Depuis l'apparition du terme "biosensor" à travers un article de Lyons et Clark en 1962, les biocapteurs ont connu un véritable essor tant au niveau académique qu'industriel. Le principal objectif de ce travail de thèse était de créer une surface permettant l'immobilisation spécifique par liaison covalente de simple ou double brin d'ADN puis d'étudier les interactions pouvant exister entre une protéine donnée et l'ADN. Pour préparer la surface à cette immobilisation, nous avons opéré une réduction électrochimique de sel d'aryldiazoniums. Ce type de modification nous a permis de fixer de manière covalente sur la surface conductrice des fonctions de type Ar-SO2Cl. Par l'utilisation de la QCM et de l'AFM, nous avons pu par la suite détailler les mécanismes de fonctionnement de protéines (HsRad51 et Transposase) en interaction avec l'ADN simple ou double brin fixé, que ce soit d'un point de vue cinétique ou bien structural.

Les déshydrogénases sont faiblement actives en présence de fortes concentrations (> 50 % (v/v)) de liquides ioniques (LIs) miscible à l'eau et les raisons précises de cette inactivation ne sont pas connues. La structure de la formiate déshydrogénase de Candida boidinii (FDH) en présence de ces LIs miscibles à l'eau a été étudiée par atténuation de fluorescence par de l'iode ou de l'acrylamide. Une concentration critique, la CILc ("Critical Ionic Liquid concentration"), au dessus de laquelle la fluorescence n'est pas exploitable, est déterminée. Elle se situe entre 30 et 40 % (v/v) des LIs de cette étude. Les LIs s'avèrent être de forts agents dénaturants : les constantes d'atténuation de fluorescence en présence de LI sont de 1,4 à 2 fois plus importantes qu'en présence d'urée. La FDH a été modifiée chimiquement par des cations analogues aux cations des LIs afin de la préserver de l'interaction avec les LIs. Les enzymes modifiées par des cations de plus petite taille présentent une importante activité résiduelle (30-45%) en présence de 70% (v/v) de LI tandis que l'enzyme sauvage est inactive. En présence de 30% (v/v) de LI, l'efficacité catalytique (kcat/KM) des enzymes modifiées augmente de 1,3 à 3,6 fois et la constante de Michaelis (KM) diminue de 1,7 à 4,6 fois suivant le cation utilisé. Selon la taille du cation greffé, le temps de demi-vie des enzymes modifiées augmente de 3 à 5 fois en solution tamponnée. Enfin, la structure des enzymes modifiées est préservée en présence de 40% (v/v) de LI tandis que l'enzyme native commence à se dénaturer. La technique d'évolution dirigée a également été utilisée. A ce jour, 987 mutants ont été criblés. Un mutant (M60) présente une activité résiduelle de 35% à 70% (v/v) de LI tandis que l'enzyme sauvage est inactive. Ce dernier porte deux mutations, N187S et T321S, situées à la surface de la structure protéique. En présence de 30 % (v/v) de LI, le mutant 60 fixe les substrats avec des valeurs de de KMNAD et de KDN3 (N3 est l'azide, un inhibiteur compétitif du formiate) 2 fois plus faibles que celles de l'enzyme sauvage.

