Depuis la préhistoire, plusieurs matériaux ont été utilisés pour fabriquer des instruments et des appareils de santé. Au cours des dernières décennies, avec l’apparition du terme « biomatériau », les matériaux ont été conçus pour contrôler des réactions biologiques spécifiques, pour augmenter la durée de vie des biodispositifs et la qualité de vie des patients dans le monde. Cependant, indépendamment de la nature du matériau, ou au sens strict du biomatériau, et de la fonction remplie, ils sont susceptibles aux phénomènes de surface causés par son environnement. Certains phénomènes intéressants incluent l’action des protéines, des électrolytes et des cellules sur les surfaces métalliques. Ces interactions peuvent entraîner le développement de complications telles que la formation de thrombus, la corrosion et la calcification, qui affecteront le fonctionnement des dispositifs, et la contamination bactérienne qui peut transformer la surface en vecteur de propagation de maladies. Des recherches ont exploité des stratégies de modification de surface pour minimiser ou éviter ces complications. Ces approches demandent du temps et des efforts pour développer une surface efficace pour chaque cas. Sur cette base, l’objectif principal de ce travail était de concevoir et de développer des revêtements à base de chitosane à utiliser dans le revêtement de surfaces métalliques et de dispositifs utilisés dans le système de santé et de modifier ces surfaces pour moduler la réponse biologique. Pour atteindre cet objectif, le projet de recherche a été divisé en trois parties. La première était le greffage du chitosane utilisant de la dopamine comme ancre. La deuxième était le développement d’un greffage original en une étape remplaçant la dopamine par l’acide caféique. La dernière était la modification du revêtement de chitosane pour moduler la réponse biologique de la surface. À chaque étape, les surfaces revêtues ont été caractérisées par analyses biologiques et physico-chimiques. Les résultats ont démontré que la méthodologie développée produisait des revêtements de chitosane qui possédait des réponses biologiques et des performances physico-chimiques favorables et qui pouvait être modifiés pour améliorer ou conférer la propriété souhaitée. De plus, cette méthodologie permet de produire une plateforme capable d’être appliquée sur une large gamme de complications en raison de sa modulabilité. Cela représente une diminution de la consommation de temps pour créer une nouvelle surface à partir du zéro pour chaque situation. / Since prehistoric times, several materials have been used to make health instruments and devices. In recent decades, with the appearance of the term "biomaterial", materials have been designed to control specific biological reactions, to increase the lifespan of biodevices and the quality of life of patients around the world. However, regardless of the nature of the material, or in the strict sense of the biomaterial, and the function fulfilled, they are susceptible to the surface phenomena caused by its environment. These phenomena include the action of proteins, electrolytes, and cells on metal surfaces. These interactions can lead to the development of complications such as thrombus formation,corrosion, and calcification, which will affect the functioning of the devices, and bacterial contamination, which can transform the surface into a vector for the spread of disease. Researches were made on the use of surface modification strategies to minimize or avoid these complications. These approaches require time and effort to develop an effective surface for each case. On this basis, the main objective of this work was to design and develop chitosan-based coatings to coat metallic surfaces and devices used in the health care system and to modify these surfaces to modulate the biological response. To accomplish this objective, the research project was divided into three parts. The first was the grafting of chitosan using dopamine as an anchor. The second was the development of an original one step graft replacing dopamine with caffeic acid. The last was the modification of the chitosan coating to modulate the biological response of the surface. At each stage, the coated surfaces were characterized by biological and physicochemical analyzes. The results obtained showed that the developed methodology produced chitosan coatings that had favorable biological responses and physicochemical performances, and that it could be modified to improve or confer the desired property. Besides, this methodology makes it possible to produce a platform able to be applied to many complications due to its modularity. It represents a reduction in the consumption of time to create a new surface from scratch for each situation.

