La pression anthropique, la variabilité climatique croissante et les changements climatiques entraînent une forte dégradation des écosystèmes. Par conséquent, pour pouvoir orienter leur conservation, il est nécessaire de disposer d’un maximum d’informations sur l’état de leur biodiversité. L’objectif global de cette thèse est de contribuer à la caractérisation de la biodiversité du Parc National de la Ruvubu (PNR), la plus grande aire protégée du Burundi, cela à travers l’analyse de sa composition floristique, de la structure de ses communautés végétales et des paramètres écologiques. Le travail a combiné des approches diversifiées, comprenant des échantillonnages de la végétation et du sol et des analyses de laboratoire. L’étude a ainsi fourni la première liste complète de la flore vasculaire du PNR comprenant 515 espèces réparties en 98 familles et 309 genres. Nonante-six espèces non encore relevées dans l’aire protégée ont été découvertes. Les familles les plus abondantes sont les Fabaceae, les Asteraceae et les Poaceae. Les savanes, les galeries forestières et les marais sont dominés respectivement par des hémicryptophytes, des phanérophytes et des géophytes. Dix groupements végétaux, dont cinq sont nouveaux, présents au sein de trois classes, quatre ordres et sept alliances phytosociologiques ont été individualisés. Les groupements présentent globalement une diversité taxonomique relativement faible tandis que l’équitabilité laisse entrevoir des communautés perturbées, particulièrement en savanes. L’altitude et quatre paramètres physico-chimiques du sol (azote total, carbone total, charge caillouteuse et pH) expliquent 48% de la variabilité floristique; cette dernière étant significativement influencée par l’altitude. Cependant, la variabilité floristique inexpliquée par les facteurs de l’environnement suggère l’implication d’autres facteurs. En matière de conservation, trente espèces sont des plantes ligneuses autochtones, prioritaires pour la revalorisation et la multiplication au Burundi. Dix espèces végétales figurent également sur la liste des espèces menacées prioritaires pour la conservation au Burundi. En définitive, le fait que le PNR abrite plusieurs éléments de la biodiversité protégés par la communauté internationale lui confère une fonction importante de réservoir de la biodiversité. Tous ces atouts militent en faveur du renforcement des stratégies de conservation et de réhabilitation de sa biodiversité dans toutes ses composantes./ Due to human pressure, increasing climate variability and climate change, ecosystems are subject to degradation. Therefore, in order to develop conservation guidelines for these ecosystems, it is necessary to have enough information on their biodiversity. The overall objective of this thesis is to contribute to the characterization of the biodiversity of the Ruvubu National Park (RNP), the biggest protected area of Burundi, through floristic composition analysis, vegetation structure and ecological parameters. The study combined a variety of approaches, including vegetation and soil sampling as well as laboratory tests. The study provided so the first complete list of vascular flora of the RNP, including 515 species distributed into 98 families and 309 genera. Ninety-six species not previously recorded from the protected area were found. The most common families were Fabaceae, Asteraceae and Poaceae. Savannahs, forest galleries and swamps were dominated respectively by hemicryptophytes, phanerophytes and geophytes. Ten plant community types, five of which were new, distributed into three classes, four orders and seven phytosociological alliances were individualized. Plant communities globally present a relative low taxonomic diversity while trends of evenness index suggest disrupted communities, especially in savannas. Altitude and four physico-chemical parameters (total nitrogen, total carbon, stoniness and pH) explained 48% of the variance of the species-environment relationship. The floristic variability was significantly influenced by altitude. However, the unexplained floristic variability by environmental factors suggests implication of other factors. As for conservation, 30 species are listed in important indigenous woody plants for revalorization and multiplication in Burundi. Ten plants are also among threatened species which require priority for conservation in Burundi. Finally, the fact that the RNP shelters several components of biodiversity protected by the international community confers an important function of biodiversity reservoir to the park. All these assets militate in favour of the reinforcement of conservation strategies and rehabilitation of RNP biodiversity in all its components. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le VDAC (Voltage-Dependent Anion-selective Channel) est un canal ionique de la membrane externe de la mitochondrie. Il est caractérisé par une haute conductance (4nS dans du KCl 1M) à des faibles différences de potentiel et des fermetures vers des niveaux de conductance inférieurs suite à l’application de voltages élevés. La selectivité de l’état de haute conductance est anionique alors que celle du principal état de faible conductance est fortement cationique. La structure secondaire et la fonction est bien conservée chez les animaux, les plantes et les champignons alors que les séquences sont très différentes (moins de 30% d’identités). Au sein des différents groupes, quelques isoformes coexistent.