La protéine « Selenium Binding Protein » (SBP1), présente chez la plupart des êtres vivants, a un rôle qui n'est pas encore élucidé. Cette protéine possède dans sa structure primaire de nombreux sites potentiels de liaisons aux métaux. Chez Arabidopsis thaliana, la surexpression de SBP1 augmente la tolérance à deux composés toxiques pour la plante, le cadmium (Cd) et le sélénium (Se) qui sont présents dans les sols pollués. Pour mieux comprendre la fonction de SBP1 dans les mécanismes de détoxication, une démarche intégrée combinant deux approches complémentaires, in vitro et in planta, a été menée. La caractérisation biochimique de SBP1 a mis en évidence ses propriétés chélatrices vis-à-vis de différents ligands dont le Cd et le Se. Le Cd se lie à SBP1 avec un ratio molaire ligand/SBP1 de 3 et un KD de 2,2 × 10-7 M via principalement des acides aminés soufrés et potentiellement à moindre échelle des résidus histidines. Le Se, initialement sous forme SeO32-, se lie à SBP1 de façon covalente, avec un ratio molaire ligand/SBP1 de 1, via les cystéines 21 et 22 pour former une liaison de type R-S-Se-S-R. Les analyses in planta de localisation subcellulaire ont montré que SBP1 était à la fois cytosolique et nucléaire. L'utilisation de lignées bioluminescentes a permis d'analyser la zone promotrice du gène SBP1. Le motif cis ‘GAGAC' connu pour être impliqué dans la régulation de certains gènes à une carence en soufre (S) a été identifié comme élément cis majeur de la régulation de l'expression de SBP1 en réponse à différents stress, dont le Cd et le Se. Ce résultat démontre l'existence d'un lien entre la fonction de SBP1 et une demande en S de la cellule. La surexpression de SBP1 in planta perturbe le niveau d'accumulation du Se dans les parties aériennes, mais pas sa spéciation. L'ensemble de ces résultats semble indiquer que SBP1 soit impliquée dans des mécanismes de détoxication via ses propriétés chélatrices et qu'elle joue également un rôle dans le métabolisme du S et du Se. / The function of the protein “Selenium binding protein 1” (SBPP1), present in almost all organisms, is not yet well established. This protein has numerous potential metal binding sites. In Arabidopsis thaliana, SBP1 overexpression increases tolerance to two toxic compounds for the plant, cadmium (Cd) and selenium (Se), which are often found as soil pollutants. For a better understanding of SBP1 function and its involvement in detoxification mechanisms, an integrated approach combining in vitro and in planta experiments, has been performed. Biochemical characterization of SBP1 has revealed its chelating properties to different ligands including Cd and Se. Cd is bound to SBP1 with a metal ion to protein molar ratio of 3 and a KD of 2.2 × 10-7 M mainly via sulfur-containing amino acids and potentially histidine residues. Se from SeO32- can covalently bound SBP1 with a ligand to protein molar ratio of 1. This binding occurs via cysteines 21 and 22 and forms a R-S-Se-S-R complex. In planta analyses have shown that SBP1 is cytosolic and nuclear. The use of bioluminescent lines allowed the identification of a GAGAC motif in the SBP1 promoter region. This motif is a sulfur starvation responsive element and a major cis element involved in SBP1 expression in response to stress, including Cd and Se. The result directly links SBP1 function to an enhanced sulfur demand of the cell. SBP1 over expression in plants disturbs Se accumulation in shoots but not its speciation. All together these results strongly suggested that SBP1 could act as a detoxifying protein through its chelating properties and plays a role in S/Se metabolisms.