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) sont la seconde cause d'invalidité à long terme et de mortalité dans le monde entier qui résulte d'une perte de sang au cerveau. Il y a actuellement peu de médicaments pour traiter les accidents vasculaires cérébraux. Pourtant, il y a un intérêt pour trouver un traitement, ciblant spécifiquement la cascade post-inflammatoire. Il y a une attention particulière pour inhiber les protéines peroxyrédoxines humaines (hPrx) qui sont des initiateurs clés de l'inflammation. Les protéines hPrx sont des enzymes qui dégradent les peroxydes et aussi protègent les cellules du stress oxydatif. Cette thèse est centrée sur l'étude de ligands potentiels des hPrx, dérivés du catéchol, susceptibles de devenir des agents thérapeutiques potentiels pour traiter les AVC. Premièrement, différents ligands potentiels ont été criblés par RMN et modélisation moléculaire pour savoir s'ils pouvaient se lier à différents isoformes des peroxirédoxines. Ces études ont révélé que ces dérivés du catéchol pouvaient se lier à plusieurs hPrx. Deuxièmement, la capacité des dérivés du catéchol à inhiber l'activité des hPrx a été examinée au travers de tests enzymatiques in vitro. Il a été montré que tous les dérivés du catéchol étudiés étaient capables de les inhiber. En utilisant des simulations de dynamique moléculaire, nous avons pu expliquer le mécanisme d'action moléculaire d'inhibition. En général, cette recherche fournit un aperçu des ligands qui pourrait être développés pour devenir un médicament pour aider dans le processus de rétablissement de patients atteints d'attaque cérébrale / Strokes are the second leading cause of long-term disability and death worldwide that result from a sudden loss of blood to the brain. Currently, there are limited drugs to treat patients when having a stroke. However, there is now interest focused on treatment after a stroke, specifically the post-inflammation cascade. In particular, there is attention to inhibit human peroxiredoxin proteins, which are key initiators of inflammation. Human peroxiredoxins are enzymes that degrade peroxides and also, protect the cells against oxidative stress. This thesis focuses on studying ligands, catechol derivatives, to bind and inhibit human peroxiredoxin proteins to become potential therapeutic agents for strokes. First, the ligands were screened to identify if they could bind to various human peroxiredoxin isoforms with NMR and computational modeling techniques. This study revealed the catechol derivatives could indeed bind to several human peroxiredoxins. Second, the ability for the catechol derivatives to inhibit human peroxiredoxin peroxidase activity was examined through an in vitro enzymatic assay. All the catechol derivatives were determined to inhibit several human peroxiredoxins. In utilizing molecular dynamic simulations, it assisted in explaining the in vitro inhibition molecular mechanism of action. Overall, this research provides insight of molecules that could be further developed to become possibly a drug to aid in stroke patients recovery process

La découverte de stratégies thérapeutiques innovantes contre les bactéries pathogènes est cruciale. Le fer est essentiel pour la prolifération bactérienne et les bactéries pathogènes excrètent des molécules organiques de faible poids moléculaire, appelées sidérophores, pour acquérir le fer(III). Les systèmes d’acquisition de fer sidérophores-dépendants sont transmembranaires et peuvent être utilisés comme des portes d’entrée pour faire pénétrer des conjugués sidérophores-antibiotiques dans la bactérie dans le cadre d’une stratégie dite du cheval de Troie. Nous avons synthétisé des conjugués constitués d’analogues des sidérophores pyochéline, aminochéline ou azotochéline couplés à des oxazolidinones antibiotiques. Dans la majorité de nos approches la liaison entre le sidérophore et l’antibiotique est le résultat d’une réaction de chimie click. La synthèse et les propriétés biologiques des vecteurs et des conjugués synthétisés sont présentées dans ce manuscrit. / Constant discovery of innovative therapeutic strategies against pathogenic bacteria is crucial. Iron is essential for bacterial proliferation since it is integrated in the active site of essential enzymes. Many pathogenic bacteria excrete low molecular weight secondary metabolites called siderophores in order to promote iron (III) acquisition. Transmembrane siderophore-dependent iron uptake systems can be used as gates by siderophore-antibiotic conjugates. In this context, we synthesized conjugates between analogs of pyochelin, aminochelin or azotochelin with oxazolidinones antibiotics. In this project many of the conjugation between vectors and antibiotics were the result of click chemistry reactions even the use of peptidic bonds was also explored. Synthesis and biological properties of conjugates and vectors are presented in this manuscript.

