nécessite une connaissance précise des valeurs nutritionnelles de leurs composantes, dont celle en acides aminés. Cependant, ces valeurs nutritionnelles dépendent de la teneur en acides aminés essentiels (AAE) totaux et de la digestibilité iléale standardisée (DIS) de ces AAE. Cette dernière varie en fonction de plusieurs facteurs, dont l’origine botanique des graines, les conditions de culture des récoltes, le stockage des aliments, les traitements physico-chimiques appliqués aux grains, les facteurs antinutritionnels (FANs) et les techniques expérimentales utilisées pour le dosage et l’estimation de la digestibilité des AAE. Une approche par méta-analyse a permis d’établir des modèles de prédiction de la valeur nutritionnelle en AAE des ingrédients à partir de leur composition chimique en considérant la protéine brute (PB), les AAE totaux, la teneur en fibre (Acid Detergent Fiber (ADF), Neutral Detergent Fiber (NDF) et Fibre Brute (FB)) et les FANs comme les inhibiteurs de la trypsine. En se référant à l’analyse graphique et statistique, les données ont été réparties en 4 groupes : 1) les tourteaux (tourteau de soja, colza/canola et coton); 2) les légumineuses (féveroles, lupins, pois et soja); 3) les céréales (blé, orge, avoine, sorgho et maïs); 4) les drêches de distilleries (blé et maïs). Ainsi, un modèle général ajusté en fonction du type d’ingrédients a été généré et les facteurs de variation de la digestibilité en AAE ont été identifiés. Pour les tourteaux, la DIS des AAE est réduite par un accroissement de la teneur en NDF, tandis que la DIS des AAE de la féverole, pois et lupin est principalement influencée par la teneur en PB et en FANs. Concernant les graines de soja la DIS des AAE est réduite par une hausse de la teneur en fibre (FB et ADF). Enfin pour les céréales et les sous- produit de céréales telles que les drêches, la PB et les fibres (ADF ou NDF) étaient les meilleurs nutriments pour prédire la DIS des AAE. Ces résultats démontrent que la DIS des AAE peut être prédite avec précision à partir de la composition chimique pour la plupart des ingrédients. / The use of feed in animal nutrition requires a precise knowledge of the nutritional value of their components, but these values depend on the content of total essential amino acids (EAA) and standardized ileal digestible contents of the AAE, which is dependent upon the standardized ileal digestibility (SID) of EAA. These values could vary depending on several factors including botanical origin, growing, harvesting and storage conditions of the crops, physicochemical treatments applied to seeds, concentrations of antinutritional factor (ANF) and experimental techniques used for the determination and estimation of digestibility. Thus, the approach by meta-analysis allowed to establish predictive models of nutritional values of EAA for ingredients from their chemical composition such as crude protein (CP), the total EAA, fibers (Acid Detergent Fiber (ADF), Neutral Detergent Fiber (NDF) and Crude Fiber (CF)) and ANF such as trypsin inhibitors. Referring to the graphical and statistical analysis, data were divided in 4 groups: 1) oilseed meals (soybean, rapeseed and cottonseed meals); 2) legume seeds (faba beans, lupins, peas and soybeans); 3) cereals (wheat, barley, oats, sorghum, corn); 4) Dried distiller grains with soluble (DDGS) (distiller’s dried grains with soluble from corn and wheat). A general model adjusted for the kind of ingredients was generated and factors of variation of the digestibility of EAA were identified. For oilseed meals, the digestibility of AAE is reduced by increasing NDF while SIDs of EAA for faba beans, peas and lupins are influenced by CP and ANFs contents. Regarding soybean, SID of EAA is reduced by increasing fiber content (CF and ADF). Finally in the case of cereals and cereal by-products such as DDGS, CP and fibers (ADF and NDF) were the best predictors of the SID of EAA. These results demonstrate that the SID of EAA may be accurately predicted from the chemical composition for most of the ingredients.

