Les fucosyltransférases sont les enzymes responsables du transfert d'un groupement fucose à partir du GDP-fucose sur des accepteurs variés (oligosaccharides, protéines,...). Chez l'homme, les rôles de ces glycosyltransférases sont importants dans un grand nombre de processus biologiques et pathologiques. De nombreuses fucosyltransférases existent chez les végétaux. Notamment FuT1, qui transfert un fucose en 1,2 sur un résidu galactose du xyloglucane : l'une des hémicelluloses majeures de la paroi des dicotylédones. Ce polysaccharide ramifié est très étudié en raison de ses applications actuelles et potentielles dans différents secteurs de l'industrie : textile, alimentation, pharmaceutique, etc. Les objectifs de ce doctorat ont été d'obtenir des informations biochimiques et structurales sur la fucosyltransférase AtFuT1 de la plante modèle Arabidopsis thaliana. Pour cela, une forme recombinante soluble de l'enzyme a été produite avec le système baculovirus /cellules d'insectes. De manière à obtenir suffisamment de protéines pour les études structurales, une méthode de culture en suspension des cellules a été mise en place au laboratoire. Un protocole de purification en deux étapes, impliquant une chromatographie par affinité puis par exclusion de taille, a permis d'obtenir à partir d'un litre de culture cellulaire entre un à deux mg de protéine pure et homogène. Ce résultat a permis de mieux comprendre le comportement de l'enzyme vis-à-vis de ses substrats (GDP-fucose et xyloglucane), d'obtenir des cristaux de la protéine et de résoudre la structure 3D d'AtFuT1 en complexe avec le GDP et un oligosaccharide dérivé du xyloglucane, à une résolution de 2,2 Å. La forme AtFut1 produite se comporte en solution et dans le cristal sous forme d'un dimère non covalent. La protéine adopte un repliement qui est un variant du type GT-B classique. Parallèlement à ces travaux, des tests d'activité glycosyltransférase ont été mis au point permettant le criblage de nombreuses conditions de réactions. L'ensemble des méthodes et techniques développées constitue une base utile, devant faciliter la caractérisation d'autres glycosyltransférases. / Fucosyltransferases are enzymes that transfer a fucose residue from GDP-fucose on varied acceptors (oligosaccharides, proteins). In Human, these glycosyltransferases are involved in many biological and pathological processes. Numerous fucosyltransferase exist in the plant kingdom. Among them, FuT1 transfers a fucose linked in 1,2 onto a galactose of xyloglucan: a major hemicellulose of dicots cell wall. This branched polysaccharide is intensively studied because of its current and potential industrial applications in textile, food, pharmaceuticals, etc. The main objective of this PhD program was to obtain biochemical and structural information on the fucosyltransferase AtFuT1 from the model plant Arabidopsis thaliana. A recombinant form of this protein has therefore been produced, using the baculovirus/insect cell system. In order to get sufficient amount of protein for structural studies, a suspension cell culture method has been set-up in the lab. A two-step purification protocol, involving affinity and size exclusion chromatography was established. The active, and highly pure recovered protein was used to determine the biochemical properties of the protein towards its substrates (GDP-fucose and xyloglucan), to get protein crystals and hence to solve its 3D structure in complex with GDP and a xyloglucan derived oligosaccharide (2.2 Å resolution). AtFuT1 behaves in solution and in crystallo as a non-covalent dimer. The protein adopts a variant of the classical GTB fold. In addition, novel glycosyltransferase assay have been designed allowing the screening of numerous reaction conditions. Methods and techniques that were developed during this study should be a useful base for the characterization of other glycosyltransferase.

