Itch est une ligase de l’ubiquitine impliquée dans la reconnaissance et la dégradation des protéines par le protéasome. Itch contient trois sites phosphorylés par JNK et il a été démontré que la phosphorylation de ces résidus est nécessaire pour que Itch puisse reconnaître et ubiquityler les protéines c-Jun et JunB. Ces sites de phosphorylation se retrouvent dans le domaine PRD responsable des interactions de Itch avec les protéines à domaine SH3. Si la phosphorylation de Itch par JNK est importante pour réguler son activité avec c-Jun et JunB, on connaît peu de choses sur les interactions de Itch avec les protéines à domaine SH3 ainsi que l’implication de la phosphorylation dans leur régulation. Nous avons donc créé des mutants de Itch par mutagenèse dirigée où les sites de phosphorylation étaient remplacés par des alanines (mutant non phosphorylable) et où l’un des trois sites était remplacé par un acide aspartique (mutant constitutivement phosphorylé). Ces mutants sont utilisés dans des tests d’interaction et d’ubiquitylation, dans le but de déterminer l’impact de la phosphorylation de Itch dans la reconnaissance et l’ubiquitylation des protéines SH3. Nos résultats montrent que, contrairement au modèle proposé, la phosphorylation de Itch n’est pas essentielle à l’interaction de Itch avec l’endophiline, mais la phosphorylation de Itch module l’ubiquitylation ainsi que la dégradation de l’endophiline. La régulation de l’interaction de Itch avec ses substrats est donc différente selon le substrat. / Itch is an ubiquitin ligase involved in protein recognition and degradation by the proteasome. Itch has three phosphorylation sites targeted by JNK. These sites overlap a small proline rich domain responsible for Itch binding to SH3 domain proteins. Phosphorylation of Itch is important for Itch interaction with c-Jun and JunB. However, little is known about Itch interaction with SH3 proteins and the impact of phosphorylation on Itch ability to recognize and ubiquitinate SH3 proteins. We created a phosphomimic mutant of Itch and a mutant of Itch that cannot be phosphorylated by JNK. We tested these mutants in interaction and ubiquitination assays to determine their effect on Itch ability to bind and ubiquitinate Endophilin, an SH3 domain protein. Phosphorylation is not a prerequisite for Itch binding to Endophilin but phosphorylation of Itch modulates Itch ability to ubiquitinate Endophilin. Phosphorylation of Itch also modulates Endophilin fate, as phosphomimic Itch induces degradation of Endophilin compared to non-phosphorylated Itch. These results show that phosphorylation regulates Itch activity towards differents substrates in different ways.

La bléomycine est un antibiotique cytotoxique, son potentiel génotoxique est plus important quand elle est utilisée en combinaison avec des agents antinéoplasiques sur le cancer testiculaire, que sur les autres types qui développent souvent une résistance envers la drogue. Notre but consiste alors de mettre en évidence ce mécanisme de résistance en utilisant l’organisme modèle Saccharomyces cerevisiae. Nous avons démontré au sein de notre laboratoire, que les levures délétées au niveau de leur coactivateur transcriptionnel Imp2, présentent une hypersensibilité à la bléomycine, en raison de son accumulation toxique dans la cellule. Ceci suggère que Imp2 pourrait réguler l’expression d’une ou de plusieurs pompes à efflux, capables d’expulser la bléomycine à l’extérieur de la cellule. Pour tester notre hypothèse, nous avons recherché des suppresseurs multicopies capables de restaurer la résistance à la bléomycine chez le mutant imp2, et c’est ainsi que nous avons identifié l'activateur transcriptionnel Yap1. Ce dernier se lie à une région spécifique localisée au niveau du promoteur et permet d’activer l'expression d'un sous-ensemble de gènes, codant pour des pompes à efflux, impliquées dans la résistance aux drogues. Selon la littérature, au moins 27 pompes à efflux ont été identifiées chez la levure Saccharomyces cerevisiae, certaines d’entre elles disposent du site de liaison pour Yap1, tels que Qdr3, Tpo2 et Tpo1. Afin de déterminer si une de ces pompes expulse la bléomycine, nous avons créé des mutations simples et doubles en combinaison avec IMP2, aussi nous avons verifié si les mutants étaient sensibles à la drogue et enfin, nous avons testé si la surexpression de Yap1 pouvait restaurer le phénotype sauvage chez ces mutants, via l’activation de pompes à efflux. / Bleomycin is a cytotoxic antibiotic that, when used in combination with antineoplastic agents, has more genotoxic potential on testicular cancer than other types of cancer, which often develop resistance to the drugs. Our goal is to identify the resistance mechanism, using the organism Saccharomyces cerevisiae as a model. In our laboratory, we have demonstrated that deleted yeast strains on their transcriptional coactivator Imp2 have presented hypersensitivity to bleomycin due to the toxic accumulation inside the cell. This led us to believe that Imp2 might regulate the expression of one or more efflux pumps capable of expelling bleomycin outside the cell. To test our hypothesis, we sought multi-copy of suppressors capable of restoring bleomycin resistance in the mutant imp2. As a result we identified the transcriptional activator Yap1, which binds to a specific region within the promoter and activates the expression of subset of genes, encoding efflux pumps that are involved in drug resistance. Based on the literature, at least 27 efflux pumps have been identified in Saccharomyces cerevisiae. Some of these efflux pumps have binging sites for Yap1; such as Qdr3, Tpo2 and Tpo1. To determine whether or not one of these pumps expelled bleomycin, we proceded by single and double mutations in combination with IMP2. We also verified if these single and double mutants were sensitive to the drug, and then we have examined whether the overexpression of Yap1 could restore the wild phenotype in these mutants through the activation of efflux pumps.

Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) sont rares, mais indispensables pour soutenir la production des cellules matures du sang, un tissu en constant renouvellement. Deux caractéristiques principales les définissent; la propriété d’auto-renouvellement (AR), ou la capacité de préserver leur identité cellulaire suivant une division, et la multipotence, ce potentiel de différentiation leur permettant de générer toutes les lignée hématopoïétiques. De par leurs attributs, les CSH sont utilisée en thérapie cellulaire dans le domaine de la transplantation. Une organisation tissulaire hiérarchique est aussi préservée dans la leucémie, ou cancer du sang, une masse tumorale hétérogène devant être maintenue par une fraction de cellules au potentiel prolifératif illimité, les cellules souches leucémiques (CSL). Les travaux présentés dans ce manuscrit visent à explorer les bases moléculaires de l’AR, encore mal définies. Certains membres de la famille des facteurs de transcription à homéodomaine HOX sont impliqués dans la régulation de l’hématopoïèse normale, et leur dérégulation peut contribuer à la transformation leucémique. En particulier, la surexpression du gène Hoxb4 dans les CSH influence leur destin cellulaire, favorisant des divisions d’auto-renouvellement et leur expansion en culture et in vivo. En général, les CSH s’épuisent rapidement lorsque maintenue hors de leur niche ex vivo. Différents facteurs interagissent avec les HOX et modulent leur liaison à l’ADN, dont la famille des protéines TALE (Three Amino acid Loop Extension), comme MEIS1 et PBX1. En utilisant une stratégie de surexpression combinée de Hoxb4 et d’un anti-sens de Pbx1 dans les CSH, générant ainsi des cellules Hoxb4hiPbx1lo, il est possible de majorer encore d’avantage leur potentiel d’AR et leur expansion in vitro. Les CSH Hoxb4hiPbx1lo demeurent fonctionnellement intactes malgré une modulation extrême de leur destin cellulaire en culture. Les niveaux d’expressions de facteurs nucléaires, seules ou en combinaison, peuvent donc s’avérer des déterminants majeurs du destin des CSH. Afin d’identifier d’autres facteurs nucléaires potentiellement impliqués dans le processus d’AR des CSH, une stratégie permettant d’évaluer simultanément plusieurs gènes candidats a été élaborée. Les progrès réalisés en termes de purification des CSH et de leur culture en micro-puits ont facilité la mise au point d’un crible en RNAi (interférence de l’ARN), mesurant l’impact fonctionnel d’une diminution des niveaux de transcrits d’un gène cible sur l’activité des CSH. Les candidats sélectionnés pour cette étude font partie du grand groupe des modificateurs de la chromatine, plus précisément la famille des histones déméthylases (HDM) contenant un domaine catalytique Jumonji. Ce choix repose sur la fonction régulatrice de plusieurs membres de complexes méthyl-transférases sur l’AR des CSH, dont l’histone méthyl-transférases MLL (Mixed Lineage Leukemia). Cette stratégie a aussi été utilisée dans le laboratoire pour étudier le rôle de facteurs d’asymétrie sur le destin des CSH, en collaboration. Ces études ont permis d’identifier à la fois des régulateurs positifs et négatifs de l’activité des CSH. Entre autre, une diminution de l’expression du gène codant pour JARID1B, une HDM de la lysine 4 de l’histone H3 (H3K4), augmente l’activité des CSH et s’accompagne d’une activation des gènes Hox. En conclusion, divers déterminants nucléaires, dont les facteurs de transcription et les modificateurs de la chromatine peuvent influencer le destin des CSH. Les mécanismes sous-jacents et l’identification d’autres modulateurs de l’AR demeurent des voies à explorer, pouvant contribuer éventuellement aux stratégies d’expansion des CSH ex vivo, et l’identification de cibles thérapeutiques contre les CSL. Mots-clés : cellules souches hématopoïétiques, Hoxb4, Pbx1, auto-renouvellement, histone déméthylases, RNAi / Hematopoietic stem cells (HSC) are rare, but essential to sustain the constant production of all mature blood cells, a constantly renewing tissue. They are defined by two main characteristics; namely self-renewal (SR), or the capacity to preserve cell identity following division, and multipotency, the differentiation potential that allows them to generate all hematopoietic lineages. Given their attributes, HSC are used for cellular