Ce travail avait pour but d’améliorer les propriétés rhéologiques (fermeté, viscosité apparente) et la synérèse de yogourts brassés en ajoutant des complexes composés d’isolat de protéines sériques (IPL) et de pectine comme agent stabilisant. Les complexes ont été stabilisés par l’application d’un traitement thermique afin de résister à une remontée de pH à 7.0. Parmi les concentrations étudiées, 0.1% de complexes non chauffés a donné les meilleures propriétés rhéologiques. Les complexes traités thermiquement n’ont pas permis d’améliorer les caractéristiques du yogourt. Cet effet est possiblement relié à l’utilisation combinée de pectine et d’IPL plutôt qu’à la complexation des biopolymères. Utiliser une solution d’IPL et de pectine, non complexée, a donné des propriétés rhéologiques supérieures aux complexes non chauffés. La variation du ratio caséines-protéines totales a permis d’obtenir des résultats différents: les complexes non chauffés ont donné de meilleures propriétés rhéologiques que la solution d’IPL et de pectine non complexée. / The aim of this work was to improve the rheological properties and whey retention of stirred yoghurts by the addition of whey protein isolate (WPI) and low methoxyl pectin complexes as stabilizing agent. The developed complexes were stabilized to a pH adjustment to 7.0 by the application of heat treatment. The level of incorporation to obtain adequate finish characteristics was determined. The stabilized complexes (heat treated) were unable to enhance the rheological properties of yoghurt despite of unheated complexes did. This effect could be due to the addition of WPI and pectin without complexe formation. Using a WPI and pectin solution without complexe formation led to increase the rheological properties. Varying the casein to total protein ratios gave different results: unheated complexes permitted to obtain greater rheological properties than WPI and pectin solution without complexe formation.

Les travaux de maîtrise présentés dans ce mémoire ont permis de vérifier les effets de la protéine d'arachide, de la substitution partielle de la protéine d'arachide à la caséine et l'ajout d'arginine à la caséine sur différents paramètres indicateurs de la récupération musculaire consécutive à une blessure chez le rat. La protéine d'arachide est une protéine riche en arginine qui pourrait avoir un rôle important à jouer dans le processus de guérison. Les résultats ont montré que malgré son effet néfaste sur la croissance musculaire, la protéine d'arachide a entraîné une infiltration des cellules inflammatoires adéquate et une rapide résolution de l'inflammation. L'arachide partiellement remplacée par la caséine a contrecarré cet effet néfaste sur la croissance musculaire. Néanmoins, ce mélange protéique d'arachide et de caséine ainsi que l'ajout d'arginine à la caséine ont entraîné un retard dans la résolution de l'inflammation.

Le babeurre constitue la phase aqueuse extraite de la masse de beurre obtenue lors du barattage de la crème. Avec une composition similaire à celle du lait écrémé, le babeurre présente un fort potentiel de valorisation pour l'industrie fromagère. Son utilisation en fromagerie demeure toutefois limitée par plusieurs défauts technologiques. Par exemple, il augmente le temps de coagulation à la présure, conduit à des caillés plus friables et diminue leur fermeté. Pour expliquer ce phénomène, les présents travaux sont basés sur l'hypothèse que les fragments de la membrane de globule de gras laitier interagiraient directement avec les micelles de caséine suite à l'application d'un traitement thermique et interféreraient de ce fait dans l'environnement physicochimique de ces dernières, nuisant par conséquent à leur coagulation. Le but du projet de recherche est de caractériser les interactions liant les micelles de caséine aux protéines du babeurre afin de mieux comprendre le comportement du babeurre en système fromager. Pour ce faire, des micelles de caséine de babeurre de crème crue et de babeurre de crème pasteurisée (90°C, 20 secondes) ont été isolées par centrifugation. Leur taille, leur charge et leur composition protéique ont été déterminées. Les résultats obtenus ont permis de montrer que la pasteurisation favorisait la création de complexes entre les micelles de caséine et les protéines de la membrane de globule de gras laitier. Selon des résultats obtenus à partir de gels électrophorétiques de polyacrylamide réalisés en 2 dimensions (1ere dimension en conditions non-réductrices et 2eme dimension en conditions réductrices), ces complexes seraient maintenus par des liens covalents mettant en jeu des liaisons disulfures. Les résultats de gels électrophorétiques de polyacrylamide cette fois réalisés en 1 dimension, alternativement avec et sans ajout d'agent réducteur, montrent que les mécanismes d'interaction feraient notamment intervenir la PAS 6/7, la butyrophiline ainsi que la caséine K. Par ailleurs, les caséines K jouent un rôle majeur dans la coagulation fromagère et leurs liens avec les autres protéines sont reconnus pour diminuer cette fonction. Les liens unissant ces dernières aux protéines de la membrane de globule de gras laitier peuvent donc constituer une explication des défauts technologiques apportés par l'utilisation du babeurre de crème pasteurisée en fromagerie.