Une des références les plus utilisées dans l’évaluation de la composition en acides aminés (AA) du flux de protéines microbiennes (MCP) du duodénum nous provient de Clark et al. (1992, JDS : 2304). Néanmoins, cette référence comporte uniquement la composition en AA des bactéries associées à la phase liquide (BAL) du rumen, dont 7 des 18 études présentées ont été réalisées chez le mouton. Le présent travail propose d’investiguer plus en détails les protéines microbiennes, incluant les bactéries associées à la phase solide (BAS) et les protozoaires chez le bovin laitier. En effet, il a été démontré que moins de 40 % de la MCP duodénale pouvait provenir des BAL et que la composition en AA des BAS et des protozoaires diffère de celle des BAL (Jouany, 1996). Les objectifs sont dès lors de : Effectuer une mise à jour de la composition en AA des bactéries du rumen ; Ajouter à la base de données les compositions en AA des protozoaires du rumen ; Mettre en lumière les différences de composition en AA des protozoaires et des différents types de bactéries. Sur base de recherches préliminaires et d’une révision approfondie de la littérature scientifique traitant du présent sujet, 26 publications ont été sélectionnées afin de construire une base de données repertoriant les bactéries plus 10 publications concernant les protozoaires. Les valeurs rapportées pour les bactéries ont été réparties selon le type de bactéries, soit les BAL ou les BAS. La composition en AA des bactéries et des protozoaires a été comparée par une analyse de variance incluant l'effet du type de microorganisme en utilisant les contrastes orthogonaux suivant : 1) bactéries vs protozoaires, 2) BAL vs BAS. Les résultats obtenus ont été analysés et plusieurs conclusions ont pu être tirées. Notamment, en ce qui concerne le rapport entre la composition en AA essentiels des bactéries et celle des protozoaires. Le Trp (1,76 g/100 g AA) a montré le rapport le plus élevé tandis que la Lys (0,78 g/100 g AA) a montré le plus faible. Ces données suggèrent une importance particulière dans l’identification de la présence de protozoaires dans le flux de protéines duodénales afin de prédire correctement le flux duodénal en AA. En effet, l’inclusion des protozoaires dans le flux duodénal de MCP apporte une variation de plus de 4% dans l’estimation de ce flux pour tous les AA sauf pour Arg et Leu, comparativement à l’utilisation de la composition des bactéries rapportée par Clark et al. (1992, JDS: 2304). / One of the most used references in the evaluation of the amino acid composition (AA) of the duodenum microbial protein (MCP) flow is from Clark et al. (1992, JDS : 2304). Nevertheless, this reference only includes the AA composition of the bacteria associated with the liquid phase (BAL) of the rumen, of which 7 of the 18 studies presented were carried out in sheep. The present work proposes to investigate in more detail microbial protein, including bacteria associated with the solid phase (BAS) and protozoa in dairy cattle. It has been shown that less that 40 % of duodenal MCP can be derived from BAL (Jouany, 1996). The objectives are therefore : Updating the AA composition of rumen bacteria ; Add to the database the AA composition of the rumen protozoa ; Highlight differences in the composition of protozoa and different types of bacteria in AA. Based on preliminary research and a thorough review of the scientific literature on the subject, 26 publications were selected to construct a database of bacteria plus 10 publications on protozoa. The values reported for the bacteria were distributed according to the type of bacteria, i.e. BAL or BAS. The AA composition of bacteria and protozoa was compared by an analysis of variance including the effect of the microorganism type using the following orthogonal contrasts: 1) Bacteria vs protozoa, 2) BAL vs BAS. The results obtained were analyzed and several conclusions were drawn. In particular, as regards to the ratio between the essential AA composition of bacteria and that of protozoa. Trp (1.76 g/100g AA) showed the highest ration while Lys (0.78 g/100 g AA) showed the lowest. These data suggest a particular importance in the identification of the presence of protozoa in the duodenal protein flow in order to correctly predict the duodenal flow in AA. Indeed, the inclusion of protozoa in the duodenal MCP flow contributes a variation of more than 4 % in the estimation of this flow for all AA except for Arg and Leu, compared to the use of the composition of the bacteria reported by Clark et al. (1992, JDS: 2304)

