Les allergies alimentaires à l'arachide et au lait posent un problème majeur de santé publique, en particulier chez les enfants. Nous avons développé un modèle cellulaire de dégranulation, afin d'analyser si la liaison d'un allergène à ses IgE spécifiques, mesurée in vitro, a bien la capacité de déclencher la phase effectrice de la réaction allergique. Ce modèle repose sur l'utilisation de la lignée cellulaire RBL SX-38 développée par JP Kinet, mastocytes de rat immortalisés et modifiés pour exprimer le récepteur de haute affinité aux IgE humaines. Le développement de ce modèle pour son utilisation en microplaques de 96 puits a consisté notamment en l'optimisation de différents paramètres critiques pour la réalisation des 2 phases du test : la phase de sensibilisation des cellules par les IgE de patients allergiques et la phase de déclenchement par les allergènes auxquels le patient est sensibilisé. Ce modèle a permis de montrer l'importance des caséines et des albumines 2S (Ara h 2 et Ara h 6) dans cette étape clé de la réaction allergique au lait et à l'arachide, confirmant les observations sérologiques et cliniques disponibles. L'effet de traitements thermiques sur l'allergénicité d'un allergène majeur de l'arachide (Ara h 1), a été évalué dans le cadre du programme européen EuroPrevall. Les résultats obtenus montrent la diminution de la réactivité d'Ara h 1 après chauffage de la protéine isolée en solution. Par contre, la même protéine préparée et purifiée à partir d'arachide grillée présente une forte réactivité. Ces résultats suggèrent qu'un traitement à température élevée de la graine entraine une augmentation de l'allergénicité de Ara h 1 du fait de ses interactions avec les autres constituants de la graine. Le modèle cellulaire de dégranulation développé apparaît être un outil pertinent pour l'étude de la fonctionnalité biologique de l'interaction allergène-IgE, permettant une meilleure compréhension de la relation entre la structure d'une protéine alimentaire et son allergénicité, voire une évaluation du risque allergique des aliments ne nécessitant pas d'essais cliniques systématiques.

Ce mémoire décrit des essais de la micro et l'ultrafiltration dynamique effectués avec trois pilotes de laboratoire, un pilote MSD à disque membranaire rotatif sur deux arbres, un pilote à disque rotatif avec une membrane organique fixe, et un pilote à cylindre tournant avec une membrane concentrique. Le module MSD a été testé en microfiltration de suspensions de CaCO3 où nous avons comparé des membranes céramiques et organiques. Les essais ont confirmé l'importance du recouvrement des disques. Ensuite, nous avons appliqué le système de MSD aux traitements des effluents modèles de surfactants anioniques (solutions de SDBS et SDS), avec une comparaison au système à disque rotatif, qui permettait une pression plus élevée de fonctionnement. En terme de flux de perméat et de taux de rétention, ces deux systèmes possèdent des avantages par rapport aux systèmes de filtration tangentielle classique. Puis, les modules à disque rotatif et à cylindre tournant ont été employés à l'ultrafiltration des solutions d'albumine bovine (BSA) pour simuler l'hémofiltration (traitement de l'insuffisance rénale aiguë).

Les études épidémiologiques ont montré qu'une consommation régulière en tomate et ses produits dérivés de tomate permet de lutter contre diverses pathologies dégénératives associées notamment au stress oxydant (maladies cardiovasculaires, cancers etc..). Les effets bénéfiques pourraient être dus au lycopène pigment rouge de la tomate et/ou à ses métabolites qui interviendraient dans ce processus soit de part leurs capacités antioxydantes, soit au travers de la régulation de l'expression de gènes. Dans ce contexte, quatre familles de molécules dérivées du lycopène, pouvant être des métabolites potentiels, ont été ciblées pour la synthèse organique : les apo-11-lycopénoïdes, les apo- 14'-lycopénoïdes, les apo-12'-lycopénoïdes et les apo-10'-lycopénoïdes. Chacune des familles a été synthétisée, via des réactions de couplages tels que Wittig et Horner-Wadsworth-Emmons, avec quatre fonctions chimiques terminales : ester, acide carboxylique, alcool et aldéhyde. Par la suite deux types de propriétés physico-chimiques des composés synthétisés ont été étudiés : mesure du pouvoir antioxydant dans des conditions expérimentales mimant un stress oxydant dans le compartiment gastro-intestinal (inhibition de la peroxydation lipidique initiée par la metmyoglobine en milieu micellaire) et une étude d'interaction avec l'albumine de sérum humain, protéine impliquée dans le transport des acides gras dans le plasma.

