Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Dendroctonus ponderosae, appelé le dendroctone du pin ponderosa (DPP), est l'un des insectes ravageurs les plus destructeurs de l'ouest de l'Amérique du Nord. Les champignons qu'il transporte causent de la mortalité chez plusieurs espèces du genre Pinus. L'infestation d'un pin commence par la libération d'une phéromone d'agrégation, le trans-verbénol, par un DPP femelle adulte, initiant ainsi une attaque de masse. En grand nombre, le DPP réussit à surmonter les défenses du pin incluant la production d'oléorésine contenant des composés toxiques comme l'α-pinène. La phéromone est initialement produite par l'insecte au stade larvaire par hydroxylation de l'α-pinène dans un processus de détoxification. Le trans-verbénol ainsi produit est ensuite lié à un acide gras afin d'être entreposé sous forme d'esters. Quand l'adulte colonise un nouveau pin, une carboxylestérase prédite causerait la libération de la phéromone séquestrée. L'hypothèse émise est que cette réaction est catalysée par l'estérase du clone DPO062_I20 du DPP. La production recombinante de l'enzyme a été faite dans Escherichia coli, mais celle-ci formait des corps d'inclusion. Les corps d'inclusion ont été solubilisés et la protéine solubilisée a été repliée, mais aucune activité enzymatique n'a été mesurée lors des essais préliminaires avec les esters de trans-verbénol identifiés dans le DPP. Une analyse des homologues de l'estérase a révélé qu'un organisme eucaryote pourrait être mieux adapté pour l'expression d'une enzyme active. L'estérase a donc été produite dans la levure Pichia pastoris dans laquelle elle a été retrouvée sous forme glycosylée. Cependant, aucune activité enzymatique n'a été mesurée dans les conditions testées. Différentes conditions d'expression et d'essais enzymatiques devront être étudiées afin d'obtenir une conclusion fiable quant à la caractérisation enzymatique de l'estérase. Finalement, un arbre phylogénétique des carboxylestérases du DPP a révélé que la carboxylestérase d'intérêt pourrait être spécifique à l'ordre Coleoptera ou à la sous-famille Scolytinae. / Dendroctonus ponderosae, known as the mountain pine beetle (MPB), is one of the most destructive insect pests in western North America. The fungi carried by MPB cause mortality in several Pinus species. Pine colonization is started by an adult female MPB releasing an aggregation pheromone called trans-verbenol, thus initiating a mass attack. In large numbers, MPB can overcome the host's defenses, which includes the production of oleoresin which contains toxic molecules such as α-pinene. The pheromone is initially produced at the larval stage through hydroxylation of α-pinene as a detoxification process. The resulting trans-verbenol is then conjugated with a fatty acid in order to be stored in the form of esters. When an adult MPB colonizes a new host, a predicted carboxylesterase causes the release of the sequestered pheromone. It is hypothesized that the esterase from the MPB clone DPO062_I20 catalyzes this reaction. The enzyme was recombinantly produced in Escherichia coli but formed inclusion bodies. These inclusion bodies were solubilized and the proteins were refolded, but no enzyme activity was detected in preliminary assays using trans-verbenol esters identified in MPB. Analysis of the esterase's homologs suggested that a eukaryotic organism could be more suitable for the expression of an active enzyme. The esterase was thus produced in the yeast Pichia pastoris, in which it was found to be glycosylated. However, no enzyme activity was measured under the tested conditions. Further exploration of different expression and assay conditions will be necessary to obtain a reliable conclusion regarding the enzymatic characterization of the carboxylesterase. Lastly, a phylogenetic tree of MPB carboxylesterases revealed that the carboxylesterase of interest may be specific to the Coleoptera order or to the Scolytinae subfamily (bark beetles).

