L'ARN interférence est un mécanisme d'inhibition post-transcriptionnel, capable de réguler l'expression des gènes. Ce mécanisme endogène, activé par l'intermédiaire de microARN, peut être détourné après transfection de cours fragments d'ARN synthétiques, notamment les siARN. Cette technique autorise ainsi le ciblage spécifique de l'ensemble des gènes composant le génome, dont l'extinction transitoire permet d'étudier à la fois leurs fonctions, mais aussi de découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques ou de nouveaux biomarqueurs. Ce très fort potentiel pour la recherche in vitro se retrouve également in vivo, où l'ARN interférence peut être directement utilisé comme agent thérapeutique pour des situations pathologiques telles que les cancers, les infections ou les maladies systémiques. Cependant, la délivrance intra-cytoplasmique des ARN interférents exogènes est nécessaire pour déclencher ce mécanisme de régulation. À l'heure actuelle, en dépit de nombreuses méthodes de transfection développées dans la littérature, cette étape de délivrance reste une limite importante selon les applications envisagées.En ce sens, ces travaux de thèse ont permis de développer un nouveau vecteur à base de nanoparticules lipidiques cationiques, les cLNP, dédié à la transfection cellulaire de siARN. Cette formulation de cLNP a été adaptée, à l'aide d'un plan d'expérience, d'une formulation neutre de LNP permettant l'encapsulation de molécules lipophiles pour des applications en imagerie de fluorescence et/ou de délivrance de médicaments liposolubles. Les caractérisations physico-chimiques des particules cLNP ont démontré une très forte stabilité colloïdale, à la fois pour dans les tampons aqueux et dans les milieux de culture cellulaire complémentés par du sérum. En outre, ces nano-vecteurs se sont avérés extrêmement efficaces pour établir et conserver des liaisons électrostatiques avec des siARN, permettant ainsi d'obtenir rapidement des complexes démontrant une stabilité élevée dans le temps. Les efficacités d'inhibition fonctionnelle de ces nanoparticules ont été testées avec succès sur 3 lignées cellulaires différentes (PC3, HeLa et U2OS). L'ensemble des résultats obtenus confirme le fort potentiel de ce nouveau nano-vecteur, en termes d'inhibition fonctionnelle et d'absence de cytotoxicité, et le positionne parmi les meilleurs agents de transfection commerciaux testés. Ces caractéristiques sont complétées par des capacités de multi-modalité, dont la possibilité d'encapsuler dans le cœur des particules des drogues ou des fluorophores lipophiles. Enfin, des tests préliminaires réalisés sur des cellules considérées comme difficile à transfecter (cellules primaires, cellules non-adhérentes, neurones), ou sur des structures cellulaires tridimensionnelles plus complexes, ouvrent de nouvelles perspectives extrêmement prometteuses. / L'auteur n'a pas fourni de résumé en anglais

ABSTRACT The xyloglucan endo-transglycosylase/hydrolase (XTH) genes are found in all vascular and some nonvascular plants. The XTH genes encode proteins which comprise a subfamily of glycoside hydrolase (GH) family 16 in the Carbohydrate-Active enZYmes (CAZY) classification. The XTH gene products are believed to play intrinsic role in cell wall modification during growth and development throughout the lifetime of the plant. In the present investigation, biochemical and reverse genetic approaches were used to better understand the functions of individual members of the XTH gene family of two important plants: the model organism Arabidopsis thaliana and the grain crop barley (Hordeum vulgare). A phylogenetic tree of the xyloglucan-active enzymes of GH16 has previously been constructed, where enzymes with similar activities have been shown to cluster together. Several members of phylogenetic Group I/II and III-B, predicted to exhibit xyloglucan endo-transglycosylase activity (EC 2.4.1.207) and members of Group III-A, predicted to exhibit xyloglucan endo-hydrolase activity (EC 3.2.1.151), were included to analyze the functional diversity of XTH gene products. A heterologous expression system using the yeast Pichia pastoris was found to be effective for recombinant protein production with a success rate of ca. 50%. XTH gene products were obtained in soluble and active forms for subsequent biochemical characterization. In order to be able to screen larger numbers of protein producing clones, a fast and easy method is required to identify clones expressing active protein in high enough amounts. Thus, a miniaturized XET/XEH assay for high-throughput analysis was developed, which was able to identify activities with good precision and with a reduced time and materials consumption and a reduced work load. Enzyme kinetic analysis indicated that the XET or XEH activity of all XTH gene products characterized in the present study corresponded to predictions based on the previously revised phylogenetic clustering. To gain insight into the biological function of the predominant XEHs AtXTH31 and AtXTH32, which are highly expressed in rapidly developing tissues, a reverse genetic approach was employed using T-DNA insertion lines of the A. thaliana Columbia ecotype. Genotypic and phenotypic characterization, together with in situ assays of XET and XEH activities, in single- and double-knock-out mutants indicated that these Group III-A enzymes are active in expanding tissues of the A. thaliana roots and hypocotyl.  Although suppression of in muro XEH activity was clearly observed in the double-knock-out, no significant growth phenotype was observed, with the exception that radicle emergence appeared to be faster than in the wild type plants. Keywords: Arabidopis thaliana, Hordeum vulgare, plant cell wall, xyloglucan, glycoside hydrolase family 16, xyloglucan endo-transglycosylase/hydrolase gene family, xyloglucan endo-transglycosylase, xyloglucan endo-hydrolase, heterologous protein expression, Pichia pastoris, T-DNA insertion, in situ XET/XEH assay, high-throughput screening / QC 20110114