<p>La première partie du travail consiste à étudier l’évolution des isoformes de VDAC, à déterminer le nombre et les propriétés des isoformes. Nous montrons que les végétaux possèdent plus d’isoformes que les mammifères et que celles-ci sont également moins bien conservées. Nous avons défini trois classes d’isoformes sur base de leur charge nette :faiblement, moyennement ou fortement chargées. Les VDAC fortement exprimés et très bien conservés chez les champignons, les plantes et les animaux sont moyennement chargés. A l’opposé, les isoformes portant les plus hautes charges nettes sont très divergentes et peu exprimées. Ces particularités permettent pour la première fois de comparer les isoformes de groupes évolutivement distants.<p>Ensuite, pour relier la structure et la topologie du VDAC à sa fonction, nous avons construit un modèle topologique. Il consiste en feuillet bêta de 18 brins antiparallèles reployés de manière à former un tonneau transmembranaire présentant une courte hélice alpha à son extrémité aminoterminale. Le modèle est compatible avec les séquences de VDAC fongiques, végétaux et animaux. Il rend compte des résultats expérimentaux obtenus par spectroscopie infrarouge et par microscopie électronique de cristaux 2D. Enfin, les résultats d’études topologiques et fonctionnelles publiées dans la littérature supportent également notre modèle.<p>Nos travaux concernant le VDAC32 de Phaseolus coccineus a permis d’améliorer le protocole de purification et d’en obtenir la séquence. La structure et la stabilité du VDAC32 a été étudiée par spectroscopie infrarouge. L’étude de l’orientation du VDAC à l’aide de lumière infrarouge polarisée se base sur des modèles définissant deux angles, alpha et bêta correspondant à l’inclinaison de l’axe du tonneau par rapport à la normale à la membrane et l’inclinaison des brins par rapport à l’axe du tonneau. Nous proposons que l’angle alpha dépend également de l’asymétrie de la protéine. Nos mesures en spectroscopie infrarouge indiquent que la présence du VDAC diminue la température de transition de la membrane et que la structure protéique est sensible à la transition de phase des lipides membranaires. Enfin, nous montrons que la structure du VDAC est modifiée quand le rapport lipides/protéines diminue. L’orientation des brins bêta se rapproche de l’axe et les chaînes latérales des tyrosines deviennent moins ordonnées.<p>Les VDAC sont insérés dans la membrane mitochondriale qui contient environ 5% de stérols. Certains auteurs ont détecté le VDAC dans les membranes plasmiques. Ces dernières sont beaucoup plus riches en stérols. Nous montrons dans ce travail que le VDAC possède la même fonction dans des membranes contenant 0% ou 5% de stérols alors que sa structure est légèrement modifiée. Par contre, en présence de hautes concentrations en stérols, la fonction du VDAC est sensiblement altérée. Ces résultats suggèrent que le VDAC a des propriétés différentes dans la membrane plasmique et dans l’enveloppe de la mitochondrie.<p> / Doctorat en sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les protéines possédant un domaine RING (REALLY INTERESTING NEW GENE) avec une activité E3 ligase sont largement présentes chez les plantes, jouent des rôles importants dans la régulation de plusieurs processus par la reconnaissance d’une protéine cible pour l’ubiquitination. Auparavant, il a été montré que l'expression de PtaRHE1, codant une protéine contenant un domaine RING-H2 avec une activité E3 ligase, est associée à la mise en place de la croissance secondaire chez le peuplier. Dans le cadre de cette thèse, nous avons démontré que PtaRHE1 est mono-ubiquitiné in vitro en présence de l’E2 du peuplier PtaUbC5a. Par hydridation in situ et Western blot, nous montrons que PtaRHRE1 et la protéine correspondante sont exprimés dans les tissus vasculaires de la tige, c'est-à-dire le phloème, le cambium et le xylème. Par comparaison avec les plantes de type sauvage, la sous-expression de PtaRHE1 suite à l’expression d’un microARN (i) a donné lieu à une modification dans la morphologie des fibres secondaire de phloème avec une plus forte densité cellulaire et des paroi de fibres plus mince, (ii) à une modification de la qualité de lignine avec moins d’unité S au niveau des tissus de l’écorce, ces résultats suggèrent un rôle de PtaRHE1 dans la formation et / ou la maturation des fibres. La sur-expression de PtaRHE1 chez les peupliers engendre un phénotype pléiotropique caractérisé par l’enroulement des feuilles et une inhibition du développement racinaire. L’expression du gène codant pour le facteur de transcription WRKY23 est positivement corrélée à celui de PtaRHE1 dans le xylème de la tige des lignées sur-exprimant ou sous-exprimant PtaRHE1. Sur base d’un modèle, nous suggérons un rôle pour le couple PtaRHE1/PtaWRKY23 dans le développement des tissus vasculaires. De plus, nous avons montré que l'expression de PtaRHE1 et l'accumulation de la protéine correspondante sont modulées par l'humidité de l’air et du sol ainsi que par l'acide abscissique. Les informations présentées dans ce travail indiquent un rôle de PtaRHE1 au cours de développement de la plante ainsi que pendant la réponse au stress biotique et abiotique / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Nowadays, the emerging role of amyloid-β peptide (Aβ) oligomers in Alzheimer’s disease (AD) is widely accepted, putting aside the old idea that fibrils are the primary entities responsible for the onset of the disease. Recent studies indeed show that the level of soluble Aβ oligomeric forms