Résumé : La schizophrénie est une maladie mentale chronique caractérisée par trois types différents de symptômes cliniques : positifs (hallucinations), négatifs (manque de motivation) et cognitifs (dysfonction exécutive). Parmi de nombreuses perturbations neurochimiques, un débalancement entre la production des espèces réactives de l’oxygène et l’activité des enzymes antioxydantes, suggère l’existence de dysfonctions mitochondriales. Notre laboratoire a récemment développé un modèle juvénile à double atteinte de schizophrénie, chez la souris, combinant deux facteurs de risques environnementaux (inflammation immunitaire gestationnelle par l’injection de polyIC, suivie à l’âge juvénile d’un stress de contention du jour postnatal 33 à 35) afin de mieux comprendre la phase précoce de la maladie. Nous avons présenté précédemment, des anomalies comportementales et neurochimiques, incluant un stress oxydatif (mesuré par une augmentation de la carbonylation des protéines), nous permettant de valider le modèle. De plus, un antioxydant, l’acide lipoïque (AL) renverse ces déficits, appuyant les anomalies observées. Ici, nous avons évalué la fonction mitochondriale dans ce modèle juvénile à double atteinte de schizophrénie chez la souris. L’activité mitochondriale a été déterminée dans deux régions d’intérêt (cortex préfrontal (PFC) et striatum) associées à la schizophrénie. Nos mesures ont été faites en stade 3, avec des substrats pour le complexe I (glutamate-malate + ADP) et complexe II (succinate + ADP) induisant la respiration mitochondriale. Nous avons observé une augmentation de l’activité respiratoire induite par le complexe I dans le PFC et le striatum dans les deux sexes mais une augmentation de l’activité induite par le complexe II seulement chez les mâles. Le traitement à l’AL prévient seulement l’augmentation de la respiration induite par le complexe II chez les mâles mais n’a pas d’effet sur l’activité induite par le complexe I. Les niveaux d’expression protéique des différents complexes de la chaine respiratoire, des groupements carbonyl ainsi que des protéines de fission/fusion ne sont pas modifiés. En conclusion, notre modèle juvénile à double atteinte de schizophrénie montre une augmentation de l’activité respiratoire induite par le complexe II chez les mâles, sans changement de l’expression protéique. D’autres expériences sont requises pour comprendre l’origine de ces modifications. / Abstract : Schizophrenia is a chronic mental illness characterized by different clinical symptoms with three core features: positive (eg hallucinations), negative (eg lack of motivation) and cognitive (eg executive dysfunction). Among a large array of neurochemical disturbances, imbalance between production of reactive oxygen species and activity of antioxidant enzymes, convincingly points toward mitochondrial dysfunction. Our laboratory has recently developed a juvenile murine two-hit model (THM) of schizophrenia based on the combination of two environmental risk factors (gestational inflammation induced by poly IC, followed by juvenile restraint stress at postnatal days 33-35) to gain a better understanding of the early disease onset. We previously reported relevant behavioral and neurochemical disturbances, including oxidative stress (as assessed by an increase in protein carbonylation), thus providing preliminary validation of this THM of schizophrenia. Moreover, the antioxidant lipoic acid (LA) reversed these deficits, thereby pointing to a key role of oxidative stress. Here, we investigated mitochondrial function in this juvenile murine THM of schizophrenia. The mitochondrial activity was determined using the Mitoxpress commercial kit within two relevant regions (prefrontal cortex (PFC) and striatum) associated with schizophrenia. Our measures were performed in state 3, with substrates for complex I (glutamatemalate + ADP) and complex II (succinate + ADP) inducing mitochondrial respiratory activity. We observed an increase in complex I induced respiratory activity in the PFC and striatum in both sexes but an increase in complex II activity only in males. LA treatment prevented this increase only in complex II induced respiration in males but had no effect on complex I induced activity. Expression levels of the different respiratory chain complexes were not modified under our conditions, as well as fission/fusion protein and carbonyl group levels. In conclusion, our juvenile two-hit model of schizophrenia shows an increase in mitochondrial activity reversed by lipoic acid treatment, specifically in complex II induced respiratory activity in males, without any change in respiratory chain protein expression. Further investigations are required to determine the causes and consequences of these modifications.

