Thèse de doctorat : Procédés biotechnologiques et alimentaires : INPL : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Th.--Sci.--Aix-Marseille 2, 1981. / Extr. en partie de Immunogenetics, 2, 1975, 449-463 ; 465-483 ; 3, 1976 ; 29-40 ; 41-51 ; 703, 1981, 1-28 ; de Scandinavian journal of immunology, 6, 1977, 481-484 ; des Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences de Paris, Série D, 283 , 1976, 663-666 ; de European journal of immunology, 6, 1976, 12, 913-916 ; 9, 1979, 723-730 ; de Tissue antigens, 15, 1980, 297-312 ; 458-466 et de Journal of immunogenetics, 5, 1978, 383-395.

The cytoplasm of eukaryotic cells contains several membrane-delimited compartments of specific molecular compositions and functions. Among those, the vacuole of fungal cells is often described as an organelle equivalent to the lysosomes of animal cells and the vacuoles of plant cells. These compartments indeed share two similar features: they contain a wide variety of hydrolases and are the most acidic compartments of the cell, which accounts for their key role in the intracellular degradation of macromolecules. In humans, dysfunctions of the lysosomes often give rise to lysosomal related diseases, such as lysosomal storage disorders. These are a class of metabolic disorders caused by the accumulation of non-degraded macromolecules or impaired export of hydrolytic degradation products. Cystinosis is an autosomal recessive disorder (1/200 000 incidence) generally associated with renal dysfunctions. It is caused by the accumulation and crystallization of cystine, the disulfide of cysteine, into the lumen of lysosomes. Cystinosin, the causative gene product of cystinosis, is present at the lysosomal membrane and catalyses the export of cystine from this compartment. The human cystinosin is a member of the Lysosomal Cystine Transporter (LCT) family. LCT proteins are conserved in all eukaryotic species and are defined by the presence of highly conserved PQ-loop motifs. <p>During this thesis work, we have studied three LCT proteins of the yeast Saccharomyces cerevisiae, named Ypq1, Ypq2 and Ypq3 (Yeast PQ-loop proteins 1, 2 and 3). We first showed that these proteins localize to the vacuolar membrane. We next studied the roles of these proteins, the regulation of their genes and the mechanisms and signals implicated in their delivery to the vacuolar membrane. We also contributed to the functional characterization of a mammalian homologue of yeast Ypq proteins, named rPqlc2. <p>In the first part of this work, we report that the Ypq proteins are most probably implicated in the export of basic amino acids from the vacuole to the cytosol. More precisely, Ypq2 and Ypq3 behave like vacuolar arginine and lysine exporters, respectively. Interestingly, the mammalian rPqlc2 protein expressed in yeast reaches the vacuolar membrane and functions as an orthologue of the Ypq proteins. Our results also reveal that the expression of the YPQ3 gene is regulated by the Lys14 transcription factor, responsible for the transcriptional activation of the LYS genes encoding enzymes implicated in the biosynthesis of lysine. We have also noted that, in general, the expression of the expression of the YPQ genes is regulated according to the quality of the nitrogen source available in the extracellular medium, eg. YPQ3 is sensitive to the nitrogen catabolite repression regulatory mechanism. <p>In the last part of this thesis work, we investigated the intracellular trafficking of the Ypq proteins and show that these predominantly reach the vacuolar membrane via the ALP (alkaline phosphatase) pathway due to the presence of a dileucine-based sorting signal in their sequences. Interestingly, a similar mechanism seems responsible for targeting to the yeast vacuole of the mammalian rPqlc2 protein.<p><p><p>Une caractéristique des cellules eucaryotes est leur organisation en compartiment internes délimité par une membrane lipidique, appelé organelles. Ces compartiments intracellulaires présentent une composition lipidique et protéique particulaire conforme à leur identité et fonction. Les lysosomes de cellules de mammifères et la vacuole fongique jouent un rôle clé dans la digestion intracellulaire de macromolécules et de ce fait leurs lumières sont enrichis d’enzymes hydrolytiques nécessaires à cette action. Des disfonctionnements du lysosome peuvent être la conséquence de pathologie chez l’homme, regroupé sous le nom de maladie lysosomale, lié à un à une accumulation de macromolécules non digéré ou un default d’export des produits d’hydrolysé depuis la lumière du lysosome. La cystinose est une maladie autosomale récessive avec une faible fréquence d’incidence (1/200 000) qui regroupe trois formes cliniques :deux formes rénales graves et une forme extra-rénale. Cette maladie est due à une accumulation et cristallisation de cystine dans la lumière du lysosome qui est corrélé à des mutations ponctuelles dans le gène