therapy in the transplantation field. A hierarchy in tissue organisation is also preserved in leukemia, or blood cancer, a heterogeneous tumor mass that is sustained by a subset of cells with unlimited SR potential, the leukemia stem cells (LSC). Studies presented in this manuscript aim to explore the molecular basis underlying SR, which are still poorly defined. Certain members of the HOX family of homeodomain transcription factors are involved in the regulation of normal hematopoiesis, and their deregulation can contribute to leukemia development. In particular, Hoxb4 overexpression in HSC influences cells fate, favouring SR divisions and their subsequent expansion in culture and in vivo. In general, HSC exhaust rapidly when maintained ex vivo, outside of their niche. Several factors interact with HOX and modulate their binding to DNA, including members of the TALE (Three Amino acid Loop Extension) protein family, such as MEIS1 and PBX1. Using a strategy of combined overexpression of Hoxb4 and an anti-sense to Pbx1in HSC, generating Hoxb4hiPbx1lo cells, it is possible to further impact on their SR potential and expansion in vitro. These Hoxb4hiPbx1lo cells remain functionally intact despite extreme modulation of their cell fate in culture. Levels of expression of nuclear factors, alone or in combination, can thus impact significantly on HSC fate. In order to identify other nuclear factors potentially involved in the process of HSC self-renewal, a strategy enabling simultaneous assessment several gene candidates was elaborated. To this end, progress made in terms of HSC purification and their culture in micro-wells facilitated the setup of an RNAi (RNA interference) screen, measuring the functional impact of lowering gene candidate transcript levels on HSC activity. Gene candidates selected for this study belong to the greater group of chromatin modifiers, more specifically the family of histone demethylases (HDM) containing a Jumonji catalytic domain. This choice stems from the regulatory function of several members of histone methyl-transferase complexes on HSC self-renewal, including the histone methyl-transferase MLL (Mixed Lineage Leukemia). This strategy was also used in the laboratory to study the role of asymmetry factors on HSC fate, in a collaborative study. These studies enabled identification of both positive and negative regulators of HSC activity. Among these, reduced expression of the gene coding for JARID1B, a histone 3 lysine 4 (H3K4) HDM, increased HSC activity was associated with Hox genes activation. In conclusion, several nuclear determinants, including transcription factors and chromatin modifiers, can influence HSC fate. Underlying mechanisms and identification of additional modulators of SR remain areas to explore, which could eventually contribute to HSC expansion strategies ex vivo, and identification of therapeutic targets against LSC. Keywords: hematopoietic stem cells, Hoxb4, Pbx1, self-renewal, histone demethylases, RNAi

Cette thèse a pour but l'analyse de la dynamique de facteurs de transcription dans le noyau. Les interactions entre molécules nucléaires dans des cellules vivantes ont été décrites comme étant suffisamment transitoires pour que la dynamique de ces molécules puisse être considérée comme étant de la diffusion effective [MISTELI2001, PHAIR]. Etant donné la géométrie des chemins possibles dans le noyau et la haute densité de ce compartiment en molécules diverses, il a été démontré par de nombreux calculs que la diffusion est non seulement le moyen de transport la moins gourmande en énergie, mais également la plus efficace. Ceci nous mène à nous demander comment la cellule permet de contrôler son état transcriptionnel global au vu de la nature stochastique du déplacement de ces facteurs de transcription. Jusqu'à présent, la recherche de cible a été souvent étudiée en utilisant le " temps de premier passage ", c'est-à-dire le temps que met une particule diffusant librement pour atteindre sa cible. Dans le cas d'un compartiment aussi complexe que le noyau, où de nombreuses interactions non spécifiques peuvent avoir lieu, et avec une quantité limitée de protéines distribuées de façon homogène, le temps nécessaire pour qu'une protéine trouve sa cible est en complet décalage avec l'efficacité à laquelle fonctionnent les systèmes biologiques.