Si l’objectif est d’optimiser l’utilisation des protéines par les volailles, l'utilisation d’un système d’acides aminés digestibles est probablement supérieure à la quantité totale d’acide aminé (tAA) présente dans le régime. Avec la quantité considérable d’informations présentes sur les valeurs nutritives d’acides aminés (AA) utilisées dans les régimes alimentaires de volailles, l’objectif de cette étude est de prédire la digestibilité d’AA basée sur une analyse proximale via une méta-analyse. Deux modèles ont été testés : 1) Y = digestibilité apparente des AA (AAdig, % diet) ; X = protéine brute (CP) (%) et 2) Y = AAdig (g/kg de DM) ; X = AA totaux analysés (tAA, g/kg de DM) dans lequel l’ordonnée à l’origine du graphique est la perte d’endogène (EL). Une base de données de 49 publications a été divisée en 5 sous-sections 1) céréales (orge, sorgho, blé et maïs), 2) tourteau de soja (SBM), 3) farines de viande et d’os (MBM) 4) La sous-section 1) ainsi que des fèves de faba et de pois pour étudier EL et 5) seulement des fèves de faba et des pois. L’étude et les ingrédients ont été inclus dans le modèle comme effets fixes. Pour les céréales, la prédiction des AAdig par CP est précise (R² de 0.68 pour Thr et de 0.92 pour Ala). La pente est différente selon le type de céréales (céréale x CP ; P < 0.05) pour la majorité des AA sauf pour le maïs qui n’a pas eu de relation significative avec CP (P > 0.05). Dans le SBM et MBM, l’effet étude améliore la précision des modèles. Des ordonnées à l’origine négatives, et significativement différent de 0 (P< 0.002), sont obtenus systématiquement avec les fèves de faba, les pois ainsi que l’orge. Ces derniers ont une haute EL probablement due à son contenu élevé en fibres ainsi qu’en facteurs antinutritionnels. Parmi les AA, les ordonnées à l’origine étaient plus élevées pour Glu, Leu, Ser, Thr, qui sont prédominants dans les digesta iléaux. En conclusion, la CP peut être un indicateur pour les AA digestibles dans la plupart des AA présents dans les céréales, mais pas pour les SBM et MBM. La perte endogène basale semble être influencée par les fibres brutes ainsi que les facteurs antinutritionnels. / The use of digestible amino acid system is certainly superior to total amino acids (tAA) in feed formulation, if the objective is optimizing protein use by birds. With considerable information reporting AA digestible values of ingredients used in broiler diets, the objective of this study was to predict amino acid (AA) digestibility based on proximal analysis of ingredient using a meta-analysis approach. Two models were performed: 1) Y = apparent digestible AA (AAdig, % diet); X = dietary CP (%) and 2) Y = AAdig (g/kg of DM); X = total analyzed AA (tAA, g/kg of DM) in which the intercept is the endogenous losses (EL). A database of 49 publications was divided in 5 sub-databases: 1) cereals (barley, sorghum, wheat and corn), 2) soybean meal (SBM), 3) meat and bone meal (MBM), 4) database 1 plus faba beans and peas to study El and 5) only peas and faba beans. The study and ingredient were included as fixed effects. In cereals, prediction of AAdig by CP was accurate (R² from 0.68 for Thr to 0.92 for Ala). The slope was different between cereals (cereal x CP; P < 0.05) for most AA, where corn did not respond to CP (P > 0.05). In SBM and MBM, the study effect improved the precision of the models. More negative intercepts, and significantly different from 0 (P< 0.002), were systematically obtained for faba beans, peas and barley indicating higher EL probably due to its high content of fiber and anti-nutritional factors. Among AA, intercepts were higher for Glu, Leu, Ser and Thr, which are predominant in the ileal digesta. In conclusion, CP can be a predictor of digestible AA of most AA for cereals, but not for SBM and MBM. Basal EL seems to be influenced by crude fiber and anti-nutritional factors.