CTNS qui code pour l’exporteur de cystine, la cystinosine. Cette protéine est un membre de la famille LCT (Lysosomal Cystine Transporter) qui possède des représentants chez les cellules animales, végétales et fongiques. Les protéines de la famille possèdent une taille et une topologie prédite similaire (7 segments transmembranaires) et on retrouve aussi au sein de ces protéines deux exemplaires de motifs PQ. Lors de ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à trois membres de la famille LCT chez Saccharomyces cerevisiae que nous avons nommé Ypq1, Ypq2 et Ypq3 pour Yeast PQ-loop proteins. Ces protéines n’ayant pas fait l’objet de nombreuses études, nous nous sommes orientés vers une analyse fonctionnelle et transcriptionnelle. De plus, nous avons également étudié les mécanismes et signaux impliqué dans leur adressage vers la vacuole. Finalement, nous avons également inclus dans notre étude un homologue mammalien de ces protéines, rPqlc2. <p>\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Parmi les différents types de canaux ioniques, les canaux potassium (K+) sont très largement exprimés au niveau des cellules eucaryotes. Ils se répartissent en plusieurs familles et sous-familles. Parmi celles-ci, les canaux K+ ATP-dépendants (KATP) représentent une classe tout à fait particulière. En effet, ils ont la particularité d’être sensibles à la concentration cytosolique d’ATP et permettent ainsi de coupler le potentiel membranaire de la cellule à son statut métabolique.<p>Le canal KATP est un complexe hétéro-octamérique constitué de 2 sous-unités :une sous-unité Kir6.x (Kir6.1 ou Kir6.2) formant le pore du canal et appartenant à la famille des canaux potassiques de type « inward rectifier », et une sous-unité régulatrice SURx (SUR 1 ou SUR2A/B) faisant partie des protéines ABC (ATP-binding cassette). L’expression hétérologue des sous-unités Kir6.x et SURx suivant différentes combinaisons conduit à la formation de plusieurs types de canaux KATP possédant des propriétés électro-physiologiques et des sensibilités aux nucléotides et aux agents pharmacologiques distinctes. \ / Doctorat en sciences biomédicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Eukaryotic ribosome synthesis is a complex process that consumes a lot of energy and involves several hundreds of trans-acting factors that transiently associate with nascent ribosomes. Biogenesis of ribosomal subunits (the small 40S and the large 60S) starts with transcription of a long precursor ribosomal RNA (pre-rRNA) by RNA polymerase I (Pol I) in the nucleolus. This is a key step that globally controls yeast ribosome synthesis. The pre-rRNA, ‘the 35S transcript’, encodes the mature sequence (18S, 5.8S, and 25S) rRNA constituents of both the 40S and 60S subunits. The 35S transcript is subsequently modified, cleaved (processed) and assembled with numerous structural ribosomal proteins and ribosome synthesis factors (trans-acting factors) to form various ribosomal particles (pre-ribosomes, precursors to the 40S and 60S subunits) along ribosome assembly pathway. <p>In the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, it has been reported recently that the processing of the 35S nascent transcript and the assembly of pre-ribosomes occur concomitantly with Pol I transcription in the nucleolus. In this process, the growing Pol I transcript gradually assembles with pre-40S structural ribosomal proteins and ribosomal synthesis factors to form the so-called ‘SSU-processome’ or ‘90S pre-ribosome’, the earliest precursor of the 40S subunit. The SSU-processome/90S pre-ribosome localizes to the nucleolus and consists of the 35S pre-rRNA, the U3 small nucleolar (sno) RNA, about a dozen of 40S ribosomal proteins and more than forty ribosome synthesis factors. The U3 snoRNA and pre-40S ribosome synthesis factors are all implicated in the processing of the 35S precursor (at sites A0, A1 and A2) and therefore in the synthesis of the 18S rRNA component of the 40S subunit. Significantly, the association of the U3 snoRNA with the growing 35S transcript is important for pre-40S assembly, whereas its dissociation from the processed transcript (following cleavage at sites A0-A2) is crucial for the overall structural remodeling of the 18S rRNA and for the formation of pre-40S ribosomes from the earliest precursor 90S particles. <p>This thesis mostly addresses the identification and functional characterization of Esf2 and Bfr2, two novel 40S synthesis factors, components of the SSU-processome/90S pre-ribosome in yeast. Both proteins localize to the nucleolus and their genetic depletions lead to failure in the production of 40S subunits. In the absence of either factor, the 35S pre-rRNA is not processed at sites A0-A2 and the 18S rRNA is not synthesized. Also, pre-ribosome assembly is affected and pre-40S ribosomes fail to mature properly. Strikingly, in the absence of either factor, the U3 snoRNA remains associated with unprocessed 