better correlates with the progression of the disease than the level of fibrillar forms. <p>Using conditions which yield characteristic Aβ42 oligomers or fibrils, we studied the secondary structure of these species by ATR (attenuated total reflection)-FTIR (Fourier transform infrared) spectroscopy. Whereas fibrillar Aβ was organized in a parallel β-sheet conformation, oligomeric Aβ displayed distinct spectral features attributed to an antiparallel β-sheet structure. Antiparallel β-sheet structure may thus be a structural signature of oligomeric Aβ. Moreover, we noted striking spectral similarities between Aβ oligomers and a bacterial pore-forming protein, OmpF. <p>Apolipoprotein E (apoE) isoforms are strongly linked to Alzheimer’s disease, with the E4 isoform being the most recognized genetic risk factor so far. Nevertheless, the involvement of apoE4 in AD remains confusing. We evaluated the influence of apoE isoforms on Aβ aggregation in vitro. Comparing Aβ controls with Aβ incubated either with the apoE3 or apoE4 isoform, we observed a sharp reduction of the Aβ fibrillar content, whereas the oligomeric content was increased upon incubation with the pathological isoform apoE4. These data suggest that apoE4 binds and blocks Aβ in its oligomeric conformation, inhibiting further formation of less toxic fibrillar forms of Aβ. The enhanced interaction of apoE4 with Aβ oligomers could arise from its reported unique propensity to form a molten globule state, unlike the other isoforms of apoE. While previous studies mostly correlated E4 with fibrils, our data underline a correlation between apoE4 and Aβ oligomers. Our work reconciles apoE4 with the new amyloid cascade hypothesis and brings support to studies whose therapeutic strategy aims at designing inhibitors of the apoE/Aβ interaction./<p>Le rôle central des espèces oligomèriques du peptide amyloïde bêta (Aβ) dans la maladie d’Alzheimer est de plus en plus reconnu actuellement, mettant de côté l’ancien concept selon lequel les espèces fibrillaires sont les entités responsables du développement de la maladie. Des études récentes montrent en effet que le taux d’oligomères semble bien mieux corrélé à la progression de la maladie que le taux de fibrilles.<p>A l’aide de protocoles bien établis permettant de former des oligomères ou des fibrilles d’Aβ42 in vitro, nous avons étudié la structure secondaire de ces espèces par spectroscopie infrarouge en réflexion totale atténuée. Alors que les fibrilles présentaient une conformation en feuillets β parallèles, les oligomères quant à eux, ont révélé des caractéristiques spectrales distinctes, attribuées à du feuillet β antiparallèle. Cette structure en feuillets β antiparallèles pourrait donc représenter une signature structurale typique des espèces oligomèriques d’Aβ. De plus, nous avons observé de frappantes similarités spectrales entre les oligomères d’Aβ et une protéine bactérienne formant des pores, l’OmpF.<p>Les isoformes de l’apolipoprotéine E (apoE) sont fortement impliquées dans la maladie d’Alzheimer et plus particulièrement, l’isoforme E4 qui est actuellement reconnue comme étant le plus important facteur de risque d’origine génétique. Néanmoins, le rôle précis joué par l’apoE4 dans la maladie est encore mal connu. Nous avons étudié l’influence des isoformes de l’apoE sur l’agrégation du peptide amyloïde in vitro. En comparant des échantillons contrôle d’Aβ avec des échantillons incubés en présence d’apoE3 ou d’apoE4, nous avons observé une nette réduction de la quantité de fibrilles ainsi qu’une augmentation concomitante de la proportion d’oligomères lors de l’incubation avec l’isoforme pathologique E4. Ces résultats suggèrent que l’apoE4 interagit avec Aβ et le bloque dans sa conformation oligomèrique, inhibant ainsi le processus d’agrégation et la formation de fibrilles, espèces moins toxiques. Cette plus forte interaction entre l’apoE4 et les oligomères d’Aβ pourrait s’expliquer par la propriété unique de l’apoE4 à former un état intermédiaire ‘molten globule’, ce qui n’est pas le cas des autres isoformes. Tandis que d’anciennes études ont corrélé l’apoE4 principalement avec les fibrilles, nos résultats mettent en évidence un lien entre l’apoE4 et les oligomères d’Aβ, respectivement l’isoforme pathologique et les espèces les plus toxiques du peptide. Ce travail réconcilie donc l’apoE4 avec la nouvelle hypothèse de la « cascade amyloïde » et soutient les études thérapeutiques visant à mettre au point des inhibiteurs spécifiques de l’interaction apoE/Aβ.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Tous les êtres vivants présentent un arsenal de défenses contre les pathogènes, et la réponse inflammatoire constitue le processus initial de cette défense, qui s’achève par la réparation des tissus lésés. Paradoxalement, un processus inflammatoire prolongé est également associé à de nombreuses pathologies comme l’athérosclérose, l’asthme, les maladies auto-immunes mais aussi certains cancers. Le recrutement excessif de leucocytes au site de l’inflammation est un processus commun à ces pathologies. Dès lors, la compréhension et la maîtrise du phénomène complexe et finement orchestré de la migration sélective des populations leucocytaires, appelée chimiotactisme, sont des enjeux majeurs de la recherche médicale contemporaine. <p>Les récepteurs aux peptides formylés bactériens et mitochondriaux (FPRs) forment la première famille de récepteurs chimiotactiques identifiée. Elle comprend trois membres, FPR1, 2 et 3, présentant un haut niveau de similitude et partageant certains de leurs multiples ligands. Le troisième membre de ce groupe, FPR3, reste actuellement le moins bien connu. Récemment, un agoniste de FPR3, affin et spécifique, a été identifié dans le laboratoire. Il s’agit du peptide F2L, qui correspond aux 21 premiers acides aminés de la protéine intracellulaire HEBP1.