Dans un contexte de lutte intégrée contre les moustiques, l'Entente Interdépartementale pour la Démoustication (E.I.D. Ain, Isère, Rhône, Savoie Rhône-Alpes s'est tournée vers une lutte totalement biologique (Bti) pour lutter contre les moustiques. Mon sujet de thèse s'inscrit dans la suite d'une collaboration scientifique constante depuis 40 ans entre l'E.I.D. et le laboratoire de recherche dans lequel j'ai effectué ma thèse. Cet organisme de gestion utilise le Bti depuis 20 ans. Et bien qu'à ce jour, aucune population de moustique ne soit apparue résistante au Bti, ce gestionnaire s'interroge sur la possibilité d'apparition de populations résistantes aux traitements insecticides. Des travaux antérieurs ont laissé supposer qu'il existait une différence de sensibilité des larves de moustiques aux insecticides en fonction de leur gîte d'origine, les larves originaires de gîtes herbacées étant moins tolérantes que celles provenant des gîtes arborescents. Il nous a semblé nécessaire de comprendre et ainsi de s'intéresser aux différents mécanismes de résistance des larves de moustiques pour permettre, demain, une lutte plus efficace contre cet insecte. Et nous nous intéresserons à la résistance à divers xénobiotiques alimentaires : du téméphos (insecticide organophosphoré) au Bacillus thuringiensis var. israelensis (Bti - bactério-insecticide) en passant par de la litière naturelle issue de la décomposition de feuilles dans les gîtes à moustiques se révélant toxique pour les larves. L'intérêt de cette thèse est double. D'un point de vue fondamental, la connaissance et la compréhension de la résistance (des enzymes impliquées aux facteurs environnementaux en passant par les gènes mis en jeu) stimulent mes recherches. Et d'un point de vue appliqué, il est nécessaire de mettre au point, enfin, un système de lutte efficace non polluant, qui passe par la compréhension globale des résistances. La démarche expérimentale utilisée dans ce travail est d'identifier les dysfonctionnements environnementaux sur le terrain, les analyser au laboratoire sur des espèces modèles (ici Aedes aegypti) les mécanismes à l'origine de ces perturbations, puis revenir sur le terrain pour confronter les résultats de laboratoire avec ceux obtenus in natura (ici Ochlerotatus cataphylla, Aedes rusticus). Ainsi cette étude va porter à la fois sur des espèces de terrain (Aedes rusticus, Ochlerotatus cataphylla, Culex pipiens ...) que sur des espèces de laboratoires (Aedes aegypti, Aedes albopictus ...). Pour comprendre les mécanismes de résistance mis en jeu par ce nuisant, nous avons travaillés à plusieurs niveaux d'études avec des études écotoxicologiques réalisées grâce à des études de terrain en collaboration avec l'E.I.D. (Entente Interdépartementale pour la Démoustication), des études biochimiques nous permettant de caractériser les enzymes de résistance mises en jeu, et des études génétiques et moléculaires pour approfondir ces mécanismes, en espérant trouver les gènes impliqués.

La ghréline est un peptide de 28 acides aminés, produit principalement par l’estomac et caractérisé par la présence d’un groupement octanoyl sur la sérine en position 3 (Kojima et al. 1999). La ghréline stimule la libération de l’hormone de croissance (GH) et régule la prise alimentaire et le métabolisme énergétique (Gualillo et al. 2003). Ces activités biologiques sont principalement médiées par le « growth hormone secretagogue receptor » (GHS-R). Deux sous-types de GHS-R, produits par épissage alternatif d’un même gène, ont été clonés :le GHS-R 1a, dont l’activation entraîne une libération de calcium via la formation d’inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3), et le GHS-R 1b, qui ne semble pas lié à une activité biologique (Howard et al. 1996). <p>La première partie de mon travail de thèse consistait en l’étude de la dégradation de la ghréline. La ghréline circule dans le sang principalement sous forme de des-acyl ghréline, une forme de ghréline dépourvue du groupement octanoyl qui ne se lie pas au GHS-R 1a. Peu d’études ont été réalisées sur le catabolisme de la ghréline. Les enzymes impliquées dans la dégradation de la ghréline étant des régulateurs importants de son activité biologique, le but de cette étude était d’identifier les sites de clivage et les enzymes impliquées dans la dégradation de la ghréline par du sérum, des sous-fractions plasmatiques et des homogénats de tissus. Nous avons montré qu’au contact de sérum humain et de rat, la ghréline est désoctanoylée, sans protéolyse. Dans le sérum humain, nous avons montré que la butyrylcholinestérase et la « platelet-activating factor acetylhydrolase » (PAF-AH), une phospholipase associée aux lipoprotéines de basse densité (LDL), sont impliquées dans ce phénomène (articles n°1 et n°2). En parallèle, nous avons montré que la ghréline peut être transportée dans la circulation sanguine par les lipoprotéines riches en triglycérides (TRL), les LDL, et les lipoprotéines de haute et de très haute densité (HDL et VHDL) (article n°2). Dans le sérum de rat, la désoctanoylation de la ghréline implique une carboxylestérase (article n°1). Au contact d’homogénats de tissus, la ghréline est dégradée à la fois par désoctanoylation et protéolyse N-terminale, suggérant la participation d’estérases et d’aminopeptidases. Nous avons identifié cinq sites de clivage dans la ghréline :entre les résidus Ser2-(acyl)Ser3 (dans l’estomac et le foie), (acyl ?)Ser3-Phe4 (dans l’estomac, le foie et le rein), Phe4-Leu5 (dans l’estomac et le rein), Leu5-Ser6 et Pro7-Glu8 (dans le rein) (article n°1). <p>La deuxième partie de mon travail de thèse consistait à étudier l’expression et la production de ghréline par différentes lignées leucémiques (HEL, HL-60, THP-1, SupT1), par des leucocytes poly- et mononucléés et par des plaquettes sanguines, et à étudier l’effet de la ghréline sur la prolifération cellulaire. Pour cela, nous avons mis au point des dosages radioimmunologiques (RIA) permettant de quantifier et de distinguer les formes octanoylées et non octanoylées de la ghréline, et nous avons caractérisé en détail les anticorps SB801 et SB969 obtenus. Par HPLC en phase inverse suivie des RIAs, nous avons mis en évidence la présence de ghrélines octanoylée et non octanoylée dans chaque population de cellules. Plus de 80 % de la ghréline produite est octanoylée dans les cellules HEL, les leucocytes et les plaquettes. Nous avons montré que la ghréline endogène stimule la prolifération des cellules HEL de façon autocrine impliquant un récepteur encore non identifié, distinct du GHS-R 1a (article n°3). La ghréline et la des-acyl ghréline inhibent la prolifération des leucocytes mononucléés mais sont dépourvues d’effet sur les cellules HL-60, THP-1 et SupT1. Malgré la présence du GHS-R 1a dans les leucocytes mononucléés, cet effet pourrait être médié par un récepteur différent puisque la des-acyl ghréline exerce le même effet que la ghréline sur la prolifération (article n°4). <p><p><p> / Doctorat en sciences pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La dégradation des fibres alimentaires est une fonction essentielle des écosystèmes digestifs microbiens. Chez le ruminant, elle est assurée par des bactéries, champignons et protozoaires capables de produire de nombreuses enzymes nécessaires à l’hydrolyse des polysaccharides de paroi végétale. Parmi les facteurs susceptibles d’influencer l’efficacité de dégradation des fibres, qui est une composante importante de la productivité et de la santé animales, des additifs tels que des levures probiotiques apparaissent comme un levier intéressant. Afin d’approfondir les connaissances sur les facteurs de modulation de l’activité fibrolytique, une biopuce ADN fonctionnelle, outil moléculaire haut-débit, ciblant les gènes codant les enzymes clés de la dégradation de la cellulose et des xylanes dans les écosystèmes digestifs a été développée. Aussi, une méthode efficace dédiée à des échantillons ruminaux pour la soustraction des ARNr à partir des ARN totaux a été mise au point afin d’accroitre la sensibilité de l’outil. La biopuce fonctionnelle a été validée sur échantillons de complexité croissante et démontre d’excellents caractères de spécificité et de sensibilité tout en étant exploratoire et quantitative. Des régulations différentielles de l’arsenal des gènes de la fibrolyse de la bactérie du rumen Fibrobacter succinogenes ont pu être montrées. De même, les résultats sur échantillons de rumen suggèrent un rôle des microorganismes eucaryotes dans la fibrolyse pouvant être plus important qu’initialement envisagé. Cette approche métatranscriptomique dirigée pourra in fine continuer d’être appliquée dans l’étude de l’impact de facteurs biotiques et abiotiques sur la fonction fibrolytique microbienne chez les animaux d’élevage. / Dietary fibre degradation is an essential function of microbial digestive ecosystems. In ruminants, this function is ensured by bacteria, fungi and protozoa, producing a large array of enzymes able to degrade plant cell wall polysaccharides. Among factors likely to influence the efficiency of fibre degradation, which is an important component in animal productivity and health, dietary additives such as probiotic yeasts appear as an interesting tool. To provide more insight on factors modulating fibrolytic activity, we designed a functional DNA microarray targeting genes coding for key enzymes involved in cellulose and xylan degradation by digestive microbiota. Also, an efficient method dedicated to rumen samples for removing microorganisms’ rRNA from total RNA samples was developed to increase the sensitivity of the tool. The DNA microarray was validated using targets of increasing complexity and demonstrated sensitivity and specificity as well as explorative and quantitative potential. Differential expression of genes involved in fibrolysis was evidenced in the rumen bacterium Fibrobacter succinogenes. Moreover, results on rumen samples suggest a more important role of eucaryotes in fibre degradation than previously thought. This targeted metatranscriptomic approach will be further applied to the study of the impact of biotic and abiotic factors on the microbial mechanisms of fibre degradation in livestock.