Dans le but de développer des matériaux à partir d'une ressource renouvelable de moindre coût que l'amidon, des matériaux à base de farine de maïs ont été élaborés par extrusion-injection. La caractérisation des propriétés physico-chimiques de ces matériaux a révélé que le taux de glycérol (ajouté à la farine de maïs en tant que plastifiant) et le profil des zones de cisaillement employé lors de l'extrusion influencent significativement le taux de déstructuration de l'amidon et des protéines de la farine de maïs. Ceci a pu être établi en croisant notamment les résultats de l'analyse par diffraction aux rayons X, par spectroscopie infra-rouge à transformée de Fourier, de l'analyse calorimétrique différentielle à balayage à des observations par microscopie confocale à balayage laser des matériaux. De plus, le suivi des cinétiques d'hydrolyse en sucres réducteurs de l'amidon par des enzymes amylolytiques en présence et en absence d'enzymes protéolytiques a pu être relié à la déstructuration des protéines. Les matériaux obtenus présentent cependant des inconvénients rédhibitoires pour certaines applications comme l'hygroscopie élevée et le vieillissement rapide dans le temps. L'ajout de polybutylène succinate (PBS) au mélange farine-glycérol a cependant permis de conduire à une amélioration des propriétés mécaniques et à une réduction de l'hygroscopie de ces matériaux. Les observations de la morphologie de ces matériaux par microscopie électronique à balayage ont montré que la farine de maïs et le PBS sont incompatibles et présentent une morphologie qui varie selon le taux de PBS dans le mélange (30, 50 ou 70%). L'étude de la cinétique d'hydrolyse de l'amidon de la farine de maïs par des enzymes amylolytiques a permis de mettre en évidence l'influence de plusieurs facteurs : (i) la cristallinité de l'amidon, (ii) l'aire spécifique, (iii) la porosité et (iv) la morphologie des matériaux. De plus, l'évaluation de la biodégradation par voie microbienne en milieu liquide et solide par voie aérobie ou anaérobie a montré les mêmes tendances globales que les résultats obtenus par voie enzymatique. Ainsi, les matériaux élaborés à partir des formulations présentant des proportions de PBS excédant 50 % ne sont pas biodégradables au sens de la norme ISO 14855/1999 et sont également faiblement hydrolysés par les enzymes amylolytiques.

LES RIBONUCLEOTIDES REDUCTASES (RNRS) SONT DES ENZYMES UBIQUITAIRES ESSENTIELLES POUR LA SYNTHESE D'ADN. LA CROISSANCE EN ANAEROBIOSE D'ESCHERICHIA COLI DEPEND D'UNE RNR DE CLASSE III. L'ENZYME ACTIVEE CONTIENT UN RADICAL SENSIBLE A L'OXYGENE SITUE SUR LE RESIDU G681 DONT LA FORMATION IMPLIQUE L'INTERVENTION CONCERTEE D'UNE PROTEINE ACTIVATRICE FER-SOUFRE, DE S-ADENOSYLMETHIONINE, DE DITHIOTHREITOL (DTT), ET D'UN SYSTEME REDUCTEUR. LA STRUCTURE CRISTALLOGRAPHIQUE DE LA RNR DU BACTERIOPHAGE T4 A REVELE LA PRESENCE D'UN SITE METALLIQUE ZN(CYS)4 DANS LA PARTIE C-TERMINALE DE LA REDUCTASE. DANS CE TRAVAIL NOUS AVONS DEFINI DE NOUVELLES CONDITIONS DE PURIFICATION CONDUISANT A DES ENZYMES TRES ACTIVES, MONTRE QUE LE ZINC CONTROLE LA STRUCTURATION DE LA BOUCLE CTER CONTENANT LE SITE RADICALAIRE ET QUE, CONTRAIREMENT A CE QUI ETAIT ADMIS DEPUIS PLUS DE 15 ANS, LE DTT N'INTERVIENT PAS DANS LA FORMATION DU RADICAL GLY· MAIS PLUTOT DANS LES TRANSFERTS RADICALAIRES ENTRE GLY· ET LE SUBSTRAT.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Lille 1 : 2006. / Thèse soutenue en cotutelle. N° d'ordre (Lille 1) : 3930. Résumé en français. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. f. 163-187. Liste des publications et des communications.

Dans le contexte énergétique actuel où le développement de carburant alternatif devient un enjeu majeur pour la recherche, ce travail se propose de développer un modèle cinétique prédictif de l'hydrolyse enzymatique de la cellulose qui représente une des étapes limitantes du procédés de production d'éthanol à partir de biomasse par voie biochimique. Pour mieux comprendre les mécanismes réactionnels mis en jeu, une approche expérimentale a été choisi, avec d'une part la caractérisation cinétique des enzymes impliquées dans la réaction d'hydrolyse et d'autres part le suivi de l'évolution des propriétés structurales et de la réactivité du substrat. L'étude de la réactivité des enzymes pures et en mélange a permis de montrer que le cocktail réel sécrété par Trichoderma reesei peut être représenté par un mélange de quatre enzymes majoritaires. Puis, la caractérisation multi-échelle de substrats partiellement hydrolysés a permis de mettre en évidence le mécanisme d'érosion des particules par les enzymes. Le modèle cinétique développé, prenant en compte la réactivité des enzymes pures, les phénomènes de synergies et une description du substrat a permis d'expliquer les résultats obtenus en cinétique initiale. Cependant, l'introduction des phénomènes de perte de réactivité du substrat et de désactivation des enzymes ont dus être introduit pour améliorer la prédiction du modèle en cinétique globale.