<p><p>Dans le cadre de ce travail de thèse, nous nous sommes attelé à la caractérisation approfondie du récepteur FPR3 et son ligand peptidique F2L. <p>Dans un premier temps, et à l’aide d’anticorps validés dans le cadre de ce travail, nous avons montré que le peptide F2L induit le chimiotactisme d’un ensemble de populations leucocytaires qui expriment FPR3, dont les sous-populations de macrophages des poumons, du colon et de la peau, les éosinophiles et les cellules dendritiques plasmacytoïdes. Cette distribution suggère, pour FPR3, une fonction dans la réponse inflammatoire. <p>Nous avons pu montrer ensuite que F2L peut être généré par la protéolyse de son précurseur, HEBP1, sous l’action de la cathepsine D des macrophages. La cathepsine D est une aspartique protéase lysosomiale impliquée dans l’homéostasie cellulaire, les processus apoptotiques et inflammatoires physiologiques et pathologiques, et dans le développement tumoral. Il s’agit désormais d’identifier dans quel compartiment et sous quelles conditions F2L est produit et sécrété. <p>Enfin, parallèlement à ces travaux, nous avons démontré que la cathepsine G, une sérine protéase contenue dans les granules azurophiles des neutrophiles, active également le récepteur FPR3. Des résultats préliminaires suggèrent un mode d’activation alternatif du récepteur, impliquant la protéolyse d’un troisième partenaire et la génération d’un agoniste actuellement non identifié. <p><p>Le couple FPR3-F2L semble dès lors impliqué dans l’induction ou la résolution de la réponse inflammatoire en recrutant les éosinophiles, monocytes, macrophages et cellules dendritiques au site de la lésion. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le silicium (Si) sous forme dissoute (DSi) est indispensable à la croissance des diatomées, (microalgues) qui sont un élément clé des réseaux trophiques aquatiques terrestres et océaniques et qui jouent un rôle majeur dans le cycle global du carbone.<p>La construction d’un modèle global du cycle de Si le long du continuum aquatique continent-océan a permis de mettre en évidence l’importance de la zone de transition fleuve-mer pour le transfert du silicium continental vers les océans. Ce transfert est influencé par les diatomées planctoniques qui fixent le DSi et, en sédimentant, retiennent une partie du silicium continental dans les sédiments des estuaires.<p>Les modifications des flux de Si continentaux par les diatomées planctoniques dans les estuaires ont été clarifiées par :<p>1) des expériences sur l’écophysiologie d’une diatomée d’eau douce euryhaline (Cyclotella meneghiniana) particulièrement peu affectée par l’augmentation de salinité subi par le plancton lors de son transport des fleuves à la mer,<p>2) l’étude de la dissolution de la silice biogénique (bSiO2) qui constitue la coque externe des diatomées, et notamment l’effet de la salinité et des bactéries sur ce processus de recyclage du DSi,<p>3) la reconstitution du mélange des eaux et des diatomées dans un estuaire par l’expérimentation (3 espèces de diatomées dans un gradient salin artificiel) et par la construction et l’utilisation d’un modèle de Si dans la zone de mélange estuarienne.<p>Les résultats soulignent notamment l’importance des variations de salinité, de la turbidité de l’eau, de la nature des diatomées de rivière (sténohalines versus euryhalines) et de la viabilité des cellules sur les transformations et la rétention du silicium dans la zone de transition fleuve-mer. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Une compréhension fine et détaillée ciblant les mécanismes d’action de nouvelles molécules adjuvantes sur notre système immunitaire vise de manière directe à l’élaboration de nouveaux vaccins plus ciblés et plus efficaces, mais aussi à élargir nos connaissances quant à l’induction d’une réponse immune protectrice.<p>Au cours de cette thèse nous avons voulu comprendre les modes d’action de deux molécules lipidiques distinctes.<p>La première est le lipide cationique diC14-amidine dont il avait été démontré une action sur les cellules dendritiques en culture par une voie qui restait à élucider. Ce lipide cationique s'organise sous forme de liposomes en milieu aqueux et peut s'associer à de nombreux antigènes. La seconde est un analogue synthétique de l'adjuvant monophosphoryl lipide A (MPL), un dérivé du LPS, nommé CRX-527. À l'instar de sa molécule parente, le CRX-527 active le récepteur TLR4 et est considéré comme un adjuvant potentiel de vaccin ou comme immunostimulant isolé.