Les architectures moléculaires qui se forment exclusivement sur une surface sont encore rares. L’électrodéposition est un procédé exploitant des « signaux » électriques afin de déclencher et contrôler l’assemblage de films. Récemment, une nouvelle méthode : l’autoconstruction de films en « une étape » par l’utilisation d’un morphogène (un gradient de catalyseur généré depuis une électrode), a attiré l’attention de la communauté scientifique. En effet, elle permet l’auto-assemblage rapide de films polymériques robustes. Cependant, cette technique était limitée à des systèmes basés sur la chimie click du Cu (I). Le but de ce travail était d’étendre cette stratégie à d’autres systèmes en utilisant une approche bio-inspirée. Le concept du morphogène a été appliqué pour développer deux nouveaux systèmes d’autoconstruction déclenchées par électrochimie. Le premier système est basé sur l’autoconstruction covalente de films polymériques induite par l’oxydation d’une molécule organique, inspirée de la moule. Le deuxième est basé sur l’auto-assemblage de films de polyphénols par électro-assemblage par liaisons de coordinations. Enfin, nous avons appliqué ces deux concepts pour immobiliser électrochimiquement une enzyme sur une électrode afin de créer un biosenseur. / Molecular architectures that spontaneously grow exclusively near a surface are rare. Electrodeposition is a process in which imposed electrical « signals » are employed to direct the assembly of thin films. Recently, a new method based on the one-pot self-construction of films by means of a morphogen (a catalyst gradient generated from a surface) has attracted attention since it allows the quick self-assembly of robust films. Nevertheless, this technique was quite limited to systems based on click chemistry.The purpose of this work was to extend this strategy to other systems using a bio-inspired approach. The one-pot morphogen concept was applied to design two new electro-triggered self-construction concepts. The first one is based on the self-construction of covalent polymer films triggered by mussel-inspired molecule oxidation. The second one is based on the electro-self-assembly of polyphenols films based on ionic bonds coordination. Finally, we tried to apply these concepts in order to electrochemically immobilize an enzyme on an electrode to create a biosensor.

La tyrosinase est une métalloenzyme à cuivre de type 3 impliquée dans la biosynthèse de la mélanine. La compréhension et la modulation de cette enzyme ont plusieurs enjeux importants, notamment dans les domaines médical, cosmétique et agroalimentaire.A travers la synthèse et l'évaluation de composés actifs, sur la réaction catalysée par la tyrosinase, des relations structures activités ont pu être mises en lumière sur des tyrosinases provenant d'espèces différentes.L'ensemble des molécules analysées a permis de découvrir des inhibiteurs prometteurs de la tyrosinase mais aussi des substrats alternatifs et des activateurs hyperboliques. Cette grande variété d'activité révèle la présence d'un site allostérique sur la tyrosinase d'Agaricus bisporus.Parallèlement, la synthèse d'un analogue d'un inhibiteur compétitif de la tyrosinase (le HOPNO), marquée à l'azote 15, a été réalisée. Cette molécule sonde servira à déterminer, par RMN paramagnétique, le mode de fixation de ce fragment dans le site actif. / Tyrosinase is a copper metalloenzyme type 3 involved in the biosynthesis of melanin.Understanding and modulation of this enzyme have several important issues, including the medical, cosmetic and food .Through the synthesis and evaluation of active compounds, the reaction catalyzed by tyrosinase, structures relations activities have been highlighted on tyrosinases from different species. All molecules analyzed revealed promising inhibitors of tyrosinase but also alternative substrates and activators hyperbolic. This wide variety of activity indicates the presence of an allosteric site on tyrosinase of Agaricus bisporus. Meanwhile, the synthesis of an analogue of a competitive inhibitor of tyrosinase (the HOPNO), labeled with 15 N, was carried out. This probe molecule used to determine, by paramagnetic NMR, the binding mode of the fragment in the active site.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l'étude de performance de matrices phosphocalciques pour une application de dépollution d'effluents liquides. L'objectif à terme est de valoriser des déchets industriels riches en carbonate de calcium en matériaux pour des applications environnementales. Les matrices phosphocalciques ont été préparées à partir de matières premières pures afin de mieux comprendre les processus d'interactions avec les polluants. Ces matrices ont ensuite été évaluées dans le traitement d'effluents liquides synthétiques contenant du zinc ou du catéchol comme substances modèles. La matrice phosphocalcique sous forme de poudre a démontrée une capacité de rétention de zinc élevée, de l'ordre de 140 mgZn/gCa-HA. Sous forme de gel