Le diagnostic moléculaire est un diagnostic basé sur l'analyse des acides nucléiques nécessite incontestablement la préparation d'échantillon. Cette préparation à pour objectif d'extraire des acides nucléiques d'un milieu généralement très complexe, de les purifier, de les concentrer voir les transporter dans des microsystèmes utilisés comme outils de diagnostic. Aujourd'hui, l'utilisation de nouvelles technologies et en particulier l'utilisation de supports solides ont permis de palier à un grand nombre de problèmes comparé aux méthodes conventionnelles. L'évolution de ces supports solides en particules colloïdales a permis de répondre à la demande des nouvelles technologies en apportant, une grande surface spécifique, une séparation rapide suite au caractère magnétique, un transport simple dans les microsystèmes et une chimie de surface modulable pour une bonne extraction de l'analyte recherchée. Ainsi, l'objet de cette étude est la synthèse de la silice magnétique submicronique en taille pour l'extraction des acides nucléiques. La synthèse de la silice magnétique a été conduite en trois étapes. Dans un premier temps, la synthèse de ferrofluide organique a été réalisée par coprécipitation des chlorures ferriques et ferreux en basic avant transfert en milieu organique. La deuxième étape a été la préparation d'émulsions magnétiques stables, fortement magnétiques (pour une séparation rapide) et de taille relativement homogène et reproductible. Le ferrofluide préparé organique préparé a été émulsionné pour préparer une émulsion huile dans l'eau (O/W) en utilisant un tensioactif anionique. L'émulsion magnétique a été ensuite encapsulée par une écorce de silice via le procédé sol-gel. Le procédé d'encapsulation a été optimisé via une étude systématique et par une caractérisation physicochimie et colloïdale complète de particules. La caractérisation morphologique des particules obtenues a montré une structure coeur magnétique et une écorce de silice parfaitement homogène. Ces particules de silice magnétique ont été utilisées pour étudier l'adsorption des acides nucléiques (fragment d'ADN) en fonction du pH et de la salinité. Les résultats montrent une bonne capacité d'adsorption des acides nucléiques et également un bon relargage. Ce résultat encourageant montre que ces particules peuvent être utilisées dans le diagnostic moléculaire où l'extraction, la purification et la concentration des acides nucléiques sont très recherchées

Le facteur de transcription BP1 humain est exprimé dans les cellules érythroïdes pendant le développement fœtal mais son niveau d’expression est réduit au stade adulte. Les études antérieures in vitro ont montré que BP1 est un répresseur du gène adulte de β-globine mais sa fonction dans la régulation des gènes ε et γ n’a pas été abordée à ce jour. Dans notre étude, nos analyses de BP1 humain ont été menées in vivo au stade embryonnaire en utilisant une lignée de souris transgénique surexprimant BP1 dans les cellules érythroïdes définitives murines. Au niveau protéique, BP1 humain est exprimé aux âges E12.5 et E13.5 dans les cellules érythroïdes fœtales des embryons transgéniques. Toutefois, les niveaux de BP1 humain ne perturbent pas l’érythropoïèse définitive fœtale: les embryons transgéniques ne sont pas anémiques et ne meurent pas in utero. La surexpression de BP1 humain altère tout de même le niveau endogène des facteurs de transcription Ikaros et SOX6 impliqués dans la régulation des gènes de β-globine durant l’érythropoïèse définitive fœtale murine. Chez les embryons doubles transgéniques exprimant BP1 et les gènes humains de β-globine à E12.5, l’expression du gène adulte β est réduite alors que celle des gènes ε et γ est non réprimée. Les mesures d’expression des gènes humains de β-globine effectuées en absence d’Ikaros à E12.5 précisent le rôle de BP1 humain dans l’activation du gène embryonnaire ε. Dans les cellules érythroïdes fœtales murines dépourvues d’Ikaros à E12.5, BP1 humain augmente grandement l’expression des facteurs de transcription EKLF et BCL11A et semble déréprimer l’expression de SOX6, ce qui conduit à une répression des gènes fœtaux et une activation du gène adulte β au jour embryonnaire murin suivant. Puisque BP1 atténue l’altération de l’expression des gènes fœtaux et adultes causée par l’absence d’Ikaros, nous proposons que BP1 et Ikaros soient liés dans les mécanismes de transcription des gènes humains de β-globine. / The transcription factor BP1 is expressed in erythroid cells during fetal development but is downregulated at adult stage. In vitro previous studies revealed that BP1 acts as a repressor of adult β-globin gene expression but its function in ε and γ globin gene regulation has not been investigated so far. In our studies, BP1 functions analyses were proceeded in vivo at embryonic stage by using a transgenic mouse line overexpressing human BP1 in murine definitive erythroid cells. At protein level, human BP1 is expressed in E12.5 and E13.5 fetal erythroid cells of transgenic embryos. However, levels of human BP1 do not impair murine fetal definitive erythropoiesis : transgenic embryos are not anemic and survive during gestation. Overexpression of human BP1 impairs, nonetheless, endogenous level of the transcription factors Ikaros and SOX6 involved in β-globin gene regulation during murine fetal definitive erythropoiesis. In double transgenic mice expressing BP1 and human β-globin genes at embryonic day E12.5, β gene expression is reduced whereas ε- and γ-globin genes are not repressed. Measurements of β-globin gene expression in absence of Ikaros pinpoint the role of human BP1 in embryonic ε-globin gene activation. In E12.5 Ik-/- murine fetal erythroid cells, human BP1 highly increases EKLF and BCL11A transcription level and seems to derepress SOX6 expression which lead to γ silencing and β activation at E13.5. Since BP1 attenuates globin gene alterations caused by absence of Ikaros, we propose that BP1 and Ikaros are linked in transcriptional mechanisms of human β-globin genes.

