Les plantes sont continuellement exposées à plusieurs stress biotiques et abiotiques. Les réponses des plantes à ces stress sont très complexes et impliquent des changements au niveau physiologique, moléculaire et cellulaire. Parmi ces stress, la sécheresse (déficit hydrique) est l'un des facteurs les plus préjudiciables à la croissance et à la productivité des plantes. Ce stress est considéré comme une menace sérieuse pour la production de cultures durables, en particulier dans la perspective du changement climatique. Le but de ce travail a d’abord été d'étudier les traits et / ou les mécanismes impliqués dans la réponse des plantes au déficit hydrique sous condition de zinc en utilisant l’espèce extremophile Arabidopsis halleri. Les plantes de l’espèce A. halleri sont hypertolérantes et hyperaccumulatrice des métaux zinc et cadmium; cette caractéristique évolutive représente un potentiel précieux pour étudier les réponses des plantes à des contraintes multiples. Ici, nous avons développé une approche comparative en utilisant A. halleri et deux espèces qui sont étroitement apparentées: A. thaliana et A. lyrata, tous les deux sensibles à l'excès de zinc. Nous avons caractérisé les caractères morpho-physiologiques de ces trois espèces en réponse à des combinaisons de déficit hydrique et d'excès de zinc. Les résultats ont montré que les plantes de l’espèce A. halleri ont une tolérance accrue au déficit hydrique par rapport à ce qui est observé chez A. thaliana et A. lyrata lorsqu'elles sont cultivées sous forte concentration de zinc dans le sol. Les plantes A. halleri ont montré une plus grande capacité à contrôler la teneur en eau des feuilles en réduisant la perte d'eau par transpiration due à la réduction de la conductance stomatique, ce qui a finalement augmenté positivement l'efficacité d'utilisation de l'eau. Notre étude montre que l'excès de zinc et le déficit hydrique ont des effets négatifs additifs sur la croissance des plantes des espèces A. thaliana alors qu'A. lyrata est moins affecté par l'addition de Zn au sol conditions WD. La combinaison de ces stress a effet interactif positif sur la croissance des plantes A. halleri. D'autre part, les défensines de plantes (PDF) sont impliquées dans la réponse des plantes aux stress biotiques et abiotiques. Le but de ce travail a également été de comprendre la contribution des PDF type 1 (PDF1s) dans la réponse des plantes à l'excès de zinc en utilisant comparativement des plantes A. thaliana sauvages et des plantes transgéniques amiRNA ciblant la diminution des transcrits PDF1s. Nous avons comparé les caractéristiques physiologiques de plantes matures cultivées en présence d’un excès de zinc dans le sol, et dans des conditions hydroponiques. Nos résultats montrent que, sous l’effet du zinc, la diminution des transcrits AtPDF1s est associée à une tolérance au zinc plus faible que celle observée chez les plantes A. thaliana sauvages sans changement du contenu en zinc. / Plants are continuously exposed to several biotic and abiotic stresses. Plant responses to these stresses are highly complex and involve changes at the transcriptome, cellular, as well as physiological levels. Among these stresses, drought is one of the most detrimental factors for plant growth and productivity and is considered a severe threat for sustainable crop production, especially under current changing climate. The aim of this study is to investigate traits and/or mechanisms involved in plants response to water deficit under zinc condition using plant material A. halleri. Arabidopsis halleri is a hypertolerant and hyperaccumulator plant species for zinc and cadmium; this evolutionary feature represents a valuable potential to investigate plant responses to multiple stresses. Here, we developed a comparative approach using this particular species and two closely related species, A. thaliana and A. lyrata, both sensitive to zinc excess. We characterized morpho-physiological traits of three Arabidopsis species in response to combinations of water deficit and zinc excess. The findings showed that, A. halleri plants has increased tolerance to water deficit compared to A. thaliana and A. lyrata when grown under high zinc concentration in the soil. A. halleri showed higher ability to control leaf water content by reduced water loss through transpiration due to reduction of stomatal conductance which ultimately positively increased water use efficiency. Our study shows that, zinc excess and water deficit have additive negative effects on the growth of A. thaliana species plants, whereas A. lyrata is less affected by the addition of Zn under conditions of WD compared to WW conditions. The combination of these stresses has a positive interactive effect on the growth of A. halleri plants. In other hand, plant defensins (PDF) are involved in plant responses to biotic and abiotic stresses. The purpose of this work was also to understand the contribution of PDF Type 1 (PDF1s) in the response of plants to zinc excess using comparatively wild-type A. thaliana plants and transgenic amiRNA plants targeting the reduction of transcripts PDF1s. We compared the physiological characteristics of mature plants grown in the presence of excess zinc in the soil, and under hydroponic conditions. Our results show that, under the effect of zinc, the decrease in AtPDF1s transcripts is associated with a lower zinc tolerance than that observed in wild-type A. thaliana plants without a change in zinc content.

