L'utilisation massive des nanomatériaux pose de réels enjeux sanitaires et environnementaux. C'est pourquoi ils sont désormais soumis à une réglementation qui prévoit une traçabilité de ceux-ci depuis leur fabrication jusqu'à leur distribution et l'établissement d'une fiche d'identité de la substance (composition, taille, état d'agglomération, forme, etc.). Une routine de caractérisation de nanoparticules en suspension a ainsi été développée. La Microscopie Électronique en Transmission (MET) a permis d'établir une majorité des paramètres de la fiche d'identité, en combinant à la fois imagerie et spectroscopie (analyses chimiques). La préparation, dont dépendra la qualité des observations, nécessite un développement pour chaque matériau analysé. Pour cela, trois techniques ont été mises au point : le dépôt en voie sèche qui permet une observation directe et simple, la cryogénie qui permet de fixer l'état de la suspension et l'in-situ liquide qui permet d'observer directement la suspension sans changement d'état. Les analyses MET étant locales, une comparaison avec des techniques indirectes a été effectuée par Diffusion Statique (MALS) et Dynamique (DLS) de la Lumière avec et sans fractionnement par couplage flux-force (FFF). Deux matériaux modèles ont été choisis. Le premier est une nanoémulsion de lipides stabilisés par des surfactants, servant de vecteurs à des principes actifs. Une étude de vieillissement par interaction avec des protéines a été menée et de légères variations de taille ont été obtenues. Le second matériau sélectionné est une poudre de nanoparticules de dioxyde de titane, remises en suspension, utilisée dans les crèmes solaires en tant que filtres UV. Ces particules ont été observées avant et après passage en enceinte climatique afin d'observer les effets des rayons UV sur celles-ci. Ceci a confirmé la stabilité des particules. Les protocoles de caractérisation développés au cours de cette thèse peuvent ainsi servir de supports à l'étude d'autres nanoparticules en suspension. / The extensive use of nanomaterials has raised awareness about health issues and their fate in the environment. That is why they are now subject to regulation that has imposed their traceability from their manufacturing to their distribution as the establishment of their characteristics (chemical composition, size, agglomeration state, shape ...). A characterization routine for nanoparticles in suspension was developed. Transmission Electron Microscopy (TEM) fulfills most of the criteria cited before by combining imaging and spectroscopy techniques. Three sample preparation methods were optimized to ensure high quality results : a dry process, rapid freezing to vitrify the sample and the use of an textit{in-situ} liquid TEM holder to prevent any preparation artefact (no phase change). To obtain quantitative analysis, a comparison was made between Dynamic Light Scattering (DLS), Multi-Angle Light Scattering (MALS), with and without a fractionation system (AF4), and TEM. To support this work, two nanomaterials were analyzed. The first one is a nanoemulsion composed of lipid nanoparticles stabilized by surfactants used as nanocarriers for drug delivery. Their stability after protein interaction was investigate and some size variations were observed. The second material is a powder composed of titanium dioxide nanoparticles used as UV filters in sunscreens. These nanoparticles were analyzed before and after interaction with UV radiation in a climatic chamber to confirm their stability. The different protocols developed in this PhD may be used for the analysis of other nanomaterials.

Le virus de la grippe est un virus à ARN négatif appartenant à la famille des Orthomyxoviridae qui se compose de 7 membres dont les virus influenza A, B, C et D. Le génome viral comprend 7 à 8 particules ribonucléoprotéiques (RNP) au sein desquelles l’ARN viral (ARNv) est recouvert de multiples copies de nucléoprotéines (NP) et est associé à l’ARN polymérase virale via ses extrémités 3’ et 5’. Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes tout d’abord focalisés sur l’étude biochimique de NP A et NP B et avons pu mettre en évidence des comportements différents en ce qui concerne leurs propriétés d’oligomérisation en présence ou en absence d’ARN et en fonction de la concentration en sel. Pour la première fois nous avons pu observer une structure similaire aux RNP mais reconstituée uniquement à partir de NP A et d’un ARN de 12 nucléotides. Nous avons pu formuler l’hypothèse que 12 nucléotides de l’ARN serait fixés à la NP avec une forte affinité tandis que le reste de l’ARN fixerait la NP avec une affinité beaucoup plus faible. En parallèle nous avons résolu la structure cristallographique de la nucléoprotéine de la grippe de type D et réaliser la caractérisation de son interaction avec l’importine-α7 humaine. Enfin nous avons étudié la fixation de l’ARN sur NP D et mis en évidence l’importance de l’extrémité C-terminale dans le processus de fixation à l’ARN. Ces informations ont permis de formuler de nouvelles hypothèses quant au fonctionnement du virus de la grippe et permettre d’inscrire ce projet de thèse dans une dynamique globale de lutte contre ce virus. / Influenza virus is a negative RNA virus belongs to the Orthomyxoviridae family which consists of 7 members including influenza viruses A, B, C and D. The viral genome comprises 7 to 8 ribonucleoprotein particles (RNP) in which the viral RNA (vRNA) is coated with multiple copies of nucleoproteins (NP) and is associated with the viral RNA polymerase by its 3 'and 5' ends. In this thesis, we first focused on the biochemical study of NP A and NP B and we demonstrate that there are different behaviors with regard to their oligomerization properties in the presence or absence of RNA and as a function of the salt concentration. For the first time we were able to observe a structure very similar to RNP which was reconstituted only from NP A and a 12 nucleotide RNA. Thus, we formulate the hypothesis that 12 nucleotides of the RNA would bind NP with a very strong affinity while the rest of the RNA would bind NP with a lower affinity. In parallel, we solved the crystallographic structure of the nucleoprotein of influenza D virus and we characterized its interaction with human importin-α7. Finally, we studied the binding of RNA on NP D and we demonstrated the importance of the C-terminal end in the RNA binding process. This thesis project made it possible to formulate new hypotheses concerning the functioning of the influenza virus and to include this thesis project in a global dynamic of combating the influenza virus.