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La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative d’évolution toujours fatale. Dans les formes sporadiques (SLAS), l’étiologie demeure inconnue et l’hypothèse d’une participation génétique dans le cadre d’un modèle de maladie complexe est envisagée. Notre travail porte sur deux gènes de susceptibilité dans la SLAS : le gène de l’Apolipoprotéine E (APOE) et le gène impliqué dans l’hémochromatose familiale de type 1 (HFE). Notre première étude confirme sur une population de 1482 patients atteints de SLA sporadique le lien entre allèle ε4 et la forme bulbaire de la maladie mais uniquement chez les hommes. Nous proposons une explication physiopathologique faisant intervenir le récepteur aux androgènes, particulièrement exprimé au niveau des motoneurones bulbaires. Notre deuxième étude sur 244 patients et 302 contrôles ne retrouve pas l’association entre le polymorphisme H63D et le risque de SLA sporadique notée dans d’autres populations. En revanche, l’allèle Y du polymorphisme C282Y semble exercer un effet protecteur vis-à-vis de la SLA. Ces données sont discutées dans le contexte de l’hypothèse physiopathologique du stress oxydant. / Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease. The cause of sporadic cases (SALS) remains unknown but a genetic participation in a model of complex disease is suspected. Our work concerns two susceptibility genes for SALS: Apolipoprotein E gene (APOE) and the gene involved in familial hemochromatosis (HFE). Our first study including 1482 patients with SALS confirms a link between ε4 allele and bulbar-onset of the disease, only in men. We suggest a pathophysiological explanation with a role for the androgen receptor which is particularly abundant in motor neurons of the brainstem. Our second study about 244 patients and 302 controls did not find any association between the H63D polymorphism and SLAS, which has previously been showed. However, the Y allele of the C282Y polymorphism seems to exert a protective effect against SALS. We discuss these data within the pathophysiological hypothesis of oxidative stress in ALS.