Le baobab est un arbre qui pousse à l'état sauvage en Afrique et ailleurs dans le monde où le fruit est consommé sous différentes formes. Si l'écologie et la botanique de la plante ont été bien étudiées, il y a peu d'information disponible sur la composition biochimique d'une manière générale et même inexistante chez les espèces malgaches en particulier. Cette étude s'inscrit dans le contexte du développement et de la valorisation des produits locaux en Afrique. Elle a pour objectif principal de mieux caractériser la pulpe des fruits de baobabs issus d'échantillons de diverses provenances de Madagascar et d'Afrique. A cette fin, elle s'est attachée dans un premier temps à caractériser et à quantifier les principaux éléments nutritifs comme les glucides, les acides aminés, les lipides, les polyphénols, la vitamine C, les acides organiques, les éléments minéraux et les arômes. La caractérisation biochimique de la pulpe a révélé une forte acidité titrable (102 meq/100g) et une teneur élevée en acide ascorbique (jusqu'à 312 mg/100g) et en polyphénols de (60,24 à 137,81mg/100g et de 329 à 1705,98 mg/100g) ainsi qu'un potentiel antioxydant très fort et une bonne source de Ca 658 mg/100g.Une évaluation du potentiel de ce fruit pour une valorisation à plus grande échelle à travers une amélioration des procédés de transformation existant en Afrique a été réalisée. L'identification d'une approche de stabilisation et de conservation du nectar par voie conventionnelle (pasteurisation) a été réalisée. Nos résultats ont montré que le nectar est aussi nutritif que les fruits usuels et que sa stabilisation peut se faire par une pasteurisation en utilisant le barème 70°C/10 min. L'analyse sensorielle du nectar après chaque étape de traitement ou de conservation (42 j) n'a pas montré de modification organoleptique du produit quelque soit la température de stockage Deux approches empiriques classiques (modèles d'Arrhenius et de Ball) ont été utilisés pour décrire la cinétique de dégradation thermique de la vitamine C du nectar.Enfin, une étude de faisabilité de l'utilisation de la spectrométrie proche infrarouge pour la caractérisation des origines et pour la détermination des teneurs en constituants biochimiques a été réalisée. Ce travail a permis de montrer qu'il était possible de doser la matière sèche, les protéines, le fructose et le potassium.Une séparation des espèces basée sur l'analyse des spectres semble aussi pouvoir être réalisée via leur appartenance aux sections (brevetubae, longitubae). / Baobab tree is growing wild in Africa and elsewhere in the world. Fruits are consuming in different ways. Plant ecology and botanic are well detailed, but generally few information is available on biochemical composition and even nothing about Malachi species. This study takes place in the development and valorization of African local fruits program. The main objective is to characterize baobab fruit pulp samples coming from both Madagascar and Africa. First, the main nutriments were characterized and quantified, such as, carbohydrates, amino acids, lipids, polyphenols, vitamin C, organic acids, minerals and aroma compounds. Biochemical characterization of the pulp showed high level of total acidity (102 meq/100g), ascorbic acid (till 312 mg/100g), polyphenols (from 60.24 to 137.81mg/100g) and anti oxidant potential.To valorize the fruit at larger scale, evaluation of its potential was realized trough improvements of existing processing techniques in Africa. A conventional approach (pasteurization) was realized to stabilize and store nectar. Data show nectar is as nutritive than fresh fruit with pasteurization schedule at 70°C/10min. Sensory analysis of nectar after each step of process doesn't show organoleptic difference relative to storage temperature. Two classical empirical approaches (Arrhenius and Ball models) were used to describe kinetic of thermal degradation of C vitamin of nectar.At least, Near Infra Red Spectroscopy (NIRS) was tested, to determine geographical origins and levels of biochemical compounds. Dry matter, proteins, fructose and potassium were quantified. Species segregation with NIRS seems possible by means of belonging to brevetubae and longitubae sections.

Le recyclage des ARN débute par un étape de déadenylation ou la queue poly (A) est enzymatiquement clivée. La deadenylation est l’étape limitante dans le processus de dégradation des ARN. In vivo la deadenylation s’effectue successivement par les complexes multi-protéiques Pan2-Pan3 et Ccr4-Not. Le complexe Ccr4-not est conservé chez les eucaryotes et considéré comme le complexe prédominant responsable de l’activité de déadenylation dans la cellule. Le complexe est compose de neuf protéines organisées autour de la protéine d’échafaudage Not1. Le complexe comprend quatre modules distincts ; le module de déadenylation, la module Caf40, le module N-terminal et le module C-terminal. Mon mémoire de thèse regroupe les études structurales qui ont contribuées à caractériser les structures des différents modules à la fois chez la levure et chez l’humain / MRNA turnover begins with deadenylation where in the poly(A) tail at the 3’ end of the mRNA is removed. Deadenylation is the rate-limiting step of the decay pathway. In vivo, deadenylation