La cryoconcentration a un grand potentiel pour produire des aliments liquides de haute qualité organoleptique et nutritionnelle. En plus, du point de vue énergétique, elle s’avère très compétitive face aux technologies de concentration comme l’évaporation sous vide, l’ultrafiltration, la nanofiltration et l’osmose inverse. Malgré ces avantages substantiels et le développement considérable qu’a connu cette technologie, la cryoconcentration est toujours considérée comme une opération commercialement fiable seulement dans des applications limitées à des produits tels que les jus de fruits, les extraits de café, du thé et des herbes aromatiques. Ainsi, le but principal de ce projet de doctorat est de comprendre l’impact de la cryoconcentration sur les paramètres physico-chimiques et compositionnels du lait écrémé et de l’utiliser comme une étape de concentration dans un procédé de fabrication de lait concentré, de lait concentré stérilisé et de poudre de lait écrémé. Le premier objectif portait sur l’étude de l’effet de la cryoconcentration à effet cascade sur les micelles de caséines, les propriétés rhéologiques et la couleur du lait écrémé concentré pendant cinq semaines de conservation. En utilisant un lait écrémé (fraichement fourni par Natrel) comme témoin avec une teneur en matière sèche totale de X = 9,24 %, trois cycles de cryoconcentration étaient réalisés. Ce traitement a permis d’atteindre des concentrations de 1,6X, 2,3X et 2,7X au cycle 1, 2 et 3, respectivement. Concernant les micelles de caséines, les résultats obtenus n’ont montré aucune différence significative entre l’effet des trois cycles de cryoconcentration sur la distance inter-micellaire et la forme sphérique des caséines. Cependant, avec l’augmentation du cycle de cryoconcentration, la taille des micelles de caséines avait tendance à se déplacer vers de plus petites tailles avec une modification de la distribution de leur diamètre moyen. Les résultats obtenus ont également montré qu’à tous les cycles de cryoconcentration, les micelles de caséines étaient caractérisées par des distributions monomodales où environ 60 % du volume total occupé par les micelles de caséines ont une taille de 100-200 nm. Comparé au lait-témoin, les résultats ont également montré que la cryoconcentration améliore la couleur en augmentant la valeur L* (indice de blancheur) du lait cryoconcentré au-dessus de 67; ce qui est similaire à celui d’un lait entier (non écrémé), et ce, dès le premier cycle de cryoconcentration. Aucune différence significative n’a été observée entre la valeur L* du lait aux trois cycles de cryoconcentration. Enfin, pendant le stockage du lait écrémé cryoconcentré, ses propriétés d’écoulement ont changé, car, une transition d’un comportement newtonien à non-newtonien a été observée à partir de la quatrième semaine à une concentration de 2,7X de matière sèche totale. En plus, une légère augmentation de la taille des micelles de caséines a été observée pendant cette période. Le deuxième objectif de ce projet de doctorat consistait à réaliser une étude comparative sur l’effet de la stérilisation sur la qualité d’un lait écrémé concentré par cryoconcentration, par évaporation sous vide et par osmose inverse pendant l’entreposage. Les résultats ont montré que la stérilisation a augmenté près de 9 fois le coefficient de consistance du lait évaporé contre 2 fois pour le lait cryoconcentré et le lait concentré par osmose inverse. Pendant l’entreposage, la charge nette des protéines du lait produit par évaporation a diminué, alors que celle des protéines du lait cryoconcentré et celui concentré par osmose inverse sont restées plus stables. Le troisième objectif avait pour but de réaliser une étude comparative entre la cryoconcentration, l’évaporation sous vide et l’osmose inverse, comme étape de pré-concentration du lait écrémé, en vue d’en produire du lait écrémé en poudre et d’évaluer les propriétés physico-chimiques et techno-fonctionnelles des poudres. Tout d’abord, l’observation de la morphologie, de la forme et l’analyse de la taille ont révélé que la surface des particules était lisse avec un petit nombre de sous-structures visibles sur la surface de l’échantillon issu de l’évaporation sous vide et de l’osmose inverse. La poudre du lait cryoconcentré et celle du lait concentré par osmose inverse avaient moins de particules fragmentées et plus de particules de grandes tailles que la poudre de lait évaporé. À la granulométrie (taille de particule) de 250 µm, la poudre de lait cryoconcentré avait trois fois le volume (%) de la poudre de lait concentré par osmose inverse et la poudre de lait évaporé sous vide. Après reconstitution, les micelles de caséines dans du lait reconstitué à partir de la poudre obtenue en utilisant du lait écrémé cryoconcentré présentaient la plus grande taille suivie de celle du lait reconstitué à partir de poudre obtenue avec du lait concentré par osmose inverse avec des pics de distribution se situant à 190 nm et à 164 nm, respectivement, pour la poudre obtenue par cryoconcentration et celle obtenue par osmose inverse. Malgré la différence de techniques de pré-concentration, toutes les poudres présentaient un indice de solubilité élevé (> 85%). Cependant, les poudres de faible granulométrie (75 µm) ont présenté une faible solubilité, ce qui est normal pour cette granulométrie. Pour la dispersion, c’est seulement à la granulométrie optimale (105 µm) que toutes les poudres ont montré les plus grands indices de dispersion. Cependant, elles n’ont pas présenté une bonne dispersion (< 90%) selon les normes de la fédération internationale du lait (FIL). Indépendamment de la taille et du prétraitement, toutes les poudres ont également une faible mouillabilité. Ainsi, ce projet a apporté une contribution aux connaissances sur l’utilisation de la cryoconcentration comme alternative prometteuse dans la fabrication du lait concentré, concentré stérilisé et du lait en poudre. / Cryoconcentration has great potential to produce foods of high nutritional and organoleptic quality. Moreover, it can be very competitive in comparison with vacuum evaporation and reverse osmosis. Despite these substantial benefits and the considerable technological developments, the use of cryoconcentration at industrial scale is still limited. However, some products are produced by cryoconcentration at high scale such as concentrated fruit juices, coffee and tea extracts, as well as different flavorings. Thus, the aim of this project was to study effect of cryoconcentration on skim milk properties and to use this technique as a concentration step for the production of concentrated skim milk and skim milk powder. The first objective was aimed to study the effects of cryoconcentration carried out in a cascade effect on skim milk properties such as casein micelles, color and rheological properties of concentrated skim milk during five weeks of storage. Fresh skim milk with X = 9.24% total dry matter was used as feed material (control). By using three cryoconcentration cycles, it was possible to reach concentrations of: 1.6X, 2.3X and 2.7X at the end the 1st, 2nd and 3rd cryoconcentration cycles, respectively. Moreover, the obtained results showed that cryoconcentration cycle had no significant effect on the inter-micellar distance and the spherical shape of the caseins, but an increase of the cryoconcentration cycle modified the distribution of the mean particle size of the casein micelles towards the smaller units. Furthermore, at all cryoconcentration cycles, monomodal distributions of the micelles particle size were observed where about 60% of the total volume was occupied by the casein micelles which have a size of 100-200 nm. Moreover, the obtained results clearly showed that cryoconcentration significantly improved the color of the cryoconcentrated skim milk by increasing the L* value up to 67 which is similar to that of whole milk. Finally, during storage, a transition from Newtonian to non-Newtonian behavior of the cryoconcentrated skim milk corresponding to the one obtained at the end of the 3rd cycle (2.7X) was observed from the fourth week of storage with a slight increase of size of the caseins micelles. The aim of the second objective was to compare the effect of sterilization on the quality of concentrated skim milk obtained by cryoconcentration, vacuum evaporation and reverse osmosis during storage. The results showed that sterilization increased viscosity of the evaporated milk nearly 9 times versus 2 times the viscosity of the cryoconcentrated milk and the concentrated milk by reverse osmosis. During storage, the protein net charge of milk produced by vacuum evaporation decreased, while that of cryoconcentrated milk and reverse osmosis remained more stable. The aim of the third objective was to study the pre-concentration of milk by cryoconcentration for the manufacture of skim milk powder in comparison with vacuum evaporation and reverse osmosis. The physico-chemical characterization and techno-functional properties of the powder was also carried out. Observation of powder morphology, shape and particle size analyses revealed that the surface of the particles was smooth with a small number of substructures visible on the surface of the sample from vacuum evaporation and reverse osmosis. The powder of the cryoconcentrated milk and those of the concentrated milk by reverse osmosis had fewer fragmented particles and larger particles than the evaporated milk powder. At the particle size of 250 µm, the cryoconcentrated milk powder had three times the volume of the milk powder concentrated by reverse osmosis and vacuum evaporation. After reconstitution, the casein micelles of the powder obtained from cryoconcentrated milk showed the largest size followed by that obtained from concentrated skim milk by reverse osmosis with distribution peaks at 190 nm and 164 nm, respectively, for the powder obtained from cryoconcentrated milk and reverse osmosis concentrated milk. Despite the differences in the pre-concentration techniques, all the powders had a high solubility index (> 85%), but the powders with small granulometry (75 µm) showed a low solubility. For dispersion, only the optimum particle size (105 µm) showed the greatest dispersion index, but they did not show good dispersion (< 90%) according to the international dairy federation (IDF) standard. Irrespective of size and pre-treatment, all powders have low wettability. Thus, this project contributed to knowledge advancement on the use of cryoconcentration as a promising technique in the manufacture of concentrated sterilized skim milk and skim milk powder.

Le peptide f1-8 (Pf1-8) obtenu par hydrolyse trypsique de la β-lactoglobuline a démontré plusieurs caractéristiques d'intérêt. En effet, outre sa capacité d'auto-assemblage et son caractère hydrophobe, il fait partie d'un groupe de peptides (tels que les peptides f9-14, f15-40, f142-148 de la β-lactoglobuline) ayant la capacité de se lier à certaines protéines du lait et de modifier le profil de dénaturation thermique de la β-lactoglobuline, probablement par des interactions hydrophobes avec le noyau hydrophobe de la protéine. Les caséines (CN) représentent à elles seules près de 80% de la totalité des protéines de lait bovin. Leur acidification à pH 4,6 engendre des changements structurels majeurs dans la micelle qui précipite au voisinage du point isoélectrique. L'objectif de ce projet était d'étudier les changements des propriétés physicochimiques des CN micellaires en présence du peptide Pf1-8. Ce peptide a été produit par hydrolyse trypsique d'un isolat de protéines de lactosérum, isolé par ultrafiltration, concentré par osmose inverse et purifié par lavages successifs et par centrifugation (pureté de 91%). Différentes solutions modèles (pH 6,6) avec des ratio CN: Pf1-8 de 1: 1, 5: 1 et 10: 1 (concentrations respectives de 2,5: 2,5, 2,5: 0,5 et 2,5: 0,25 mg / mL) ont été testées. Pour chaque solution dont les pHs variaient de 6,6 à 2,6, la solubilité de la CN, la taille et la potentielle interaction des protéines avec le Pf1-8 ont été déterminées par SEC-HPLC et SDS-PAGE. Aucune précipitation de la CN n'a été observée dans toute la plage de pH testée pour la solution à un ratio de 1: 1. Cependant, pour des échantillons à un ratio de 10: 1 et 5: 1 de CN: f1-8, une précipitation a été observée à pH 4,6. Les analyses par SDS-PAGE et SEC-HPLC ont démontré la formation d'agrégats impliquant le Pf1-8 et une ou plusieurs espèces caséiques pour tous les pHs testés, et une augmentation de la solubilité ainsi qu’une diminution de la taille des CN micellaires. Par conséquent, ces résultats démontrent que le peptide Pf1-8 est capable de modifier les propriétés physicochimiques de la CN, représentant ainsi un stabilisant potentiel des protéines dans les formulations laitières. / The peptide f1-8 (Pf1-8) obtained by tryptic hydrolysis of β-lactoglobulin has demonstrated several characteristics of interest. Indeed, in addition to its capacity for self-assembly and its hydrophobicity, it is part of a group of peptides (such as peptides f9-14, f15-40, f142-148 of β-lactoglobulin) having the ability to bind to some milk proteins (like β-lactoglobulin and α-lactalbumin) and change the thermal denaturation profile, probably by hydrophobic interactions with the hydrophobic core of β-lactoglobulin. Caseins (CNs) alone account for nearly 80% of the total bovine milk protein. Their acidification at pH 4.6 causes major structural changes in the micelle and are precipitated in the vicinity of isoelectric point. The goal of this project was to study the changes in the physicochemical properties of micellar CN in the presence of peptide Pf1-8. This peptide was produced by tryptic hydrolysis of a whey protein isolate, isolated by ultrafiltration, concentrated by reverse osmosis and water washed by centrifugation to purify (91% purity). Different model solutions (pH 6.6) with CN:Pf1-8 ratios of 1:1, 5:1 and 10:1 (respective concentrations of 2.5:2.5, 2.5:0.5, and 2.5:0.25 mg/mL) were tested. For each solution, the solubility of the CN, size by SEC-HPLC, and protein-interaction by SDS-PAGE were determined at various pHs ranging from 6.6 to 2.6. No CN precipitation was observed in the whole range of pH tested for the solution at 1:1 ratio. However, for samples at ratio 10:1 and 5:1 of CN:f1-8, the precipitation was observed at pH 4.6. Analyses by SDS-PAGE and SEC-HPLC demonstrated the formation of aggregates involving Pf1-8 and one or more CNs for all tested pHs, and increase in the solubility, and decrease in the size. Consequently, our results demonstrate that Pf1-8 peptide can modify the physicochemical properties of CN thus representing as a potential protein stabilizer in dairy formulations.

Les rapports entre sommeil et alimentation sont l'objet d'interactions complexes et multiples. Dans ce cadre, le champ d'étude de l'influence de l'alimentation sur le sommeil constitue non seulement une porte d'entrée vers une meilleure compréhension de la régulation du sommeil, mais aussi une importante voie thérapeutique pour en prévenir et soigner les dysfonctionnements. Nous avons choisi d'aborder ce thème par deux approches différentes : une "approche métabolique", celle de l'influence sur le sommeil de l'alimentation globale en terme d'apports protéino-énergétiques, c'est-à-dire, de substrats métaboliques; une "approche nutraceutique", celle de l'influence sur le sommeil de molécules spécifiques apportées par l'alimentation. Ces angles d'étude complémentaires, représentatifs de la diversité et de la complexité des possibilités d'influence de l'alimentation sur le sommeil, ont servi de base à nos travaux de recherche, réalisés sur le modèle du rat. Dans la première approche, nous avons pu vérifier l'existence d'un modèle dans lequel des perturbations de la quantité et de la qualité du sommeil sont induites de manière spécifique par des modifications de l'apport alimentaire protéino-énergétique. Dans la deuxième approche, nous nous sommes intéressés au cas particulier d'un hydrolysat peptidique qui, présentant des propriétés anxiolytiques originales, est considéré comme une source potentielle de principe actif agissant sur la régulation du sommeil. Nous avons pu créer un modèle expérimental montrant les propriétés protectrices de l'apport alimentaire de cet hydrolysat sur les perturbations de sommeil induites par le stress. Outre les perspectives que ces résultats ouvrent pour une modulation de la régulation du sommeil et de ses troubles par l'alimentation, comme, par exemple, la possibilité de rétablir un sommeil physiologique, respectant les cycles normaux d'alternance des phases de Sommeil Lent et de Sommeil Paradoxal (que les traitements pharmacologiques ont souvent du mal à rétablir), nos travaux permettent aussi d'éclairer certains aspects de la régulation du sommeil, comme ses liens avec la régulation du métabolisme périphérique et celle de la réponse au stress. Mots clés: apport protéino-énergétique, métabolisme énergétique et protéique, hydrolysat peptidique de la caséine αs1 bovine, stress, sommeil, SOL, SP

La chymosine, enzyme utilisée dans l´industrie fromagère pour coaguler le lait, est traditionnellement extraite à partir du quatrième estomac de veaux non sevrés. La préparation ainsi obtenue dénommée présure a été depuis un certain nombre d´années substituée par divers coagulants d´origine microbienne et de plantes car la production de cette enzyme seule n´était plus capable de répondre à la demande mondiale du fait notamment de l´augmentation de la production fromagère. La chymosine est cependant toujours considérée comme étant la meilleure enzyme pour coaguler le lait dans l´industrie fromagère. Ainsi, les techniques d´ingénierie génétique ont été utilisées pour produire de la chymosine bovine recombinante. C´est en utilisant ces techniques que nous proposons d´établir un procédé de production de chymosine bovine recombinante permettant l'innovation technologique et contribuant au maintien et au développement d'entreprises agro-alimentaires brésiliennes et des pays du Marché Economique du « Cone Sul » (MercoSul).<br />Nous avons ainsi cloné les séquences codant la préprochymosine A et la préprochymosine B à l'aide des techniques classiques de biologie moléculaire. Nous avons observé la présence de mutations dans la partie du propeptide de la prochymosine A et dans la partie mature de la prochymosine B. Cette dernière mutation, S79N, se situe dans la partie du tampon (résidus 72 à 86) qui constitue une anse externe mobile recouvrant le sillon du site actif. La conformation de ce tampon est caractéristique de la chymosine et serait en partie responsable pour sa grande spécificité. Nous avons modélisé cette mutation, qui semble entraîner des changements dans le réseau de liaisons hydrogène du tampon. Les séquences obtenues ont ainsi été introduites dans différents vecteurs d´expression puis clonées chez Escherichia coli et Pichia pastoris. L'expression des protéines a été suivie à l'aide d'anticorps spécifiques et au moyen de tests d'activité. Les différentes protéines sont toutes actives et ont été purifiées à l'homogénéité. Nous avons alors étudié leurs propriétés cinétiques à l'aide de différents substrats. Les chymosines B et BS79N ont un optimum de pH qui les différencie de la chymosine A. Le mutant B S79N a des propriétés cinétiques améliorées avec l´hexapeptide synthétique. La mutation S79N n´entraîne toutefois qu´une petite augmentation de la constante d´efficacité concernant les hydrolyses de la caséine Κ et du lait, bien que ses vitesses de réactions catalytiques soient supérieures à celles de la chymosine B. Ces résultats sont expliqués par les modifications dans le réseau de liaisons hydrogène du tampon, et par le fait que le nombre d'interactions entre le substrat et l'enzyme est une fonction de la masse moléculaire et de la nature du substrat.

L'objectif de ce travail était d'étudier l'influence qu'exerce la microstructure des matrices laitières sur la diffusion moléculaire.<br />Une première partie de ce travail a permis d'étudier la diffusion de sondes de taille variable, des polyéthylèneglycols (PEGs), dans des gels de caséines ayant différentes structures. Les variations des coefficients de diffusion ont été reliées à la porosité du réseau. Dans un second temps, ces résultats ont été complétés par la mesure en continu de la diffusion de sondes par RMN au cours de la formation des gels de caséines. Deux tailles de PEG ont été sélectionnées et leur diffusion a été mesurée au cours des procédés de coagulation présure, acide et mixte. L'évolution de la diffusion de la sonde de petite taille a été reliée aux modifications de structure et de porosité des agrégats micellaires, tandis que la diffusion du PEG de plus grande taille a été expliquée par la porosité du réseau. La confrontation de ces résultats avec des mesures rhéologiques et des images de microscopie électronique à balayage a permis de mettre en évidence les potentialités de la technique RMN à gradient de champ pulsé pour étudier les microstructures des matrices caséiques à différentes échelles.

La phosphorylation est une modification post-traductionnelle modulant l’activité, la conformation ou la localisation d’une protéine et régulant divers processus. Les kinases et phosphatases sont responsables de la dynamique de phosphorylation et agissent de manière coordonnée. L’activation anormale ou la dérégulation de kinases peuvent conduire au développement de cancers ou de désordres métaboliques. Les récepteurs tyrosine kinase (RTKs) sont souvent impliqués dans des maladies et la compréhension des mécanismes régissant leur régulation permet de déterminer les effets anticipés sur leurs substrats. Dans ce contexte, le but de cette thèse est d’identifier les évènements de phosphorylation intervenant dans la voie de l’insuline chez la drosophile impliquant un RTK : le récepteur de l’insuline (InR). La cascade de phosphorylation déclenchée suite à l’activation du récepteur est conservée chez le mammifère. Afin d’étudier le phosphoprotéome de cellules S2 de drosophile, nous avons utilisé une étape d’enrichissement de phosphopeptides sur dioxyde de titane suivie de leur séparation par chromatographie liquide (LC) et mobilité ionique (FAIMS). Les phosphopeptides sont analysés par spectrométrie de masse en tandem à haute résolution. Nous avons d’abord démontré les bénéfices de l’utilisation du FAIMS comparativement à une étude conventionnelle en rapportant une augmentation de 50 % dans le nombre de phosphopeptides identifiés avec FAIMS. Cette technique permet de séparer des phosphoisomères difficilement distinguables par LC et l’acquisition de spectres MS/MS distincts où la localisation précise du phosphate est déterminée. Nous avons appliqué cette approche pour l’étude des phosphoprotéomes de cellules S2 contrôles ou traitées à l’insuline et avons identifié 32 phosphopeptides (sur 2 660 quantifiés) pour lesquels la phosphorylation est modulée. Étonnamment, 50 % des cibles régulées possèdent un site consensus pour la kinase CK2. Une stratégie d’inhibition par RNAi a été implémentée afin d’investiguer le rôle de CK2 dans la voie de l’insuline. Nous avons identifié 6 phosphoprotéines (CG30085, su(var)205, scny, protein CDV3 homolog, D1 et mu2) positivement régulées suite à l’insuline et négativement modulées après le traitement par RNAi CK2. Par essai kinase in vitro, nous avons identifié 29 cibles directes de CK2 dont 15 corrélaient avec les résultats obtenus par RNAi. Nous avons démontré que la phosphorylation de su(var)205 (S15) était modulée par l’insuline en plus d’être une cible directe de CK2 suite à l’expérience RNAi et à l’essai kinase. L’analyse des données phosphoprotéomiques a mis en évidence des phosphopeptides isomériques dont certains étaient séparables par FAIMS. Nous avons déterminé leur fréquence lors d’études à grande échelle grâce à deux algorithmes. Le script basé sur les différences de temps de rétention entre isomères a identifié 64 phosphoisomères séparés par LC chez la souris et le rat (moins de 1 % des peptides identifiés). Chez la drosophile, 117 ont été répertoriés en combinaison avec une approche ciblée impliquant des listes d’inclusion. Le second algorithme basé sur la présence d’ions caractéristiques suite à la fragmentation de formes qui co-éluent a rapporté 23 paires isomériques. L’importance de pouvoir distinguer des phosphoisomères est capitale dans le but d’associer une fonction biologique à un site de phosphorylation précis qui doit être identifié avec confiance. / Phosphorylation is a reversible post-translational modification that modulates protein activity, and can impart conformational changes and affect translocation of their protein substrates. Kinases and phosphatases are responsible for the dynamic of changes in protein phosphorylation and act in a coordinated manner. Abnormal activation or misregulation of kinase activity can lead to the development of cancers and metabolic disorders. Tyrosine kinase receptor (RTK) associated signaling pathways are often implicated in numerous diseases and the further understanding of mechanisms affecting their regulation is necessary to determine their activity and effects anticipated on their substrates. In this context, the primary objective of this thesis is to study the phosphorylation events arising from the activation of the insulin receptor (InR) following stimulation of drosophila S2 cells with insulin. The phosphorylation cascade triggered after InR activation is conserved in mammals. In order to study the phosphoproteome of drosophila S2 cells, we enriched phosphopeptides on titanium dioxide (TiO2) stationary phase prior to their separation by liquid chromatography (LC) and ion mobility (FAIMS) mass spectrometry (MS). Phosphopeptides were then analysed by tandem MS at high resolution. We first compared the benefits of FAIMS to conventional LC-MS, and observed a 50% increase in the number of identified phosphopeptides when using ion mobility. FAIMS enables the separation of phosphoisomers that are typically unresolved by LC, enabling high confidence assignment of modification sites via distinct MS/MS spectra. This approach was used to profile phosphorylation changes taking place between control and insulin-treated drosophila cells and enabled the identification of 32 phosphopeptides (out of 2 660 quantified) showing differential regulation. Interestingly, 50% of the regulated targets have a CK2 consensus site. These preliminary experiments were followed-up by RNAi mediated inhibition of CK2 and revealed that 6 phosphoproteins (CG30085, su(var)205, scny, protein CDV3 homolog, D1 and mu2) were positively modulated after insulin stimulation and negatively regulated after CK2 RNAi treatment. Using in vitro kinase assay, we identified 29 direct CK2 targets, of which 15 were correlated with results from the CK2 RNAi experiment. We demonstrated specifically that the su(var)205 (S15) is regulated by insulin and is a direct CK2 target based on RNAi and kinase assays. Our phosphoproteomics data also highlighted the presence of isomeric phosphopeptides, several of which could be distinguished using FAIMS. We developed two algorithms to determine the occurrence of phosphoisomers in large scale studies. The first algorithm based on differences in retention times between isomers identified 64 candidates in mouse and rat phosphoproteome datasets corresponding to less than 1% of all identified phosphopeptides. We also identified 117 isomer candidates in drosophila using a targeted LC-MS/MS approach with inclusion lists. The second algorithm is based on the presence of characteristic fragment ions present in MS/MS spectra of co-eluting or partially resolved species and allowed the identification of 23 isomeric pairs. The ability to distinguish phosphoisomers in large-scale phosphoproteome datasets is of significance to correlate phosphorylation events taking place on specific residues with biological activities.

La protéine kinase caséine kinase 2 (CK2) est une sérine/thréonine kinase hautement pléiotrope dont la liste des substrats est supérieure à 500 protéines, lesquelles sont impliquées dans un large éventail de fonctions cellulaires. Les sous-unités catalytiques de CK2 (alpha et/ou alpha') sont constitutivement actives soit seules soit en combinaison avec les sous-unités régulatrices béta pour former une protéine hétérotétramérique (holoenzyme). Une troisième isoforme de la sous-unité catalytique, désignée CK2α'', a été découverte plus récemment et peu d'informations sont actuellement disponibles. L'activité hautement constitutive de CK2 est suspectée de contribuer au phénomène de néoplasie. Une stratégie de conception d'inhibiteurs tétracycliques ciblant le site ATP de la CK2 a permis l'élaboration de trois séries de composés comportant le motif indéno[1,2-b]indole. Un procédé multi-étapes de synthèse a permis de fonctionnaliser précisément le cycle D du noyau indéno[1,2-b]indole et de générer une première chimiothèque de molécules originales. Toutes les molécules finales ont été testées sur la protéine kinase humaine CK2 (Muenster) et certaines ont présentées des CI50 de l'ordre du submicromolaire. L'analyse des Relations Structure-Activité (SAR) et la construction d'un modèle 3D-QSAR (Duesseldorf) a contribué à affiner le choix des substituants introduits sur le châssis moléculaire développé. Les indéno[1,2-b]indoles fonctionnalisés les plus prometteurs ont été également testés sur d'autres cibles biologiques comme la phosphatase CDC25A (Metz) et la kinase DYRK1B (Saarbruecken). Des études de modélisation moléculaire (Duesseldorf) utilisant les données cristallographiques disponibles de l'enzyme ont permis d'analyser les interactions ligand-protéine. Les inhibiteurs les plus puissants in vitro ont été testés sur quatre lignées cellulaires normales afin d'établir leur profil cytotoxique (Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon) / Synthesis and evaluation of indéno[1,2-b]indole derivatives as potential inhibitors of human protein kinase CK2 Protein kinase casein kinase 2 (CK2) is a serine/threonine kinase highly pleiotropic listed substrates it is greater than 500 proteins, which are involved in a wide range of cellular functions. The catalytic subunits of CK2 (α and/or α') are constitutively active either alone or in combination with the regulatory subunits to form a hetero- beta protein holoenzyme). A third isoform of the catalytic subunit, designated CK2 α', was discovered more recently and little information is currently available. The high constitutive activity of CK2 is suspected of contributing to the phenomenal of neoplasia. A design strategy tetracyclic inhibitors targeting the ATP site of CK2 resulted in the development of three series of compounds containing the motif indeno[1,2-b]indole. A multi-step synthesis process has specifically functionalize the D ring of the core indeno[1,2-b]indole and generate a first combinatorial library of original molecules. All final compounds were tested on human protein kinase CK2 (Muenster), and some have reported IC50 of the order of sub-micromolar. Analysis of Structure-Activity Relationships (SAR) and the construction of a 3D-QSAR model (Duesseldorf) helped to refine the choice of substituents introduced into the moleculair frame developed. The indeno[1,2-b]indole the most promising functionalized indoles were also tested on other biological targets such as phosphatase CDC25 A (Metz) and kinase DYRK1B (Saarbruecken). Of molecular modeling studies (Duesseldorf) using the crystallographic data of the enzyme were used to analyze protein-ligand interactions. The most potent in vitro inhibitor were tested on four normal cell lines to determine their cytotoxic profile (Cancer Research Center of Lyon)