La protéine humaine EED appartient à la famille des «Polycomb». Elle intervient dans la régulation génique. Elle jouerait aussi un rôle dans le cycle du virus de l'immunodéficience humaine (VIH-1) en participant au transport du complexe de préintégration et en facilitant la réaction d'intégration. EED a été surproduite afin d'être cristallisée seule et en complexe avec les protéines virales IN, MA et Nef. Un modèle de EED a été construit par homologie structurale. D'après nos expériences de « phage display », les régions susceptibles d'interagir avec les partenaires viraux se situent sur des boucles de ce modèle.<br />La bactérie psychrophile P. haloplanktis produit la cellulase Cel5G. Les structures de cette cellulase seule et en complexe avec le cellobiose, ont été déterminées à haute résolution par remplacement moléculaire. La cellulase Cel5A de la bactérie mésophile E. chrysanthemi a été utilisée comme modèle. Nos résultats permettent de mieux comprendre les déterminants structuraux responsables de l'adaptation des enzymes aux basses températures.

Les systèmes moléculaires décrits chez les Archaea mettent en évidence un caractère primitif et une simplicité, comparativement à leurs homologues eucaryotes. Par ailleurs, leur caractère extrêmophile a pour conséquence une hyper-robustesse qui rend leur manipulation in vitro et les études structurales beaucoup plus aisées. Ainsi les Archaea représentent de bons modèles pour comprendre les fonctions cellulaires complexes, particulièrement celles qui mettent en jeu de grandes machineries moléculaires, comme celles impliquées dans la protéolyse. Mon travail de thèse a consisté à comprendre les mécanismes de résistance et l'importance des systèmes de protéolyse dans l'adaptation des Archaea halophiles aux stress environnementaux. Les Archaea halophiles accumulent des concentrations multi-molaires de KCl/NaCl dans leur cytosol (3.4M KCl / 1.1M NaCl chez Halobacterium salinarum). Ainsi, les protéines de ces organismes sont elles-mêmes halophiles et ne sont solubles et repliées que dans des conditions de salinité extrêmes (de 2 à 5M).Nous avons étudié la réponse de l'Archaea halophile stricte H. salinarum à des stress, dont les stress à basse salinité, en se focalisant en particulier sur les modifications de la dynamique moléculaire du protéome in vivo (diffusion neutronique). Au cours de ce travail, il a été mis en évidence un phénomène de survie à la basse salinité associé à des modifications morphologiques.Un autre objectif de ma thèse a été de contribuer à la compréhension du rôle dans la protéolyse intracellulaire du complexe aminopeptidasique TET, dans les conditions de stress mises en place dans les études précédentes. / Molecular systems described for Archaea show primitive and simple characteristics, compared to their homologous eukaryotes. In addition, extremophilic characteristic results in an hyper-robust which makes in vitro manipulation and structural studies much easier. Thus, Archaea represent good models for understanding complex cellular functions, particularly those that involve large molecular machines, such as those involved in proteolysis. My thesis consisted in understanding the resistance mechanisms and the importance of proteolytic systems in the adaptation of halophilic Archaea to environmental stresses. Halophilic Archaea accumulate multi-molar concentrations of KCl / NaCl in their cytosol (3.4M KCl / NaCl 1.1M for Halobacterium Salinarum). This requires a very special biochemistry that allows operation in solvents where free water is scarce. Thus, the proteins of these organisms are themselves halophilic and are soluble and folded only in extreme salinity conditions (2 to 5 M). This particular biochemistry partly explain the extraordinary ability of halophilic Archaea to resist physical and chemical stress (temperature, radiation, dehydration). We study the response of the halophilic Archaea strict H. salinarum at low-salinity stress. Indeed, beyond the osmotic shock, the fall of the environment salt concentration causes a decrease in the intracellular KCl concentration, which should have a direct effect on the folding state of intracellular protein, as in case of heat stress. In the first part of this thesis, a study was conduct to determine viability limits and cytosolic modifications, associated with a salinity decrease. These studies involve intracellular salt dosages, viability studies (microscopic counts, color live / dead), induction of chaperone proteins linked to stress response and biophysical neutron experiments, to evaluate the effect of stress on proteins folding. In this work, a phenomenon of survival at low salinity linked to morphological changes was revealed. To describe this phenomenon, this second study involves confocal microscopy experiences, fluorescence microscopy, viability tests, counting on box, scanning electron microscopy, electron microscopy by negative staining, salt intracellular dosages and proteins separation experiments, to study the overall proteome composition during low salinity stress. In this study, a fall of the intracellular K $^+$ concentration and the proteome clarification during stress was revealed. Low salt concentrations causes halophiles proteins denaturation, the accumulation of misfolded proteins in the cytoplasm involves chaperones systems and intracellular proteolysis machinery. In this context, another objective of my thesis was to contribute to the understanding of the intracellular proteolysis role in the PAN-proteasome system and in the aminopeptidase TET complex, in stress conditions established in previous studies. This part of the thesis involves experiments of endopeptidase activity assay, aminopeptidase activity assay, quantification of mRNA genic expression by Northern blot, immunoprecipitation, proteins separation by sucrose gradient and proteasome chemical inhibition (drug). We show the role of the PAN-proteasome system in stress response and we deepen our understanding of the aminopeptidase TET role in vivo. This protease appears to have an independent role of the proteasome complex. The protease TET seems to participate at the amino acids treatment in cells to maintain the metabolic activities in nutritional deficiencies.