is carried out by two major macromolecular complexes, the Pan2-Pan3 complex and the Ccr4-Not complex. The Ccr4-Not complex is a multi-protein complex that is evolutionarily conserved in all eukaryotes and is considered to be the major deadenylase complex in the cell. In S. cerevisiae, the Ccr4-Not complex is composed of nine subunits and is built around the scaffolding protein Not1. Structurally, the Ccr4-Not complex assembles into four separate modules with distinct domains of Not1 acting as a scaffold for individual modules. The four modules include the N-terminal module, the deadenylase module, the Caf40 module and the C-terminal module. With the exception of the C-terminal module, the architecture and biochemical role of all other modules of the yeast Ccr4-Not complex has been characterized. My doctoral thesis is focused on the elucidation of the architecture of the human of the yeast Ccr4-Not complex

Le cuivre est un métal de transition essentiel pour le fonctionnement des organismes vivants. Chez la plante Arabidopsis thaliana, la moitié du contenu en cuivre est localisé dans le chloroplaste. Cet organite, spécifique des cellules végétales, est constitué d'une enveloppe délimitant le stroma, un compartiment aqueux au sein duquel se trouve un système membranaire complexe, les thylacoïdes. Dans les chloroplastes d'Arabidopsis, le cuivre est le cofacteur de deux protéines essentielles : la superoxyde dismutase Cu/Zn, impliquée dans la défense contre des espèces réactives de l'oxygène au niveau du stroma et la plastocyanine, une protéine du lumen des thylacoïdes, impliquée dans la chaine de transfert des électrons photosynthétiques. Des études de génétique inverse ont démontré que le transport du cuivre à la plastocyanine impliquait deux protéines membranaires appartenant à la famille des ATPases-PIB-1 : HMA6, localisée dans l'enveloppe et HMA8, localisée dans la membrane des thylacoïdes. Une étude fonctionnelle in vitro a montré que HMA6 était un transporteur de haute affinité de cuivre monovalent présentant les caractéristiques générales des ATPases-P. Afin de comparer les propriétés enzymatiques de ces deux ATPases-PIB-1 et de mieux comprendre leur rôle respectif dans l'homéostasie du cuivre au sein du chloroplaste, nous avons déterminé in vitro les propriétés enzymatiques de HMA8.La stratégie employée pour la caractérisation de HMA8 a été similaire à celle utilisée pour la caractérisation de HMA6. Dans un premier temps, la sélectivité ionique de HMA8 a été évaluée à l'aide de tests phénotypiques dans la levure Saccharomyces cerevisiae. Les propriétés enzymatiques de HMA8 ont ensuite été déterminées in vitro après expression dans la bactérie Lactoccocus lactis, par des expériences de phosphorylation par l'ATP. Cette analyse a permis de démontrer que HMA8 présentait une plus forte affinité apparente pour le cuivre mais une activité catalytique plus lente que HMA6. L'analyse de modèles tridimensionnels de HMA6 et HMA8 a montré que ces différences pourraient être expliquées par des différences de charges au niveau de la cavité où le métal est libéré et/ou par la nature des partenaires interagissant avec ces ATPases. Ces différences pourraient expliquer les fonctions distinctes de ces deux transporteurs dans le chloroplaste : HMA6 régulerait la concentration en cuivre dans le stroma en interagissant avec différentes protéines cibles (notamment des chaperonnes à cuivre), alors que HMA8 aurait un rôle plus précis pour la distribution du cuivre à la plastocyanine.Pour mieux comprendre le mécanisme de libération du cuivre par HMA6 et HMA8, nous avons effectué une étude fonctionnelle de mutants de la région reliant les deux premières hélices transmembranaires (TMA et TMB). Dans cette étude, nous avons ciblé les cystéines et histidines qui de par leurs propriétés chimiques sont les résidus les plus à même d'interagir avec le métal. Les mutants d'intérêts ont été sélectionnés par criblage phénotypique dans la levure puis exprimés dans la bactérie L. lactis. La caractérisation biochimique in vitro de leurs propriétés enzymatiques a été réalisée par des tests de phosphorylation par l'ATP et le Pi. Cette étude nous a permis d'identifier deux résidus, une cystéine et une histidine, impliqués la libération du cuivre et de proposer un modèle de cheminement du métal dans la partie extracytoplasmique du site de transport de HMA6 / Copper is an essential transition metal for living organisms. In the plant Arabidopsis thaliana, half the copper content is localized in the chloroplast. This organelle specific of plant cells, consists of an envelope delimiting the stroma, an aqueous compartment within which there is a complex membrane system, the thylakoids. In chloroplasts of Arabidopsis, copper is the cofactor of two essential proteins: the superoxide dismutase Cu / Zn, involved in defense against reactive oxygen species in the stroma and plastocyanin, a protein of the thylakoid lumen involved in the chain transfer photosynthetic electron. Reverse genetics studies have demonstrated that copper transport in plastocyanin involved two membrane proteins belonging to the family of ATPases-PIB-1: HMA6, located in the envelope and HMA8, localized in the thylakoid membranes. A functional in vitro study showed that HMA6 