Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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L’extrusion biocatalytique, ou bioextrusion, est une technique d’extrusion réactive utilisant des enzymes comme catalyseurs. Cette technique est considérée en temps qu’étape intermédiaire, subséquente au prétraitement physico-chimique et précédente à l’hydrolyse enzymatique enréacteur fermé. L’utilisation de l’extrusion permet un procédé continu, facilement modulable et adaptable à des conditions de hautes consistances, de nombreuses biomasses et facilement transférable à l’échelle industrielle. Néanmoins, les données bibliographiques font ressortir la complexité des entrants et leurs interactions lors de la bioextrusion de biomasses lignocellulosiques. Les conclusions des bioextrusions de biomasses amidonnées soulignent l’importance de l’étude de l’influence de la concentration en substrat et en enzymes. Les résultats obtenus à partir de la bioextrusion des biomasses lignocellulosiques valident l’existence d’une activité enzymatique en extrudeuse malgré la contrainte thermomécanique et le temps de séjour limité. Lors de cette étape, l’hydrolyse de la fraction cellulosique est favorisée pour des milieux concentrés en substrat et en enzymes. Des modifications significatives des fractions cellulosiques cristallines et amorphes en surface, des réductions des tailles de particules, une dégradation visuelle des structures de la biomasse et l’augmentation de la sensibilité à la décomposition thermique, sont aussi observées sur la fraction solide. L’hydrolyse enzymatique des bioextrudats est prolongée en réacteur fermé. La bioextrusion permet des améliorations significatives des taux et vitesses de conversion des sucres sur le long terme, jusqu’à 48 h. Les gains observés sont relativement constants pour la paille de blé et augmentent avec le temps pour les écorces de bouleau et les résidus de maïs. Post-extrusion, la concentration en substrat influence négativement la conversion des sucres. Cependant, les plus-values de conversion du glucose lié à la bioextrusion de paille de blé sont principalement observables pour des concentrations en substrat et en enzymes élevées. À partir de 4 h, des baisses significatives de la conversion du xylose sont observées après bioextrusion. Les déstructurations de la fraction solide, déjà observées au cours la bioextrusion, se poursuivent en réacteur fermé. Les meilleurs résultats hydrolytiques aux niveaux des hautes charges en enzymes et en substrat sont associables aux bonnes conditions de mélanges caractéristiques des éléments bilobes. L’ensemble enzymatique est probablement réparti de façon plus homogène (mélange distributif) pour cibler plus de sites disponibles. De plus, le mélangé dispersif limite la proximité entre enzymes de même type et les gênes associées. Le procédé d’extrusion permet une agitation efficace, un bon transfert de masse et probablement un meilleur contact entre enzymes et substrat. Les moins bons résultats de conversion du xylose sont probablement à relier à des phénomènes d’adsorption non-spécifique, ou encore de désactivation des hémicellulases, provoqués par l’intensité des contraintes thermomécaniques et les résidus ligneux. Les bons résultats de déstructuration après bioextrusionsont associables à une action synergétique des contraintes mécanique et biochimique. Les analyses d’autofluorescence montrent l’évolution de la fraction ligneuse dans le processus de déconstruction de la fraction solide. Une production progressive de particules très fines,visiblement associée à la fraction ligneuse, est observée. Des complexes lignine-carbohydratessont aussi détectés dans la fraction liquide. Etant peu, voire pas hydrolysable par voie enzymatique, ces fractions hétéropolymériques sont un frein à la déconstruction. Si la déstructuration des lignines est probablement majoritairement liée au prétraitement alcalin, le procédé de bioextrusion provoque une diminution de la teneur en hétéropolymères de plus hautes masses moléculaires.

La schizophrénie est une psychopathologie caractérisée par une perturbation du fonctionnement cognitif. Malgré l'efficacité de certains traitements antipsychotiques en regard de certains symptômes négatifs et positifs, il n'en demeure pas moins que les troubles cognitifs demeurent présents. Ce travail doctoral a pour but d'examiner l'effet des inhibiteurs d'acétylcholinestérase sur le fonctionnement cognitif dans la schizophrénie, afin d'en vérifier l'efficacité. Il s'agit d'une famille de médicaments utilisés pour d'autres pathologies où des problèmes cognitifs, en particulier mnésiques, apparaissent liés à un neurotransmetteur particulier, l'acétylcholine. Après une introduction sur les troubles cognitifs en tant qu'éléments importants du tableau clinique de la schizophrénie, nous présentons les diverses avenues de recherche en pharmacologie visant l'amélioration du fonctionnement cognitif dans la schizophrénie. Cette présentation, sous la forme d'un article intitulé « On the trail of a cognitive enhancer for the treatment of schizophrenia » met en évidence l'implication du système cholinergique dans les troubles cognitifs de la schizophrénie. Sur la base de cette littérature, nous avons effectué une étude sur les effets de la rivastigmine, un inhibiteur d'acétylcholinestérase, chez des patients atteints de schizophrénie et présentant des troubles cognitifs. Les résultats de cette étude clinique menée auprès de patients sous médication neuroleptique et rivastigmine de manière concomitante n'ont pas révélé d'effet particulier de la rivastigmine sur le fonctionnement cognitif dans la schizophrénie. Les données contradictoires entre les études récentes sur l'effet des inhibiteurs d'acétylcholinestérase sur le fonctionnement cognitif dans la schizophrénie, et la nôtre nous ont incité à effectuer une méta-analyse. Le but de cette méta-analyse était de statuer sur les effets des différents inhibiteurs d'acétylcholinestérase sur le dysfonctionnement cognitif dans la schizophrénie. Les résultats de cette méta-analyse ont montré une faible contribution des inhibiteurs d'acétylcholinestérase dans l'amélioration des fonctions mnésiques chez les patients atteints de schizophrénie. Nos résultats expérimentaux et méta-analytiques ne permettent pas de confirmer notre hypothèse initiale stipulant que les inhibiteurs d'acétylcholinestérase puissent être efficaces pour le traitement des troubles cognitifs dans la schizophrénie. En fait, les faibles résultats obtenus apparaissent liés à des facteurs méthodologiques et un effet de pratique. En outre, plusieurs études récentes mieux contrôlées ne révèlent pas d'effet du traitement. Il ne semble donc pas prometteur de poursuivre des études dans ce domaine de recherche. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Schizophrénie, Fonctionnement Cognitif, Mémoire, Inhibiteur d'Acétylcholinestérase, Rivastigmine.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences de la Vie et de la Santé : Lille 1 : 2004. Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences de la Vie et de la Santé : Universitatea "Al. I. Cuza", Iasi : 2004. / Thèse en cotutelle. N° d'ordre (Lille 1) : 3479. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 196-223.

Les protéases à sérine transmembranaires de type II (TTSP) forment une famille d'enzymes protéolytiques nouvellement identifiée dont les rôles physiologiques restent encore peu connus. Ces enzymes seraient, entre autres, impliqués dans la formation des tissus et leur dérégulation est reliée à de nombreux types de cancers. Récemment, une fonction essentielle dans la régulation de l'homéostasie du fer a été attribuée à l'un de ses membres, la matriptase-2 (TMPRSS6). Cet enzyme exerce ce rôle en contrôlant l'expression de l'hepcidine, une hormone importante dans la régulation du fer. Afin de mieux comprendre cette fonction de la matriptase-2, dans ce travail nous avons comparé ses propriétés enzymatiques à celles de trois autres TTSP ainsi qu'analyser son mécanisme de régulation fonctionnel. Nous démontrons que la matriptase-2 possède des préférences de substrats distinctes. Sa spécificité a été comparée à celles de la matriptase, de l'hepsine et de DESC1 en utilisant des peptides-substrats à fluorescence séquestrée. La séquence des peptides utilisés est basée sur la région P4 à P4' de la séquence d'activation de la matriptase (RQARTWGG). Les positions P4, P3, P2 et PI' ont été substituées par des acides aminés de natures différentes (non-polaire, aromatique, acide et basique) alors que la position PI a été fixée à Arg. Des quatre TTSP étudiées, la matriptase-2 est la plus permissive alors que la matriptase est la plus discriminante. DESC1 possède une préférence similaire à celle de la matriptase, mais avec une tendance pour les petits acides aminés non-polaires (Ala) en PI'. En présence de serpines, seulement AT III démontre une activité d'inhibition robuste. La matriptase-2 ainsi que l'hepsine et DESC1 sont aussi fortement inhibées en présence de PAI-1 et de [alpha][indice inférieur 2]-AP. La matriptase-2 est aussi la seule à présenter une inhibition par certains des substrats. Nous démontrons aussi l'importance de la régulation de la matriptase-2 à la membrane plasmique dans le contrôle de l'expression de l'hepcidine. Nous rapportons que la matriptase-2 subit une internalisation constitutive dans les cellules HEK293 transfectées ainsi que dans deux lignées cellulaires hépatiques humaines, les HepG2 et les hépatocytes primaires, tous les deux exprimant la matriptase-2 endogènement. La matriptase-2 marquée à la surface cellulaire est internalisée puis détectée dans des vésicules contenant de la clathrine et la protéine AP-2 pour ensuite se retrouver dans les endosomes précoces puis les lysosomes. L'internalisation de la matriptase-2 dépend de résidus spécifiques situés dans la portion amino-terminale de sa queue cytoplasmique, comme le démontre [i.e. démontrent] les résultats de la mutagénèse dirigée de ces résidus. Les cellules qui expriment ces mutants produisent des niveaux significativement diminués d'hepcidine comparées à celles exprimant la forme sauvage car les formes mutantes s'accumulent à la surface cellulaire et clivent davantage l'hémojuvéline.