<p>Au cours de notre travail, nous avons démontré que la diC14-amidine active les cellules cibles via le récepteur TLR4. En effet, l'absence de ce récepteur abolit les réponses induites par le lipide cationique diC14-amidine et la transfection du gène codant pour TLR4 rend répondeuses des cellules qui n'exprimaient pas ce récepteur. De plus, la diC14-amidine active et mature des cellules dendritiques, aussi bien de provenance murine qu'humaine, suggérant qu'elle puisse être utilisée en tant qu’adjuvant. Il avait d’ailleurs été précédemment décrit que l'injection d'un complexe diC14-amidine / allergène chez la souris induisait une réponse immune suffisante pour conférer une protection contre cet allergène. Dans ce contexte, nous avons caractérisé au niveau cellulaire la réponse induite suite à l'injection du complexe diC14-amidine / ovalbumine chez la souris. Cette réponse se manifeste par une production d'IFNγ lors d'une re-stimulation ex vivo par l'antigène OVA. <p>En ce qui concerne la molécule CRX-527, nous nous sommes particulièrement focalisés sur le rôle du co-récepteur du TLR4, le CD14, dans les réponses innées induites par le CRX-527. Nous avons établi que, de manière inattendue et contrairement à la plupart des ligands TLR4, le CRX-527 induit la production de nombreuses cytokines et chimiokines en complète absence de CD14, même à faible dose. De plus, l'ajout de CD14 sous sa forme soluble ne modifie pas le niveau des réponses associées à la voie de signalisation MyD88 / NF-κB. Cependant, il semblerait que la stimulation de cellules par du CRX-527 en présence de CD14 soluble recombinant, favorise plutôt la voie TRIF / IRF3, comme le suggère l'augmentation du taux de production d'IFNβ et d'activation d'IRF3. La molécule CD14 (membranaire et/ou soluble) ne serait donc pas qu'un simple transporteur de ligands, comme il l'a été décrit par le passé, mais bien une protéine impliquée dans la modulation des réponses induites lors de l'activation du TLR4. Le CD14 jouerait donc un rôle, aussi bien au niveau de la discrimination des ligands, que celle des voies de signalisation activées.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Chez les végétaux, peu de canaux ioniques sont identifiés moléculairement. Nos travaux, par l’apport de preuves fonctionnelles, mettent en évidence les propriétés électrophysiologiques d’une protéine de la membrane mitochondriale externe (MOM) de Phaseolus coccineus, VDAC32. Nous montrons que cette protéine forme un canal partageant plusieurs caractéristiques électrophysiologiques typiques des canaux anioniques voltages dépendants (VDACs) (cinétique d'ouverture et de fermeture, sensibilité au voltage, conductance relativement grande, courbe de voltage dépendance en forme de cloche). <p>Nous avons constaté que la concentration saline avait un effet sur la voltage-dépendance du canal. En effet, le VDAC devient insensible à la différence de potentiel appliquée lorsqu'il est reconstitué dans des concentrations physiologiques en sel. Nombreuses sont les expériences réalisées dans des conditions non physiologiques (1 M KCl), mais nous montrons dans ce travail que le canal ne se comporte pas de la même manière en conditions physiologiques (0,1 M KCl).<p>La première partie de notre travail a été consacrée à l’étude de l’effet du cholestérol et deux phytostérols les plus abondants (sitostérol et stigmastérol) sur la voltage-dépendance du VDAC. Dans ce chapitre, nous avons montré l’effet des stérols sur la fonction des canaux ioniques au niveau moléculaire. Le rôle des stérols sur la sélectivité et la voltage-dépendance du VDAC a été mis en évidence. L’étude des phytostérols a permis de comprendre comment les propriétés du VDAC peuvent être modulées avec le type de stérol et son abondance dans la membrane. De même, la réversibilité de l’effet des phytostérols sur le VDAC en présence de la Méthyle-β-cyclodextrine a été prouvée. La conductance unitaire n’était pas affectée par l’addition des stérols.<p>Le deuxième chapitre de cette thèse a été consacré à l’étude des deux principaux phospholipides membranaires ;la phosphatidylcholine (PC) et phosphatidyl-éthalamine (PE). Il a été montré qu’à des concentrations salines similaires à celles trouvées in vivo, la voltage-dépendance du VDAC est inhibée en présence de membrane formée de PC mais pas en présence de membrane formée de PE et/ou PE méthylé une fois et deux fois. De même, la voltage-dépendance est restaurée suite à l’ajout de 2% de phytostérol ou de 2% de PE ou lorsque le degré de méthylation de la choline diminue. L’effet des stérols sur la voltage-dépendance est réversible. Nous avons montré que la sélectivité aux anions augment lorsque le degré de méthylation de la choline diminue tandis que la conductance unitaire du canal est invariable.<p>Nos résultats indiquent que l’interaction lipide-protéine est essentielle pour la régulation de l’activité du canal VDAC. La nature de la tête polaire des lipides est déterminante pour cette régulation ce qui suggère qu’elle s’effectue au niveau de l’interface membrane-solution. <p>La suite de nos travaux nous a conduit à l’étude de l’effet du cation monovalent, divalent et trivalent sur le VDAC. Nous avons montré que la voltage-dépendance est perdue dans des concentrations faibles en KCl (100 mM) et que cette dernière est restaurée en présence de 800 mmolale en KCl ou 100 mM de calcium ou 30 mM de lanthane. Ces résultats suggèrent que la restauration de la voltage-dépendance à des faibles concentrations en sel (100 mmolale) impliquerait un effet électrostatique/In plants, only some ion channels are identified molecularly. By providing functional evidence, our work highlights electrophysiological properties of the outer mitochondrial membrane (MOM) protein of Phaseolus coccineus, VDAC32. We show that this protein forms a channel sharing several typical electrophysiological characteristics of voltages dependent anion channels (VDACs) (gating kinetics, voltage sensitivity, relatively large conductance, voltage dependence curve bell-shaped).