Les colloïdes sont utilisés dans de nombreuses applications médicales tels les agents de contraste en IRM ou l'immuno-agglutination magnétique dans le diagnostic. Pour en améliorer leurs performances, l'interaction entre les particules et les milieux biologiques - en particulier les protéines - a été étudiée depuis plus de 150 ans ; mais ce phénomène n'est toujours pas correctement décrit. La première partie de cette thèse est dédiée à une des applications des colloïdes : la détection de protéines cible. Basée sur l'orientation d'agrégats magnétiques anisotropes, une nouvelle méthode a été mise au point, permettant de mesurer un signal d'agrégation uniquement proportionnel à la quantité de protéines à doser, la limite de détection est donc abaissée. Cette technique a été validée sur un système réel : la protéine C-réactive. La seconde partie de cette thèse est consacrée à l'adsorption des protéines sur les colloïdes. Le premier objectif a été la mise au point d'un protocole de mesure capable de fournir des données fiables ; l'adsorption a ainsi pu être caractérisée sur un système modèle, l'albumine de sérum bovin sur la silice. Les mesures obtenues ont ainsi permis de lever certains paradoxes et de proposer un nouveau modèle d'adsorption. Enfin, ces connaissances ont permis de comprendre comment des protéines, en s'adsorbant sur deux particules, agrègent les colloïdes. En quantité suffisante, elles peuvent également les protéger de l'agrégation, ouvrant la voie à une nouvelle méthode de stabilisation des particules.

L'objectif de cette étude était d'optimiser d'abord la méthode de nanoprécipitation pour la préparation de nanoparticules à base de protéines. Des nanoparticules d'albumine sérique bovine ont été préparées et l'effet des paramètres expérimentaux de la méthode sur les propriétés colloïdales des particules a été évalué. Les conditions optimales conclues ont été utilisées pour préparer des nanoparticules d'albumine sérique humaine en tant que véhicules pour l'élastase neutrophile humaine (NE) et l'inhibiteur sécrétoire de la protéase leucocytaire (SLPI). L'effet des nanoparticules sur l'activité des deux molécules a été évalué. Et l'application de ces particules a été testée et discutée. Ce travail peut conduire à de nouveaux agents thérapeutiques potentiels pour le traitement des lésions pulmonaires et la destruction non-antibiotiques des bactéries / The objective of this study was to first optimize the nanoprecipitation method for the preparation of protein-based nanoparticles. Bovine serum albumin nanoparticles were prepared and the effect of the experimental parameters of the method on the colloidal properties of the particles were evaluated. The concluded optimal conditions were used to prepare human serum albumin nanoparticles as carriers for human neutrophil elastase (NE) and secretory leukocyte protease inhibitor (SLPI). The effect of nanoparticles on the activity of both molecules was evaluated. And the application of this particles was tested and discussed. This work can lead to potential novel therapeutic agents for the treatment of lung injury and non-antibiotic bacteria killing