Au cours de ma thèse, nous avons utilisé la truite arc-en-ciel, un poisson carnivore et modèle potentiellement pertinent du diabète, pour étudier des mécanismes de régulation du métabolisme intermédiaire hépatique par les nutriments (acides aminés (AA) et le glucose). Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux voies de signalisation de l’insuline et des acides aminés (Akt et mTORC1). Grâce à l’utilisation de rapamycine, un inhibiteur pharmacologique de mTORC1, nous avons montré que l'activation de mTORC1 stimule l'expression de gènes de la lipogenèse, de la glycolyse et du catabolisme des acides aminés, tandis que la voie de signalisation Akt inhibe celle des gènes impliqués dans la néoglucogenèse. Ces études ont été conduites dans le foie de truite ou en culture primaire d’hépatocytes de truite arc-en-ciel. En outre, nous avons démontré lors de stimulations à court terme in vivo et in vitro que l'expression hépatique des gènes de la lipogenèse est plus sensible à l'apport de protéines alimentaires ou d’AA qu’à l'apport de glucides ou de glucose. De plus, nous avons observé que des taux élevés d’AA conduisent, par le biais de l’activation de la voie de signalisation mTORC1, à une augmentation de l'expression des gènes lipogéniques mais surtout à une répression de l’inhibition de l’expression des gènes de la néoglucogenèse induite par l’insuline. Cet effet s’accompagne d’une augmentation de la phosphorylation de IRS-1 sur le résidu Ser302 qui pourrait être responsable de la baisse de phosphorylation d'Akt et par conséquent d’une inhibition de l’action de l'insuline. Enfin, en réalisant un test de tolérance au glucose chez des truites préalablement traitées avec de la rapamycine, nous avons conclu que la néoglucogenèse hépatique joue un rôle probablement majeur dans le contrôle de l'homéostasie glucidique chez la truite. Ainsi, une absence d’inhibition de la néoglucogenèse pourrait contribuer au maintien de l'hyperglycémie prolongée et au phénotype d’intolérance au glucose caractéristique des poissons carnivores. Cette thèse met en avant le rôle des protéines/AA dans la régulation du métabolisme intermédiaire de la truite et identifie certaines voies de signalisation cellulaire sollicités par les acides aminés pour réguler le métabolisme. Elle permet ainsi d’éclaircir certaines particularités nutritionnelles de la truite. / During my doctoral study, we used rainbow trout, a representative carnivorous fish and relevant diabetic model, to study the mechanisms underlying the regulation of hepatic intermediary metabolism by nutrients (amino acids (AAs) and glucose), and determine the potential involvement of insulin/Akt and mTORC1 signaling pathways in these regulations. Using acute administration of rapamycin, a pharmacological inhibitor of TOR, we first identified that mTORC1 activation promotes the expression of genes related to fatty acid biosynthesis, glycolysis and amino acid catabolism, while Akt negatively regulates gluconeogenic gene expression in rainbow trout liver and primary hepatocytes. Furthermore, we demonstrated hepatic fatty acid biosynthetic gene expression is more responsive to dietary protein intake/AAs than dietary carbohydrate intake/glucose during acute stimulations in vivo and in vitro. Moreover, we further showed that high levels of AAs up-regulate hepatic fatty acid biosynthetic gene expression through an mTORC1-dependent manner, while excessive AAs attenuate insulin-mediated repression of gluconeogenesis through elevating IRS-1 Ser302 phosphorylation, which in turn impairs Akt phosphorylation and dampens insulin action. Finally, using glucose tolerance test and acute inhibition of rapamycin, we concluded that hepatic gluconeogenesis probably plays a major role in controlling glucose homeostasis, which maybe account for the prolonged hyperglycemia and glucose intolerance phenotype of carnivorous fish. The present thesis brings forward our understandings about the roles of protein/AAs in the regulation of hepatic intermediary metabolism in trout and identifies relevant cellular signaling pathways mediating the action of amino acids on metabolism. It also clarifies some nutritional characteristics of the trout.

Cette thèse est consacrée à la synthèse et à l'étude structurale de peptides-beta/gamma, contenant en alternance des acides aminés-beta et -gamma, conçus pour mimer l'hélice-alpha (ou hélice-13), structure secondaire des protéines. Nous avons ainsi élaboré une stratégie de design « bottom-up » pour des peptides-beta/gamma devant se replier sous forme d'hélice-13. Ces peptides comportent un acide aminé-beta, le (1S,2S)-trans-2-aminocyclobutanecarboxylique, qui joue un rôle clé de brique constitutive en apportant des contraintes conformationnelles. Dans un premier temps, la synthèse énantiomériquement pure du trans-ACBC basée sur une étape clé de photocycloaddition [2+2] a été optimisée. Il a alors été possible de synthétiser des peptides-beta/gamma incorporant en alternance le trans-ACBC et le GABA, qui est un acide aminé-gamma dépourvu de toute contrainte. Des études expérimentales et théoriques