<p>We found that the salt concentration had an effect on the voltage-dependence of channel. Indeed, VDAC becomes insensitive to the applied potential difference when it was reconstituted in physiological salt concentrations. The greater part of the experiments were performed under non-physiological conditions (1 M KCl), but we show in our work that the channel does not have the same behavior under physiological conditions (0.1 M KCl).<p>The first part of our work has been devoted to the study of the effect of cholesterol and the two most abundant phytosterols (sitosterol and stigmasterol) on the VDAC voltage dependence. In this chapter, we have shown the effect of sterols on ion channel function at the molecular level. The role of sterols on the selectivity and the voltage-dependence of VDAC was highlighted. The study of phytosterols helped us to understand how the properties of VDAC can be modulated with the type of sterol and its abundance in the membrane. Similarly, the reversibility of the effect of phytosterols on the VDAC in the presence of Methyl-β-cyclodextrin has been proven. The unit conductance was not affected by the addition of sterols.<p>The second chapter of this thesis was devoted to the study of the two major membrane phospholipids, phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylethalamine (PE). It has been shown that in similar salt concentrations to those found in vivo, the VDAC voltage-dependence is inhibited in the presence of membrane formed by PC but not in the presence of membrane formed by PE and/or PE methylated once and two times. Similarly, the voltage-dependence is recovered following the addition of 2% of phytosterol or 2% of PE or when the degree of methylation of choline decreases. The effect of sterols on the voltage-dependence is reversible. We have shown that the anion selectivity increases when the degree of methylation of choline decreases while the unitary conductance of the channel is invariable.<p>Our results indicate that lipid-protein interaction is essential for the regulation of the activity of VDAC channel. The nature of the lipids polar head is crucial for this regulation suggesting that it occurs at the membrane-solution interface.<p>The rest of our work has led us to study the effect of monovalent, divalent and trivalent cation on VDAC. We have shown that the voltage-dependence is lost in low concentrations of KCl (100 mM) and it is restored in the presence of 800 mmolale of KCl or 100 mM of calcium or 30 mM of lanthanum. These results suggest that the restoration of the voltage-dependence at low salt concentrations (100 mmolale) involve an electrostatic effect.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Breast cancer is the most common cancer in women. It is a highly heterogeneous disease in terms of histology, therapeutic response and patient outcomes. Early and accurate detection of breast cancer is crucial as the patient prognosis varies greatly depending on the diagnosis of the disease. Nonetheless current breast cancer classification methods fail to precisely sub-classify the disease, resulting in potential inadequate therapeutic management of patients and subsequent poor clinical outcomes. Substantial effort is therefore put in cancer research to develop methods and find new biomarkers efficiently identifying and characterizing breast tumor cells. Moreover it is now well-recognized that the intensive cross-talk between cancer cells and their microenvironment (including non-tumor cells) highly influences cancer progression. Recently, a growing body of clinical evidence reported the prognostic and predictive value associated with the presence of tumor infiltrating lymphocytes (TILs) in the microenvironment of breast tumors. Although the evaluation of TILs would be of great value for the management of patients and the development of new immunotherapies, it is currently not assessed in routine practice. Furthermore Fourier transform infrared (FTIR) imaging has shown its usefulness to study a panel of human cancers. Infrared (IR) spectroscopy coupled to microscopy provides images composed of multiple spectra reflecting the biochemical composition and subtle modifications within biological samples. IR imaging therefore provides useful information to improve breast cancer identification and characterization. The ultimate aim of this thesis is to improve breast cancer diagnosis using FTIR imaging to better identify and characterize cancer cells and the tumor microenvironment of breast cancers. In a first step we carried out a feasibility study aiming at evaluating the impact of the sample fixation process on IR spectra. While spectra were undeniably influenced by this biochemical alteration, our results indicated that closely-related cell types were influenced similarly and could still be discriminated on the basis of their spectral features. We then demonstrated the capability of IR imaging to discriminate a tumor from a normal tissue environment based on the spectral features of tumor cells and the surrounding extracellular matrix. A particular focus was placed on the identification of lymphocyte spectral signatures of cells isolated from blood or present within secondary lymphoid organs such as tonsils. Our results revealed that IR imaging was sensitive enough to discriminate lymphocyte subpopulations and to identify a particular spectral signature that we assigned to lymphocyte activation. Finally we highlighted the potential value of IR imaging as complementary tool to identify and characterize TILs in breast tumor samples. Altogether, our results suggest that IR imaging provides interesting and reliable information to improve breast cancer characterization and to assess the immune microenvironment of breast tumors.