La recherche de nouvelles molécules pour combattre Pseudomonas.aeruginosa est d'une grande importance. L'utilisation des antibiotiques a spectre large a grandement accru la résistance de P.aeruginosa aux antibiotiques. Malgré cette situation, aucune nouvelle drogue active sur P.aeruginosa n'a été introduite en pratique clinique durant les 2 dernières décennies. Le monoxyde de carbone (CO) pourrait agir comme un inhibiteur efficace de la chaîne respiratoire de P.aeruginosa mais l'utilisation pratique de ce gaz comme molécule antibactérienne est gênée par sa toxicité et les difficultés de manipulation. Une avancée fondamentale récente dans le domaine de la recherche sur le CO a été la découverte des « carbon monoxide releasing molecules » (CO-RMs), qui servent de transporteur et délivre des quantités contrôlées de CO aux systèmes biologiques.Nous montrons ici que les CO-RMs possèdent des propriétés antibactériennes contre P.aeruginosa. Cet effet antibactérien des CO-RMs à lieu à des concentrations non toxiques pour les cellules eucaryotes et passe par une interaction du CO libérer par le transporteur avec la chaîne respiratoire bactérienne. Nous présentons des résultats in vivo montrant que les CO-RMs diminuent l'inoculum bactérien et augmentent la survie des souris après une bactériémie à P.aeruginosa. La comparaison de 4 CO-RMs ayant différente structures chimiques suggère que la précence d'un métal de transition joue un rôle important dans l'activité antibactérienne des CO-RMs. Une autre découverte importante présentée dans ce travail est l'inhibition de l'activité antibactérienne de certain CO-RMs par les molécules contenant des résidus thiols. Cette découverte limite la possibilité d'utiliser les CO-RMs concernés comme des agents anti-infectieux.En considérant les résultats présentés dans ce travail, l'inhibition de la chaîne respiratoire pourrait être considérée comme un nouveau mécanisme prometteur pour la recherche de nouveaux agents pharmaceutique pour combattre les infections à P.aeruginosa. / The search of new molecules to fight Pseudomonas.aeruginosa is of paramount importance. The use of broad spectrum antibiotics has greatly increased the antibiotic resistance of P.aeruginosa. In spite of this situation, no new drug against P.aeruginosa has been successfully introduced into the clinic in the past 2 decades. Carbon monoxide (CO) could act as an effective inhibitor of the respiratory chain in P. aeruginosa but the practical use of this gas as an antibacterial molecule is hampered by its toxicity and difficulty to manipulate. A recent fundamental development in the field of CO research has been the discovery of carbon monoxide-releasing molecules (CO-RMs), which serve as carriers for the delivery of controlled amounts of CO in biological systems.Here, we show that CO-RMs possesse bactericidal properties against P.aeruginosa. This antimicrobial effect of CO-RMs occurs at non toxic concentrations for eukaryotic cells and is mediated by an interaction of CO liberated by the carrier with bacterial respiratory chain. We present in vivo results showing that CO-RMs decrease bacterial inoculum and increase survival in mice following P.aeruginosa bacteraemia. A comparison of 4 CO-RMs with different chemical structures suggests that the presence of a transition metal center plays an important role in the antibacterial activity of CO-RMs. Another important finding presented in this work is the inhibition of the antibacterial activity of some CO-RMs by thiol containing molecules. This finding could deserve the possibility to use concerning CO-RMs as anti-infective agent.Considering results presented in this work, inhibition of respiratory chain could be considered as a promising new mechanism for the research in new pharmaceutical agent to fight P.aeruginosa infections.