O. oeni est responsable de la fermentation malolactique des vins. Elle doit en permanence s’adapter aux fluctuations physico-chimiques de son environnement. La production de protéines Hsp constitue un mécanisme majeur d’adaptation de la bactérie à son environnement. Chez O. oeni, la protéine CtsR est l’unique régulateur identifié à ce jour des gènes hsp. Ce manuscrit aborde la caractérisation des mécanismes de régulation de la réponse au stress chez O. oeni. Une partie de ce travail a consisté à développer un nouvel outil d’expression de gènes chez O. oeni. Cet outil a permis l’étude de la fonction in vivo du gène hsp18 par une technique de modulation de l’expression de gènes par synthèse d’ARN antisens (ARNas). La production d’ARNas ciblant l’ARN messager du gène hsp18 entraîne une diminution du taux protéique de Lo18 et induit une perte de cultivabilité en conditions de stress. Ces résultats montrent, pour la 1ère fois in vivo, l’implication de Lo18 dans la thermotolérance et l’acidotolérance de O. oeni. Cette même approche appliquée au gène ctsR a induit une perte de cultivabilité en conditions de stress confirmant le rôle clef du locus ctsR dans la réponse au stress de O. oeni. Les mécanismes de régulation de l’activité de CtsR ont été appréhendés par complémentation d’un mutant ctsR déficient de B. subtilis via l’expression de ctsR de O. oeni. Des tests de thermoinduction mettent en évidence la thermosensibilité du CtsR de O. oeni dont l’activité est levée à une température inférieure à 33°C. Le pSIPSYN est un outil prometteur valorisé au cours de ce travail par une étude évaluant l’impact de deux estérases de O. oeni, EstA2 et EstA7 sur le profil aromatique du vin. / O. oeni is responsible for wine malolactic fermentation. As any organism, O. oeni tries to adapt its physiology to environmental fluctuations by producing Hsp proteins encoded by the hsp genes. In O. oeni, CtsR is currently the only regulator of hsp genes. As an alternative to the lack of genetic tool, with the goal of understanding the mechanisms of O. oeni stress response, we developed a new expression vector, the pSIPSYN, to produce antisense RNA targeting of hsp18 mRNA. The synthesis of hsp18 asRNA leads to the decrease in the protein level of Lo18 and induced a loss of cultivability after heat or acid shock showing for the first time in vivo involvement of Lo18 in thermotolerance and acidotolerance in O. oeni. The O. oeni ability of the membrane fluidity restoration of after ethanol stress was strongly affected in the presence of asRNAof hsp18 gene. Then, the ctsR function in O. oeni was investigated with this new genetic tool. Inhibition of the ctsR expression by asRNA approach induced a loss of cultivability after heat or acid shock confirming the key role of ctsR locus in the O. oeni stress response. B. subtilis was used to characterize the regulation of CtsR activity. The ctsR gene of O. oeni was expressed to complement a B. subtilis ctsR-deficient strain and restore the wild-type phenotype. Thermoinduction tests performed to understand the thermosensibility of CtsR showed that O. oeni CtsR is a specific thermosensor inactivated at a temperature threshold below 33°C. The pSIPSYN is a promising tool valorized in this work through an oenological study by evaluating of the impact of O. oeni two esterases, and EstA2 EstA7 on wine ester profile.