<p>/<p>Le cancer du sein est le carcinome le plus fréquent chez la femme. C’est une maladie très hétérogène du point de vue histologique, de la réponse thérapeutique et de l’évolution clinique. Une détection rapide et précise de la maladie est cruciale, un diagnostic du cancer du sein dès les premiers stades de la maladie permet une meilleure prise en charge du patient et est directement associé à un meilleur pronostic. Néanmoins la classification actuelle des cancers du sein ne permet souvent pas de caractériser la maladie de manière précise, ce qui donne lieu à la mise en place de traitements moins ciblés et une évolution clinique peu favorable. Pour remédier à cela, des efforts conséquents sont réalisés en recherche, dans le but de mettre au point des méthodes capables d’identifier et de caractériser les cellules tumorales. De plus il est actuellement reconnu que le micro-environnement tumoral (composé des cellules non-tumorales) influence fortement la progression du cancer. Récemment de nombreuses études ont montré que la présence de lymphocytes au niveau des tumeurs mammaires (TILs) était corrélée à un meilleur facteur pronostic et prédictif. Bien que l’évaluation des TILs soit de grande importance dans le cadre des immunothérapies, cet élément n’est actuellement pas pris en compte dans les analyses de routine. Par ailleurs, l’imagerie infrarouge par transformée de Fourier (FTIR) a démontré son utilité dans l’étude de plusieurs cancers humains. La spectroscopie infrarouge (IR) couplée à la microscopie fourni des images composées de multiples spectres qui reflètent la composition biochimique et les modifications dans les échantillons biologiques. De ce fait l’imagerie infrarouge procure des informations utiles pour améliorer l’identification et la caractérisation du cancer du sein. L’objectif général de cette thèse est d’améliorer le diagnostic du cancer du sein par imagerie FTIR pour mieux identifier et caractériser les cellules cancéreuses et le micro-environnement tumoral des tumeurs mammaires. Dans un premier temps nous avons effectué une étude de faisabilité afin d’évaluer l’impact du protocole de fixation des tissus sur les spectres IR. Bien que les spectres soient indéniablement influencés par cette altération biochimique, nos résultats indiquent que des types cellulaires proches sont influencés de manière similaire et peuvent donc être discriminés sur base de leurs caractéristiques spectrales. Nous avons ensuite démontré la capacité de l’imagerie IR de distinguer un environnement tumoral d’un environnement normal sur base des particularités spectrales des cellules tumorales et de la matrice extracellulaire. Une attention particulière a ensuite été portée afin d’identifier des signatures spectrales de cellules immunitaires du sang et au sein d’organes lymphoïdes secondaires, tels que les amygdales. Nos résultats ont révélé que l’imagerie IR permet d'identifier une signature spectrale particulière, que nous avons associée à une stimulation lymphocytaire. Finalement nous avons mis en évidence l’utilité de l’imagerie IR en tant qu’outil complémentaire pour identifier et caractériser les TILs dans les échantillons tumoraux mammaires. De manière générale, nos résultats suggèrent que l’imagerie IR fournit des informations intéressantes et fiables pour améliorer la caractérisation et l’évaluation du micro-environnement immunitaire dans les tumeurs mammaires. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les diatomées sont une composante majeure des écosystèmes marins et sont caractérisées par une grande diversité. L’objectif général de cette thèse est d’étudier les facteurs de contrôle des diatomées dans la Zone Côtière Belge (ZCB). Pour ce faire, la modélisation par groupes fonctionnels et l’approche basée sur les traits sont combinées :la première fournit un cadre écosystémique utile pour étudier les interactions des diatomées avec les compartiments biotiques et abiotiques de l’écosystème, et la seconde permet de représenter de façon efficace leur diversité fonctionnelle.<p><p>Dans un premier temps, puisque la taille est reconnue comme un trait majeur affectant de nombreux aspects de la valeur sélective du phytoplancton, la dépendance au biovolume de différents traits des diatomées a été établie sur base d’observations disponibles dans la littérature. Cette revue a montré qu’un compromis sépare les diatomées sur base de leur biovolume :les petites espèces sont meilleures compétitrices pour l’acquisition des ressources mais plus sensibles au broutage, et inversement. <p>Sur cette base, un ré-analyse d’un jeu de données incluant des comptages et mesures de biométrie avec l’identification de 68 taxons dans la ZCB entre 1992 et 2000 a été réalisée, avec une attention particulière pour la structure en termes de taille de la communauté de diatomées. Un regroupement des diatomées en fonction de leur biovolume a été réalisé sur base de leur évolution saisonnière typique. L’analyse de leur évolution temporelle suggère que la communauté des diatomées est composée d’assemblages avec une évolution saisonnière et interannuelle distinctes qui répondent vraisemblablement différemment aux conditions environnementales.