Le coenzyme Q (ubiquinone ou Q) est une molécule organique lipophile composée d'une benzoquinone substituée et d'une chaîne polyisoprényle contenant 6 unités chez Saccharomyces cerevisiae (Q6), 8 chez Escherichia coli (Q8) et 10 chez l'homme (Q10). Q a un rôle bien connu de transporteur d'électrons dans les chaînes respiratoires et fonctionne également comme un antioxydant membranaire. La déficience primaire en Q10 a maintenant été attribuée à des mutations dans 6 gènes de la biosynthèse de Q10 et cause des pathologies sévères. La biosynthèse de Q6 est mitochondriale et nécessite au moins 9 protéines organisées au sein d'un complexe multiprotéique chez la levure (Coq1-Coq9). L'acide 4-hydroxybenzoique (4-HB) et l'acide para-aminobenzoique (pABA) sont les deux précurseurs connus du noyau aromatique de Q6. Malgré de nombreuses recherches et l'importance cruciale de Q dans le métabolisme eucaryote, certaines étapes de la voie de biosynthèse de Q ne sont pas connues. L'étude présentée dans ce manuscrit a permis de montrer l'implication de la protéine Coq6, proposée comme étant une mono-oxygénase à flavine, dans une seule des trois réactions d'hydroxylation que compte la voie de biosynthèse de Q6: l'hydroxylation en C5. De plus, notre étude sur Coq8, une protéine kinase dont sa surexpression stabilise le complexe multiprotéique, nous a permis de confirmer les fonctions de certaines protéines Coq (Coq5, Coq7), de découvrir la fonction de Coq6 et d'éclaircir le rôle des autres (Coq4, Coq9). Nous rapportons également que des analogues hydroxylés ou méthoxylés de 4-HB et du pABA peuvent court-circuiter des étapes déficientes des mutants particuliers conduisant ainsi à la synthèse du coenzyme Q6 dans ces derniers. Ce résultat ouvre de nouvelles perspectives pour traiter les déficiences en coenzyme Q10 qui jusqu'à présent sont traitées par supplémentation en Q. Finalement, la réaction de déamination, essentielle à la biosynthèse de Q6 à partir du pABA, reste incomprise mais nos résultats suggèrent fortement l'implication de Coq6 dans cette étape. / Coenzyme Q (ubiquinone or Q) is a lipophilic organic molecule composed of a substituted benzoquinone and a polyisoprenyl chain containing 6 units in Saccharomyces cerevisiae (Q6), 8 in Escherichia coli (Q8) and 10 in humans (Q10). Q has a well known role as an electron carrier in the mitochondrial respiratory chain and also functions as a membrane soluble antioxidant. Primary Q10 deficiency has now been linked to mutations in six genes of Q biosynthesis and results in severe pathologies. The biosynthesis of Q is mitochondrial and requires at least nine proteins in yeast (Coq1-Coq9). 4-hydroxybenzoate (4-HB) and para-aminobenzoic acid (pABA) are the long-known aromatic precursors of the benzoquinone ring of Q. Despite intensive research efforts and the biological importance of Q, some biosynthetic steps are still uncharacterized. Herein we report that Coq6, a predicted flavin-dependent monooxygenase, is involved exclusively in the C5-hydroxylation reaction. We also demonstrate that the overexpression of the protein Coq8, which is proposed to be a kinase, in Δcoq strains restores steady state levels of the unstable Coq proteins. Moreover, we provide evidence that the kinase activity is essential for the stabilizing effect of Coq8 in the Δcoq strains. The overexpression of Coq8 helped us clarify the role of some proteins (Coq4, Coq9). We also show that using synthetic analogues of 4-HB and pABA allows bypassing deficient biosynthetic steps in some mutants. This result opens new perspectives to address the deficiencies in coenzyme Q which until now are processed by Q supplementation. Finally, the deamination reaction, which is essential for Q6 biosynthesis from pABA remains misunderstood but our results strongly suggest the involvement of Coq6 in this step.

Les mitochondries sont en charge de la bioénergétique cellulaire, tout particulièrement dans le cerveau humain, au sein duquel les neurones sont extrêmement demandeurs en énergie et hautement dépendant de la phosphorylation oxydative. En effet, celles-ci génèrent un potentiel énergétique grâce à une chaîne de transport d’électrons, ou chaîne respiratoire, composée de quatre complexes protéiques ancrés dans la membrane interne mitochondriale. La chaine respiratoire permet la production d’énergie via la phosphorylation oxydative d’ADP en ATP par l’ATP synthéase dans la matrice mitochondriale. Le premier complexe (CI) de la chaîne est composé de 45 sous-unités protéiques (dont 44 différentes). En tant que premier enzyme de la phosphorylation oxydative, il joue un rôle d’initiateur et est essentiel pour la production d'énergie cellulaire. Un défaut d’assemblage du CI se traduit