Onchocerciasis is a severely debilitating yet neglected tropical disease (NTD) currently affecting approximately 15.5 million people, including 12.2 million people with skin disease and 1.025 million with vision loss. The disease causes social stigma, generates and perpetuates poverty, and leads ultimately to irreversible unilateral or bilateral blindness if untreated. Consequently, onchocerciasis is a major impediment to socioeconomic development in addition to being a major public health concern in some African countries. Many control programs have been launched against the disease with moderate successes achieved in Africa. These limited outcomes are partially due to the unavailability of reliable, non-invasive and easily applicable diagnostic tools for mapping endemic regions, monitoring control program successes, determining treatment endpoints and post-elimination surveillance. The current WHO recommendations for certification of elimination include the use of the Ov16 antibody detection ELISA which is flawed by an intrinsic systematic error as 15-25% of infected populations may not produce antibodies against this antigen due to genetic restrictions. With the recent shift in the global health goal of onchocerciasis from control to elimination, there is a need for the development of novel appropriate tools. These tools include amongst others, drugs, diagnostics, and vaccines. In this work, bioinformatics analyses combined with immunological assays were applied in a bid to develop potential tools for the current elimination programs. With regards to chemotherapy, Ivermectin which has been the sole drug for onchocerciasis treatment for over 30 years kills only the microfilariae (mf) leaving the adult worms intact which continue to produce the mf. Moreover, there is a recent problem of development of parasite resistance to this drug. In addition, moxidectin which was recently approved for treatment is contra-indicated in pregnant women and children under 12 who could continue to serve as reservoirs for infection. There is therefore a need to develop new treatment strategies, preferably for macrofilaricidal drugs. For a total eradication of onchocerciasis, diagnosis and treatment must be complemented with vaccine development. The aim of this work was therefore (i) to characterise an O. volvulus antigen, Ov58GPCR and (ii) to design an epitope-based chimeric antigen, which we designated, Ov-DKR-1, within the framework of the development of onchocerciasis control tools. In order to achieve the first goal, towards diagnosis, synthetic peptides representing linear B-epitopes and the recombinant extracellular domain of a G-protein coupled receptor (GPCR) with diagnostic potential were tested for their immune responses using serum from onchocerciasis-infected individuals and various controls. The results obtained indicate that (i) the O. volvulus antigen, Ov58GPCR is a G-protein coupled receptor (GPCR) conserved in related nematodes, (ii) synthetic peptides predicted to be in the extracellular domain (ECD) of Ov58GPCR are indeed immunogenic epitopes in onchocerciasis-infected individuals, (iii) synthetic peptide cocktails discriminate between actively-infected individuals, treated non-infected individuals and healthy African controls, (iv) polyclonal antibodies against one of the peptides or against the bacterially-expressed ECD reacted specifically with the native antigen in O. volvulus total and surface extracts, (v) Ov58GPCR is transcribed in both larvae and adult parasite stages, (vi) IgG and IgE responses to the recombinant ECD decline with Ivermectin treatment. All these findings suggest that the recombinant extracellular domain and synthetic peptides of Ov58GPCR, as well as the specific immune responses generated, could be harnessed in the context of disease diagnosis and surveillance. To assess the potential role of Ov58GPCR in drug or vaccine target development, preliminary examination on the essentiality of the Ov58GPCR for parasite survival was evaluated through RNA interference. A short-interfering RNA (siRNA) sequence targeting the gene designed and tested by soaking with O. volvulus male worms resulted in a reduction in motility. Results indicated that the gene may be involved primarily in motility. Further investigations are recommended in this light. With regards to the second goal, towards the development of a potential immune-protective tool, many indicators reveal the possibility of the development of protective tools against onchocerciasis. Consequently, an immuno-informatics approach was applied to design a filarial-conserved multi-epitope subunit vaccine candidate consisting of B-and T-cell epitopes of proteins reported to be potential novel vaccine candidates. Conservation of the selected proteins in other nematode parasitic species and predicted epitopes suggests that the generated chimera protein (Ov-DKR-1) could be vital in cross-protection. The 3D structure was predicted, refined and validated bioinformatically. Protein-protein docking of the chimeric vaccine candidate with the TLR4 receptor predicted efficient favourable binding. Immune simulation predicted significantly high levels of IgG1, T-helper, T-cytotoxic cells, INF-γ, and IL-2 responses. Overall, the designed chimeric peptide demonstrated antigenicity superior to the current vaccine candidates. / L’onchocercose est une maladie tropicale sévèrement débilitante mais négligée qui touche actuellement environ 15,5 millions de personnes, dont 12,2 millions de souffrant de maladies de la peau et 1,025 millions