<p>Afin d’étudier plus en profondeur les facteurs environnementaux contrôlant la structure en termes de taille de la communauté des diatomées dans la ZCB, le module diatomées du modèle MIRO, qui représente l’écosystème planctonique de la ZCP, a été modifié afin d’inclure les dépendances à la taille de quatre traits des diatomées. Cet outil reproduit correctement l’évolution saisonnière du biovolume moyen de la communauté, qui est caractérisé par de plus petites diatomées au printemps qui maximisent l’acquisition de ressources tandis que la prévalence du broutage en été induit une transition vers des espèces plus grandes. Le modèle a également été exploité pour étudier la gamme de tailles viables dans la ZCB en fonction des conditions environnementales. <p>Les résultats du modèle basés sur les traits ont ensuite été analysés sur la période 1992-2000. Les simulations ont mis en évidence les interactions complexes entre les processus physiques, de contrôles par les ressources et par le broutage, qui sont susceptibles de déterminer la variabilité interannuelle de la structure en termes de taille des diatomées dans la ZCB. La comparaison de ce modèle adaptatif avec un modèle plus conventionnel qui ne représente pas de diversité interne aux diatomées suggère que le premier produit une réponse légèrement plus flexible que le dernier, mais que la rigidité de la réponse simulée demeure un problème avec le modèle adaptatif qui reste incapable de représenter des évènements extrêmes de biomasse ou de structure de la communauté. Cela suggère que des développements supplémentaires du modèle sont nécessaires, en particulier du module zooplancton.<p>Finalement, une fonction écologique particulière est abordée dans une dernière section de cette thèse :la production d’une neurotoxine par certaines diatomées du genre Pseudo-nitzschia. Cette fonction a été incluse comme un métabolisme secondaire dans un modèle idéalisé de la croissance de Pseudo-nitzschia afin d’étudier les facteurs contrôlant la production de la toxine. Il est notamment montré que l’environnement lumineux est déterminant lorsque les conditions menant à la production de toxine sont rencontrées. <p><p>/<p><p>Diatoms are a key component of marine ecosystems and are characterized by an important diversity. The general objective of this thesis is to investigate the bottom-up and top-down controls of diatoms in the Belgian Coastal Zone (BCZ). This is done through the integration of their functional diversity into a coherent framework. In order to achieve this, Plankton Functional Type modelling and trait-based approaches are combined: the former provides an ecosystem context convenient to study the interactions of diatoms with biotic and abiotic compartments, and the latter allows an efficient representation of their functional diversity. <p><p>As a first step, since size is recognized as a master trait shaping many aspects of phytoplankton fitness, the cell volume dependences of diatom functional traits were compiled from observations available in the literature. This review showed that a trade-off distinguishes diatoms on the basis of their cell volume: smaller species are better competitor for resource acquisition but sensitive to grazing, and inversely. <p>On this basis, a re-analysis of a dataset including diatom cell counts and biometry with the identification of 68 taxa in the BCZ over the 1992-2000 period was carried out, with a focus on the size structure of the diatom community. A clustering of diatoms according to their cell volume was realized on the basis of their average seasonality. Investigation of their time evolution suggested that the diatom community in the area is composed of assemblages with distinct seasonal and interannual evolution that likely respond differently to environmental conditions.<p>In order to further investigate the bottom-up and top-down constrains on the size structure of the diatom community in the BCZ, the diatom module of the MIRO model, which represents the planktonic ecosystem of the BCZ, was modified in order to accommodate size-dependences of four diatom functional traits. This tool adequately reproduced the seasonal evolution of the mean cell volume of the diatom community, which is characterized by smaller diatoms in spring that maximize resource acquisition while the prevalence of grazing pressures in summer induces a shift towards larger species. The model was also used to investigate the range of viable diatom sizes in response to the bottom-up and top-down pressures in the BCZ.<p>Results of the trait-based adaptive model were then analysed over the 1992-2000 period. Simulations evidenced the complex interactions between physical, bottom-up and top-down processes that are likely to govern the interannual variability in the size structure of diatom in the area. Comparison of the adaptive model with a more conventional model resolving no diversity within diatoms suggested that the former produces a slightly more flexible response than the latter, but showed that the rigidity of the simulated response persists with the adaptive model which remains unable to catch extreme biomass and community structure events. This calls for further developments of other compartments of the model, more particularly zooplankton.<p>Finally, a peculiar ecological function is addressed on its own in the last section of this thesis: the toxigenicity of some species of the genus Pseudo-nitzschia. This function was added as a secondary metabolism in an idealized model of Pseudo-nitzschia growth in order to investigate the factors affecting toxin production. It notably showed that light was determinant under conditions leading to its production.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished