Im Fokus dieser Arbeit standen zwei Ziele. Zum einem war es Forschungsgegenstand, dass Konzept der Zwillingspolymerisation auf germaniumhaltige, molekulare Vorstufen wie zum Beispiel Germylene, spirozyklische Germaniumverbindungen und molekulare Germanate zu erweitern und somit organisch-anorganische Komposite beziehungsweise Hybridmaterialien darzustellen. Dazu wurden neuartige Germaniumalkoxide auf der Basis von Benzylalkoholaten, Salicylalkoholaten sowie Benzylthiolaten synthetisiert, charakterisiert und auf ihre Fähigkeit Komposite beziehungsweise Hybridmaterialien über den Prozess der Zwillingspolymerisation zu erhalten studiert. Ein zweites Ziel dieser Arbeit war es, Beziehungen zwischen der Struktur und der Reaktivität dieser molekularen Vorstufen sowie deren Einfluss auf die Eigenschaften der erhaltenen Polymerisationsprodukte zu identifizieren und systematisch zu untersuchen. Hierfür wurden zum einen verschiedene Substituenten, welche unterschiedliche elektronische sowie sterische Eigenschaften aufweisen, an den aromatischen Einheiten der molekularen Vorstufen eingeführt. Die Effekte der Substituenten auf den Prozess der Zwillingspolymerisation und auf die Eigenschaften der Komposite beziehungsweise Hybridmaterialien wurden für die Verbindungsklasse der Germanium(II)salicylalkoholate, der molekularen Germanate sowie der spiro-zyklischen Siliziumsalicylalkoholate untersucht. Spirozyklische Siliziumsalicylalkoholate, wie zum Beispiel 4H,4’H-2,2‘-Spirobi[benzo[d][1,3,2]dioxasilin], wurden im Rahmen dieser Arbeit mit einbezogen, da sie aufgrund ihres nahezu idealen Zwillingspolymerisationsprozesses geeignete Modelverbindungen für Reaktivitätsstudien darstellen. Zudem wurde der Einfluss der Substituenten auf die Charakteristika der aus den Kompositen beziehungsweise Hybridmaterialien erhaltenen Folgeprodukte (poröse Kohlenstoffmaterialien und oxydische Materialien) studiert. Des Weiteren wurde eine Serie von spirozyklischen Germaniumthiolaten, welche isostrukturell zu 4H,4’H-2,2‘-Spirobi[benzo[d][1,3,2]dioxasilin] sind, synthetisiert, um systematisch den Einfluss der Chalkogenide, Sauerstoff und Schwefel, in benzylständiger sowie phenylständiger Position auf deren Reaktionsvermögen im Polymerisationsprozess zu untersuchen. Die experimentellen Ergebnisse zu den Struktur-Reaktivitätsbeziehungsstudien wurden, soweit es jeweils durchführbar war, mittels quantenchemische Rechnungen validiert und die daraus gezogenen Schlüsse in die Diskussion zur Interpretation der experimentellen Ergebnisse mit einbezogen.

Please find the referenced videos attached / The physical ends of eukaryotic chromosomes consist of repetitive DNA sequences, which are associated with specialized proteins forming a nucleoprotein structure essential for the integrity of the linear chromosomes, and are known as telomeres. Telomerase is an enzyme responsible for the maintenance of the telomeric repeats at the end of the chromosomes. Telomerase is a ribonucleoprotein, which contains a catalytic subunit that possesses reverse transcriptase activity, and a RNA subunit that acts as a template, since it possess the telomeric repeat sequences necessary to amplify telomere ends. Telomeres are transcribed in most eukaryotes into a non-coding RNA know as TERRA (Telomeric repeats-containing RNA). It has been proposed that TERRA may act as a regulator of telomere homeostasis, and as an inhibitor of telomerase, however, its specific function is still unknown. In Saccharomyces cerevisiae, TERRA is rapidly degraded by the 5’-3’ Rat1 exonuclease, which has hampered its study by classic biochemical experiments in yeast. In this thesis, we report the use of cytological approaches to study TERRA in budding yeast. Two different approaches were used for this purpose: the fluorescent in-situ hybridization (FISH) and the labeling of TERRA by the MS2-GFP system, which allow the visualization of TERRA transcripts form a single telomere in living cells. With these two approaches, we observed that TERRA is expressed from a single telomere and accumulates as a single perinuclear foci, in a small percentage of cells population. We also demonstrate that TERRA expression occurs due to telomere shortening. We demonstrate that TERRA interacts in vivo with the telomerase RNA (TLC1) in yeast. Telomere elongation depends on the action of several telomerase molecules that are visible as clusters, which associate with telomeres in late S phase in yeast, and mammalian cells. In adidition, we show that TERRA stimulates the nucleation of telomerase clusters. By performing time course experiments of TERRA and TLC1 RNA in live cells, we observed that TERRA acts as a scaffold for generating telomerase clusters, which are then recruited in late S phase to the telomere from which TERRA molecules originated. The recruitment of TERRA to its telomere of origin is dependent on factors that control telomerase recruitment at telomeres like: Mre11, Tel1 and the yKu complex. We propose that a short telomere expresses TERRA to assemble and organize telomerase molecules, which later on allows their recruitment at the short telomere, where elongation is needed. Finally we showed an up-regulation of TERRA, and telomerase RNA TLC1, accompanied by a predominant cytoplasmic localization as cell growth progresses from exponential growth to diauxic shift, and stationary phase. In these conditions, TERRA foci co-localize with TLC1 RNA foci, suggesting that the function of TERRA as a scaffold molecule to generate telomerase cluster is necessary for this yeast cell growth phases. / Les télomères à l’extrémité des chromosomes constituent une structure d’ADN et de protéines essentielle à l’intégrité de ces chromosomes. La télomérase est l’enzyme responsable du maintien des répétitions télomériques à l’extrémité des chromosomes. Cette enzyme est constituée d’une sous-unité catalytique, qui possède une activité de transcriptase réverse, et d’une sous-unité d’ARN, qui fourni la matrice nécessaire à la synthèse des répétitions télomériques. Les ARN contenant des répétions télomériques (ou Telomeric repeats-containing RNA; TERRA) constitue une nouvelle classe d’ARN non-codants transcrits à partir des télomères et conservée chez la plupart des eucaryotes. TERRA a été proposé d’agir comme un régulateur de l‘homéostasie des télomères et comme inhibiteur de la télomérase, mais sa fonction spécifique reste inconnue. De plus, chez la levure Saccharomyces cerevisiae, TERRA est rapidement dégradé par l’exonucléase 5’-3’ Rat1, ce qui complique l’étude de cet ARN par les méthodes biochimiques classiques. Dans cette thèse, nous rapportons l‘utilisation d’une approche cytologique pour étudier TERRA dans les cellules de levures. Deux approches sont utilisées : l’hybridation in situ en fluorescence (FISH) et l’étiquetage de TERRA à l’aide du système MS2-GFP, qui nous permet de visualiser l’expression de TERRA transcrit d’un seul télomère dans des cellules vivantes. Avec ces deux approches, nous observons que TERRA exprimé à partir d’un seul télomère s’accumule dans un faible nombre de cellules, sous la forme d’un focus périnucléaire. De plus, nous montrons que TERRA est exprimé lorsque son télomère raccourcit. Par immunoprécipitation, nous montrons que TERRA interagit in vivo avec l’ARN de la télomérase de levure, TLC1. L’élongation des télomères dépend de l‘action de multiples molécules de télomérase, qui sont visibles sous la forme de clusters de télomérases, qui s‘associent en phase S avec les télomères chez la levure et les cellules de mammifère. Nous démontrons que TERRA stimule la nucléation de ces clusters de télomérase. Par imagerie en temps réel de TERRA et de l’ARN TLC1, nous observons que TERRA agit comme molécule d’échafaudage pour générer des clusters de télomérases, qui sont par la suite recrutés, en phase S, au télomère duquel TERRA a été exprimé. Le recrutement d’un focus de TERRA à son télomère d’origine dépend des facteurs contrôlant le recrutement de la télomérase aux télomères : Mre11, Tel1 et le complexe yKu. Nous proposons qu’un télomère court exprime TERRA pour assembler et organiser les molécules de télomérase, afin que celles-ci soit puissent être recrutées au télomère court pour permettre son élongation. Enfin, nous observons une surexpression de l’ARN de la télomérase TLC1 et de TERRA, ainsi qu’une accumulation cytoplasmique de ceux-ci sous la forme de foci, lorsque la cellule passe de la phase de croissance exponentiel à la phase diauxique, puis à la phase stationnaire. Dans ces conditions, les foci d’ARN TLC1 colocalisent avec les foci de TERRA, suggérant que la fonction de TERRA comme molécule d’échafaudage pour générer des foci de télomérase est aussi nécessaire durant ces phases du cycle de croissance des levures.

EN Heme containing gas sensor proteins play important role in bacterial physiology in regulating many processes such as cell differentiation, virulence, biofilm formation or intercellular communication. For their structure, typical modular architecture is characteristic where various sensor domains (usually at the N-terminus) regulate the activity of the catalytic or functional domains (usually at the C-terminus). In this dissertation thesis, we focused on three representatives from the group of oxygen sensing proteins, namely histidine kinase AfGcHK, diguanylate cyclase YddV, phosphodiesterase EcDOS and also on protein RR, which is the interaction partner of AfGcHK. The main aim of the thesis was to study intra-protein/inter-domain signal transduction in two representatives of heme sensor proteins with a globin fold of the sensor domain (AfGcHK, YddV) and in one representative with PAS fold of the sensor domain (EcDOS). Another objective was to describe inter-protein signal transduction in the two component signaling system AfGcHK-RR and structurally characterize these two interacting partners. Emphasis was also placed on the study of the interaction between model sensor domains and different signaling molecules and also on function of individual amino acids involved in the binding of these...

C’est une recherche qui s’articule sur une double démarche Art et Science. Elle met en scène une bactérie bioluminescente. Ma réflexion présente la bioluminescence comme une construction intellectuelle et phénoménologique, où la dimension ontologique de la lumière prend tout son sens dans l’idée d’u Contenant Lumière Vivante.La thèse retrace aussi un parcours artistique ponctué de lumière et faite de rencontres humaines et littéraires comme le Petit Prince de Saint-Exupéry. Elle met aussi en lumière ma rencontre d’outre-tombe avec le savant et philosophe Raphaël Dubois 1849-1929, qui m’a ouvert les pistes de recherche sur ses traces de biologiste, sur sa philosophie du Protéon et de la Mémoire en général.Ma réflexion sous-tend une double éthique : celle qui concerne l’honnêteté scientifique par rapport à la mémoire de Dubois et celle liée au droit de réserve, attachée à la pratique du vivant et à la responsabilité qui incombe à tout un chacun. Je pose aussi un regard critique sur la lumière vivante comme phénomène de mode. On peut être séduit par sa qualité esthétique, sa nature intrinsèque de lumière froide et sa finalité, supposée écologique, mais la « pratique » dans la réalité soulève de nombreux problèmes. / This research work is based on a dual approach of art and science. It features a bioluminescent bacterium. My reflection presents bioluminescence as an intellectual and phenomenological construction where the ontological dimension of light takes on its full meaning from the idea of living light container.The thesis also traces my artistic career punctuated by light and human encounters as well as books such as the Little Prince by Saint-Exupéry. It also highlights my meeting from beyond the grave with the scientist and philosopher Raphael Dubois 1849-1929 who opened for me a track of research following his steps as a biologist and a field of reflection on his philosophy of Protéon and on memory in general. My reflection underlies a double ethics, that of scientific honesty in relation to Dubois' memory, and that related to the right of reserve linked to the practice of living and to the responsibility that falls to everyone. I also cast a critical look at this living light as a fashion phenomenon, one may probably be attracted by its aesthetic quality, its intrinsic nature of cold light, and its supposed ecological end, but in fact its « practice » raises many problems.

Strikt anaerobe Bakterien wie Clostridium difficile und C. scatologenes verwenden GRE, um die chemisch ungünstige Decarboxylierung von 4-Hydroxyphenylacetat zu p-Cresol zu katalysieren. Das Enzymsystem besteht aus einer Decarboxylase und dem zugehörigen Aktivierungsenzym. Die 4-Hydroxyphenylacetat-Decarboxylase (4Hpad) besitzt zusätzlich zum Protein-basierten Glycinradikal eine weitere Untereinheit mit bis zu zwei [4Fe-4S] Clustern und repräsentiert hierdurch eine neue Klasse von Fe/S-Cluster-haltigen GREs, die aromatische Verbindungen umsetzen. Das Aktivierungsenzym (4Hpad-AE) weicht vom Standardtypus ab, indem es zusätzlich zum S-Adenosylmethionin(SAM)-bindenden [4Fe-4S]-Cluster (RS-Cluster) mindestens einen weiteren [4Fe-4S]-Cluster bindet. In dieser Studie wurden heterologe Expressions- und Reinigungsprotokolle für 4Hpad und 4Hpad-AE entwickelt. Kristallstrukturen von 4Hpad cokristallisiert mit den Substraten (4-Hydroxyphenylacetat, 3,4-Dihydroxyphenylacetat) und dem Inhibitor (4-Hydroxyphenylacetamid) zeigten geringe strukturelle Änderungen im aktiven Zentrum des Proteins. Die Radikalbildung am 4Hpad-AE wurde durch die Überprüfung einer klassischen reduktiven Spaltung von SAM zu den Reaktionsprodukten 5’-Deoxyadenosin und Methionin bestätigt. EPR- und Mössbauer-Spektroskopische Analysen zeigten, dass 4Hpad-AE mindestens einen zusätzlichen [4Fe-4S] Cluster neben dem einzelnen RS-Cluster enthält. Die katalytische Notwendigkeit eines zusätzlichen Clusters wurde durch eine Mutationsanalyse untersucht, wobei eine verkürzte Version des Enzyms ohne die zusätzliche Cystein-reiche Insertion konstruiert wurde. Das verkürzte Mutante ohne die Bindungsmotive für die zusätzlichen Cluster gekennzeichnet, die Konfiguration, Stöchiometrie und die Funktion der zusätzlichen Cluster diagnostizieren. / 4-hydroxyphenylacetate decarboxylase (4Hpad) is a two [4Fe-4S] cluster containing glycyl radical enzyme proposed to use a glycyl/thiyl radical dyad to catalyze the last step of tyrosine fermentation in Clostridium difficile and C. scatologenes by a Kolbe-type decarboxylation. The decarboxylation product p-cresol is a virulence factor of the human pathogen C. difficile. The small subunit of 4Hpad may have a regulatory function with the Fe/S clusters involved in complex formation and radical dissipation in the absence of substrate. The respective activating enzyme (4Hpad-AE) has one or two [4Fe-4S] cluster(s) in addition to the SAM-binding [4Fe-4S] cluster (RS cluster). The role of these auxiliary clusters is still under debate with proposed functions including structural integrity and conduit for electron transfer to the RS cluster. This study shows the optimized expression and purification protocols for the decarboxylase and the co-crystallization experiments and binding studies with 4-hydroxy-phenylacetate and 3,4-dihydroxyphenylacetate and with the inhibitor 4-hydroxy-phenylacetamide. The purification and characterization of active site mutants of decarboxylase are also done. Concerning 4-HPAD-AE, we report on the purification of code-optimized variants, and on spectroscopic and kinetic studies to characterize the respective i) SAM binding enthalpies, ii) rates for reductive cleavage of SAM and iii) putative functions of the additional Fe/S clusters. The truncated mutant lacking the binding motifs for the auxiliary clusters is characterized to diagnose the configuration, stoichiometry and function of the auxiliary clusters.

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PolyHistidine repeats and DYRK1A: from the localization to the functionEl principal objectiu d'aquesta tesi ha estat el d'esbrinar noves funcions de la proteína quinasa DYRK1A en el nucli cel.lular. Donat que el domini de repetició d'histidines de DYRK1A dirigeix la proteína al compartiment d'speckles nuclears, aquesta propietat ha estat utilitzada per adreçar aquesta pregunta. Els resultats obtinguts en aquesta tesi han permès proposar els homopolímers d'histidina com una nova i general senyal de localització a speckles nuclears. Proteïnes amb segments de polihistidines, la majoria d'elles factors de transcripció, mostren un comportament intranuclear dinàmic, compatible amb un model en el quèl diferents dominis d'interacció competeixen entre ells pel reclutament de la proteína a diferents subcompartiments nuclears. El mecanisme molecular que media l'acumulació a speckles de les proteïnes amb polihistines s'ha estudiat utilitzant DYRK1A com a model. Els resultats obtinguts exclouen la unió a l'RNA com a mecanisme de reclutament i concloure que, aquest, ocorre mitjançant la interacció amb proteïnes residents. S'han identificat dues noves proteïnes interactores per a DYRK1A, l'RNA polimerasa II i el factor de transcripció Brn-3b. La fosforilació de DYRK1A sobre el domini C-terminal o CTD de l'RNA polimerasa II suggereix una funció directa de la quinasa en el procés de transcripció o del seu acoblament al processament d'RNAs missatgers. La fosforilació de DYRK1A sobre el domini d'activació de Brn-3b sembla regular positivament l'activitat transcripcional d'aquest factor. Aquests resultats indiquen una funció activa de DYRK1A en la regulació de la transcripció gènica, tant directament sobre la maquinària transcripcional com indirectament, modulant l'activitat de factors de transcripció. PolyHistidine repeats and DYRK1A: from the localization to the functionThe main objective of this thesis work has been to identify new roles for the protein kinase DYRK1A in the cell nucleus. Given that a histidine repeat in DYRK1A targets the protein to the nuclear speckle compartment, this property has been used as a tool to approach the question. The results obtained in this thesis work have allowed proposing homopolymeric histidine runs as a novel and general nuclear speckle-directing signal. Proteins with polyHistidine segments, mostly transcription factors, present a dynamic intranuclear behaviour compatible with a model in which distinct interacting domains compete for recruiting elements within the nucleus. The molecular mechanisms that mediate speckle accumulation have been studied in DYRK1A as a model system. The results allow excluding RNA binding as the recruiting mechanism and concluding that targeting is mediated by interaction with speckle-resident proteins. Two novel DYRK1A interactors have been identified during the study, the RNA polymerase II and the transcription factor Brn-3b. DYRK1A phosphorylation of the C-terminal domain or CTD of the RNA polymerase II suggests a direct role of DYRK1A on transcription or coupling of transcription with RNA processing. DYRK1A phosphorylation of Brn-3b within its activation domain seems to positively regulate Brn-3b transcriptional activity. These results confirm an active role for DYRK1A in gene transcription regulation both direct on the transcriptional machinery and indirect by modulating the activity of transcription factors.

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<strong>Background:</strong> Our laboratory identified ELTD1, an orphan GPCR belonging to the adhesion GPCR family (aGPCR), as a novel regulator of angiogenesis and a potential anti-cancer therapeutic target. ELTD1 is normally expressed in both endothelial cells and vascular smooth muscle cells and expression is significantly increased in the tumour vasculature. The aim of this project was to analyse ELTD1's function in endothelial cells and its role in breast cancer. <strong>Method:</strong> 62 sequenced vertebrate genomes were interrogated for ELTD1 conservation and domain alterations. A phylogenetic timetree was assembled to establish time estimates for ELTD1's evolution. After ELTD1 silencing, mRNA array profiling was performed on primary human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) and validated with qPCR and confocal microscopy. ELTD1's signalling was investigated by applying the aGPCR ‘Stinger/tethered-agonist Hypothesis'. For this, truncated forms of ELTD1 and peptides analogous to the proposed tethered agonist region were designed. FRET-based 2^nd messenger (Cisbio IP-1;cAMP) and luciferase-reporter assays (NFAT; NFÎoB; SRE; SRF-RE; CREB) were performed to establish canonical GPCR activation. To further investigate ELTD1's role in endothelial cells, ELTD1 was stably overexpressed in HUVECS. Functional angiogenesis assays and mRNA array profiling were then performed. To investigate ELTD1 in breast cancer, a panel of cell lines representative of all molecular subtypes were screened using qPCR. Furthermore, an exploratory pilot study was performed on matched primary and regional nodal secondary breast cancers (n=43) which were stained for ELTD1 expression. Staining intensity was then scored and compared with relapse free survival and overall survival. <strong>Results:</strong> ELTD1 arose 435 million years ago (mya) in bony fish and is present in all subsequent vertebrates. ELTD1 has 3 evolutionary variants of which 2 are most common: one variant with 3 EGFs and a variant with 2 EGFs. Additionally, ELTD1 may be ancestral to members of aGPCR family 2. HUVEC mRNA expression profiling after ELTD1 silencing showed upregulation of the mitochondrial citrate transporter SLC25A1, and ACLY which converts cytoplasmic citrate to Acetyl CoA, feeding fatty acid and cholesterol synthesis, and acetylation. A review of lipid droplet (fatty acid and cholesterol) accumulation by confocal microscopy and flow cytometry (FACS) revealed no changes with ELTD1 silencing. Silencing was also shown to affect the Notch pathway (downregulating the Notch ligand JAG1 and target gene HES2; upregulating the Notch ligand DLL4) and inducing KIT, a mediator of haematopoietic (HSC) and endothelial stem cell (ESC) maintenance. Signalling experiments revealed that unlike other aGPCRs, ELTD1 does not couple to any canonical GPCR pathways (Gαi, Gαs, Gαq, Gα12/13). ELTD1 overexpression in HUVECS revealed that ELTD1 induces an endothelial tip cell phenotype by promoting sprouting and capillary formation, inhibiting lumen anastomoses in mature vessels and lowering proliferation rate. There was no effect on wound healing or adhesion to angiogenesis associated matrix components. Gene expression changes following ELTD1 overexpression included upregulation of angiogenesis associated ANTRX1 as well as JAG1 and downregulation of migration associated CCL15 as well as KIT and DLL4. In breast cancer, none of the representative breast cancer cell lines screened expressed ELTD1. ELTD1 breast cancer immunohistochemistry revealed higher levels of vascular ELTD1 staining intensity within the tumour stroma contrasted to normal stroma and expression within tumour epithelial cells. Additionally, ELTD1 expression in tumour vessels was differentially expressed between the primary breast cancer microenvironment and that of the matched regional node. Due to the small size of the pilot study population, survival comparisons between the various subgroups did not yield significant results. <strong>Conclusion:</strong> ELTD1 is a novel regulator of endothelial metabolism through its suppression of ACLY and the related citrate transporter SLC25A1. ELTD1 also represses KIT, which is known to mediate haematopoietic and endothelial progenitors stem cell maintenance, a possible mechanism through which endothelial cells maintain terminal endothelial differentiation. ELTD1 does not signal like other adhesion GPCRS with CTF and FL forms of ELTD1 not signalling canonically. Additionally, ELTD1 regulates various functions of endothelial cell behaviour and function, inducing an endothelial tip cell phenotype and is highly evolutionarily conserved. Lastly, ELTD1 is differentially expressed in tumour vessels between primary breast cancer and regional nodal metastases and is also expressed in a small subset of breast cancer cells in vivo despite no cancer cell lines expressing ELTD1. The pilot study investigating ELTD1 in the primary breast cancer and regional involved nodes will be followed up with a larger study including the investigation of ELTD1 in distant metastases.

Dans le tractus gastro-intestinal, l'adhésion des bactéries commensales à l’épithélium permet leur maintien, ce qui aide à contrôler l’implantation de germes indésirables par des mécanismes de concurrence (effets nutritionnels, sites spécifiques d'adhésion ...). Bien que le rôle de la couche du mucus (principalement composée de glycoprotéines à haut poids moléculaire, appelées mucines) recouvrant la muqueuse soit connu et décrit depuis de nombreuses années, notamment pour sa fonction de barrière protectrice, l'intérêt pour décrypter les mécanismes précis d’interaction(s) avec le microbiote (bactéries commensales, pathogènes ou probiotiques) n’a que récemment émergé. Dans ce cadre, l'objectif de cette thèse, menée en collaboration entre le Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés de Toulouse et le Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes de Toulouse, est de caractériser in vitro le comportement muco-adhésif de Lactococcus lactis, le modèle des bactéries lactiques, en utilisant des approches de quantification multi-échelles (du niveau moléculaire à l’échelle multicellulaire) sur un large panel de souches naturelles et recombinantes. Une attention particulière est accordée au rôle des mucines, en utilisant le modèle PGM (mucine gastrique de porc ou « Pig Gastric Mucin »).La première partie du travail a porté sur la quantification à l'échelle de la cellule unique des interactions entre L. lactis et une surface abiotique (polystyrène) recouverte de PGM, en utilisant la microscopie à force atomique (AFM). La faisabilité de la méthode a tout d'abord été démontrée sur la souche modèle L. lactis ssp. cremoris MG1820. La couche de PGM a été caractérisée en utilisant des méthodes analytiques complémentaires (AFM, XPS - spectroscopie de photoélectrons induits par rayons X, QCM-D - Microbalance à Quartz à mesure de Dissipation...). En parallèle, les bactéries L. lactis ont été immobilisées sur la pointe AFM et utilisées comme « sonde de force », en considérant la souche naturelle IBB477 (L. lactis ssp. cremoris), d’origine laitière et présentant une forte persistance dans le tractus digestif du rat lors d’essais réalisés in vivo (collaboration avec l’Institut de Biochimie et de Biophysique de Varsovie, Pologne). Comparé aux conditions contrôle (i.e., surface de polystyrène sans PGM), les niveaux de force d'adhésion enregistrés entre L. lactis et PGM sont inférieurs, ceci en raison des répulsions électrostatiques, hydrophiles et stériques s’établissant entre la couche de PGM et la paroi cellulaire. La forme des courbes représentant l’évolution de la force au retrait en fonction de la distance est également différente. Une analyse détaillée souligne la contribution, conjointe et différente selon les souches testées, d’événements (i) non adhésifs, (ii) adhésifs non spécifiques (interactions électrostatiques, hydrophobes, de van der Waals) et (iii) adhésifs spécifiques (liaison de type ligand/récepteur). La contribution spécifique a ensuite été explorée plus finement en termes de constantes cinétiques d’association et de dissociation. Nous avons, par ailleurs, poursuivi notre exploitation de la biodiversité naturelle chez les lactocoques en étudiant la souche TIL448 (L. lactis ssp. lactis) d’origine végétale, en collaboration avec l’Institut MICALIS de Jouy-en-Josas. Nous avons ainsi démontré, pour la première fois chez L. lactis, le rôle combiné des protéines à domaine(s) MUB (« Mucus-Binding ») et des pili, à travers l'analyse approfondie des données AFM (force d'adhésion, répartition des événements adhésifs spécifiques/non spécifiques, distances d'interaction...). Le rôle des pili a été confirmé sur des souches recombinantes piliées (L. lactis ssp. lactis IL1403), toujours en partenariat avec l’Institut MICALIS de Jouy-en-Josas. En parallèle, en collaboration avec l’Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle de Villeneuve d'Ascq, nous avons cherché à identifier les O-glycannes de PGM (fractions neutre et acide), impliqués dans le processus d'interaction avec la surface bactérienne. Pour confirmer l’ensemble des résultats obtenus à l'échelle de la cellule unique et en mode statique par AFM (effet anti-adhésif de PGM, comportement muco-adhésif différent selon les souches de L. lactis), la deuxième partie du travail a été consacrée à des expérimentations à l’échelle de l’ensemble de la population bactérienne, en conditions dynamiques (QCM-D, chambre à écoulement cisaillé). Nous avons évalué par QCM-D chez les souches IBB477 et MG1820 les propriétés viscoélastiques des dépôts bactériens, en relation avec le comportement bio-adhésif vis-à-vis de la couche de PGM. Les données obtenues par AFM et chambre à écoulement cisaillé sur ces mêmes souches ont été confrontées pour accéder plus finement au mode d’interaction avec PGM (densité de liaisons sur la surface bactérienne). Enfin, nous avons évalué chez IL1403 l’effet des pili sur la dynamique de détachement et d’orientation sous cisaillement contrôlé.En conclusion, la combinaison des échelles d'observation et d’analyse, aussi bien au niveau de la cellule unique qu’à celui de l’ensemble de la population bactérienne, nous permet désormais de disposer de nouvelles connaissances sur les mécanismes diversifiés d'interaction entre L. lactis et PGM, visant à une meilleure compréhension des fonctionnalités de cette bactérie au niveau du tractus gastro-intestinal / In the gastrointestinal tract, adhesion of commensal bacteria to epithelial cells allows their retention, which helps to control the implementation of unwanted germs through mechanisms of competition (nutritional effects, specific sites of adhesion ...). Indeed, bacterial adhesion to the intestinal epithelium seems to be important for the balance of intestinal microbiota. Although the role of the mucus layer lining the mucosa, which is mainly composed of large glycoproteins termed mucins, is known and described for many years, particularly for its protective barrier function, the interest for unraveling precise mechanisms of interaction with bacteria (commensal, pathogens or probiotics) has just recently emerged. In this framework, the aim of the PhD thesis was to characterize in vitro muco-adhesive behavior of Lactococcus lactis, the model of Lactic Acid Bacteria, using multi-scale approaches (from molecular to multicellular levels) on a large set of natural and recombinant strains. A particular attention was paid to the role of mucins, using the PGM model (Pig Gastric Mucin).The first part of the work was focused on the quantification at nanoscale of interactions between L. lactis and adsorbed PGM, using AFM. The feasibility of the method was first demonstrated on the reference strain MG1820. PGM coating was characterized using a complementary set of analytical methods (AFM, XPS, quartz crystal microbalance with dissipation monitoring…). In parallel, L. lactis cells were immobilized onto the AFM tip and used as a living force probe, considering the natural strain IBB477 (L. lactis subsp. cremoris), isolated from Polish artisanal dairy products and previously shown to display in vivo retention in the rat gut (collaboration with the Institute of Biochemistry and Biophysics of Warsaw, Poland). Compared to control conditions (i.e., no PGM coating), adhesion force levels recorded for PGM were lower, due to the interplay of electrostatic, hydrophilic and steric repulsions. The shape of retraction force-distance curves for L. lactis/PGM interactions was also different. The detailed analysis of curve shape highlighted the contribution of non-adhesive, non-specific (electrostatic, hydrophobic, van der Waals interactions) and specific adhesive events (ligand/receptor bonding), depending on the strain under study. Specific forces were analyzed in terms of dissociation/association kinetic constants.We then explored the natural biodiversity among lactococci by studying the natural strain of L. lactis (subsp. lactis) TIL448 from plant origin, in collaboration with MICALIS (Jouy-en-Josas). We demonstrated, for the first time for L. lactis, the combined role played by “MUB-like” domain-containing protein and pili, through the thorough analysis of AFM data (adhesion force, repartition of specific/non-specific adhesive events and distances of interaction…). The role of pili was also confirmed with recombinant piliated strains (L. lactis subsp. lactis IL1403), in partnership with MICALIS (Jouy-en-Josas). In parallel, in collaboration with the “Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle de Villeneuve d'Ascq”, a first attempt was done to identify the O-glycans of PGM (neutral and acid fractions), involved in interactions with the bacterial surface.To confirm these results achieved at single-cell scale and under static mode by AFM (anti-adhesive of PGM, different muco-adhesive properties among several strains of L. lactis), the second part of the work was devoted to experiments at multicellular scale under dynamic conditions (quartz crystal microbalance with dissipation monitoring – QCM-D, shear stress flow chamber). We evaluated by QCM-D, for MG1820 and IBB477 strains, the viscoelastic properties of the cell layers, in relation with the bio-adhesive behavior towards PGM. The data obtained by AFM and shear stress flow chamber were combined to access more precisely to the interaction mode with PGM (density of bonds over the cell surface). Finally, using the recombinant piliated strain (IL1403), we focused on the effect of pili on detachment and re-orientation dynamics under shear flow