fines de ces peptides-beta/gamma ont révélé une structuration inédite sous forme de rubban-9/8, en solution. Il a été démontré que ces nouveaux foldamères adoptent une forme plus ou moins courbe gouvernée par un code combinant configuration et conformation des acides aminés constitutifs de ces peptides. Dans un deuxième temps, des contraintes sur l'acide aminé-gamma ont été introduites par la préparation de peptides-beta/gamma alternant le trans-ACBC et des acides aminés-gamma4. Des études expérimentales et théoriques de ces peptides-beta/gamma en solution ont révélé une préférence conformationnelle sous forme d'hélice-13. La stabilité de cette structure hélicoïdale augmente avec la longueur de la chaîne peptidique. Ces hélices-13 sont en effet fortement stabilisées à partir de 5 liaisons hydrogènes inter-résidus. Enfin, des peptides-alpha/beta/gamma capables de mimer l'hélice-alpha du peptide p53(15-31) ont été conçus et synthétisés, afin de vérifier expérimentalement leur hélicité prédite par modélisation moléculaire. Une fois leur résistance à la dégradation protéolytique démontrée, ces peptides-alpha/beta/gamma ont été testés comme inhibiteur de l'interaction p53/hDM2. Un candidat a particulièrement été capable d'inhiber cette interaction en se liant au site naturel de fixation avec la protéine hDM2. Ce résultat illustre la réussite de notre stratégie de construction de mimes de l'hélice-alpha. / This thesis is devoted to the synthesis and the structural characterisation of beta/gamma-peptides, constructed from beta- and gamma-amino acids in alternation, designed to mimic the alpha-helix secondary structure which is present in many native proteins. The alpha-helix can be defined as a 13-helix and a bottom-up foldamer design strategy to target a 13-helical structure was examined, whereby beta/gamma-peptides were proposed in which (1S,2S)-trans-2-aminocyclobutanecarboxylic acid (trans-ACBC) was incorporated as a conformationally-restricted beta-amino acid component. The scalable synthesis of enantiomerically pure trans-ACBC using a [2+2] photocycloaddition strategy was successfully optimized. beta/gamma-Peptides incorporating trans-ACBC and GABA, the latter being the gamma-amino acid component devoid of any constraint, were then synthesised. Experimental and theoretical investigations of their solution-state folding behaviour revealed an unprecedented 9/8-ribbon foldamer structure that adopts curved shapes governed by a combined configuration-conformation code. Additional constraints on the gamma-amino acid component were then considered and beta/gamma-peptides incorporating trans-ACBC and gamma4-amino acids were synthesised. Experimental and theoretical investigations of these beta/gamma-peptides in solution unveiled a preference for 13-helix folding behaviour, which increased commensurately with the peptide chain length; robust 13-helices were stabilised by a minimum of five intramolecular hydrogen bonds. In the last part of this thesis, molecular modelling was used to design helical alpha/beta/gamma-peptides intended to reproduce as closely as possible the hot-spot residues of the known alpha-helical peptide sequence p53(15-31). These peptides were synthesised and their predicted helical folding was verified experimentally along with their resistance to proteolytic enzymes. The alpha/beta/gamma-peptides were tested as inhibitors of the p53/hDM2 interaction. One peptide was found to behave as potent inhibitor and to bind to the native peptide binding pocket of the hDM2 protein, providing a successful proof of concept of the alpha-helix mimetic design strategy.

Chez les mammifères, l'environnement est un puissant régulateur de l'expression des gènes. Par exemple, en fonction de l'alimentation, la disponibilité en nutriments, en particulier en acides aminés, est responsable de l'induction de l'expression d'un certain nombre de gènes. Ainsi, des mécanismes moléculaires sont mis en jeu de façon à permettre la détection de ces variations et d'y répondre de façon appropriée. Lorsque l'un des neuf acides aminés essentiels vient à manquer, on observe une augmentation de la transcription de certains gènes. Cette activation de la transcription requière d'une part l'accumulation du facteur de transcription ATF4 et d'autre part la phosphorylation du facteur de transcription ATF2. La voie ATF4 a été identifiée et relativement bien décrite. En revanche les éléments régulateurs de la voie de signalisation en amonts du facteur ATF2 restent inconnus. Le but de ma thèse était donc de déterminer les différents intermédiaires responsables de la phosphorylation d'ATF2 en réponse à une carence en acides aminés. J'ai ainsi montré qu'une carence en acides aminés provoque la mise en jeu d'un module MAPK composé de MEKK1>MKK7>JNK2 contrôlant la phosphorylation d'ATF2 sur les résidus thréonine 69 et 71. J'ai montré que ce module est régulé en amont par deux GTPases Cdc42+Rac1 et par la protéine Gα12. Enfin, j'ai démontré l'impact de cette nouvelle voie de signalisation sur la transcription AARE-dépendante du gène ATF3 en réponse à une carence en acides aminés.

