La majorité des ADC qui sont actuellement en clinique et en développement sont produits par une conjugaison chimique via les résidus lysine ou cystéine, menant à un produit hétérogène pour leur ratio toxine sur anticorps (DAR). L'objet des travaux de thèse a pour but de décrire la caractérisation in vitro et in vivo de nouveaux ADC optimisés et construits à partir de l'anticorps anti-CD30 cAC10, ayant le même squelette polypetidique que Adcetris, et de comparer les résultats à ce dernier. La transglutaminase bactérienne (BTG) a été utilisée pour conjuguer de manière site-spécifique la MMAE aux glutamines aux positions 295 et 297 du cAC10, amenant à des ADCs homogènes de DAR 4, TG-ADC. Des travaux préliminaires ont permis d’établir les conditions optimales de conjugaison avec un procédé en deux étapes. Les tests de cytotoxicité ont révélé des EC50 comparables entre Adcetris et les TG-ADC. Les données d’efficacité in vivo montrent une efficacité équivalente voire légèrement supérieure pour les TG-ADC que Adcetris. L'étude de biodistribution in vivo dans un modèle avec et sans tumeur est réalisé avec un 125-I TG-ADC et est comparé à 125I-Adcetris. Le TG ADC site spécifique montre une meilleure distribution tumorale. Adcetris a une distribution non médiée par la cible, dans le foie et la rate, plus importante. En ligne avec ces résultats, la dose maximale tolérée des TG ADC est significativement plus élevée que Adcetris chez le rat. Ces résultats suggèrent que les ADC homogènes ont une meilleure pharmacocinétique et un meilleur index thérapeutique comparés aux ADC avec des DAR hétérogènes. / Most ADC that are currently in clinical use or development produced by chemical conjugation of a toxin via either lysine or cysteine residues, inevitably leading to heterogeneous products with variable drug-to-antibody ratios (DARs). Here, we describe the in vitro and in vivo characterization of novel ADCs that are based on the anti-CD30 antibody cAC10, which has the same polypeptide backbone as Adcetris, and compare the results with the latter. Bacterial transglutaminase (BTG) was exploited to site-specifically conjugate derivatives of MMAE to the glutamines at position 295 and 297 of cAC10, yielding homogeneous ADCs with a DAR of 4, TG-ADC. Preliminary works have led to define optimal conditions for conjugation, but also define a two step process. In vitro cell toxicity experiments revealed comparable EC50-values for Adcetris and TG-ADC. The efficacy data have shown slightly better efficacy for TG-ADC compared to Adcetris. Quantitative time-dependent in vivo biodistribution studies in normal and xenografted mice were performed with a selected 125I TG ADC and compared with 125I-Adcetris. Adcetris has an higher liver and spleen unspecific uptakes. In line with these results, the maximum tolerated dose of the BTG-coupled ADC (> 60 mg/kg) was significantly higher than that of ADCETRIS® (18 mg/kg) in rats. These results suggest that homogenous ADCs display improved pharmacokinetics and better therapeutic indexes compared to chemically modified ADCs with variable DARs.

Les maladies du bois de la vigne (MDBs) et plus particulièrement l’esca, sont devenues en l’espace de deux décennies l’objet de préoccupations majeures puisqu’elles mettent en danger la pérennité de nombreux vignobles partout dans le monde. En Tunisie, ces maladies sont peu connues mais elles semblent être en pleine expansion et, en France, environ 13% du vignoble est improductif à cause des dépérissements qu’elles provoquent. Pour lutter contre les MDBs, les filières viticoles françaises et tunisiennes sont actuellement dans une impasse technique car elles ne disposent d’aucune méthode de lutte chimique « curative ». Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de (i) déterminer quels agents pathogènes sont responsables des dégradations du bois de la vigne en Tunisie ? Les symptômes correspondent-ils à ceux de l’esca ? Existe-t-il une spécificité des agents pathogènes chez les ceps tunisiens ? Aussi (ii) afin de lutter contre ces maladies du bois (MDBs), de potentiels agents de biocontrôle bactériens ont été recherchés dans les parties ligneuses de ceps sélectionnés dans des vignobles tunisiens. Ils ont été caractérisés et des essais de protection in planta ont été réalisés. [...] Ces champignons ont été identifiés au niveau morphologique et moléculaire. Leur pathogénicité a été confirmée après inoculation sur jeunes plants de vigne. Des travaux originaux basés sur la co-inoculation de plants de vigne par ces 3 pathogènes ont montré qu’ils pouvaient rentrer en compétition entre eux au sein du végétal. Par ailleurs, sur le même thème, 2 autres pathogènes des MDBs, i.e. Phomopsis viticola et Diploidia seriata, ont été isolés dans une autre étude à partir de ceps prélevés dans la même région en Tunisie. Dans une deuxième étape, la microflore bactérienne colonisant les tissus ligneux de vignes prélevées dans le nord de la Tunisie a été étudiée afin de rechercher des agents de lutte biologique potentiels. La technique d’empreinte moléculaire Single-Strand Conformation Polymorphism (SSCP) a d’abord montré que les communautés bactériennes étaient différentes en fonction des tissus qu’elles colonisaient, i.e. le bois nécrosé ou sain. Soixante-neuf souches bactériennes ont été isolées par méthode pasteurienne, et les 19 souches les plus abondantes ont fait la suite de l’étude. L’identification moléculaire de ces souches par séquençage de l’ARNr 16S et du gène rpoB a montré l’existence de 4 genres colonisant les ceps de vignes : Bacillus, Curtobacterium, Pantoea et Pseudomonas. Ces bactéries ont été également caractérisées au niveau biochimique, métabolique et génétique. Des tests de sélection in vitro contre les trois pathogènes fongiques ont été effectués, suite auxquels, une souche B6 de B. subtilis a été sélectionnée pour des essais de protection in planta en serre. Par la suite, une étude combinant deux bactéries antagonistes isolées de bois de vigne tunisien, i.e. B. subtilis B6, et français, i.e. Pantoea agglomerans S5, a été réalisée pour lutter contre 2 agents pathogènes, Phaeomoniella chlamydospora (isolé des vignobles français) et N. parvum (isolé des vignobles tunisiens), impliqués dans les MDBs. Deux cépages, un fréquent en Tunisie, le Muscat d’Italie, et l’autre en France, le Cabernet Sauvignon, ont été utilisés. En effet, suivant l’agent pathogène et le cépage utilisés, les résultats de protection obtenus étaient différents. Les meilleurs résultats de protection ont été obtenus en combinant les bactéries et en les appliquant sur Muscat d’Italie contre les 2 champignons pathogènes. La spécificité et l’efficacité de la protection biologique a ici été démontrée. / Grapevine trunk diseases (GTDs) such as esca are of major concern for viticulture worldwide. In Tunisia, knowledge about the symptoms of this disease and the microflora associated with, is still incomplete despite their ability to cause considerable damage to vineyards. In France, around 13% of whole vineyard is unproductive because of GTDs, and no effective treatment currently exists. In that context, the objectives of the present PhD study were: (i) to characterize the fungal microflora inhabiting the wood tissues of Tunisian esca-foliar symptomatic vines in order to identify the pathogens responsible for wood decay. (ii) To investigate the bacterial microflora colonizing the wood tissues of Tunisian grapevines cv. Muscat d’Italie in order to find a suitable Biological Control Agent (BCA) that can be applied to vineyards. First, in order to better characterize the microflora colonizing the wood tissues of vine, samples were collected from 10 vineyards in the north of Tunisia. Fungal isolates were obtained from trunk of grapevines showing decline, small and distorted leaves and chloroses. To identify the isolated fungal species, sequencing of the Internal Transcribed Spacer region of the rDNA was performed (ITS1 and ITS4 primers). Three pathogens, i.e. Lasidiodiplodia pseudotheobromae, Neofusicoccum parvum and Schizophyllum commune, described in the literature as involved in GTDs were isolated for the first time in Tunisia. Their pathogenicity was confirmed in planta. Moreover, the coinoculation of these 3 fungi in planta, showed that they displayed a competitive inhibition effect on each other. In another study, two others pathogens involved in GTDs, i.e. Phomopsis viticola and Diploidia seriata were also isolated from the same region. This PhD also aimed at identifying the bacterial microflora inhabiting the wood tissues of escafoliar symptomatic vines, i.e. necrotic and non-necrotic wood, using microbiological and molecular approaches. Complex bacterial communities, as shown by Single-Strand Conformation Polymorphism (SSCP) analyses, colonize both types of wood tissues. After isolation, the 19 most abundant cultivable strains were sequenced (16S rRNA and rpoB genes) and identified as belonging to four genera: Bacillus, Pantoea, Pseudomonas and Curtobacterium. They were then screened for their in vitro antagonistic traits against the three pathogenic fungi L. pseudotheobromae, N. parvum and S. commune. Based on the results obtained, two bacterial strains were selected: B. subtilis (strain B6) and Pantoea agglomerans (strain S5), respectively isolated from Tunisian and French grapevines. They were then tested in planta on young vines of cv Muscat d’Italie and Cabernet Sauvignon against two fungal pathogens involved in GTDs, i.e. N. parvum (isolated from Tunisian wood) and Phaeomoniella chlamydospora (isolated from French vines). Young vines of both cultivars were inoculated by B. subtilis B6, P. agglomerans S5 or the combination of B6+S5, singly or in combination with N. parvum and P. chlamydospora. In terms of plant protection, the most efficient condition to reduce in planta necrosis caused by the fungal pathogens in the two cultivars was the combination of the two bacteria. However, bacterial treatments were significantly more efficient to reduce necrosis caused by N. parvum or P. chlamydospora in Muscat d’Italie than in Cabernet Sauvignon.

L’ostréiculture française repose essentiellement sur l’élevage de l’huître creuse, Crassostrea gigas confronté cependant à des épisodes de mortalités anormales, touchant les différents stades de vie de l'huître. Plusieurs études ont démontré l’implication d’agents infectieux comme des bactéries du genre Vibrio dans ces mortalités. En France, V. aestuarianus est une bactérie connue depuis les années 2000 pour impacter la survie des huîtres. Sa fréquence de détection dans les cas de mortalités d’huîtres adultes analysés par le réseau REPAMO (REseau de PAthologie des Mollusques) est cependant en augmentation depuis 2011. Dans ce contexte, afin d’étudier le développement de la maladie induite par V. aestuarianus chez C. gigas, un modèle d’expérimentation par balnéation dans de l’eau de mer contenant des bactéries fraichement excrétées, au plus proche des modes de contaminations naturelles, a été développé. Le suivi de la présence de la souche 12/016 (souche virulente) et son mutant 12/016ΔvarS (souche non-virulente) dans l’eau de mer, dans les différents tissus et dans l’hémolymphe des animaux vivants et moribonds a montré que le cycle infectieux est constitué de I) une phase de pénétration rapide de la bactérie dans l’hôte (moins de 24h) et de colonisation initiale de l’hémolymphe et des branchies, II) une phase d’incubation de 3-4 jours au cours de laquelle la souche virulente se multiplie dans l'ensemble des tissus d'huître et III) une phase de mortalités aiguës (mort de l'animal par septicémie). A ce stade, le recrutement et la lyse hémocytaire ainsi que différentes lésions tissulaires comme la lyse du tissu conjonctif sous-épithélial au niveau du manteau et l’atrophie de diverticules digestives ont été observés. D'autre part, l'étude d’expression relative de 18 gènes de virulence connus chez d’autres Vibrion a montré que l’expression des facteurs de virulence de V. aestuarianus est régulée différemment au cours de différentes étapes de l'infection et nous avons observé que la métalloprotéase vam est significativement sur-exprimée dans l’hémolymphe des animaux contaminés à j4 post infection (étape intermédiaire de l’infection) par rapport à son niveau d’expression au premier jour de l’infection (étape précoce). / Oyster-farming in France is mainly based on pacific cupped oysters, Crassostrea gigas culture. Currently, oyster culture is confronted by several abnormal episodes of mass mortality affecting all life stages. These outbeaks involve, among other factors, infectious agents including bacteria of the genus Vibrio. In France, since 2000, V. aestuarianus is known as a bacterium that impacts the survival of C. gigas. Since 2011, its detection frequency in adult oyster mortalities cases reported by REPAMO network (REseau de PAthologie des Mollusques), is constantly increasing. In this context, to study V. aestuarianus disease development in C. gigas, an experimental infection model based on immersion in sea water containing freshly shed bacteria was developed. By monitoring the presence of strain 12/016 (virulent strain) and its mutant 12/016 ΔvarS (non-virulent strain) in the seawater, in the different tissues and in the haemolymph of live and moribund animals, we showed that the infectious cycle consists of several successive phases: I) rapid penetration of the bacterium into the host (less than 24 hours) and initial colonization of the haemolymph and gills, II) 3-4 days of incubation during which the virulent strain multiplies in whole oyster tissues and III) acute mortalities (animal death due to septicemia). At this stage, recruitment and haemocyte lysis as well as different tissue lesions such as lysis of the sub-epithelial connective tissue in the mantle and atrophy of digestive diverticula were observed. On the other hand, relative expression of 18 virulence genes (known in other Vibrion) were analyzed by RT-QPCR. Virulence factors are regulated differently during different stages of infection and vam metalloprotease is significantly over-expressed in the haemolymph of infected animals at day 4 post infection (intermediate stage of infection) compared to its level of expression at day 1 post infection (early stage).

La recherche de nouvelles molécules bioactives utilisables en thérapeutique est un enjeu majeur de santé publique en particulier dans le traitement de certaines maladies telle que les infections bactériennes.La résistance naturelle des bactéries et la surutilisation des antibiotiques ont entraîné la sélection de bactéries pathogènes résistantes à de multiples médicaments. Depuis les dernières décennies, la résistance aux antibiotiques conventionnels a limité les options thérapeutiques, entraînant une augmentation significative de la mortalité et de la morbidité dans les hôpitaux. En outre, depuis 1970, seules deux nouvelles classes d'antibiotiques ont été mises sur le marché. Les venins constituent une source riche de substances naturelles pharmacologiquement actives uniques et novatrices, tels que les peptides antimicrobiens (PAMs) qui représentent une alternative originale pour remédier à ce problème de santé publique.Dans notre étude, parmi les 200 venins d’animaux étudiés pour leurs propriétés antibactériennes, au moins six PAMs ont été isolés à partir d’un venin d’insecte. Le peptide 1 original inhibe la croissance des bactéries Gram positives et négatives mais présente une forte hémotoxicité (IT = 1,6-3,2). La synthèse en phase solide d’analogues structuraux a permis d’identifier R1W8 et I1N11, moins toxiques (IT = 18 et >800 respectivement). Les résultats préliminaires de l’étude du mécanisme d’action suggèrent que ces peptides agissent contre les bactéries par perméabilisation de leur membrane cytoplasmique. Ces peptides peuvent servir de modèles pour l’élaboration de nouveaux agents antimicrobiens. / The research for new bioactive molecules which can be used in therapeutic is a major public health issue, particularly in the treatment of certain diseases such as bacterial infections.The natural resistance of bacteria consecutive to overuse of antibiotics have resulted in the selection of pathogenic multi-drug resistant bacteria. Over the last few decades, resistance to conventional antibiotics has limited treatment options, resulting in a significant increase in mortality and morbidity in hospitals. Moreover, since 1970, only two new classes of antibiotics have been placed on the market. Venoms are known to be a rich source of unique and innovative pharmacologically active substances, such as antimicrobial peptides (PAMs), which represent an original alternative to small molecules for the development of new active and non-resistance inducing antibiotics.In our study, among the 200 venoms of animals studied for their antibacterial properties, at least six PAMs were isolated from an insect venom. The original peptide 1 inhibits the growth of Gram positive and negative bacteria but shows a high hemotoxicity (TI = 1,6-3,2). The solid phase synthesis of structural analogs allowed to identify R1W8 and I1N11, less toxic (TI = 18 et >800 respectively). The preliminary results of the action mechanism study suggest that these peptides have a pore-forming action on bacteria cytoplasmic membrane. These peptides can be used as models for the development of new antimicrobial agents.

Une porosité hiérarchisée au sein de mousses solides permet la combinaison des avantages offerts par différentes échelles de structuration : les macropores offrent un grand volume poreux et une diffusion facilitée des réactifs, tandis que mésopores et micropores permettent confinement et grande surface spécifique. La chimie intégrative, en associant la matière molle et la chimie douce, dispose d’une variété de voies de synthèse pour obtenir de tels matériaux. Nous avons ainsi utilisé des émulsions et des tensioactifs comme empreintes pour la chimie sol-gel afin d’obtenir des mousses de silice présentant une porosité hiérarchisée. Elles ont ensuite été employées comme empreintes dures pour synthétiser des mousses de carbone, utilisées comme électrodes de batteries lithium-soufre présentant de grandes capacités. Nous avons ensuite étudié l’effet sur leurs performances de nanoparticules métalliques. Ces mousses ont également été testées pour le stockage de l’hydrogène, et nous avons montré un cyclage avec LiBH4 en présence de nanoparticules métalliques. Enfin, les mousses de silices ont été étudiées en tant que support pour la croissance bactérienne. En effet, lorsque des bactéries croissent dans un milieu confiné, leur cinétique de croissance et leur concentration finale peuvent être totalement différentes de ce qui est observé dans des cultures classiques, ce qui a un grand intérêt dans des domaines comme la biocatalyse. / Hierarchical porosity in solid foams allows the combination of the advantages offered by the different scales of structuration : macropores allow high porous volume and easy diffusion of reagents, while mesopores and micropores allow confinement and high specific surface areas. Integrative chemistry, associating soft matter and soft chemistry, offers a variety of synthetic pathways to generate such materials. We used emulsions and surfactants to template sol-gel chemistry in order to obtain silica foams bearing hierarchical porosity. These silica foams were employed as hard templates to synthesize carbon foams, used as electrodes in lithium-sulfur batteries bearing high capacities. We then explored the impact on performances of loading them with metallic nanoparticles. We also studied the potential of those carbon foams for hydrogen storage, and we obtained cycling capabilities with LiBH4 after loading them with metallic nanoparticles. Finally, the silica foams were used as a support for bacterial growth. Indeed, when bacteria grow in a confined medium, the kinetics of growth and their final concentration can be totally different than what is observed in classical cultures, which is of high interest for applications such as biocatalysis.

Les bactéries jouent un rôle clé dans les cycles biogéochimiques. Bien que l'effet du manteau neigeux en hiver dans la fonction et la composition des communautés bactériennes du sol ait été signalé, l'effet de la variation spatio-temporelle du manteau neigeux reste à étudier. Dans cette étude, nous avons caractérisé la dynamique spatio-temporelle des communautés bactériennes à partir de deux sites extrêmes selon un gradient de couvert neigeux. Pour cela, nous avons utilisé des approches moléculaires (SSCP et clonage / séquençage) et traditionnel (isolation par culture bactérienne). Les résultats présentés montrent que l'ensemble de la diversité bactérienne, sa composition et sa structure phylogénétique sont fortement liés à la durée de la couverture de neige. En outre, ces effets sont détectables au cours de la saison de végétation des plantes. Les facteurs biotiques et abiotiques (i.e. la sénescence des plantes et le pH du sol) jouent un rôle essentiel conduisant au regroupement de certaines bactéries en clades spécifiques (Acidobactéries, Actinobactéries, α-et β-Proteobactéries). Au cours de la saison de végétation des plantes, les clades de bactéries sont plus dispersés. La présente étude montre que, à un niveau taxonomique fin, la variation temporelle est un facteur plus important que la variation spatiale sur la diversité bactérienne. A un niveau taxonomique supérieur (i.e. sousphylum), la conclusion est inverse. Seule une petite fraction du total de la diversité bactérienne est cultivable et il se peut que certains groupes bactériens soient surreprésentés dans les plaques de culture. Cette étude apporte un nouvel éclairage sur le rôle de l'hiver et de la couverture neigeuse dans les distributions des communautés bactériennes. Cette étude peut-être utile pour prédire le comportement des bactéries dans les cycles des éléments nutritifs dans un contexte de réchauffement de la planète.

La biologie systémique cherche à comprendre la dynamique cellulaire qui émerge des interactions des constituantes cellulaires au cours du temps. La modélisation et la simulation sont des méthodes fondamentales de ce domaine. Nous nous inspirons de la proposition de Regev et Shapiro (2002) consistant à appliquer le pi-calcul stochastique comme langage formel de représentation de connaissances biomoléculaires. Nos études portent sur la modélisation à l´échelle moléculaire de l'expression génétique bactérienne et s'avèrent pertinentes pour des organismes supérieurs. Nos points de départs sont des études de cas concrets de la régulation de la bascule génétique du phage lambda, de la transcription et de la traduction. Ces études révèlent l'utilité de concepts de programmation tels que les objets concurrents et motivent une extension du pi-calcul stochastique avec des motifs de réception. Nous présentons une sémantique pour ce langage qui attribue des chaînes Markoviennes en temps continu aux programmes. Nous validons nos modèles par des simulations stochastiques.

Les méthodes RMN multidimensionnelles requises pour l'obtention d'une résolution atomique élevée sont relativement couteuses en temps expéri- mental, ce qui complique considérablement leur application à l'analyse d'échantillons en temps réel. La première partie de cette thèse traite des pro- grès récents dans le domaine de l'acquisition rapide des spectres de RMN . La deuxième partie concerne la paroi cellulaire des bactéries Gram-négatives et Gram-positives. En raison de son poids moléculaire élevé et de son car- actère non cristallin, nous avons appliqué la RMN du solide pour l'étudier. La qualité exceptionnelle des spectres de RMN solide permet l'étude, à résolution atomique, de la structure et de la dynamique du peptidoglycane et des acides téchoïques qui se lient de manière covalente au peptidoglycan (WTA). La détermination des propriétés dynamiques du peptidoglycane est aussi utilisée pour étudier les interactions entre protéines et peptidoglycane et la complexation avec des ions divalents.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'identification des micro-organismes reposait jusqu'à présent sur l'étude des caractères culturaux et biochimiques de chaque espèce. Depuis quelques années, la spectrométrie de masse de type Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Time Of Flight (MALDI-TOF) s'est développée dans les laboratoires de microbiologie clinique. Cette nouvelle technologie permet de réaliser très rapidement et à moindre coût un diagnostic d'espèce sur des colonies de bactéries ou de champignons isolées sur des milieux de culture solides.Dans un premier temps, nous avons montré que cette technologie permet de réaliser une identification des germes isolés en milieu liquide, comme les flacons d'hémoculture au cours des bactériémies par exemple. Ce dépistage se fait directement à partir du flacon positif, sans attendre l'isolement des colonies sur milieu solide. Ce diagnostic disponible dès le premier jour permet d'adapter l'antibiothérapie au phénotype de résistance habituel de l'espèce.Dans un deuxième temps, nous avons cherché à identifier la nature des biomarqueurs utilisés pour l'identification des espèces bactériennes, en prenant comme exemple la bactérie pathogène Neisseria meningitidis. La comparaison du génome et du protéome des souches entièrement séquencées a permis de mettre en évidence la nature exacte des protéines impliquées dans le diagnostic d'espèce. Par ailleurs, les protéines ribosomales étant majoritaires et pouvant servir d'outil épidémiologique, nous avons constaté que la mise en évidence de leurs variations sur le spectre de masse rend la différenciation de souches au sein d'une même espèce possible, en adaptant la méthode d'analyse. Enfin, nous avons présenté des résultats préliminaires encourageants sur l'exploitation du caractère constant de certaines protéines ribosomales visibles directement sur le spectre de masse, permettant de différencier des espèces très proches, comme Streptococcus pneumoniae et Streptococcus mitis.