Ce travail de thèse présente une nouvelle classe de microélectrodes de fibres de nanotubes de carbone (NT). Celles-ci sont réalisées par un filage en voie humide autorisant l'inclusion d'additifs au sein des fibres afin d'adapter leur formulation. Ainsi, le développement d'électrodes incluant la bilirubine oxydase (BOD) pour biopile enzymatique a permis d'obtenir un haut courant de réduction à l'aide d'un transfert d'électrons direct entre BOD et NT. Egalement, des actionneurs électromécaniques incluant une faible quantité de PVA réticulé sont proposés. De telles fibres génèrent une grande contrainte et présentent un temps de réponse court lorsqu'une faible tension leur est appliquée. La mobilité des NT les uns par rapport aux autres au sein de celles-ci a été réduite. Cette dernière est présente dans tout actionneur en NT et génère du fluage et une relaxation de contrainte de ces matériaux limitant ainsi leurs performances. Ces travaux ouvrent de nombreuses voies pour de nouvelles microtechnologies de conversion d'énergie, notamment appliquées au médical ou dans la micro-robotique.

Thèse (Ph. D)--Université Laval, 2002. / Bibliogr.: f. 333-343. Publié aussi en version électronique.

Akademisk avhandling- Karolinska institutet. / Extra t.p., with thesis statement, inserted. Includes 6 articles by the author and S.H. From, reprinted from various periodicals. Includes bibliographies.

La conservation des mangues 4ème gamme est limitée par le brunissement enzymatique et la perte de fermeté dus aux différentes opérations de transformation. Cette thèse propose un nouvelle approche pour améliorer la conservation de mangues 4ème gamme : l’application de traitements thermiques par immersion et/ou la conservation sous atmosphère modifiée : passive ou active (5% O2 – 5 % CO2) ou des enrobages (chitosane). Ce travail a permis tout d’abord de déterminer un couple température / temps optimal: 50 °C / 30 min qui permet de maintenir la qualité de plusieurs variétés de mangue (Keitt, Kent, Tommy Atkins). Les effets du traitement thermique sur l’intensité respiratoire, la couleur, la fermeté, les teneurs en antioxydants : vitamine C, caroténoïdes et phénols totaux, et sur l’activité de plusieurs enzymes (pour la fermeté : PME, PG, b-GAL ; et pour la couleur : PPO et PAL) ont été étudiés. Ces travaux ont montré que durant 9 jours à 6 °C, le traitement thermique maintient principalement la couleur par réduction de l’activité de la PPO et réduit la perte en fermeté par réduction de l’activité des enzymes pectolytiques (PME et b-GAL). Par ailleurs, les atmosphères modifiées semblent moins efficaces pour le maintien de la couleur et de la fermeté des mangues 4ème gamme. L’association du traitement 50°C/ 30 min avec une conservation sous atmosphère modifiée apporte peu d’effets additionnels et a même parfois un effet inhibiteur / The storage of fresh-cut mangoes is limited by the enzymatic browning and the loss of firmness due to the various operations of process. This work proposes a new approache to improve the storage of fresh-cut mangoes by: application of heat treatments by dipping with, or not, a storage under modified atmosphere: passive or active (5% O2 - 5% CO2) or using coatings (chitosane). The first step of this work was to determine the traitement 50 °C/30 min as an optimal treatment which maintian the quality of several varieties of mango (Keitt, Kent, Tommy Atkins). Effects of the heat treatment on the respiratory intensity, the color, firmness, the contents antioxydants: vitamin C, carotenoids and phenols total, and on the activity of several enzymes (PME, PG, b-GAL: for firmness; and PPO and PAL for colour changes) were studied. This work showed that during 9 days at 6 °C, the heat treatment maintains mainly the color by reduction of the activity of PPO and reduces the loss in firmness by reduction of the activity of the pectolytic enzymes (PME et b-GAL). In addition, the modified atmospheres seem less effective for the maintenance of the color and the firmness of freshcut mangoes. Combination of heat treatment with a modified atmosphere storage and have less additional effects and has even sometimes an inhibiting effect