de souffrant de perte de vision. La maladie provoque une stigmatisation sociale, génère et perpétue la pauvreté et finit par conduire à une cécité unilatérale ou bilatérale irréversible si elle n'est pas traitée. En conséquence, l’onchocercose est un obstacle majeur au développement socioéconomique en plus d’être une préoccupation majeure pour la santé publique. De nombreux programmes de lutte ont été lancés contre la maladie, avec quelques succès en Afrique. Ces résultats sous-optimaux (limités) sont en partie dus à l’absence d’outils fiables, non invasifs et facilement applicables pour la cartographie des régions endémiques, le suivi des succès des programmes de contrôle, la détermination des paramètres de traitement et la surveillance post-élimination. Les recommandations actuelles de l’OMS pour la certification de l’élimination incluent l’utilisation du test ELISA de détection d’anticorps Ov16, entaché d’une erreur systématique intrinsèque puisque 15 à 25% des populations infectées peuvent ne pas produire d’anticorps contre cet antigène en raison de restrictions génétiques. Avec l’évolution récente de l’objectif de santé mondial de l’onchocercose de passé de la lutte à l’élimination, il est donc nécessaire de mettre au point de nouveaux outils appropriés. Ces outils nécessaires incluent, entre autres, des médicaments, des diagnostics et des vaccins. Dans ce travail, des analyses bio-informatiques combinées à des tests immunologiques ont été appliquées dans le but de développer des outils potentiels pour les programmes d'élimination actuels. En ce qui concerne la chimiothérapie, l’ivermectine, qui est le seul médicament utilisé depuis plus de 30 ans pour le traitement de l’onchocercose, ne tue que les microfilaires (mf) laissant intacts les vers adultes qui continuent à produire le mf. A ceci joint, il y a le problème récent du développement de la résistance des parasites à ce médicament. En outre, un traitement récemment approuvé, la moxidectine, est contre-indiquée chez les femmes enceintes et les enfants de moins de 12 ans qui pourraient continuer à servir de réservoirs d’infection. Il est donc absolument nécessaire d’élaborer de nouvelles stratégies de traitement, de préférence pour les médicaments macrofilaricides. Pour une éradication totale de l’onchocercose, le développement du vaccin doit être complété par le diagnostic et le traitement. Le but de ce travail est donc de caractériser un antigène d'O. volvulus, Ov58GPCR et de concevoir un antigène chimérique à base d'épitope, que nous avons appelé Ov-DKR-1, dans le cadre du développement d'outils de contrôle de l'onchocercose.Concernant le premier objectif, des peptides synthétiques représentant des épitopes B linéaires et le domaine extracellulaire (DEC) recombinant d'un récepteur couplé à la protéine G (GPCR) présentant un potentiel diagnostique ont été testés pour déterminer leur réponse immunitaire en utilisant du sérum d'individus infectés par l'onchocercose et divers témoins. Les résultats obtenus indiquent que (i) l'antigène d'O. volvulus, Ov58GPCR est un récepteur couplé à la protéine-G (GPCR) conservé dans les nématodes apparentés (ii) les peptides synthétiques prédits comme localisés dans le domaine extracellulaire de Ov58GPCR sont bien des epitopes immunogéniques chez les individus infectés par l’onchocercose, (iii) les cocktails de peptides synthétiques établissent une distinction entre les individus activement infectés avec l’onchocercose, les individus non-infectés traités et les témoins africains en bonne santé, (iv) les anticorps polyclonaux contre un des peptides ou le domaine extracellulaire exprimé au bactéries réagisent spécifiquement avec l'antigène natif dans les extraits total et de surface d'O. volvulus, (v) Ov58GPCR est transcrit aux stades larvaire et adulte, (vi) les niveaux détectés d’IgG et IgE grâce à le DEC recombinant diminuent au cours du traitement par l'ivermectine. Toutes ces découvertes suggèrent que le domaine extracellulaire recombinant et les peptides synthétiques de Ov58GPCR, ainsi que les réponses immunitaires spécifiques générées, pourraient être exploités dans le contexte du diagnostic et de la surveillance de la maladie. Pour évaluer le rôle potentiel d’Ov58GPCR dans le développement de médicaments ou de vaccins cible, un examen préliminaire de l’indispensabilité du gène Ov58GPCR pour la survie du parasite a été évalué par interférence d’ARN. Une séquence d'ARN interférant court (ARNic) ciblant le gène conçu et testé par trempage avec des vers mâles d'O. volvulus a entraîné une réduction de la motilité. Les résultats ont indiqué que le gène pourrait être impliqué principalement dans la motilité. Des investigations complémentaires sont recommandées dans cette optique.Concernant le deuxième objectif, de nombreux indicateurs révèlent la possibilité de développer des outils de protection contre l’onchocercose. En conséquence, une approche immuno-informatique a été appliquée pour concevoir un candidat-vaccin des sous-unités de multi-épitopes conservées-filarienne consistant des épitopes de cellules B et T de protéines qui seraient de nouveaux candidats vaccins. La conservation des protéines sélectionnées chez d'autres espèces parasitaires de nématodes et d'épitopes prédits suggère que la protéine chimère générée (Ov-DKR-1) pourrait être vitale pour la protection croisée. La structure 3D a été prédite, raffinée et validée bioinformatiquement. La fixation protéine-protéine du candidat vaccin chimère au récepteur TLR4 prédit une liaison favorable efficace. La simulation immunitaire