was a monovalent high affinity copper transporter showing the general characteristics of P-ATPases. To compare the enzymatic properties of these two ATPases and better understand their respective role in copper homeostasis in the chloroplast, we in vitro determined the enzymatic properties of HMA8.The strategy employed for the characterization of HMA8 was similar to that used for the characterization of HMA6. Initially, the ion selectivity of HMA8 was evaluated using phenotypic tests in the yeast Saccharomyces cerevisiae. The enzymatic properties of HMA8 were then determined in vitro after expression in the bacterium Lactoccocus lactis, by phosphorylation experiments by ATP. This analysis demonstrated that HMA8 had a stronger apparent affinity for copper but a slower catalytic activity than HMA6. The analysis of three-dimensional models of HMA6 and HMA8 showed that these differences could be explained by differences in the electrostatic potential at the cavity where the metal is released and/or by the nature of the partners interacting with these ATPases. These differences might explain the distinct functions of the two carriers in the chloroplast: HMA6 would regulate the copper concentration in the stroma by interacting with various target proteins (including copper chaperone), while HMA8 would have a more specific role for the distribution of copper plastocyanin.To better understand the mechanism of copper release by HMA6 and HMA8, we conducted a functional study of mutants of the region connecting the first two transmembrane helices (TMA and TMB). In this study, we specifically targeted cysteines and histidines because of their chemical properties that make them very strong metal ligands. The mutants of interest were selected by phenotypic screening in yeast and then expressed in the bacterium L. lactis. The in vitro biochemical characterization of their enzymatic properties was carried out by phosphorylation tests by ATP and Pi. This study allowed us to identify two residues, one cysteine and one histidine, involved the release of copper and to propose a metal path model in extracytoplasmic part of the transport site of HMA6

L'aggravation actuelle du risque lié au paludisme résulte du développement du phénomène de résistance de souches de Plasmodium falciparum aux molécules antipaludiques. Une telle situation et l’absence de vaccin efficace nécessitent le développement de nouvelles stratégies antiparasitaires. Jusqu’à présent, les mécanismes moléculaires qui contrôlent le cycle parasitaire sont méconnus. Chez la plupart des eucaryotes, les protéine kinases sont impliquées dans des fonctions cellulaires essentielleset constituent une cible privilégiée pour la conception de nouveaux médicaments. Dans cecadre, nous nous sommes intéressés à la voie de transduction de l’AMP cyclique et en particulier à la sous-unité catalytique de la protéine kinase AMPc dépendante (PfPKAc)dont le rôle essentiel reste mal défini chez P. falciparum. Deux approches complémentaires ont été choisies pour étudier cette kinase :1) au niveau biochimique par le clonage, l’expression, la purification et la caractérisation enzymatique de la PfPKAc. L’objectif était d’obtenir une enzyme active in vitro de façon à pourvoir mesurer les constantes enzymatiques de la PfPKAc et conduire les premiers essais d’inhibitions.2) au niveau cellulaire en analysant les conséquences de l’inhibition par des ARN interférents spécifiques des transcrits de la PfPKAc. Le développement parasitaire mais également le transcriptome global ont été étudiés de manière à préciser les voies métaboliques liées à cette kinase plasmodiale.L’ensemble de ces études précise la compréhension de la voie de transduction de l’AMP cyclique et de la PfPKA qui pourrait conduire au développement de nouvelles voies thérapeutiques. / Nowadays, the increase of risks associated with malaria results from the development of resistance of Plasmodium falciparum strains to antimalarial drugs. This situation and the lack of an effective vaccine require the development of new antimalarial strategies. Untilnow, molecular mechanisms controlling the life cycle of malaria parasites, are still poorly understood. In most eukaryotes, protein kinases are implicated in essential cellular functions and represent attractive targets for the development of new drugs. In this context, we focused on the signaling pathway implicating cAMP and particularly the catalytic subunit of cAMP-dependent protein kinase (PfPKAc), whose function is still unclear in P. falciparum. Two complementary strategies were chosen to study this kinase:1) at the biochemical level by the cloning, expression, purification and enzymatic characterization of the PfPKAc. The objective was to obtain an in vitro active PfPKAc to evaluate the kinetic constants of PfPKAc and to conduct the first inhibition studies.2) at the cellular level by studying the consequences of PfPKAc transcripts inhibition byspecific interfering RNAs. The parasite growth but also the overall transcriptome werestudied to specify the metabolic pathways associated with this plasmodial protein kinase.All of these studies improve the understanding of cAMP transduction pathway and PfPKA,which could allow the development of new therapeutic approaches.

Le Rovabio Excel ™ est un cocktail enzymatique complexe sécrété par le champignon filamenteux Penicillium funiculosum. La société ADISSEO commercialise cet additif alimentaire destiné à la nutrition animale car les principales enzymes qui le constituent dégradent les polymères contenus dans les céréales, tels que les polysaccharides non amylacés. Ainsi, le Rovabio Excel™ permet d’améliorer la digestibilité et d’augmenter la valeur nutritionnelle des matières premières agricoles en réduisant la viscosité du bol alimentaire des animaux. Dans le but d’augmenter sa compétitivité, ADISSEO a fait conduire des études sur cette solution pour la caractériser biochimiquement et optimiser son potentiel xylanolytique.Ces travaux de thèse s’inscrivent dans ces projets industriels et ont poursuivi deux objectifs distincts. Le premier correspondait à l’augmentation de la thermostabilité de la protéine XynB du Rovabio Excel™, pour lui permettre de résister à la granulation. Le second concernait XynA, la protéine majoritaire de la solution multienzymatique, qui a été caractérisée biochimiquement. Les premiers résultats de caractérisation biochimique de XynA ont montré que la protéine était 100 fois plus active sur β-1,4-glucane que sur xylane. Des tests complémentaires sur pNP-cellobiose et pNP-β-D-Lactopyranose ont révélé que XynA était 5,2 fois plus active sur pNP-cellobiose et possédait une activité « exo ». Enfin, l’analyse des produits d’hydrolyse d’oligosaccharides composés de 2 à 5 unités de glucose a confirmé que la protéine XynA était une cellobiohydrolase de type I, très sensible à l’inhibition par le cellobiose (IC50 - C2 = 17,7 µM). L’étude la thermostabilité de XynB a confirmé que cette protéine n’était pas naturellement thermostable. Les résultats des travaux d’ingénierie avec l’ajout d’un pont disulfure pour rigidifier la structure 3D de la protéine n’ont pas été probants. En revanche, la création de protéines chimères à partir de protéines plus thermostables (TfxA de Thermomonospora fusca et XynII de Trichoderma reesei) a permis d’améliorer la stabilité thermodynamique de XynB avec des Tm augmentés de plus de 10°C / The Rovabio Excel™ is a complex enzymatic cocktail secreted by the filamentous fungus Penicillium funiculosum. The ADISSEO company sells it as food additive for animal feed because the main enzymes degrade polymers contained in grains, such as non-starch polysaccharides. Thus, the Rovabio Excel™ improves the digestibility and increases the nutritional value of agricultural raw materials by reducing the viscosity of the diet of animals. In order to increase its competitiveness, ADISSEO did conduct studies on this solution to characterize it biochemically and maximize its xylanolytic potential.This thesis takes part of this industrial project and have pursued two distinct objectives. The first corresponds to the increase in the thermostability of the protein XynB from the Rovabio Excel™, to enable it to resist at the granulation process. The second was XynA, the major protein of the multienzyme solution, which was characterized biochemically.Initial results of biochemical characterization of XynA showed that the protein was 100 times more active on β-1,4-glucan on xylan. Additional tests on pNP-cellobiose and pNP-β-D-Lactopyranose revealed that XynA was 5.2 times more active on pNP-cellobiose and possess an "exo-acting" activity. Finally, the analysis of products from oligosaccharides hydrolysis, composed of 2 to 5 units of glucose, confirmed that the protein XynA was a type I cellobiohydrolase, very sensitive to inhibition by cellobiose (IC50-C2 = 17.7 µM).The thermostability of XynB study has confirmed that this protein was not thermostable naturally. The results of the engineering work with the addition of a disulfide bridge to rigidify the 3D structure of the protein were not conclusive. However, the creation of chimeric proteins with more thermostable proteins (TfxA from Thermomonospora fusca and XynII from Trichoderma reesei) has improved the thermodynamic stability of XynB with Tm increased by more than 10°C