Des études d'associations pangénomiques ont démontré une relation entre le taux plasmatique de la vitamine B12 et le polymorphisme du gène FUT2 (fucosyltransferase 2). Dans des modèles expérimentaux, le statut sécréteur pour FUT2 a été impliqué dans la susceptibilité à l'infection par Helicobacter pylori (H. pylori). Nous avons évalué l'influence du polymorphisme FUT2 461 G>A sur les marqueurs du métabolisme des monocarbones dans deux populations ambulatoires en Europe et en Afrique de l'Ouest ainsi que la possible association entre l'infection par H. pylori et le polymorphisme de FUT2. Nous avons mis en évidence une influence de FUT2 461 G>A sur le taux plasmatique de la vitamine B12 mais n'avons pas retrouvé d'influence du statut sérologique pour H. pylori sur cette association, du moins chez les sujets ambulatoires en Europe et en Afrique de l'Ouest. L'hyperhomocystéinémie est un marqueur de carence en donneurs de méthyle. Plusieurs travaux ont évalué le taux plasmatique de l'homocystéine au cours des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) et ont abouti à des résultats mitigés. Par ailleurs, l'ampleur de l'association entre le métabolisme de l'homocystéine et les MICI reste méconnue. Nous avons réalisé une méta-analyse afin : (i) d'évaluer l'association entre le métabolisme de l'homocystéine et les MICI et (ii) d'étudier le risque de thrombose lié à l'hyperhomocystéinémie au cours des MICI. Le risque d'hyperhomocystéinémie était significativement plus élevé chez les patients avec une MICI en comparaison aux sujets contrôles. L'évaluation du risque de thrombose associé à l'hyperhomocystéinémie au cours des MICI requiert des études complémentaires. Un statut carencé en folates était associé à un impact plus fort du polymorphisme MTHFR C677T sur le risque primaire de MICI. L'hyperhomocystéinémie et plusieurs polymorphismes sur les gènes du métabolisme des monocarbones sont associés au risque primaire et à la sévérité de la maladie de Crohn (MC). L'hyperhomocystéinémie augmente l'activité de la superoxyde dismutase (SOD), un marqueur fiable et validé du stress oxydatif. A l'aide d'un SNP array Illumina exhaustif du métabolisme des monocarbones, nous avons (i) étudié les déterminants génétiques (single nucleotide polymorphisms, SNPs) associés au taux plasmatique de l'homocystéine et de la SOD chez des patients suivis pour une MC et (ii) recherché les SNPs associés à l'âge du diagnostic de la MC. Deux SNPs étaient indépendamment associés au taux plasmatique de l'homocystéine (MTHFR, AHCY). Cinq SNPs étaient indépendamment associés au taux plasmatique de la SOD. Parmi ces cinq SNPs, trois sont liés à la vitamine B12 (FUT2, CUBN, et TCN2), un aux folates (GGH), et un dernier à la synthèse cellulaire de l'homocystéine (AHCY). Par ailleurs, nous avons mis en évidence deux SNPs associés à un âge précoce du diagnostic de la MC (CHDH, ABCB1). / Genome wide association studies demonstrated an association between plasma vitamin B12 and FUT2 (fucosyltransferase 2). It has been suggested that the association between FUT2 and low plasma vitamin B12 level may be the consequence of an increased susceptibility to Helicobacter pylori (H. pylori) infection. We evaluated the association between FUT2 461G>A polymorphism and vitamin B12 and investigated whether the influence of FUT2 on H. pylori serology is part of the mechanisms that underlie this association, in two populations from Europe and West Africa. In this study we confirmed the influence of FUT2 461 G>A polymorphism on plasma vitamin B12 level and found no influence of H. pylori serological status on this association, at least in ambulatory subjects from Europe and West Africa. The magnitude of the association between homocysteine metabolism and inflammatory bowel diseases (IBD) is unknown while the association between hyperhomocysteinemia and thrombosis remains controversial in IBD. We conducted a systematic review of the literature and performed a meta-analysis to examine these issues. The risk of hyperhomocysteinemia is significantly higher in IBD patients when compared to controls. The risk assessment of hyperhomocysteinemia-related thrombosis in IBD requires further investigation. Deficient folate status is associated with a higher impact of MTHFR C677T polymorphism on IBD risk. Hyperhomocysteinemia and several gene variants of one-carbon metabolism are associated with the occurrence and severity of Crohn's disease (CD). Hyperhomocysteinemia results in part from methyl donors deficiency - which is frequent in patients with CD - and increases the activity of superoxide dismutase (SOD), a validated and reliable marker of oxidative stress. We designed a 384-plex GoldenGate oligo pool assay for the comprehensive one-carbon metabolism genotyping using Illumina platform. The aims of this study were (i) to assess genetic determinants of plasma homocysteine and superoxide dismutase (SOD) levels in patients with IBD and (ii) to look for single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with age at CD onset. Two SNPs were associated with plasma homocysteine level (MTHFR, AHCY). Five SNPs were independently associated with plasma SOD level. Of these five SNPs, three are related to vitamin B12 (FUT2, CUBN, and TCN2), one is related to folate (GGH), and the last one to homocysteine (AHCY). In addition, we identified two SNPs associated with early CD onset (CHDH, ABCB1)