Les poly(ADP-ribose) polymérases (PARP) sont des enzymes qui modifient les protéines ou l’ADN par ADP-ribosylation à l’aide du nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+). Tankyrase est une PARP qui régule divers processus cellulaires, tels que la maintenance des télomères, la signalisation Wnt et le traitement de l’ARN. Elle est constituée de groupes de répétitions d’ankyrine (ARC) N-terminaux qui se lient aux protéines substrats, d’un domaine de motif α stérile intermédiaire qui médie la polymérisation avec d’autres molécules de tankyrase et d’un domaine catalytique C-terminal. Étant donné que l’activité de la tankyrase favorise la signalisation pro-oncogène Wnt/β-caténine, des inhibiteurs sous forme de petites molécules ont été développés pour cibler son domaine catalytique et se sont révélés prometteurs pour le traitement du cancer colorectal. Certaines protéines se lient à la tankyrase, mais plutôt que d’être ciblées pour l’ADP-ribosylation, elles inhibent son activité catalytique. Ces partenaires de liaison comprennent la GDP-mannose 4,6-déshydratase (GMD) et le gène 4 associé à la prostate (PAGE4). Il est important de noter que la structure de l’enzyme tankyrase complète n’a pas encore été déterminée, et on ignore actuellement pourquoi certaines protéines qui se lient à la tankyrase sont modifiées par l’ADP-ribose, tandis que d’autres restent inchangées et inhibent plutôt son activité catalytique. Comprendre ce mécanisme d’inhibition par analyse structurale pourrait fournir de nouvelles voies thérapeutiques bloquant la signalisation Wnt/β-caténine en ciblant le domaine N-terminal de la tankyrase. Notre objectif était d’utiliser la microscopie à coloration négative et la cryomicroscopie électronique pour déterminer les structures de la tankyrase seule et en complexe avec GMD et PAGE4. Nous avons observé que la tankyrase 1 s’assemble en double hélice lors de la polymérisation, créant des contacts interdomaines susceptibles de faciliter ses rôles catalytiques et d’échafaudage dans la signalisation cellulaire. De plus, GMD compactée et ARC1–5 de la tankyrase 1 se lient dans un rapport molaire 1:1 pour former un complexe bilobé, ce qui aide à expliquer pourquoi la GMD reste inchangée. Ces connaissances permettront le développement d’interventions cliniques plus efficaces ciblant les ARC N-terminaux ainsi que les contacts interdomaines de la tankyrase humaine. / Poly(ADP-ribose) polymerases (PARPs) are enzymes that modify proteins or DNA by ADP-ribosylation using nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+). Tankyrase is a PARP that regulates diverse cellular processes, such as telomere maintenance, Wnt signaling, and RNA processing. It is made up of N-terminal ankyrin repeat clusters (ARCs) that bind substrate proteins, a middle sterile α motif domain that mediates polymerization with other tankyrase molecules, and a C-terminal catalytic domain. Due to the fact that tankyrase activity promotes pro-oncogenic Wnt/β-catenin signaling, small molecule inhibitors have been developed that target its catalytic domain and have shown promise for the treatment of colorectal cancer. Certain proteins bind tankyrase, but rather than being targeted for ADP-ribosylation, they inhibit its catalytic activity. These binding partners include GDP-mannose 4,6-dehydratase (GMD) and prostate-associated gene 4 (PAGE4). Importantly, the structure of the full-length tankyrase enzyme has yet to be determined, and it is currently unknown why some proteins that bind to tankyrase are modified with ADP-ribose, while others remain unmodified and instead inhibit its catalytic activity. Understanding this mechanism of inhibition by structural analysis could provide new therapeutic avenues that oppose Wnt/β-catenin signaling by targeting the N-terminal domain of tankyrase. We aimed to use negative stain and cryo-electron microscopy to determine the structures of tankyrase alone and in complex with GMD and PAGE4. We observed that tankyrase 1 assembles as a double helix upon polymerization, creating interdomain contacts that may facilitate its catalytic and scaffolding roles in cellular signaling. Moreover, compacted GMD and ARC1–5 of tankyrase 1 bind in a 1:1 molar ratio to form a bilobal complex, which aids in explaining why GMD remains unmodified. These insights will allow for the development of more effective clinical interventions targeting the N-terminal ARCs as well as interdomain contacts of human tankyrase.