Le latex de Carica papaya est un milieu riche en cystéine protéinases. Celles-ci ont été régulièrement utilisées en cosmétique ou pour l’attendrissement de la viande. Mais ces protéines ont aussi un intérêt pharmaceutique. En effet, le latex est bien connu pour posséder une activité antifongique mais aussi une activité anthelminthique. Ces effets sont régulièrement attribués aux cystéine protéinases qui se trouvent en concentration importante dans le latex. Malgré ces concentrations importantes en protéinases, d’autres protéines restent actives dans ce milieu. C’est le cas de la glutamine cyclase, qui a été extraite intacte de ce milieu et cristallisée. Sa structure nous a révélé une architecture particulière en ‘’-propeller‘’ à cinq pales avec double fermeture. Cette structure lui confère sa très grande stabilité. Les industries pharmaceutiques sont aussi à la recherche de protéines très stables et résistantes aux protéinases endogènes. Nous avons donc entrepris l’étude du protéome de Carica papaya afin de mettre en évidence d’autres protéines minoritaires relativement stables pouvant conférer au latex son activité anthelminthique. Cette analyse a permis la mise en évidence de différentes protéines appartenant à diverses familles des « pathogenesis related protéins » (PR-proteins): une -1,3 glucosidase, une analogue à la barwin, une thaumatine et deux chitinases. Nous nous sommes particulièrement intéressés à ces deux dernières au cours de cette thèse. Une caractérisation de ces deux protéines a permis de montrer que celles-ci étaient bien deux protéines distinctes, identifiées comme chitinases majeure et mineure selon leur abondance dans le latex. Elles sont relativement stables et résistantes à la protéolyse. Une analyse de la séquence de la chitinase majeure a montré que celle-ci était homologue à la chitinase issue de l’orge et une analyse de sa structure révèle la présence d’une grande concentration en prolines localisées principalement dans les neuf boucles de sa structure. Cela pourrait expliquer sa grande résistance vis à vis des cystéine protéinases. La cristallisation de cette même chitinase en présence de N-acétyl-glucosamine comme additif, a conduit à une structure contenant trois molécules de GlcNac, deux dans le centre actif de notre protéine et une participant au réseau cristallin. Aucune structure de chitinase n’avait encore pu être obtenue en co-cristallisation avec un substrat. A partir des deux GlcNac observés dans le centre actif, nous avons reconstruit un complexe chitinase/(GlcNac)4. L’analyse de ce complexe a permis de mettre en évidence de nouvelles interactions entre (GlcNac)4 et les acides aminés du centre actif ainsi que de confirmer le mécanisme de la famille GH 19. Des tests préliminaires sur nématodes ont finalement confirmé l’activité anthelminthique du latex et montré que la chitinase pouvait aussi être un bon nématocide

Les nématodes gastro-intestinaux (NGIs) sont une contrainte majeure en élevage des ruminants au pâturage. La méthode de lutte usuelle est l’utilisation de traitements anthelminthiques (AH) de synthèse. Cependant, la diffusion constante de résistances aux AHs dans les populations de NGIs chez les petits ruminants impose de rechercher des méthodes alternatives de maitrise. L’exploitation de plantes contenant des métabolites secondaires est une de ces options. Le sainfoin (Onobrychis viciifolia), une légumineuse riche en tanins condensés (TCs), est un modèle pour explorer le concept de nutricament = fourrage associant valeurs nutritionnelles et propriétés sanitaires (AH). Récemment, une filière de production de granulés déshydratés de sainfoin (GDS) s’est construite. Les avantages en sont : cultiver le sainfoin dans les meilleures conditions agronomiques possibles, favoriser la standardisation et la caractérisation des lots avant usage pour assurer leur distribution en élevages voire leur exportation. L’objectif général de cette thèse a été de fournir les informations scientifiques pour favoriser l’utilisation de GDS en élevage de petits ruminants. Il s’est décliné en 3 axes de recherche : Le premier axe visait à valider des méthodes simples de dosage des tanins et de leur activité biologique, pour caractériser des ressources avant usage, en se fondant sur des mesures biochimiques (méthode colorimétrique de Folin- Ciocalteu) et d’activité biologiques (complexation des protéines = méthode de diffusion radiale et activité AH = méthode du dégainement larvaire imitant le processus d’infestation in vivo). Les corrélations entre les diverses mesures montrent