Th.--Sci. phys.--Grenoble--I.N.P.G., 1984. N°: DE 168.

Candida albicans est une levure de la flore digestive humaine, pouvant dans certaines conditions s’avérer être un pathogène opportuniste. Différents glycoconjugués de la paroi de la levure, en particulier le phosphopeptidomannane (PPM), sont impliqués dans l’interaction hôte-pathogène notamment via des beta-1,2 oligomannosides (β-Mans) terminaux intervenant dans les mécanismes de virulence de la levure. Les travaux de thèse visent à mieux comprendre les voies de biosynthèse des β-Mans par l’étude des enzymes impliquées (CaBmts). Dans ce contexte, la première enzyme étudiée a été CaBmt1, impliquée dans l’initiation de la β-mannosylation du PPM. La stratégie d’étude a consisté d’une part en la préparation d’un panel important de substrats accepteurs potentiels et leur caractérisation structurale par spectrométrie de masse et RMN, et d’autre part à l’étude de l’activité enzymatique de Bmt1p, enzyme recombinante produite chez Pichia pastoris, en présence des substrats naturels et de substrats de synthèse. Nous avons démontré que Bmt1p était capable in vitro de transférer successivement deux résidus de mannose en β-1,2 sur un tri-ou tétramannoside lié en α-1,2. Dans la seconde partie, nous nous sommes intéressés à la caractérisation de l’activité de CaBmt3, enzyme impliquée dans l’élongation des β-Mans du PPM ; la même démarche a été retenue pour l’étude. Les résultats obtenus montrent que Bmt3p transfère in vitro un seul résidu mannose en β-1,2 sur un tétramannoside constitué d’une chaine en α-1,2 avec un mannose terminal lié en β-1,2. L’ensemble de ces travaux sont un préalable à l’élaboration de nouvelles drogues anti-fongiques ciblant la synthèse de la paroi. / Candida albicans is a commensal yeast present in human digestive flora; nevertheless, this opportunistic pathogen may cause severe infections. Several cell wall components including phosphopeptidomannan (PPM) are involved in C. albicans-host cells interaction especially by terminal beta-1,2 oligomannosides (β-Mans) known as implicated in the yeast virulence mechanisms. The aim of our work is to better understand biosynthetic pathways of β-Mans by the characterization of CaBmts individual activities. In this context, the first enzyme to be studied was CaBmt1, involved in the initiation of β-mannosylation of PPM. The strategy is based firstly on the preparation of a large panel of potential acceptor substrates and their structural characterization by mass spectrometry and NMR. On the other hand, the study of enzymatic activity of Bmt1p, a recombinant soluble form produced in Pichia pastoris, was performed in the presence of the natural substrates and synthetic substrates. We established that Bmt1p can sequentially transfer in vitro two -1,2-mannosyl units onto a α1-2 linked tri-or tetramannoside. The second part of this work focused on the characterization of the activity of CaBmt3, the enzyme involved in the elongation of the β-Mans chain on the PPM; the same approach was used for the study. Our results demonstrated that Bmt3p can catalyse the in vitro transfer of one -1,2-mannosyl unit onto a tetramannoside containing a terminal β-1,2-Man linked to a α(1-2)Man chain. These data are a prerequisite for the design of new potential antifungal drugs that target the biosynthesis of cell wall.