fraîchement synthétisé, cette matrice a été trouvée près de deux fois plus active dans des conditions expérimentales similaires. L'étude environnementale sur ces matrices récupérées à l'issue de la sorption du zinc, a été envisagée via le test de capacité de neutralisation acido-basique (CNAB). Un traitement thermique à une température inférieure à 600°C est suffisant pour stabiliser le zinc et donc limiter sa disponibilité. A l'inverse de leurs performances dans la fixation des métaux, les matrices phosphocalciques ont montré des réactivités relativement faibles vis à vis du catéchol (15 mgC/gCa-HA). Le pH a été trouvé comme étant un paramètre déterminant pour la fixation du catéchol. La fixation, voire dégradation, du catéchol peut être favorable en présence d'ions calciques et zinciques au sein du milieu réactionnel. La capacité d'interaction peut augmenter selon la combinaison métal-ligand. Les possibilités de fixation des polluants organiques restent encore à approfondir compte tenu de leurs extrêmes diversités. / This work investigates the efficiency of calcium phosphate matrices in the treatment of liquid effluents. It has ambition to valorize solid wastes rich in calcium carbonate for environmental purposes. Calcium phosphate matrices were synthesized from pure raw materials to better understand their interactions with pollutant molecules. These matrices were then evaluated in the treatment of liquid effluents containing zinc or catechol as model compounds. Calcium phosphate matrix in powder form presented a high retention capacity for zinc (140 mgZn/gCA-HA). By using calcium phosphate gels freshly synthesized, the sorption capacity increased nearly twice. The acid-base neutralizing capacity (CNAB) was measured in order to evaluate the environmental impact of the matrices recovered after zinc sorption. A thermal treatment below 600°C allows the stabilization of zinc and thus limiting its availability. In contrast to their performances in metal retention, calcium phosphate matrices showed low reactivity for the removal of catechol (15 mgC/gCA-HA). The pH influenced strongly the sorption process. The presence of calcium or zinc ions in the reaction medium may be favourable for the retention and/or degradation of catechol. The affinity may increase according to the metal-ligand combination. It is also interesting to investigate the performance of calcium phosphate matrices for the treatment of other organicpollutants taking into account their large diversity.

Succédant à une théorisation centrée sur le rôle des déficits des fonctions exécutives, les modèles contemporains du trouble déficit de l'attention / hyperactivité (TDAH) mettent en avant l’hétérogénéité d’une catégorie diagnostique impliquant des déficits neuropsychologiques, voies cérébrales et mécanismes étiopathogéniques multiples. En dépit de cette évolution, la majorité des études d'imagerie cérébrale des corrélats structurels du trouble menées à ce jour ont été conduites au niveau de la catégorie diagnostique, sans spécification supplémentaire. Cette approche comparant en moyenne un groupe de patients avec TDAH à un groupe de sujets sains a donné des résultats très variables d'une étude à l'autre, la comparaison inter-étude étant toutefois rendue difficile par la présence de facteurs confondants, tels que des différences en terme de régions d’intérêt examinées, de comorbidités acceptées chez les patients, de pourcentages de sujets masculins et féminins, de fenêtre d’âge sélectionnée, de méthodologie d'analyse ou encore de pourcentage de patients traités par méthylphénidate. Dans ce doctorat, nous nous sommes appuyés sur la morphométrie voxel-à-voxel pour isoler l’influence sur les volumes de matière grise de deux facteurs d’hétérogénéité intra-catégorielle dans le TDAH : le genre d’une part, et un polymorphisme génétique (Val158Met du gène Catéchol-O-méthyltransferase (COMT)) d’autre part ; ces deux facteurs présentant l’intérêt de moduler le risque associé de développer un trouble de type externalisé. Nous avons également comparé les volumes de matière grise d’enfants avec TDAH ayant reçu un traitement par méthylphénidate, de patients n'ayant jamais été exposé à la médication, et de sujet sains. Ces recherches expérimentales ont été inscrites dans une discussion plus générale de l’hétérogénéité des résultats de la littérature structurelle consacrée au TDAH et des sources neuropsychologiques de cette hétérogénéité. Dans notre étude des effets du genre sur les volumes de matière grise dans le TDAH, nous reportons pour la première fois une interaction entre genre et diagnostic, avec des corrélats structurels du trouble différents chez les garçons et les filles avec TDAH dans des régions de la ligne médiane du cerveau, impliquées à la fois dans la régulation émotionnelle et dans le fonctionnement du mode de réseau par défaut. Nous suggérons que ces différences structurelles pourraient contribuer aux différences de risque associé pour les troubles internalisés