un lien entre la quantité de TCs et l’activité AH ainsi que l’intérêt de la méthode NIRS pour caractériser les différentes sources de sainfoin (GDS et fourrages). Le second axe visait à mieux définir sur la base d’études en conditions expérimentales contrôlées, les conditions optimales d’application des GDS en élevage. Une première série d’études a cherché à explorer 1) les effets AH combinés, liés à la concentration en TCs dans la ration et à la durée de distribution, contre divers stades (L3, vers adultes) d’espèces abomasales ou intestinales et 2) l’intérêt d’associer le sainfoin avec un AH de synthèse. Les résultats montrent 1) qu’un seuil minimum de TCs dans la ration doit être atteint et une période minimum de 15 jours de distribution est nécessaire pour altérer la biologie des nématodes (notamment la fertilité des vers femelles de Trichostrongylus colubriformis et le nombre d’Haemonchus contortus) et 2) qu’une utilisation dissociée d’un AH de synthèse (ivermectine par voie orale) est préférable en raison d’interactions négatives. Le dernier axe a visé à comparer la capacité d’ovins ou de caprins à moduler leur comportement alimentaire vis-à-vis de GDS en fonction de leur état parasitaire (capacité d'automédication). L’objectif était de vérifier les hypothèses suivantes : compte-tenu de leur moindre résistance envers les parasites et une plus grande propension à consommer des tanins, les caprins consommeront plus de sainfoin que les ovins ; les animaux fortement parasités exprimeront une préférence pour le sainfoin, et celle-ci augmentera au cours du temps. Les résultats de cet essai ont montré, dans le test de cafétéria, que 1) les chèvres préféraient le sainfoin et 2) une augmentation de la consommation en sainfoin au cours du temps chez les animaux parasités, sans toutefois devenir supérieure à celle des animaux sains. En revanche, ni les animaux parasités, ni les caprins n’ont montré de motivation plus importante pour obtenir la ressource riche en tanins dans le test de conditionnement opérant. Ces résultats montrent l’intérêt de l’utilisation de granulés de sainfoin en élevage, afin de compléter les AHs de synthèse et limiter le développement des résistances à ces molécules chez les NGIs. / Gastrointestinal nematodes (GINs) represent a major threat for grazing ruminants. The traditional mode of control of these parasites mainly relied on the use of synthetic anthelmintics (AHs). However, the repeated use of these molecules has led to resistance against all AH drugs in worm populations of small ruminants. Alternative solutions are needed. Among those, the use of plants that contain plant secondary metabolites, such as condensed tannins (CTs), has been studied for the last 20 years. These CT-containing resources, such as sainfoin (Onobrychis viciifolia) have AH properties and beneficial effects on health and also interesting nutritional values; hence they correspond to the definition of nutraceuticals. Recently, an organization has developed to produce dehydrated pellets of sainfoin. The advantages of such pellets are 1/ to grow sainfoin in the best agronomic conditions; 2/ to better standardize the product; 3/ to evaluate the pellet before use and to facilitate exportation. The general aim of this thesis was to optimize the use of sainfoin pellets in farm conditions. Our first objective was to characterize the CT content and AH properties of sainfoin pellets. For industrial purposes, simple, low cost and repeatable methods to evaluate the CT content and the AH activity are requested in order to rapidly qualify the pellets. The CT content was evaluated by biochemical measurements of total phenols and tannins (Folin-Ciocalteu). This was completed by the measure of the complexation of tannins with proteins (Radial Diffusion) and by development of prediction calibrations using near infra-red spectroscopy (NIRS). The AH evaluation was performed on samples before and after dehydration, using the Larval Exsheathment Inhibition Assay. Calculations of correlations between the different methods showed significant links between the quantity of CT and the AH activity, and the possible use of NIRS to measure the CT content and the AH activity of pellets and forages. The second objective aimed at defining the optimal conditions to use sainfoin pellets on farm, to improve the AH activity. We aimed at analyzing, in experimental conditions, 1) how the combination of 2 factors, namely the CT concentration in feed and the length of distribution, influence the AH efficacy of sainfoin pellets on intestinal