L’Imagerie par Résonance Magnétique est une des techniques de diagnostic les plus performantes. Parmi les perspectives d’avenir, les applications en imagerie moléculaire avec l’utilisation d’agents de contraste intelligents sensibles à divers paramètres physico-chimiques sont particulièrement attrayantes.Dans cette thèse, nous présentons la synthèse et la caractérisation physico-chimique de nouveaux complexes de lanthanide dans le but de développer des agents de contraste sensibles à l’activité enzymatique ou la présence d’ions calcium. Les premiers complexes sont basés sur le concept de coupler un substrat spécifique à une enzyme par l’intermédiaire d’un bras auto-immolable, à un chélate de lanthanide macrocyclique. Les modifications de structure qui suivent le clivage du substrat et l’autodestruction du bras sont sensées induire des variations de relaxivité ou des propriétés CEST des complexes. Même si nous n'avons pas pu créer des agents de GdIII avec une réponse T1, plusieurs complexes d’YbIII ou d’EuIII montrent un important changement de leurs propriétés CEST après réaction enzymatique. Certains d'entre eux portant un bras dérivé pyridinique peuvent également agir comme des sondes optiques émettant dans le visible ou le proche infrarouge.Nous avons également développé un agent sensible au calcium en combinant un chélate de lanthanide macrocyclique avec une unité d’iminodiacetate permettant la coordination du calcium. Les complexes d’EuIIIet d’YbIII montrent une importante diminution de l’effet CEST en présence de Ca2+. L’utilisation en parallèle des deux complexes permet une approche ratiométrique où la réponse IRM détectée est indépendante de la concentration de l’agent. / Today, Magnetic Resonance Imaging is one of the most powerful diagnostic techniques in the clinics. Amongfuture perspectives, molecular imaging applications based on smart contrast agents which are responsive to various physico-chemical parameters, are particularly attractive. In this work, we present the synthesis and physico-chemical characterisation of novel lanthanide complexes with the aim of developing smart contrast agents for the detection of enzyme activity or calcium concentration.The complexes designed to give an MRI response to an enzyme are based on the original concept of coupling an enzyme-specific substrate to a macrocyclic LnIII chelate via a self-immolative linker. The structural changes following enzymatic cleavage of the substrate and destruction of the self-immolative armare expected to induce variation of the relaxivity or the CEST properties of the LnIII complexes. Though we failed creating GdIII agents with a T1 response upon enzymatic reaction, several YbIII or EuIII complexes were synthesized that provide an important change in their CEST properties. Some of them, bearing a pyridine-derivative arm which is an efficient sensitizer of lanthanide luminescence, act also as enzyme-responsive NIR or visible emitting optical probes.We have developed a Ca-responsive agent combining a DOTA-tetraamide LnIII chelator with animinodiacetate unit for calcium coordination. The EuIII and YbIII complexes show an important decrease in the CEST effect in response to Ca2+. The parallel application of the two complexes allows for ratiometric approaches where the detected MRI response is independent of the concentration of the agent.

Le récepteur de facteur de croissance épidermique (EGFR) est une cible commune de thérapie anticancéreuse. Aujourd'hui, la recherche de nouvelles molécules inhibitrices de ce récepteur se tourne vers des substances naturelles. Un des composés naturels les plus prometteurs qui ont montré une activité anti-EGFR est la curcumine, un polyphénol présent dans les rhizomes de Curcuma longa. Il y a de nombreux rapports décrivant son effet sur l'activité kinase du récepteur, le rendement d'autophosphorylation, le niveau d'expression et les processus liés à la fonction EGFR comme la prolifération cellulaire. Néanmoins, l'ensemble des mécanismes d’intercation de la curcumine avec l'de l'EGFR n’est pas entièrement élucidée. Nous avons démontré que le mode d'action de la curcumine est double. La curcumine est capable d'inhiber partiellement, mais directement l'activité enzymatique du domaine intracellulaire de l'EGFR. Mais le travail présenté attire l'attention sur le rôle de l'environnement de la membrane de l'EGFR au niveau d'action de la curcumine. Nous avons montré que l'insertion de curcumine dans la membrane plasmique aboutit à sa rigidification et par conséquent la limitation de la diffusion du récepteur. Le suivi de particules à l'unité analyses a confirmé que le coefficient de diffusion de l'EGFR dans la membrane des cellules cancéreuses diminué de manière significative en présence de la curcumine, susceptibles d'influencer la dimérisation du récepteur et l'activation tour à tour. / Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) is a common target of anticancer therapy. Nowadays the search for new molecules inhibiting this receptor is turning towards natural substances. One of the most promising natural compounds that have shown an anti-EGFR activity is curcumin, the polyphenol found in the rhizomes of Curcuma longa. There are numerous reports describing its effect on the receptor kinase activity, the autophosphorylation yield, the expression level and the processes related to EGFR function like cell proliferation. Nevertheless, the entire mechanism of how curcumin interact with the EGFR is not fully elucidated. We demonstrated that the mode of action of curcumin is dual. Curcumin is able to inhibit directly but partially the enzymatic activity of the EGFR intracellular domain. But the presented work brings attention to the role of the EGFR membrane environment at the curcumin action level. We showed that the curcumin insertion in plasma membrane leads to its rigidification and as a consequence to limitation of the receptor diffusion. Single particle tracking analyses confirmed that the diffusion coefficient of EGFR in the cancer cell membrane significantly decreased in the presence of the curcumin, which might influence the receptor dimerization and in turns its activation.