35S transcript within pre-ribosomes indicating that Esf2 and Bfr2 are required to dissociate U3 from pre-ribosomes. This process also involves RNP (ribonucleoprotein particle) unwinding activities of the putative RNA helicase Dbp8. <p>La biogenèse du ribosome eucaryote est un processus complexe qui consomme beaucoup d’énergie et implique plusieurs centaines de facteurs trans qui s’associent de manière transitoire avec les pré-ribosomes en cours de formation. La biogenèse des sous-unités ribosomiques (la petite sous-unité 40S et la grande sous-unité 60S) débute dans le nucléole par la synthèse d’un long précurseur d’ARN ribosomique (le pré-ARNr, dit 35S chez la levure Saccharomyces cerevisiae) par l’ARN Polymérase I (Pol I). Ceci constitue une étape clé dans le contrôle global de la synthèse du ribosome chez la levure. Le pré-ARNr 35S renferme les séquences des ARNr matures 18S (ARNr de la sous-unité 40S) et 5.8S et 25S (deux des trois ARNr de la sous-unité 60S). Le pré-ARNr 35S subit un long processus de maturation et d’assemblage au cours duquel il est modifié, clivé (on parle du « processing » du pré-ARNr) et s’assemble avec des protéines ribosomiques (« RP », composants structuraux des sous-unités ribosomiques matures) et de nombreux facteurs de synthèse (facteurs trans) pour former différentes particules pré-ribosomiques (précurseurs des sous-unités 40S et 60S).<p><p>Chez la levure S. cerevisiae, il a récemment été montré que le processing du pré-ARNr 35S et l’assemblage des pré-ribosomes se produisent de manière concomminante avec la transcription Pol I dans le nucléole. Ainsi, le transcrit Pol I en cours de synthèse s’assemble progressivement avec des facteurs de synthèse ainsi que des RP pour former le « SSU processome » ou « pré-ribosome 90S », tout premier précurseur de la petite sous-unité 40S. Le SSU processome/pré-ribosome 90S est localisé dans le nucléole et est consisté du pré-ARNr 35S naissant, du petit ARN nucléolaire (snoRNA) U3, d’une douzaine de RP de la petite sous-unité 40S et de plus de 40 facteurs de synthèse. Le snoRNA U3 et ces facteurs de synthèse sont tous impliqués dans les clivages du pré-ARNr 35S aux sites A0, A1 et A2, et donc dans la biogenèse de l’ARNr 18S. L’association du snoRNA U3 avec le pré-ARNr 35S naissant est importante pour l’assemblage du SSU processome/pré-ribosome 90S. Par ailleurs, sa dissociation après les clivages aux sites A0-A2 permet un remodelage structural général de l’ARNr 18S et la formation du « pré-ribosome 40S » à partir de la particule précoce 90S.<p><p>Au cours de cette thèse, nous avons identifié et caractérisé fonctionnelement chez la levure deux nouveaux facteurs de synthèse de la petite sous-unité 40S et composants du SSU processome/pré-ribosome 90S: Esf2 et Bfr2. Ces deux protéines sont localisées dans le nucléole. Leur déplétion entraîne une incapacité à produire la sous-unité ribosomique 40S. En l’absence d’Esf2 ou Bfr2, le pré-ARNr 35S n’est plus clivé aux sites A0-A2 et l’ARNr 18S mature n’est plus produit. L’assemblage des pré-ribosomes est aussi affecté, notamment la formation du pré-ribosome 40S. De manière importante, en l’absence de l’un ou l’autre de ces facteurs, le snoRNA U3 reste associé au pré-ARNr 35S non clivé au sein des pré-ribosomes, indiquant qu’Esf2 et Bfr2 sont requises pour la dissociation d’U3 des pré-ribosomes. Ce processus implique aussi Dbp8, une hélicase à ARN présumée.<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les mycobactéries sont classées parmi les bactéries contenant des acides mycoliques dans leur paroi et un haut GC% dans leur génome. Elles peuvent être isolées à partir du sol ou d'environnement d'eau douce où vivent aussi les protozoaires libres. Plusieurs études ont montré une possibilité de co-isolement des mycobactéries et des amibes à partir de ces sources environnementales. Il a été montré également que la plupart des mycobactéries de l'environnement ont la capacité à survivre dans les trophozoites et les kystes d'amibes et dans certaines cellules eucaryotes, y compris les macrophages. Les manipulations génétiques des mycobactéries en général et des mycobactéries du complexe Mycobacterium tuberculosis en particulier sont compliquées et aucune étude de modification génétique des mycobactéries (pathogènes ou non pathogènes) n'avait été réalisée dans notre laboratoire avant notre travail de thèse. Dans notre travail de thèse, nous avons montré que les amibes ou d'autres organismes phagocytaires peuvent servir comme sources et lieu de transfert des gènes chez les mycobactéries. Ce transfert des gènes peut avoir contribué à l'adaptation des mycobactéries à un mode de vie intracellulaire. Nous avons développé ensuite deux systèmes de coculture: Mycobacterium smegmatis-Acanthamoeba polyphaga et Mycobacterium gilvum-A. polyphaga et nous avons clarifié le spectre des interactions des mycobactéries à croissance rapide avec les amibes. Ce modèle d'interaction