A Fotoquimioterapia (FQT) vem sendo usada no tratamento de várias doenças, inclusive câncer, com a vantagem de ser menos agressiva, possuindo efeitos colaterais negativos desprezíveis. Esta técnica envolve a combinação de uma fonte de luz visível e de um fotossensibilizador (FS), que é reativo apenas sob a irradiação com luz adequada, e que se acumula preferencialmente no tecido doente. Uma ideia para deixar essa técnica mais eficiente é potencializar esta última característica do FS com uso de um carreador que tenha afinidade com tecidos doentes. Pensamos na hipótese de usar a albumina do soro como carreador uma vez que ela é uma proteína intrínseca do organismo, tem alta afinidade com os tecidos tumorais e possui sítios para ligar vários compostos extrínsecos. Como modelo usamos a albumina de soro bovino (ASB). Como FS utilizamos acridina laranja, nitrofurantoína, corantes ciânicos com dois cromóforos e protoporfirina IX (PpIX) sintética e extraída de glândulas Harderianas de ratos da linhagem Wistar (PpIX endógena). Foram analisadas as características de ligação entre os FS e a ASB e seus efeitos nas características fotofísicas dos FS em função da sua estrutura, utilizando espectroscopias de absorção ótica, fluorescência estática e resolvida no tempo e a técnica de microscopia de imagens por tempo de vida da fluorescência (FLIM). Foi mostrado que a ligação com ASB induz ao deslocamento batocrômico dos espectros de absorção e da fluorescência, aumentando a intensidade e o tempo de vida de fluorescência dos FS. Características como carga positiva, estrutura linear e tamanho pequeno da molécula do FS favorecem sua ligação com a ASB. Uma comparação entre PpIX sintética e endógena mostrou que a formação de um complexo da PpIX com estruturas anfifílicas também aumenta a probabilidade da sua ligação com a ASB. Os resultados obtidos mostraram que a ASB se liga efetivamente aos FS de diferentes estruturas e pode ser usada como carreador dos mesmos para tecidos tumorais. / Photochemotherapy (PCT) is used for the treatment of various diseases, including cancer, with the advantage of being less aggressive with reduced adverse effects. This technique includes the use of a visible light source and a photosensitizer (PS), which is reactive only under light exposure and localizes preferably in abnormal tissues. To make this technique more efficient it is necessary to increase the PS content in these tissues using a carrier which possesses affinity with these tissues and is able to bind PS. A good opportunity is to use serum albumin as a carrier since it is an intrinsic protein, has high affinity to tumor tissues and possesses sites for binding of various extrinsic compounds. In this work the bovine serum albumin (BSA) was used as a carrier model. Acridine orange, nitrofurantoin, cyanine dyes with two chromophores and protoporphyrin IX synthetic and extracted from Harderian glands of Wistar line rats (endogenous) were used as PS. The characteristics of the PS binding with BSA and the effect of this interaction on PS photophysical properties were studied using optical absorption, steady-state and time resolved fluorescence spectroscopies, and fluorescence lifetime image microscopy (FLIM). It was demonstrated that PS binding with BSA produces a bathochromic shift in the PS absorption and fluorescence spectra and increases its fluorescence intensity and lifetime. The positive charge, linear structure and small size of the PS molecule favors its binding with BSA. A comparison between synthetic and endogenous PpIX demonstrates that complexation of PpIX molecule with an amphiphilic structure increases the probability of its binding with BSA. The obtained results demonstrate that BSA binds effectively PS with different molecular structures and it is promising for their transport to tumor tissue.