L'acier inoxydable est utilisé dans de nombreuses applications biomédicales. Au contact d'un environnement biologique, des protéines s'adsorbent à la surface des aciers inoxydables. La maîtrise de la biocompatibilité nécessite la connaissance à l'échelle moléculaire de l'interaction biomolécule- surface. Nous développons une approche " bottom up " de cette interaction déclinée selon 3 axes : Complexification de la surface : Les films passifs en surface des aciers inoxydables sont composés à la fois d'oxydes de chrome et de fer et la surface α-Cr2O3 (0001) représente un modèle pertinent de ce film passif. Nous avons tout d'abord étudié l'adsorption des acides aminés (AA) sur une surface de Cr2O3 anhydre. Les acides aminés acides et basiques interagissent le plus fortement avec Cr2O3. Nous avons mis en évidence une différence de réactivité entre Cr2O3, Fe2O3 et un film de Cr2O3 enrichi en Fer en extrême surface, imputable à la structure électronique des cations Cr3+ et Fe3+. Activité de l'eau : Elle a été prise en compte en modélisant une surface hydroxylée et en extrapolant à l'interface solide liquide. L'étude de l'adsorption des AA sur une surface hydroxylée (en sphère externe) et en substitution de groupements -OH de surface a montré que seuls les acides aminés acides (Glu, Asp) peuvent s'adsorber en sphère interne. La formation de couches auto-assemblées de sphère externe est favorisée pour les acides aminés hydrophobes. Taille de la biomolécule : Dans cet optique nous avons développé une nouvelle méthodologie pour l'étude de l'adsorption de peptides sur des surfaces bien définies. Cette méthodologie est appliquée à l'exemple de l'adsorption du dipeptide de l'acide glutamique Glu2 sur Cr2O3. Une adsorption par multi-ancrage des résidus, de type sphère interne, est calculée.

Les chromènes photochromiques sont largement utilisés dans les technologies modernes en raison de leur capacité à changer les propriétés sous irradiation UV. Les chromènes présentés dans ce travail possèdent en outre des fragments pouvant participer à la coordination avec des cations métalliques, acides aminés, ou de l'ADN. Pour ce type de molécule, l'interdépendance éventuelle entre les propriétés photochromiques et complexantes permet d'envisager soit le photo-contrôle de la complexation, soit la modulation du photochromisme par le biais de coordination.Ce travail est divisé en deux parties : la première est consacrée à la préparation des molécules cibles et la seconde à l'étude de la complexation. Les approches synthétiques élaborées ont permis d'obtenir une série de nouveaux chromènes annelés par des éthers couronnes de taille et de composition hétéroatomique différentes. Le processus de complexation de certains dérivés a été étudié en détail par spectroscopie RMN et absorptionUV-Visible. Il a été établi que la nature des cations métalliques détermine la stoechiométrie du complexe formé ainsi que la structure spatiale. Pour tous les composés étudiés, la complexation affecte les paramètres photochromiques notamment la vitesse de décoloration. En ce qui concerne la complexation des chromènes synthétisés avec les acides aminés protonés, il a été établi qu'en fonction de la longueur de chaine de ces acides, la formation de complexe mono- ou ditopique est favorisée.De plus, l'interaction d'un nouveau chromène cationique avec l'ADN a été étudiée. Il a été constaté que contrairement à la forme initiale, la forme colorée de ce composé générée sous irradiation UV permet l'intercalation au sein de l'ADN / Photochromic chromenes are widely used in modern technologies due to their abilityto change their properties upon UV irradiation. The chromenes presented in this work alsopossess fragments able to participate to the coordination with metal cations, amino acids, orDNA. These properties may sustain mutual influence on each other resulting in either photocontrolof complexing ability or photochromism tunable by complex formation.This work is divided in two parts, one devoted to the synthesis of the targetcompounds and the second to study on the complexing ability of the substances,respectively. Thus, the synthetic approaches to photochromic benzo- and naphthopyrans,annelated to the crown ether moieties of different size and heteroatomic composition, weredeveloped. The complex formation of several chromenes with metal cations wasinvestigated by means of UV-Vis absorption and NMR spectroscopies. The metal cationnature was found to determine the stoichiometry of the complexes as well as their spatialstructure. The complex formation was found to affect the photochromic properties of thecompounds, especially the bleaching rate. Investiga.on of complexation of the chromeneswith protonated amino acids revealed that, depending on the length of the carbon chain ofthe acid used, mono- or ditopic complexes may be formed.The interaction of the new chromene, possessing a positively charged group, with DNAwas also studied. In contrast to the initial form, the photo-induced colored form was foundto intercalate with DNA.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.