Les anhydrases carboniques (CA, CE. 4.2.1.1) sont des métalloenzymes de zinc, ubiquitaires, qui catalysent l'hydratation réversible du CO2, avec la formation de bicarbonate et de la libération d'un proton. Sur les 13 isoformes actifs présents chez l'homme, certains d'entre eux sont impliqués dans les processus pathologiques. Les CA sont connues depuis plus de 50 ans en tant que cibles thérapeutiques et certains inhibiteurs sont actuellement en phase clinique ou dans des études pré-cliniques pour le traitement du glaucome, de l'épilepsie et de cancer. Néanmoins, le manque de sélectivité contre les différents isoformes responsables des effets secondaires nécessite le développement de nouvelles stratégies. Le but de ce travail est de développer une nouvelle façon pour inhiber les CAs en tirant parti de l'interaction multivalente pour inhiber sélectivement et efficacement les isoformes de l'CA. En effet, les clusters multivalents représentent une classe émergente de composés pour l'inhibition d'enzymes. Cette stratégie a été développée récemment pour l'inhibition et l'activation d'CA, certaines études ayant démontré des améliorations dans la puissance d'inhibition et la sélectivité. Dans ce projet, différentes plateformes (peptides, nanoparticules de silice) multifonctionnels ont été revêtus de sulfonamides comme inhibiteurs de l'CA par bioconjugaison. L'effet d'inhibition et la spécificité de la multivalence ont été étudiés sur les isoformes CA. / Carbonic anhydrases (CAs, EC. 4.2.1.1) are ubiquitous zinc metalloenzymes which catalyze the reversible hydration of CO2 with formation of bicarbonate and release of a proton. On the 13 active isoforms present in human, some of them are involved in pathological processes. CAs are known for more than 50 years as a therapeutic targets, and some inhibitors are currently in clinic or in (pre)clinical studies for the treatment of glaucoma, epilepsy and cancer. Nevertheless the lack of selectivity against the different isoforms responsible of side-effects requires the development of new strategies. The aim of this work is to develop a new way for CA inhibition by taking advantage of multivalent interaction to selectively and efficiently inhibit CA isoforms. Indeed, multivalent clusters represent an emerging class of compounds for enzymes inhibition. This strategy has been recently developed for CA inhibition and activation, some studies reporting improvements in inhibitory potency and selectivity. In this project, different platforms (peptides, polymers, silica nanoparticles) multifunctional were coated with sulfonamides as inhibitors of CA by bioconjugation. The inhibitory effect and specificity of the multivalency were studied isoforms CA.

La formation d’un squelette de CaCO3 par les coraux Scléractiniaires est à la base de l’édification des récifs coralliens. Nombre de ces coraux constructeurs de récif vivent en symbiose avec des Dinoflagellés photosynthétiques. Ces deux processus reposent sur le transport et l’utilisation de carbone inorganique (Ci) provenant de l’eau de mer pour la photosynthèse, et du métabolisme animal pour la calcification. Cette thèse s’est intéressée à l’étude moléculaire et physiologique des mécanismes, permettant l’utilisation de ce carbone inorganique.Malgré l’importance des transports de HCO3-, aucun transporteur n’a été caractérisé à cejour et leur implication dans la physiologie des coraux n’est que suggérée par la pharmacologie. Durant cette thèse nous avons cloné un gène codant pour un transporteur deHCO3- chez le corail Acropora sp. La conversion de ce HCO3- en CO2 pour la photosynthèse est facilitée par l’acidification de l’environnement proche du Dinoflagellé dans la cellule animale. Cette acidification est causée par une H+-ATPase de type P que nous avons caractérisée. Ce gène est le premier à montrer une expression dépendante de la vie en symbiose chez le symbiote.Nous avons aussi cloné et localisé deux anhydrases carboniques (AC). L’une impliquée dans la calcification et l’autre dans la régulation du pH intracellulaire et l’équilibre entre leCO2 et HCO3-. Une étude pharmacologique de ces deux AC, a identifié des molécules inhibitrices et activatrices qui ont permis des expériences de physiologie in vivo. Celles-ci permettent une analyse plus discriminante du rôle des AC dans la calcification. / Coral reefs edification is based on the formation of a calcium carbonate skeleton byscleractinian corals. Many of these reef-building corals establish a symbiotic association with photosynthetic Dinoflagellates. Both processes involve the transport and utilization of inorganic carbon (Ci) coming from seawater for photosynthesis, and from animal metabolismfor calcification. This work focused on the molecular and physiological study of poorlyknown mechanisms that allow the utilization of Ci.Despite the importance of bicarbonate transport, no transporter has been characterized and their role in coral physiology is only suggested by pharmacological experiments. We have cloned a gene encoding a bicarbonate transporter in the coral Acropora sp. The conversion of this bicarbonate into CO2 for photosynthesis is mediated by the acidification of the are asurrounding the Dinoflagellate in the animal cell. This is performed by a P type H+-ATPasethat we characterized here. This is the first gene with a symbiosis-dependent expression in the symbiont.This work also allowed the cloning and the localization of two carbonic anhydrases (CA).The first one is involved in calcification, the second one plays a role in the intracellular pHregulation and the CO2 / HCO3- equilibrium. A pharmacological study of these two enzymes identified inhibitor and activator compounds that have been then used in physiology experiments. This last approach represents a more accurate study of the role of CAs incalcification.