et externalisés présentées par les garçons et filles avec TDAH. Dans notre étude explorant l'influence du polymorphisme Val158Met sur les volumes de matière grise, nous mettons en évidence une modulation génétique des corrélats structurels du trouble : les sujets homozygotes pour l'allèle Val158, identifiés dans la littérature comme à risque pour le développement d'un trouble des conduites, présentent des volumes de matière grise supérieurs dans le noyau caudé comparativement aux sujets sains, tandis que les patients avec TDAH porteurs d'un allèle Met158 présentent des volumes de matière grise plus faibles dans le cortex préfrontal inférieur droit, une région cruciale pour les processus de contrôle attentionnel. Enfin, dans notre étude des corrélats structurels de l'exposition au méthylphénidate, nous reportons un effet potentiellement normalisateur du traitement sur les volumes de matière grise de l'insula et du pole temporal, des volumes de matière grise plus faibles chez les patients traités comparativement aux sujets sains dans le gyrus frontal moyen et dans le gyrus précentral, et une association entre volume de matière grise dans le nucleus accumbens gauche et durée d'exposition au méthylphénidate chez les sujets traités. (...) / Previous models of Attention Deficit / Hyperactivity Disorder (ADHD) such as Barkley’s or Brown’s conceptualized ADHD as essentially a developmental impairment of executive function. Against this view, it is now recognized that ADHD is a heterogeneous disorder, involving multiple deficits and multiple neuronal pathways. Despite this current theoretical framework, most structural brain imaging studies in ADHD have compared groups of children with ADHD with typically developing children, without trying to identify subgroups within the diagnostic category. This approach has yielded heterogeneous findings, possibly due to inter-studies variations in the type and number of comorbidities, the percentage of medicated participants included, the number of girls included, and/or methodological and statistical differences. Patients participating in these studies were also often exposed to methylphenidate, and potential medication effects on grey matter volumes are still unclear in certain brain regions such as the frontal lobe, despite a therapeutic action involving the preferential activation of catecholamine neurotransmission within the prefrontal cortex. In this thesis, we used voxel-based morphometry to study the influence of two important risk factors for the development of comorbid conditions in ADHD. The first of these two factors was gender, and the second a genetic polymorphism of the Catechol-O-methyltransferase gene known to put children with ADHD at risk for developing a conduct disorder (Val158Met). We also compared grey matter volumes in children with ADHD exposed to methylphenidate, never-medicated children with ADHD and typically developing children. These experimental studies were part of a more general discussion of ADHD neuropsychological and neurobiological heterogeneity. In our study exploring the influence of gender on the structural correlates of ADHD, we report for the first time a gender-by-diagnosis interaction, with grey matter volume differences in boys and girls with ADHD in midline cortical structures, involved in emotional regulation and part of the default mode network. We propose that these differences may contribute to explain why girls with ADHD more often develop inattentive and internalizing symptoms, whereas externalizing symptoms are predominant in boys with ADHD. In our study investigating the effects of Val158Met in ADHD, we report the first evidence of a COMT-related genetic modulation of ADHD-related grey matter volume alterations. Indeed, children with ADHD at higher risk for developing a conduct disorder (children homozygotes for the Val158 allele) presented increased grey matter volumes in the caudate nucleus when compared with typically developing children, whereas children carrying a Met158 allele presented with decreased grey matter volumes in the right inferior frontal cortex, a region known for its key role in attention. Finally, we measured grey matter volumes in medicated children with ADHD, never-medicated children with ADHD and typically developing children using both whole-brain voxel-based morphometry and automated tracing procedures in chosen regions of interest. We document potential methylphenidate-related grey matter volume normalization and deviation in previously unexplored frontal and temporal regions, and report a positive association between treatment history and grey matter volume in the nucleus accumbens, a key region for reward processing. Our first two experimental studies therefore contribute to a better understanding of the influence of important sources of within-category heterogeneity, while the third helps clarifying the potential confounding effect of medication exposure in previous structural brain imaging studies in ADHD.

L'objectif de cette thèse est la synthèse d'un matériau modèle de la dioxygénase à manganèse, une enzyme oxydant des cycles aromatiques type catéchol grâce au dioxygène. Pour ce faire, nous avons découpé notre stratégie trois étapes constituant les différents chapitres de ce manuscrit : - La synthèse et la caractérisation des complexes de manganèse(II) avec des ligands tridentates. - L'optimisation d'une synthèse de silice mésoporeuse par micro-onde. - La fonctionnalisation des matériaux et le greffage des complexes, ainsi que les tests catalytiques préliminaires.Les ligands utilisés sont des amines tertiaires avec un bras alcyne et deux coordinants type pyridine, imidazole ou carboxylate. Ces complexes ont été cristallisés et/ou caractérisés par IR, RPE, SQUID et voltampérométrie cyclique. La synthèse par micro-onde, basée sur des conditions de synthèse hydrothermale classiquenous a permis de réduire le temps de synthèse d'un jour à deux heures. La qualité de ces nouveaux matériaux a été vérifiée par IR, ATG, BET, et DRX sur poudre. Ces matériaux sont ensuite bifonctionnalisés en utilisant une méthode de pochoir moléculaire avec une fonction azoture pour le greffage du complexe via "click-chemistry" ainsi qu'une fonction pyridine ou triméthylsilyle pour créer un environnement coordinant ou non proche du métal.Ces complexes et matériaux sont actifs dans l'oxydation du catéchol. / The objective of this work is the synthesis of model material for manganese dioxygenase which is an enzyme that oxidizes catechol-like substrates with dioxygen. Our strategy comprises three main steps that form the different chapters of this thesis: - Synthesis and characterization of manganese(II) complexes with tridentate ligands. - Optimization of a microwave-assisted synthesis of a mesoporous silica. - Functionalization of these materials and complex grafting, as well as preliminary catalytic tests. The ligands used are tertiary amines containing an alkyne arm and two coordinating arms with functions such as pyridine, imidazole or carboxylate. The complexes were crystallized and/or characterized by IR, EPR, SQUID and cyclic voltamperometry. Microwave synthesis, based on the conditions of classical hydrothermal synthesis, allowed us to reduce the synthesis time from one day to two hours. The quality of these new materials was verified by IR, TGA, BET and powder XRD. These materials are then bi-functionalized using a molecular stencil patterning mehod with a an azide function for complex grafting via click chemistry and a function pyridine or trimethylsilyl to control the coordinating ability of the metal environment. These complexes and materials are active in catechol oxidation with O2.

L'objectif est de produire un antioxydant puissant, l'acide 3,4-dihydroxyphénylacétique (3,4-DHPA) à partir de la L-tyrosine chez l'archée hyperthermophile et acidophile, Sulfolobus solfataricus 98/2. Les microorganismes extrêmophiles possèdent des enzymes particulièrement résistantes et intéressantes pour l'industrie.Des cultures ont donc été réalisées en fermenteur contrôlé dans 4 conditions : (i) en présence de glucose avec ou sans L-tyrosine, (ii) en présence de phénol avec ou sans L-tyrosine. Il a été montré que le 3,4-DHPA est synthétisé seulement en présence de phénol et de L-tyrosine. Les gènes codant pour les enzymes impliquées dans cette voie métabolique et potentiellement responsables de la synthèse du 3,4-DHPA ont été identifiés par homologie de séquence chez cette archée.Des études transcriptomiques et protéomiques ont donc été initiées pour confirmer ces hypothèses et tenter de caractériser les enzymes impliquées dans ces voies métaboliques. Plusieurs toluène-4-monooxygénases (T4MO) et une catéchol 2,3-dioxygénase, impliquées dans le métabolisme du phénol et potentiellement dans la voie de dégradation de la L-tyrosine ont été identifiées. Leur production est soumise à une régulation transcriptionnelle dépendant de la présence de phénol. L'analyse des régions génomiques correspondantes a permis de mettre en évidence une région consensus qui pourrait être impliquée dans la fixation d'un facteur de transcription lors de la régulation par le phénol. Ces différentes études ont permis, de déterminer d'une part dans quelles conditions le 3,4-DHPA est synthétisé, d'autre part d'identifier les enzymes qui interviendraient dans le métabolisme de la L–tyrosine. / The aim is to produce a powerful antioxidant, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid (3,4-DHPA) from L-tyrosine in the hyperthermophilic and acidophilus archaea, Sulfolobus solfataricus 98/2. Extremophiles microorganisms have resistant enzymes and interesting for industry. Cultures have been carried out in controlled bioreactor four conditions: (i) in the presence of glucose with or without L-tyrosine, (ii) in the presence of phenol with or without L-tyrosine. It has been shown that 3,4-DHPA is synthesized only in the presence of phenol and L-tyrosine. The genes encoding enzymes involved in the metabolic and potentially responsible for the synthesis of 3,4-DHPA pathway have been identified by sequence homology in S. solfataricus.Des transcriptomic and proteomic studies have therefore been initiated to confirm these hypothesis and attempt to characterize the enzymes involved in these pathways. Several toluene-4-monooxygenase (T4MO) and catechol 2,3-dioxygenase involved in the metabolism of phenol and potentially in the degradation pathway of L-tyrosine were identified. Their production is subjected to a dependent transcriptional regulation of the presence of phenol. The analysis of the corresponding genomic regions has highlighted a consensus region that could be involved in the binding of a transcription factor in the regulation of phenol. These studies helped to determine the one hand the conditions under which 3,4-DHPA is synthesized, secondly to identify enzymes that intervene in the metabolism of L-tyrosine.

Succédant à une théorisation centrée sur le rôle des déficits des fonctions exécutives, les modèles contemporains du trouble déficit de l'attention / hyperactivité (TDAH) mettent en avant l’hétérogénéité d’une catégorie diagnostique impliquant des déficits neuropsychologiques, voies cérébrales et mécanismes étiopathogéniques multiples. En dépit de cette évolution, la majorité des études d'imagerie cérébrale des corrélats structurels du trouble menées à ce jour ont été conduites au niveau de la catégorie diagnostique, sans spécification supplémentaire. Cette approche comparant en moyenne un groupe de patients avec TDAH à un groupe de sujets sains a donné des résultats très variables d'une étude à l'autre, la comparaison inter-étude étant toutefois rendue difficile par la présence de facteurs confondants, tels que des différences en terme de régions d’intérêt examinées, de comorbidités acceptées chez les patients, de pourcentages de sujets masculins et féminins, de fenêtre d’âge sélectionnée, de méthodologie d'analyse ou encore de pourcentage de patients traités par méthylphénidate. Dans ce doctorat, nous nous sommes appuyés sur la morphométrie voxel-à-voxel pour isoler l’influence sur les volumes de matière grise de deux facteurs d’hétérogénéité intra-catégorielle dans le TDAH : le genre d’une part, et un polymorphisme génétique (Val158Met du gène Catéchol-O-méthyltransferase (COMT)) d’autre part ; ces deux facteurs présentant l’intérêt de moduler le risque associé de développer un trouble de type externalisé. Nous avons également comparé les volumes de matière grise d’enfants avec TDAH ayant reçu un traitement par méthylphénidate, de patients n'ayant jamais été exposé à la médication, et de sujet sains. Ces recherches expérimentales ont été inscrites dans une discussion plus générale de l’hétérogénéité des résultats de la littérature structurelle consacrée au TDAH et des sources neuropsychologiques de cette hétérogénéité. Dans notre étude des effets du genre sur les volumes de matière grise dans le TDAH, nous reportons pour la première fois une interaction entre genre et diagnostic, avec des corrélats structurels du trouble différents chez les garçons et les filles avec TDAH dans des régions de la ligne médiane du cerveau, impliquées à la fois dans la régulation émotionnelle et dans le fonctionnement du mode de réseau par défaut. Nous suggérons que ces différences structurelles pourraient contribuer aux différences de risque associé pour les troubles internalisés et externalisés présentées par les garçons et filles avec TDAH. Dans notre étude explorant l'influence du polymorphisme Val158Met sur les volumes de matière grise, nous mettons en évidence une modulation génétique des corrélats structurels du trouble : les sujets homozygotes pour l'allèle Val158, identifiés dans la littérature comme à risque pour le développement d'un trouble des conduites, présentent des volumes de matière grise supérieurs dans le noyau caudé comparativement aux sujets sains, tandis que les patients avec TDAH porteurs d'un allèle Met158 présentent des volumes de matière grise plus faibles dans le cortex préfrontal inférieur droit, une région cruciale pour les processus de contrôle attentionnel. Enfin, dans notre étude des corrélats structurels de l'exposition au méthylphénidate, nous reportons un effet potentiellement normalisateur du traitement sur les volumes de matière grise de l'insula et du pole temporal, des volumes de matière grise plus faibles chez les patients traités comparativement aux sujets sains dans le gyrus frontal moyen et dans le gyrus précentral, et une association entre volume de matière grise dans le nucleus accumbens gauche et durée d'exposition au méthylphénidate chez les sujets traités. (...) / Previous models of Attention Deficit / Hyperactivity Disorder (ADHD) such as Barkley’s or Brown’s conceptualized ADHD as essentially a developmental impairment of executive function. Against this view, it is now recognized that ADHD is a heterogeneous disorder, involving multiple deficits and multiple neuronal pathways. Despite this current theoretical framework, most structural brain imaging studies in ADHD have compared groups of children with ADHD with typically developing children, without trying to identify subgroups within the diagnostic category. This approach has yielded heterogeneous findings, possibly due to inter-studies variations in the type and number of comorbidities, the percentage of medicated participants included, the number of girls included, and/or methodological and statistical differences. Patients participating in these studies were also often exposed to methylphenidate, and potential medication effects on grey matter volumes are still unclear in certain brain regions such as the frontal lobe, despite a therapeutic action involving the preferential activation of catecholamine neurotransmission within the prefrontal cortex. In this thesis, we used voxel-based morphometry to study the influence of two important risk factors for the development of comorbid conditions in ADHD. The first of these two factors was gender, and the second a genetic polymorphism of the Catechol-O-methyltransferase gene known to put children with ADHD at risk for developing a conduct disorder (Val158Met). We also compared grey matter volumes in children with ADHD exposed to methylphenidate, never-medicated children with ADHD and typically developing children. These experimental studies were part of a more general discussion of ADHD neuropsychological and neurobiological heterogeneity. In our study exploring the influence of gender on the structural correlates of ADHD, we report for the first time a gender-by-diagnosis interaction, with grey matter volume differences in boys and girls with ADHD in midline cortical structures, involved in emotional regulation and part of the default mode network. We propose that these differences may contribute to explain why girls with ADHD more often develop inattentive and internalizing symptoms, whereas externalizing symptoms are predominant in boys with ADHD. In our study investigating the effects of Val158Met in ADHD, we report the first evidence of a COMT-related genetic modulation of ADHD-related grey matter volume alterations. Indeed, children with ADHD at higher risk for developing a conduct disorder (children homozygotes for the Val158 allele) presented increased grey matter volumes in the caudate nucleus when compared with typically developing children, whereas children carrying a Met158 allele presented with decreased grey matter volumes in the right inferior frontal cortex, a region known for its key role in attention. Finally, we measured grey matter volumes in medicated children with ADHD, never-medicated children with ADHD and typically developing children using both whole-brain voxel-based morphometry and automated tracing procedures in chosen regions of interest. We document potential methylphenidate-related grey matter volume normalization and deviation in previously unexplored frontal and temporal regions, and report a positive association between treatment history and grey matter volume in the nucleus accumbens, a key region for reward processing. Our first two experimental studies therefore contribute to a better understanding of the influence of important sources of within-category heterogeneity, while the third helps clarifying the potential confounding effect of medication exposure in previous structural brain imaging studies in ADHD.