mycobactéries-amibes a été utilisé pour tester l'hypothèse contraire au paradigme dominant que l'addition des gènes réduit la virulence des bactéries. / Mycobacteria are mycolic-acid containing, high GC% bacterial organisms which can be recovered from soil and fresh water environments where free-living protozoa also live. Co-isolation of mycobacteria and amoeba collected from such environmental sources has been reported. Several experiments further demonstrated the ability of most environmental mycobacteria to survive in the amoebal trophozoites and cysts and in some eukaryotic cells including macrophages. Genetic modification of mycobacteria in general and mycobacteria belonging to Mycobacterium tuberculosis complex in particular are complicated and no studies using genetic modification of mycobacteria (pathogenic or non-pathogenic) had been performed in our laboratory prior to our work. In our thesis work, we showed that amoebae or other phagocytic organisms can serve as sources and places for gene transfers in mycobacteria. Gene transfers may have contributed to the adaptation of mycobacteria to an intracellular lifestyle. In addition, we developed two co-culture systems: Mycobacterium smegmatis-Acanthamoeba polyphaga and Mycobacterium gilvum-A. polyphaga and we clarified the spectrum of rapid-growing mycobacteria and amoeba interactions. This model of mycobacteria-amoeba interactions was then used to test another hypothesis according to which unlike the prevailing paradigm, the addition of genes does not reduce the virulence of bacteria. For the first time in our laboratory we modified two species of the M. tuberculosis complex, M. tuberculosis H37Rv and Mycobacterium bovis BCG to observe the effect of these changes on their pathogenicity and survival.

La photocatalyse est un procédé d'oxydation avancée qui consiste en l'activation du dioxyde de titane sous UV pour générer des espèces oxydantes. Ces dernières sont capables d'inactiver les cellules vivantes. Nos travaux ont porté sur l'analyse des mécanismes antimicrobiens de la photocatalyse à l'échelle cellulaire et moléculaire sur le modèle eucaryote Saccharomyces cerevisiae, champignon unicellulaire. Le traitement photocatalytique affecte de manière drastique la cultivabilité de cette levure. La diminution de la cultivabilité a été reliée à la perte de l'intégrité membranaire et à la perte de l'activité enzymatique intracellulaire, analysées par cytométrie en flux. L'exposition des levures à la photocatalyse provoque des dommages à toutes les macromolécules (acides nucléiques, lipides membranaires, protéines) et par conséquent aux structures cellulaires ce qui engendre la libération de constituants cellulaires (ions, acides aminés), de même que la formation de produits de dégradation (malondialdéhyde, acides organiques). Ces dommages peuvent être liés à un stress oxydant intracellulaire suggéré par l'accumulation des ions superoxyde dans les cellules traitées et l'augmentation de la résistance pour les souches surexprimant des enzymes de dégradation des ROS. Enfin, l'étude de l'impact de la photocatalyse sur des organismes fongiques ayant un impact environnemental ou sur la santé, a révélé l'existence de cellules ou de structures fongiques résistantes. Ces résultats ont apporté des éléments de connaissance inédits sur l'impact de la photocatalyse sur les cellules eucaryotes fongiques et ouvrent de nouvelles perspectives notamment dans la compréhension du phénomène de résistance / Photocatalysis is an advanced oxidative process that generates reactive oxygen species (ROS) and inactivates living cells. The aim of this work was to have a better understanding of the antimicrobial mechanisms generated by photocatalytic treatment. The cellular impact was monitored using the unicellular fungal model, Saccharomyces cerevisiae yeast. Photocatalysis reduces drastically the cultivability of yeast cells. Flow cytometry analyses revealed that the decrease of cell cultivability was related to both damages in plasma membrane and loss of intracellular enzymatic activity. During exposure to photocatalysis, multiple cellular macromolecules are damaged (lipids, proteins, nucleic acids). These damages are responsible for cellular structure dysfunction leading to a release of intracellular compounds (ions, amino acids) and the formation of by-products and pollutant (carboxylic acids, malondialdéhyde). The increase of intracellular superoxide ions amounts and the higher resistance of yeast strains overexpressing ROS detoxifying enzymes suggested an intracellular oxidative status responsible for described macromolecular damages. Finally, exploring photocatalytic treatment on other environmental and health impact fungi revealed the presence of resistant cells or structures. For the first time, an interdisciplinary work focusing on cellular impacts of photocatalysis was monitored leading to a better understanding and to new perspectives