Les domaines SH3 (Src Homology domain) représentent l'un des modules protéiques le plus largement répandu dans la nature. Ils participent à des interactions intra- et intermoléculaires avec d’autre partenaires au travers de la formation et de la dissociation de complexes multi-protéiques. Le gène nef du Virus d'Immunodéficience Humain (VIH-1) code pour la protéine nef, importante pour la réplication du virus et le développement optimal du SIDA (Syndrome d’Immunodéficience Acquise) chez les personnes infectées. De précédentes études ont mis en évidence que la protéine nef utilise un mode « tertiaire » d’interaction pour mettre en place une affinité et une sélectivité élevées envers les domaines SH3 des kinases de la famille Src (SFKs). Savoir si cette stratégie de reconnaissance tertiaire des domaines SH3 peut être retrouvée dans des protéines cellulaires humaines est donc une question importante pour évaluer le degré de spécificité de la protéine nef comme cible anti-HIV. Nous avons identifié Alix (ALG-2 [apoptosis-linked gene 2]-interacting protein X) comme protéine originale interagissant avec le domaine SH3 de la kinase de cellules Hématopoïétique (Hck). Alix possède une sélectivité comparable à nef envers les domaines SH3 de SFKs. Nous avons combiné une analyse biophysique et structurale, alliant des méthodes telles que la microcalorimetrie à titration isotherme(‘ITC’), la Résonance Plasmonique de Surface (‘SPR’), des méthodes in vitro dites de ‘GST pulldown’, l'interférométrie (‘NPOI’), la Résonance Magnétique Nucléaire (‘NMR’ - HSQC) et la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) pour explorer les caractéristiques définissant le mode d’interaction entre Alix et le domaine SH3 de la kinase Hck. Cette étude démontre que la protéine cellulaire Alix est unique, structurellement différente mais fonctionnellement semblable à nef. / Src homology (SH) 3 domains is one of the most wide-spreaded protein modules found in nature. They mediate both inter- and intra-molecular protein-protein interactions (PPIs) through the formation and dissociation of multi-protein complexes. These SH3-mediated interactions are responsible for signal transduction, cytoskeleton organization and other cellular processes. The nef gene of Human immunodeficiency virus (HIV-1) encodes the HIV-1 Nef protein, which is important for optimal virus replication and development of AIDS (acquired immunize deficiency syndrome) in HIV-1 infected persons. Previous studies show that the HIV-1 Nef protein uses a “tertiary” binding mode to achieve high affinity and selectivity toward SH3 domains of Src-family kinases (SFKs). Whether this strategy of ‘tertiary’ binding mode of SH3 domains can be found in human cellular proteins, besides HIV-1 Nef, is an important question in the specificity of the HIV-1 Nef protein as an anti-HIV target. We identified Alix (ALG-2 [apoptosis-linked gene 2]-interacting protein X) as a novel protein interacting with Hemopoietic cell kinase (Hck) SH3 domain. Alix has similar selectivity towards SH3 domains of SFKs as the HIV-1 Nef. We have combined biophysical and structural biology analysis, including ITC (isothermal titration calorimetry), SPR (surface Plasmon resonance), GST (glutathione S-transferase) pull-down, interferometry, HSQC (heteronuclear single quantum coherence) and SAXS (small-angle X-ray scattering) to explore the characteristics of Alix-SH3 recognition mode. This study shows that Alix as a unique cellular protein, which is structurally different but functionally similar in recognizing HIV-1 Nef. The structural information of the Alix-Hck association facilitates the understanding of how Hck and Alix assist viral budding and cell surface receptor regulation.

Le proto-oncogène c-Cbl code pour une protéine cytoplasmique abondamment exprimé dans les tissus hématopoïétiques et testiculaires. Elle possède un rôle de protéine multi-adaptatrice et/ou de régulateur négatif des RTKs. Nous rapportons ici que l'expression majoritaire de c-Cbl dans le testicule de rat et de souris est limité aux cellules germinales et son expression augmente en présence de testostérone et diminue après traitement in vivo par l'anti-androgène flutamide. L'apoptose dépendante des androgènes survenant à la fin de la méïose 1 est notablement moins importante dans le testicule de souris KO pour c-Cbl (c-CblKO). Inversement, le nombre de Fibroblastes Embryonnaires de souris c-CblKO entrant en apoptose sous l'effet du stress oxydatif est bien plus élevé que celui des cellules provenant d'animaux sauvages. Ces résultats indiquent le rôle sur la survenue du processus apoptotique de c-Cbl. Nous avons aussi cloné trois autres isoformes de p120c-Cbl à partir d'extraits de spermatocytes pachytènes, appelées p115c-Cbl, p90c-Cbl et p85c-Cbl, en considération de leur taille déduite. Ces isoformes présentent, par rapport à la p120c-Cbl, soit une délétion (d1 pour la p115c-Cbl; d2 pour la p90c-Cbl) soit les deux délétions combinées (d1 + d2, p85c-Cbl). L'expression de la p120c-Cbl et de la p115c-Cbl a été détectée dans le testicule, le poumon, la rate, le thymus et le cerveau alors que celle de la p90c-Cbl et p85c-Cbl semble être restreinte aux cellules germinales. La délétion d1 correspond à l'exon 10 (acides aminés 459-502) et la d2 s'étend des exons 11 à 15 (acides aminés 514-768), provenant d'épissages alternatifs. Les deux délétions contiennent des régions riches en prolines (PR) possédant pour chacun d'eux un site de liaison à la protéine adaptatrice Grb2. Seule la p85 c-Cbl ne peut pas se lier à Grb2, démontrant que chacun de ces sites de liaison sont suffisants pour que la liaison Grb2-c-Cbl puisse avoir lieu. D'autre part, les cellules transfectées par la p90 c-Cbl prolifèrent plus rapidement que celles transfectées avec les autres isoformes de c-Cbl. L'ensemble de ces résultats montrent que c-Cbl possède un rôle finement régulé dans la spermatogenèse, comme l'atteste l'hypofertilité des animaux c-Cbl KO, et que cette régulation pourrait en parti provenir d'une balance entre les différentes isoformes de c-Cbl.

L’usage excessif d’antibiotiques a provoqué l’émergence de résistance, constituant un problème sanitaire mondial. L’antibiotique triméthoprime (TMP) inhibe l’enzyme dihydrofolate réductase (FolA) des bactéries, interrompant la production d’un précurseur essentiel dans la synthèse des purines et empêchant ainsi la croissance bactérienne. Cependant, certaines bactéries produisent une seconde dihydrofolate réductase : une DfrB, appartenant à une famille d’enzymes hautement résistantes au TMP. Actuellement, dix membres de la famille DfrB ont été identifiés, qui partagent une identité de séquence élevée (74 – 98 %). Les enzymes DfrB sont constituées de domaines identiques de 78 acides aminés, de type ‘SH3-like’, qui s’homotétramérisent afin de former l’enzyme active. Les DfrB ne partagent aucune homologie de séquence ou de structure avec les FolA et aucun antibiotique n’a encore été développé pour contourner la résistance au TMP causée par les DfrB. Afin de mieux comprendre le domaine SH3-like, des homologues (DfrB-H) partageant 10 à 80 % d’identité avec la DfrB1 ont été identifiés et caractérisés. Ils possèdent une activité dihydrofolate réductase (Dfr) et confèrent de la résistance au TMP. De plus, afin de vérifier si les gènes dfrB se retrouvent dans divers environnements, une recherche dans une base de données métagénomiques a été entreprise, permettant de caractériser 10 nouvelles séquences homologues aux DfrB connues. En 2012, le groupe Pelletier a rapporté le premier inhibiteur spécifique d’une DfrB, et plusieurs autres depuis. Seule la DfrB1 a été caractérisée concernant son profil d’inhibition ainsi que sa thermostabilité inhabituelle. Ici, une méthode semi-automatisée sera développée pour caractériser les profils d’inhibition, de thermostabilité, de résistance au TMP et d’activité enzymatique de toutes les DfrB et des homologues identifiés, afin de les comparer à ceux de la DfrB1. Pour atteindre ces objectifs, des nouvelles méthodes à haut débit de détermination d’activité ainsi que des tests de concentration minimale inhibitrice (CMI) furent développés. Ces méthodes ont permis de déterminer que les profils de thermostabilité et d’inhibition de plusieurs DfrB et DfrB-H sont comparables aux profils de la DfrB1. De plus, le criblage de dizaines de composés potentiellement inhibiteurs a été effectué afin de poursuivre la recherche d’inhibiteurs spécifiques aux DfrB. En outre, nous signalons 10 nouvelles séquences homologues de DfrB qui confèrent une résistance élevée au TMP et possèdent une activité Dfr. La caractérisation de tous les membres DfrB et les homologues nous permettra d’acquérir une meilleure connaissance de leur mécanisme de résistance, de leur prévalence dans divers environnements et de soutenir notre développement de nouveaux inhibiteurs des DfrB. / The intensive usage of antibiotics has provoked the emergence of antibiotic resistance, causing a worldwide health issue. The antibiotic trimethoprim (TMP) targets the microbial dihydrofolate reductase enzyme (FolA), abrogating the production of an essential precursor in the synthesis of purines and thus preventing bacterial proliferation. However, some bacteria produce an additional dihydrofolate reductase: the highly TMP-resistant DfrB. Currently, ten DfrB family members have been identified, that share high sequence identity (74 – 98 %). DfrB enzymes consist of identical, 78 amino acid-long SH3-like domains, that homotetramerize to form the active enzyme. DfrB share no sequence or structural homology with FolA and no antibiotic has yet been developed to circumvent the TMP resistance caused by DfrB. In order to gain insight into the SH3-like domain of DfrB, homologues (DfrB-H) sharing 10 to 80 % identity with DfrB1 were identified and characterized, which displayed dihydrofolate reductase (Dfr) activity and conferred high TMP resistance. Also, to investigate if dfrB genes are identified in various environments, a metagenomic database search was undertaken to characterize ten new DfrB1 homologue sequences. In 2012, the Pelletier group reported the first specific inhibitor of a DfrB, and several others since. Only DfrB1 has been characterized regarding its inhibition profile as well as its unusual thermostability. Here, semi-automated methods will be developed to compare the inhibition, thermostability, TMP-resistance and enzymatic activity profiles of all DfrB and DfrB homologues to those of DfrB1. To address this objective, new high-throughput activity assays as well as Minimal Inhibitory Concentration (MIC) assays were developed. Using those methods, we determined that thermostability and inhibition profiles of several DfrB and DfrB-H were comparable to those of DfrB1. Also, a screen of several dozen potential inhibitory compounds was performed, to attempt to identify further specific DfrB inhibitors. In addition, we report 10 new DfrB homologues that confer high TMP resistance and possess Dfr activity. The characterization of all DfrB members and DfrB homologues will allow us to acquire greater knowledge on their antimicrobial resistance mechanism, their prevalence in different environments and support our development of new DfrB-specific inhibitors.