and abomasal L3 larvae or adult worms; 2) whether or not the combined use of sainfoin with a chemical AH (oral ivermectine) is beneficial. Results showed that a minimum CT content in sainfoin and a minimum length of distribution of 15 days are mandatory to alter the adult worm and L3 larvae biology of nematodes, particularly the Trichostrongylus colubriformis fertility and the number of Haemonchus contortus. Moreover, the combined use of AH and sainfoin consumption should be avoided because of negative interactions. The last axis aimed at studying the behavior of sheep and goats in relation to sainfoin pellets and their ability to change the feeding behavior according to their parasitic status (self-medication ability). The objective was to verify the following hypotheses: due to their lower resistance against parasites and their higher propensity to eat CTs, goats will eat more sainfoin than sheep, parasitized animals will prefer sainfoin and this preference will increase overtime. The results showed that two of our hypothesis were verified in a cafeteria study: 1) goats preferred sainfoin while sheep preferred alfalfa and 2) the sainfoin consumption increased overtime for infected animals, without being higher than nonparasitized ones. However, nor goat, nor parasitized animals, showed a higher motivation in the operant-conditioning trial to feed on CT rich resources. All the present results showed the interest to exploit sainfoin pellets in farms, as one alternative to AHs molecules in order to limit the development of resistances to these drugs in GIN populations.

Le latex de Carica papaya est un milieu riche en cystéine protéinases. Celles-ci ont été régulièrement utilisées en cosmétique ou pour l’attendrissement de la viande. Mais ces protéines ont aussi un intérêt pharmaceutique. En effet, le latex est bien connu pour posséder une activité antifongique mais aussi une activité anthelminthique. Ces effets sont régulièrement attribués aux cystéine protéinases qui se trouvent en concentration importante dans le latex. Malgré ces concentrations importantes en protéinases, d’autres protéines restent actives dans ce milieu. C’est le cas de la glutamine cyclase, qui a été extraite intacte de ce milieu et cristallisée. Sa structure nous a révélé une architecture particulière en ‘’&61538;-propeller‘’ à cinq pales avec double fermeture. Cette structure lui confère sa très grande stabilité. <p>Les industries pharmaceutiques sont aussi à la recherche de protéines très stables et résistantes aux protéinases endogènes. Nous avons donc entrepris l’étude du protéome de Carica papaya afin de mettre en évidence d’autres protéines minoritaires relativement stables pouvant conférer au latex son activité anthelminthique. Cette analyse a permis la mise en évidence de différentes protéines appartenant à diverses familles des « pathogenesis related protéins » (PR-proteins): une &61538;-1,3 glucosidase, une analogue à la barwin, une thaumatine et deux chitinases.<p>Nous nous sommes particulièrement intéressés à ces deux dernières au cours de cette thèse. Une caractérisation de ces deux protéines a permis de montrer que celles-ci étaient bien deux protéines distinctes, identifiées comme chitinases majeure et mineure selon leur abondance dans le latex. Elles sont relativement stables et résistantes à la protéolyse. Une analyse de la séquence de la chitinase majeure a montré que celle-ci était homologue à la chitinase issue de l’orge et une analyse de sa structure révèle la présence d’une grande concentration en prolines localisées principalement dans les neuf boucles de sa structure. Cela pourrait expliquer sa grande résistance vis à vis des cystéine protéinases.<p>La cristallisation de cette même chitinase en présence de N-acétyl-glucosamine comme additif, a conduit à une structure contenant trois molécules de GlcNac, deux dans le centre actif de notre protéine et une participant au réseau cristallin. Aucune structure de chitinase n’avait encore pu être obtenue en co-cristallisation avec un substrat. A partir des deux GlcNac observés dans le centre actif, nous avons reconstruit un complexe chitinase/(GlcNac)4. L’analyse de ce complexe a permis de mettre en évidence de nouvelles interactions entre (GlcNac)4 et les acides aminés du centre actif ainsi que de confirmer le mécanisme de la famille GH 19.<p> Des tests préliminaires sur nématodes ont finalement confirmé l’activité anthelminthique du latex et montré que la chitinase pouvait aussi être un bon nématocide<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished