L’émergence de formes multirésistantes de tuberculose et la résistance intrinsèque de Mycobacterium abscessus à de nombreux anti-infectieux imposent l’identification de nouveaux antibiotiques et de nouvelles stratégies thérapeutiques. Les mycobactéries sont naturellement peu sensibles aux β-lactamines par production d’une β-lactamase et de cibles atypiques de faible affinité, les L,D-transpeptidases, qui sont efficacement inactivées par une seule classe de β-lactamines, les carbapénèmes. L’objectif de la thèse est d’étudier le mode d’action des β-lactamines afin de proposer des stratégies permettant d’optimiser ces antibiotiques. Pour comprendre la spécificité des L,D-transpeptidases vis-à-vis des carbapénèmes, nous avons étudié la cinétique et le mécanisme de la réaction d’inactivation de ces enzymes par différentes méthodes de spectroscopie en flux arrêté. Nos résultats indiquent que l’efficacité des carbapénèmes est due à leur capacité à former rapidement un intermédiaire tétrahédrique et à la stabilité de l’acylenzyme. La spécificité des L,D-transpeptidases pour les carbapénèmes ne dépend pas de leurs chaînes latérales, qui pourraient être modifiées pour améliorer les propriétés pharmacologiques de ces antibiotiques. Chez M. abscessus, nous avons identifié un inhibiteur de la β-lactamase, l’avibactam, qui augmente l’activité de certaines β-lactamines in vitro, en intracellulaire et dans un modèle d’infection du poisson zèbre. Nos résultats montrent que les β-lactamines peuvent être optimisées pour le traitement des infections dues aux mycobactéries multirésistantes par l’amélioration de l’inactivation des cibles ou l’inhibition des β-lactamases. / The emergence of multidrug-resistant tuberculosis and the intrinsic resistance of Mycobacterium abscessus to most antibiotics require the identification of new drugs and new therapeutic strategies. Mycobacteria are naturally poorly susceptible to β-lactam antibiotics due to production of a β-lactamase and of atypical low-affinity targets, the L,D-transpeptidases, which are effectively inactivated by a single class of β-lactams, the carbapenems. The aim of the thesis is to study the mode of action of β-lactams to propose strategies for the optimization of these antibiotics. To understand the specificity of L,D-transpeptidase for carbapenems, we have studied the kinetics and mechanism of inactivation of these enzymes using various stopped-flow spectroscopic methods. Our results indicate that the efficacy of carbapenems is due to their ability to rapidly form a tetrahedral intermediate and to the stability of the acylenzyme. The specificity of the L,D-transpeptidases for carbapenems does not depend upon the side chains of the drugs, which may be modified to improve their pharmacological properties. In M. abscessus, we have shown that the β-lactamase inhibitor avibactam increases the activity of various β-lactams in vitro, intracellularly, and in zebrafish model. Our results show that β-lactams can be optimized for the treatment of infections due to multidrug-resistant mycobacteria by improving inactivation of the targets and by inhibiting the β-lactamases.

Les hypersensibilités retardées (HSR) cutanées sont hétérogènes, à la fois par la nature des mécanismes impliqués (allergiques versus non allergiques) mais aussi par les différents degrés de sévérité rencontrés. Seules les HSR allergiques sont dues à la présence de lymphocytes T (LT), mal caractérisés chez l'homme. Le but de ce travail est d'étudier la contribution des LT CD8 cytotoxiques dans le développement et la sévérité des HSR cutanées chez l'homme, à partir de deux pathologies fréquentes : les toxidermies aux béta lactamines et l'eczéma allergique de contact à la para-phénylènediamine (PPD). Tout d'abord, la présence de LT spécifiques de médicament au sein des toxidermies aux béta lactamines a été recherchée in vivo et in vitro. Nous avons montré que les HSR sévères étaient plus souvent d'origine allergique que les HSR bénignes. Nous avons ensuite caractérisé le rôle des LT CD8 dans les HSR allergiques. Dans les toxidermies bénignes à l'amoxicilline, l'étude de la cinétique de recrutement des LT au niveau cutané ainsi que l'analyse des LT spécifiques du sang circulant ont permis de mettre en évidence le rôle essentiel des LT CD8 cytotoxiques dans l'initiation de ces réactions. Ensuite, dans l'eczéma allergique de contact à la PPD, un recrutement épidermique précoce des LT CD8 associés à des marqueurs de cytotoxicité, a été retrouvé, corrélé avec la sévérité des lésions. Ces résultats ont été confortés par ceux obtenus dans un modèle pré-clinique d'HSR allergique à la PPD chez la souris. En conclusion, ce travail montre que les LT CD8 cytotoxiques pourraient être les principales cellules effectrices des HSR cutanées allergiques chez l'homme / Skin delayed hypersensitivity (DHS) are heterogeneous, by the nature of the mechanisms involved (allergic versus non allergic) and also by their different degrees of severity. Only allergic DHS is due to T cells, poorly characterized in humans. The aim of this work is to study the contribution of cytotoxic CD8 T cells in the development and severity of skin DHS in humans, induced by two common diseases: cutaneous adverse drug reactions to beta lactam antibiotics and allergic contact dermatitis to para-phenylenediamine (PPD). First, the presence of drug specific T cells in cutaneous adverse drug reactions to beta lactams was investigated in vivo and in vitro. We showed that severe DHS were more often allergic than benign DHS. Then, we characterized the role of CD8 T cells in allergic DHS. In benign cutaneous adverse drug reactions to amoxicillin, the study of the kinetics of skin T cell recruitment as well as the analysis of circulating specific T cells highlight the essential role of cytotoxic CD8 T cells in the initiation phase of these reactions. In allergic contact dermatitis to PPD, early recruitment of epidermal CD8 T cells associated with cytotoxic markers was found, correlated with the severity of lesions. These results were supported by those obtained in a mouse model of allergic contact dermatitis to PPD. In conclusion, this work showed that cytotoxic CD8 T cells could be the main effector cells of allergic skin DHS in humans