par d’importantes conséquences sur la bioénergétique cellulaire et augmente la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), pouvant être à l'origine de divers troubles mitochondriaux, parmi lesquels certains processus neurodégénératifs. La bonne intégration des sous-unités et cofacteurs composant le CI est par conséquent primordiales et requièrent la participation de facteurs d’assemblage jouant le rôle de chaperonnes afin de stabiliser les sous-unités et faciliter leur intégration au sein de l'enzyme complète. De plus, certaines fonctions additionnelles à leur rôle d’assemblage peuvent intervenir dans d’autres processus cellulaire régulant l’activité métabolique.Le fonctionnement des facteurs d'assemblage du CI au niveau moléculaire demeure encore obscur. Néanmoins, il est admis que la plupart des facteurs d'assemblages identifiés sont actifs dès le début de l'assemblage, particulièrement pour l'incorporation des sous-unités membranaires. Récemment un groupe de facteurs d’assemblage composés des protéines NDUFAF1 (NADH dehydrogenase [ubiquinone] 1 alpha subcomplex assembly factor 1), ACAD9 (Acyl-CoA dehydrogenase 9), ECSIT (Evolutionarily conserved signaling intermediate in Toll pathway), et potentiellement TMEM126B (Transmembrane protein 126B) and TIMMDC1 (Translocase of inner mitochondrial membrane domain-containing 1) est désigné sous l'appellation complexe d’assemblage du complexe mitochondrial I (MCIA). Cependant, la composition et la stœchiométrie de ce dernier restent inconnus, excluant ainsi toute compréhension satisfaisante de sa structure et de son importance dans les mécanismes à l'oeuvre dans l’assemblage du CI.Cette thèse a pour but les caractérisations des facteurs d’assemblage ACAD9, ECSIT and NDUFAF1 grâce à un ensemble d’approches biochimiques et biophysiques dans le but de déterminer les mécanismes moléculaires et la cartographie des interactions impliqués dans l’assemblage du complexe MCIA. / Mitochondria are responsible for bioenergetics, particularly critical in the human brain, where neurons are extremely energy demanding and highly dependent on the oxidative phosphorylation (OXPHOS) system. They generate energetic potential through the electron transport chain (ETC), also named the respiratory chain, which is composed of four protein complexes embedded into the mitochondrial inner membrane (MIM) to enable the phosphorylation of ADP into ATP by the ATP synthase in the mitochondrial matrix. Together these complexes form the OXPHOS system. Complex I (CI), the first enzyme of the respiratory chain, is composed of 45 protein subunits (of which 44 are different) and initiates the OXPHOS system, being essential in cellular energy production. Defects in CI assembly severally impair ATP production, increase the production of reactive oxygen species (ROS) and are implicated in several mitochondrial disorders, including neurodegenerative diseases. The integration of the 45 subunits and the insertion of cofactors into the nascent complex requires the help of assembly factors. Assembly factors may act as chaperones that stabilize the intermediate complexes or subunits and help to attach them to other intermediate assemblies to build the complete enzyme. However, they may also have additional functions besides their requirement for CI assembly, in line with the emerging evidence that mitochondria are involved with various (sub)cellular processes that regulate cell metabolic activity.How CI assembly factors function at the molecular level is currently unclear, with very little structural information available. Nevertheless, it is thought that most identified assembly factors are involved in early assembly, more specifically in the incorporation of hydrophobic membrane subunits. Recently, the CI assembly factors NDUFAF1 (NADH dehydrogenase [ubiquinone] 1 alpha subcomplex assembly factor 1), ACAD9 (Acyl-CoA dehydrogenase 9), ECSIT (Evolutionarily conserved signaling intermediate in Toll pathway), and potentially TMEM126B (Transmembrane protein 126B) and TIMMDC1 (Translocase of inner mitochondrial membrane domain-containing 1) were proposed to form the so-called mitochondrial complex I assembly (MCIA) complex. However, the composition and stoichiometry of the MCIA complex are unknown, which precludes a proper understanding of the structural and mechanistic bases for building-up assembly intermediates and how the MCIA complex achieves specificity.This thesis pursues the characterisation of the MCIA core components ACAD9, ECSIT and NDUFAF1, mapping their interactions and characterising their structures using a combination of biophysical and biochemical approaches in order to elucidate the molecular mechanisms underlying the MCIA complex formation.

Le coenzyme Q (ubiquinone ou Q) est une molécule organique lipophile composée d'une benzoquinone substituée et d'une chaîne polyisoprényle contenant 6 unités chez Saccharomyces cerevisiae (Q6), 8 chez Escherichia coli (Q8) et 10 chez l'homme (Q10). Q a un rôle bien connu de transporteur d'électrons dans les chaînes respiratoires et fonctionne également comme un antioxydant membranaire. La déficience primaire en Q10 a maintenant été attribuée à des mutations dans 6 gènes de la biosynthèse de Q10 et cause des pathologies sévères. La biosynthèse de Q6 est mitochondriale et nécessite au moins 9 protéines organisées au sein d'un complexe multiprotéique chez la levure (Coq1-Coq9). L'acide 4-hydroxybenzoique (4-HB) et l'acide para-aminobenzoique (pABA) sont les deux précurseurs connus du noyau aromatique de Q6. Malgré de nombreuses recherches et l'importance cruciale de Q dans le métabolisme eucaryote, certaines étapes de la voie de biosynthèse de Q ne sont pas connues. L'étude présentée dans ce manuscrit a permis de montrer l'implication de la protéine Coq6, proposée comme étant une mono-oxygénase à flavine, dans une seule des trois réactions d'hydroxylation que compte la voie de biosynthèse de Q6: l'hydroxylation en C5. De plus, notre étude sur Coq8, une protéine kinase dont sa surexpression stabilise le complexe multiprotéique, nous a permis de confirmer les fonctions de certaines protéines Coq (Coq5, Coq7), de découvrir la fonction de Coq6 et d'éclaircir le rôle des autres (Coq4, Coq9). Nous rapportons également que des analogues hydroxylés ou méthoxylés de 4-HB et du pABA peuvent court-circuiter des étapes déficientes des mutants particuliers conduisant ainsi à la synthèse du coenzyme Q6 dans ces derniers. Ce résultat ouvre de nouvelles perspectives pour traiter les déficiences en coenzyme Q10 qui jusqu'à présent sont traitées par supplémentation en Q. Finalement, la réaction de déamination, essentielle à la biosynthèse de Q6 à partir du pABA, reste incomprise mais nos résultats suggèrent fortement l'implication de Coq6 dans cette étape.

L’objectif de notre travail consiste à caractériser des nanoparticules d’oxyde de fer (Fe3O4) et étudier leur toxicité aiguë chez le rat Wistar. Nos résultats ont montré que l’administration orale aiguë des Fe3O4, entraîne une altération dose- et temps-dépendante des paramètres du stress oxydant ainsi qu’une atteinte hépatique. En ce qui concerne l’étude in vitro sur des mitochondries isolées, nos résultats ont montré que ces nanoparticules n’altèrent ni les différents complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale ni le couplage mitochondrial, et ceci dans aucun des organes étudiés (cerveau, cœur, poumon, foie et reins) et quelle que soit la concentration utilisée (100, 200, 300 et 500 μg/ml), alors que les mitochondries hépatiques isolées des rats âgés (18 mois), une altération est observée au niveau de tous les complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale hépatique ainsi que pour le couplage mitochondrial quelle que soit la concentration utilisée (250, 300 et 350 μg/ml) alors que pour les rats jeunes (3mois) on n’observe aucune altération. / The objective of our work is to characterize iron oxide nanoparticles (Fe3O4) and study their acute toxicity in Wistar rats. Our results showed that acute oral administration of Fe3O4, results in a dose and time-dependent alteration of oxidative stress parameters as well as liver damage. Regarding the in vitro study on isolated mitochondria, our results showed that these nanoparticles do not adversely affect the various complexes of the mitochondrial respiratory chain or mitochondrial coupling in any of the organs studied (brain, heart, lung, liverand kidneys) and regardless of the concentration used (100, 200, 300 and 500 μg/ml) while the isolated liver mitochondria from aged rats (18 months), an alteration is observed at all the complexes of the liver mitochondrial respiratory chain as well as the mitochondrial coupling regardless of the concentration used (250, 300 and 350 μg/ml), whereas for the young rats (3 months) no change is observed.

Nous avons étudié les relations entre les différentes voies du métabolisme énergétique lors de la mise en place des effets Crabtree et Warburg. L’effet du glucose sur le métabolisme énergétique de S. cerevisiae se traduit dans un premier temps par une inhibition cinétique du métabolisme oxydatif (effet Crabtree). Après l’ajout de glucose aux cellules, nous avons mis en évidence l’accumulation d’un intermédiaire de la glycolyse, le F1,6bP. Ceci induit une diminution drastique du rapport G6P/F1,6bP. Or, il a été montré que le G6P stimule et le F1,6bP inhibe l’activité de la chaine respiratoire mitochondriale « in-situ ». L’utilisation de mutants et la modulation de ce rapport nous a permis de montrer que l’induction de l’effet Crabtree chez la levure Saccharomyces cerevisiae est dû à une diminution du rapport G6P/F1,6bP. Parallèlement, le glucose induit un réarrangement génétique qui à terme conduit à un effet Warburg. Nous avons mis en évidence une diminution, au cours du temps du contenu mitochondrial par effet de dilution, suite à un arrêt de la biogenèse mitochondriale (répression de HAP4). Nous avons pu montrer que cette diminution quantitative des OXPHOS est sans effet sur la synthèse d’ATP cellulaire. Ceci est dû à une augmentation du flux de synthèse d’ATP glycolytique. L’utilisation de mutants HAP4", nous a permis de montrer qu’il n’y a pas de lien simple entre prolifération et répression des OXPHOS. Bien que le flux glycolytique diminue dans les conditions de maintien des OXPHOS, ceci est sans effet notoire sur la vitesse de prolifération. Ceci est un rare exemple d’une situation biologique ou l’on observe un découplage entre métabolisme énergétique et prolifération. / We used the yeast Crabtree (+) model to study the relationships between the energy metabolism pathways during the implementation of the Warburg effect. The effect of glucose on S. cerevisiae energetic metabolism results initially in a kinetic inhibition of the oxidative metabolism (Crabtree effect). Rapidly after the addition of glucose, we found an accumulation of F1, 6bP. This induces a drastic reduction in the ratio G6P / F1,6bP. Moreover, it has been shown that G6P stimulates and F1,6bP inhibits the activity of the respiratory chain "in-vitro". Mutants and the modulation of this ratio allowed us to show that the induction of the Crabtree effect is due to a decrease in the G6P / F1,6bP ratio. In parallel with the implementation of the Crabtree effect, glucose induces a genetic rearrangement that leads to a Warburg effect. We showed a decrease over time of mitochondrial enzymatic equipment by dilution effect, due to a halt of mitochondrial biogenesis (transcriptional repression of HAP4). We have been able to show that this decrease in respiratory capacity has no effect on the cellular capacity for ATP synthesis. This is due to the increase in glycolytic ATP synthesis flux. Furthermore, the use of mutants where there is no repression of mitochondrial metabolism upon glucose addition allowed us to show that there is no simple link between OXPHOS activity and cell proliferation. i.e. Mitochondrial metabolism repression/high glycolytic flux is not mandatory to allow a rapid cell proliferation. This is a rare example where energetic metabolism and cell proliferation are uncoupled.

Le domaine de la bioénergétique concerne l’étude des échanges et des transformations de l’énergie au sein des organismes vivants. Cette thèse propose une étude électrochimique et spectroscopique de protéines issues de la chaine respiratoire, les oxydases terminales, afin de comprendre l’influence de différentes propriétés de ces enzymes (potentiels des cofacteurs, dépendance pH…) sur leur mécanisme réactionnel. La première partie de ce travail décrit le développement d’une méthode d’immobilisation permettant de conserver l’intégrité et l’activité de ces enzymes. Cette technique a d’abord été utilisée pour étudier l’inhibition de la cytochrome aa3 oxydase de P. denitrificans et a permis de mettre en avant l’importance du transfert de protons sur la réaction de réduction de l’oxygène. Une deuxième étude propose de comparer deux isoformes de la cytochrome cbb3 oxydase dont aucune différence n’a été observée à ce jour. La spectroscopie IRTF couplée à l’électrochimie montre l’implication de résidus acides différents au cours de la réaction d’oxydoréduction suggérant des différences mécanistiques. La dernière partie propose une étude comparative d’oxydases terminales de différents types et met en perspective l’influence des potentiels relatifs des hèmes sur la réaction de réduction de l’oxygène. / The field of bioenergetics concerns the study of exchange and transformation of energy in living organisms. This manuscript proposes an electrochemical and spectroscopic study of the fourth complex of the respiratory chain, the terminal oxidases. The aim of this study was to understand the influence of some properties of these enzymes (potential of the cofactors, pH dependency…) on the catalytic mechanism. The first part describes an immobilization procedure which retains the protein activity and structure. This procedure has been applied for the study the inhibition of the proton pathways of cytochrome aa3 oxidase from P. denitrificans and shows the importance of proton transfer on the oxygen reduction. In a second study, two isoforms of cytochrome cbb3 oxidase were compared. No differences were observed between them until now. Our electrochemically induced FTIR spectroscopy study suggests the implication of different acidic residues during the redox reaction implying differences in the mechanism of these enzymes. The last part deals with the comparison of terminal oxidases of different types and shows the influence of the relative order of the midpoint potentials of the hemes on the oxygen reduction.