prédit des niveaux significativement élevés d'IgG1, de réponses T-helper, de cellules T-cytotoxiques, de INF-γ et d'IL-2. Globalement, le peptide chimère conçu a démontré une antigénicité supérieure aux candidats vaccins actuels. / Option Biologie moléculaire du Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Une meilleure compréhension du rôle des bactéries dans les écosystèmes aquatiques nécessite une meilleure connaissance de la dynamique, de la composition et des facteurs de contrôle des groupes qui constituent ces communautés. Toutefois, les études qui se sont intéressées à cet aspect de l'écologie microbienne aquatique ont, pour la plupart, concerné les groupes bactériens dominants. Parmi les phyla bactérien non dominants, les Planctomycetes restent peu connus tant en terme de dynamique que de rôle fonctionnel en milieu naturel, bien qu'étant reconnus ubiquistes. Le manque de connaissances sur ce groupe est encore plus marqué dans les écosystèmes lacustres. Pourtant, les quelques études consacrées à ce groupe bactérien dans les écosystèmes aquatiques indiquent qu'ils sont impliqués dans deux processus clés de leur fonctionnement à savoir l'oxydation de l'ammonium en conditions anaérobies (anammox) ainsi que la dégradation et le changement de qualité de la matière organique dissoute. L'objectif principal de cette thèse était donc de caractériser la diversité, la dynamique spatio-temporelle ainsi que les facteurs de contrôle des Planctomycetes dans les lacs, dans le but de mieux connaître la dynamique des bactéries non dominantes, qui constituent une très large part de la diversité bactérienne totale. L'absence d'outils moléculaires permettant de caractériser les communautés de Planctomycetes dans les lacs nous a tout d'abord conduit à faire une rigoureuse mise au point méthodologique. Cette dernière a abouti à la caractérisation d'un couple d'amorces (PLA352F/PLA920R) permettant de détecter et d'amplifier spécifiquement tous les genres de Planctomycetes dans ces écosystèmes, et pouvant être utilisé dans les approches d'empreintes moléculaires comme la DGGE. L'étude spatio-temporelle, réalisée dans deux lacs péri-alpins à partir de ce couple d'amorces, a ensuite permis de révéler que les Planctomycetes, malgré leur faible abondance relative dans la communauté bactérienne lacustre, présentent une richesse taxonomique élevée jusqu'ici insoupçonnée. Ils sont caractérisés par une structure taxonomique similaire aux bactéries dominantes puisqu'ils sont composés d'un nombre réduit d'OTUs dominantes et d'un très grand nombre d'OTUs faiblement représentées en nombre de séquences. Ce résultat soutient l'idée selon laquelle le concept de cores species (espèces dominantes) et de satellites species (espèces rares), récemment transposé aux groupes bactériens dominants, s'applique aussi aux groupes moins abondants ou rares. Nos résultats ont également mis en évidence que les communautés de Planctomycetes des lacs étaient très structurées dans l'espace et dans le temps. Les patterns de distribution de ce phylum bactérien étaient très similaires à ceux décrits pour les groupes bactériens plus abondants à savoir (i) une forte hétérogénéité verticale (certains genres étant présents essentiellement dans les couches profondes des lacs) ainsi qu' (ii) une dynamique saisonnière importante principalement mise en évidence dans la partie épilimnique des lacs. Cette structuration n'est pas le fruit d'une dispersion aléatoire liée à des processus stochastiques comme l'immigration mais est au contraire fortement dépendante des facteurs environnementaux. Nos résultats ont en effet montré que la richesse spécifique ainsi que la diversité des communautés de Planctomycetes sont fortement dépendantes de l'évolution du pH. De même, la température semble également être un facteur clé dans la dynamique et la composition globale des Planctomycetes. En revanche, l'effet des nutriments inorganiques semble moins influent dans le contexte de notre étude et la compétitivité des Planctomycetes vis-à-vis de ces ressources pourrait dépendre d'autres facteurs que nous n'avons pas analysés. / Understanding the role of microbes in the functioning of ecosystems is currently one of the major challenges in microbial ecology. One important step to this challenge is the assessment of the diversity of these microbial communities and their driving factors. With the recent methodological advances in molecular approaches, knowledge on the structural and functional diversity of bacterial communities in aquatic ecosystems has considerably increased during the last twenty years. However most of these studies concerned either the bacterial community or the most abundant bacterial groups, such as Actinobacteria and Proteobacteria. Only few data are available on the dynamics and diversity of less abundant but ubiquitous phyla such as Planctomycetes. This is particularly true for freshwater ecosystems, for which data on this phylum are much less abundant, compared to marine and soil ecosystems. Yet, members of this bacterial group are thought to play an important role in biogeochemical processes in aquatic systems, including nitrogen cycling and degradation of organic matter. Thus, the aims of this thesis were (1) to compare the structure and the composition of the Planctomycetes communities in two peri-alpine lakes with contrasting environmental conditions (2) to assess the vertical and temporal variations in the composition of these communities and (3) to characterize the different environmental factors that control these communities.