L’utilisation de nanoparticules (NPs) dans un milieu biologique est de plus en plus importante, alors que leur assimilation et leur toxicité reste peu maitrisée. Dans ce contexte l’objectif de ce travail est d’étudier l’interaction entre nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) avec des protéines ainsi que leur possible impact sur leurs propriétés structurales. Trois protéines d’intérêt ont été choisies: une protéine de la matrice extra cellulaire, le collagène, et deux protéines du plasma sanguin, l’albumine et le fibrinogène. Le choix a été basé sur l’importance biologique de ces protéines lors des interactions avec des NPs et sur la différence de leurs structures tridimensionnelles. L’étude de l’interaction protéine-NPs a été réalisée en solution et en phase adsorbée dans différentes conditions de température et de temps d’incubation. Dans un premier temps des nanoparticules de dioxyde de titane ont été synthétisées par voie solvothermale, afin d’obtenir des nanoparticules de tailles et de formes contrôlées. Deux types de nanoparticules ont été sélectionnés en vues d’étudier l’effet de forme et de taille sur l’interaction protéines-nanoparticules: des nano-sphères de diamètre de 8 à 10 nm et des nano-bâtonnets d’environ 8 nm de largeur et 23 nm longueur. Leur comportement en solution physiologique ainsi que leur réactivité ont été caractérisé par DSL et absorption UV montrant une inhibition des propriétés catalytiques ainsi qu’une forte agrégation en solution tampon phosphate saline (PBS). Dans un deuxième temps les propriétés d’adsorption du collagène en présence de nanoparticules furent étudiées sur deux types de surfaces l’une hydrophobe et l’autre hydrophile par XPS et imagerie AFM ainsi que par des mesures de forces AFM. Le comportement du collagène en solution en présence de nanoparticules a été caractérisé par ATR liquide. Les observations suggèrent que la formation des fibrilles à l’interface surface-solution de collagène est affectée par le caractère hydrophobe ou hydrophile de la surface ainsi que par la présence de nanoparticules. Enfin les propriétés d’adsorption de la HSA et du fibrinogène en présence de nanoparticules furent étudiées sur une surface hydrophile par imagerie AFM et analyses XPS. Leur comportement en solution en présence de nanoparticules fut étudié par ATR liquide. Les résultats suggèrent deux comportements différents des protéines en présence de nanoparticules pouvant être attribués propriétés physicochimiques différentes des protéines. La HSA subit d’importants changements structuraux en présence de nanoparticules contrairement au fibrinogène.L’étude en phase liquide de l’interaction protéine-nanoparticules couplé à l’étude en phase adsorbées des protéines permet de déterminer les phénomènes impliqués lors de cette interaction ainsi que leurs conséquences sur les protéines, de plus l’utilisation de nanoparticules de taille et forme différentes permet d’étudier la sensibilité des protéines à ces facteurs. / The extensive use of NPs in a biological environment raises the problem of their assimilation or their toxicity, the main objective of this work is to study the interaction of TiO2 NPs with proteins as well as their possible impact on the structural properties of proteins. Three proteins were chosen, a protein of the extracellular matrix, the collagen, and two proteins of the plasma blood, the albumin and the fibrinogen for their biological importance as well as for their various tridimensional structures. The study of the protein-nanoparticle interaction was realized in solution and in the adsorbed phase under various condition of temperature and incubation time. First, titanium dioxide NPs were synthesized by a solvothermal method, NPs with controlled size and form were obtained. Two types of NPs were selected in order to study the effect of shape and size on the protein-NPs interaction: nano-spheres with a diameter of 8 to 10 nm and nano-rods with a width about 8 nm and a length of 23 nm. The behavior in physiological solution as well as the reactivity were characterized by DSL and UV absorption showing an inhibition of catalytic properties as well as a strong aggregation in phosphate buffer saline solution (PBS). Second, the adsorption properties of the collagen in the presence of NPs were studied on two kinds of surfaces, one hydrophobic and the other hydrophilic by XPS and AFM imaging as well as by AFM force measurements. The behavior of the collagen in solution in the presence of NPs was characterized by liquid ATR. The observations suggest that the formation of fibrils at the surface- collagen solution interface is affected by the hydrophobic or the hydrophilic character of the surface as well as by the presence of NPs. In the last part the adsorption properties of HSA and fibrinogen in the presence of NPs were studied on a hydrophilic surface by AFM imaging and XPS analyses. Their behaviors in solution in the presence of NPs were studied by liquid ATR. The results suggest two different behaviors of proteins in the presence of NPs, which can be attributed to the different physico-chemical properties of the proteins. HSA undergoes important structural changes in the presence of NPs but not fibrinogen. The study in the liquid phase of the protein-nanoparticle interaction, coupled to study of proteins in the adsorbed phase allows determining the involved phenomenon during the protein-nanoparticle interaction as well as the consequences on protein adsorption. Moreover, the use of NPs with different sizes and shapes revealed the sensitivity of proteins to these factors.

La glycoxydation est un processus délétère directement impliqué dans la pathologie diabétique. Ce phénomène touche principalement les protéines circulantes. Une des cibles majoritaires de ce phénomène est l'albumine, protéine plasmatique la plus abondante. L'objectif de ce travail de thèse vise une meilleure compréhension du phénomène de glycoxydation dans le diabète. Pour cela, les conséquences fonctionnelles et physiologiques liées aux altérations structurales et biochimiques de l'albumine glyquée ont été étudiées, à travers la comparaison d'un modèle d'albumine glyquée in vivo purifiée de patients diabétiques avec celui correspondant à la protéine glyquée par un processus in vitro. Notre étude montre des modifications de type structural et oxydatif attestées par des mesures de fluorescence (accessibilité du tryptophane) et de groupements spécifiques comme les fructosamines, les amines primaires, résidus thiols et carbonyles. D'un point de vue fonctionnel, l'albumine glyquée purifiée de patients diabétiques exerce, sur des cultures cellulaire, un effet proinflammatoire et prooxydant, encore plus marqué que ne le fait l'albumine glyquée in vitro. Également, les capacités de liaison de l'albumine avec les médicaments ainsi que l'activité estérase diminuent avec le phénomène de glycation. Les résultats de cette étude apportent de nouveaux éléments de compréhension sur le phénomène de glycation de l'albumine tel qui pourrait apparaitre dans la pathologie diabétique et ouvre de nouvelles pistes d'études sur l'impact réel des AGEs issus de l'albumine dans des désordres physiologiques inhérents à cette pathologie. / Albumin constitutes the major circulating protein in blood and represents a very beneficial biological actor through its multifunctional properties such as antioxidant activities and drug binding capacities. But, in hyperglycemic conditions, such as those encountered in diabetes, albumin can undergo glycoxidative modifications which may impact the protein quality. Objectives of my thesis were to clarify the impact of glycoxidative modification of albumin on its structure and its functions and to determine whether such impairments may be encountered in albumin purified from diabetics. The occurrence of structural and oxidative modifications were found to be enhanced in in vitro glycoxidized HSA and albumin purified from diabetics, after determination of their free thiol group content, relative electrophoretic migration, carbonyl content, fructosamines and antioxidant activities. In addition, glycoxidized albumins exhibited impaired pharmaceutic molecule binding capacities and reduced esterase activities. Also, cells treated with glycoxidized albumin purified from diabetics, exhibited a proinflammatory state even more exacerbated than those incubated with in vitro glycated albumins. We evidenced the triggering action of metals (copper and iron) on glycoxidative-induced modifications in albumin. This work needs further studies and opens doors to many perspectives aiming to reach a better understanding of glycoxidative modification of albumin in diabetic patients.

The study deals with interactions of polyelectrolytes polystyrene sulfonate and hyaluronic acid with nitrogenic amphiphilic substances, represented by lysine and albumine. To study the interactions pH-metry, conductance, viscositic and turbidity measurement, DLS and reometry were used. All mixtures of different concentrations were measured and the data were compered with data obtained from measurement of samples with amphiphilic sumstances without polyelectrolytes. Observed interactions occured in the aminoacid concentrations between 0 to 20 mmoldm-3, then the PSS interaction groups were fully bonded by lysine and no more interactions were recognized. The same behaviour were observed in albumine solutions with concentration under 2 gdm-3.

Les hypersensibilités allergiques médicamenteuses sont des pathologies mettant en jeu le système immunitaire et induites par la prise de médicaments. Notre travail s'est décomposé en quatre étapes successives : 1- Nous avons classé les β-lactamines en fonction de leurs champs moléculaires, et obtenons un dendrogramme de 4 familles, validé par les données cliniques. Nous avons également réalisé une étude de 3D-QSAR visant à connaître les parties du médicament impliquées dans la pathologie, et à prédire l'allergénicité des β-lactamines. 2- Partant de l'hypothèse que les β-lactamines sont des haptènes, nous avons étudié leur réactivité vis-à-vis d'acides aminés de type lysine et sérine. Nous avons ensuite réalisé des expériences de " docking " afin de définir les interactions entre le médicament et l'albumine sérique humaine. Nous concluons que les sites des lysines 190 et 212 sont les plus adaptés pour la fixation covalente de la drogue et avons validé cette analyse par des méthodes mixtes QM/MM. Enfin, grâce à notre logiciel SuMo, nous avons déterminé d'autres protéines candidates pour l'hapténisation. 3- S'agissant des HyperSensibilités Allergiques Immédiates, nous avons modélisé les différents partenaires que sont les IgE, la β-lactamine portée ou non par une protéine. Nous avons envisagé plusieurs modes de reconnaissance. D'autre part, nous avons analysé les modifications de la protéine, induites par la fixation de la drogue. 4- Concernant les HSA retardées, nous avons émis plusieurs scénarios de reconnaissance de la β-lactamine par le TCR. Nous avons modélisé différents complexes impliquant le TCR, le peptide hapténisé par le médicament, un ion éventuel, ainsi que le CMH, et les soumettons à des dynamiques moléculaires afin d'en étudier la pertinence. D'autre part, nous avons déterminé plusieurs peptides, issus des protéines d'hapténisation et susceptibles de présenter le médicament au TCR, via le CMH. L'ensemble des résultats obtenus est ou sera validé par des expériences in vitro et in vivo.