Mon travail de thèse s’est focalisé sur l’étude fonctionnelle de deux méthyltransférases (MTases) de la structure coiffe des ARNs, les protéines nsp14 et nsp16, chez le coronavirus responsable du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV). Notre étude a démonté un processus de méthylation séquentiel. La coiffe est d’abord méthylée en position N7 par nsp14 formant la coiffe-0 (7mGpppN). La coiffe-0 est ensuite méthylée en position 2’OH du premier nucléotide de l’ARN par nsp16 stimulée par nsp10 formant une coiffe 1 (7mGpppN2’Om). De plus, nos résultats suggèrent un mécanisme de régulation allostérique de l’activité de nsp16 par nsp10. Nos résultats indiquent que l’interaction nsp10/nsp16 est régulée par la variation de concentration du SAM et/ou de SAH. Le SAM présent à une concentration physiologique, environ 100 µM dans les cellules, favorise l’assemblage du complexe nsp10/nsp16. La faible concentration intracellulaire du SAH produit accélère la dissociation du complexe nsp10/nsp16 permettant le « turnover » de la réaction enzymatique. Par ailleurs, nous avons cartographié les résidus essentiels au recrutement de l’ARN par nsp16. Les méthylations étudiées jouent un rôle important dans la réplication virale. Nous avons donc criblé des inhibiteurs des deux MTases nsp14 et nsp10/nsp16 respectivement à partir des chimiothèques « Prestwick » et « 2P2I3D ». En résumé, mon travail de thèse a décortiqué les bases moléculaires de méthylation de la coiffe chez le MERS-CoV et a permis d’identifier des inhibiteurs de MTases représentant un point de départ crucial pour le développement d’antiviraux contre les CoV. / My PhD work focused on the functional study of two cap RNA methyltransferases (MTases), nsp14 and nsp16, of the Middle-East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV). Our study demonstrates a sequential methylation process. The cap is first methylated at the N7 position by nsp14 forming a cap-0 (7mGpppN). It is next methylated at the 2’OH position of the first transcribed nucleotide by nsp16 stimulated by nsp10 forming a cap-1 (7mGpppN2’Om). Furthermore, our results suggest an allosteric regulation mechanism of the nsp16 activity by nsp10. Moreover, our results indicate that the nsp10/nsp16 interaction is regulated by the variation of SAM and/or SAH concentration. SAM present at physiologic concentration, around 100µM in cells, enhances the assembly of nsp10/nsp16. The weak intracellular concentration of SAH by-product speeds up the dissociation of nsp10/nsp16 allowing the enzymatic reaction turnover. In addition, we have mapped the essential residues for the recruitment of the RNA by nsp16. The methylations studied in this work play an important role for viral replication. We have therefore screened inhibitors of nsp14 and nsp10/nsp16 MTases respectively from chemical libraries « Prestwick » and « 2P2I3D ». In summary, my PhD work deciphers the molecular bases of cap RNA methylation of MERS-CoV and identifies MTase inhibitors that represent a crucial starting point for the development of antivirals against CoV.

La colibactine est une toxine largement distribuée chez Escherichia coli. Sa synthèse est assurée par des enzymes codés par un îlot génomique appelé pks. Elle provoque des cassures double brin de l'ADN, des mutations, d'important remaniements chromosomiques et favorise l'émergence de tumeurs intestinales en modèle murin. Par ailleurs, les E. coli producteurs colonisent fréquemment les tumeurs de patients atteints de cancer colorectal. Nos travaux montrent que les bactéries productrices de colibactine induisent la sénescence cellulaire et stimulent de façon indirect la prolifération cellulaire in vitro et la croissance tumorale in vivo. L'action pro-proliférative des cellules rendues sénescentes par les E. coli producteurs de colibactine est liée à la production du facteur de croissance HGF. L'étude de la signalisation cellulaire responsable montre l'implication du facteur de transcription c-Myc, l'activation de la transcription d'un microARN qui en ciblent la peptidase SENP1, et une modification de la SUMOylation des protéines de l'hôte, notamment p53, un effecteur connu de la sénescence cellulaire. Cette voie de signalisation et les transcripts codant HGF ont été analysés dans des tumeurs de patients atteints de cancer colorectal colonisés ou non par des E. coli producteurs de colibactine. Les résultats obtenus soutiennent les résultats obtenus in vitro et dans le modèle murin. L'ensemble suggère que les bactéries productrices de colibactine favorisent l'émergence d'un micro-environnement tumoral sénescent susceptible de favoriser la croissance tumorale via la sécrétion de HGF. En parallèle, nous avons caractérisé sur le plan structural et fonctionnel la protéine ClbP de l'îlot pks. Les résultats obtenus montrent que ClbP est une peptidase à serine active dont le site actif est extracytoplasmique et indispensable à l'activité biologique de l'îlot pks. Des inhibiteurs « drug-like » de ClbP ont été identifiés à l'aide d'approches structurales, biochimiques, cellulaires et microbiologiques. Ces molécules se lient au site actif de ClbP avec une affinité nanomolaire et bloquent les activités génotoxiques et pro-tumorales des E. coli producteurs de colibactine. ClbP constitue donc une cible thérapeutique potentielle permettant de bloquer les effets délétères des E. coli producteurs de colibactine. / The colibactin toxin is widely distributed in Escherichia coli. Its synthesis is performed by enzymes encoded by the genomic island pks. It causes DNA double-strand breaks, mutations, chromosomal rearrangements in host cells and contributes to tumorigenesis in a mouse model. In addition, colibactin-producing E. coli are frequently isolated from tumors of patients with colorectal cancer. Our work shows that colibactin-producing bacteria induce cellular senescence and, consequently, can indirectly stimulate cell proliferation in vitro and tumor growth in vivo. The pro-proliferative effect mediated by these senescent cells is due to the secretion of growth factors, in particular HGF. The cell signaling responsible for cellular senescence shows the involvement of the transcription factor c-Myc, the transcription of a microRNA targeting the peptidase SENP1, and a modification of protein SUMOylation, including p53, a well-known effector of cellular senescence. This signaling pathway and HGF-encoding transcripts were analyzed in tumors of patients with colorectal cancer colonized or not by colibactin-producing E. coli. The results support the findings obtained in vitro and in the mouse model. Taken together, the results suggest that, in tumors, colibactin-producing bacteria promote the emergence of a senescent microenvironment, which can stimulate tumor growth via the secretion of HGF. In parallel, we determined the structure and function of the pks-encoded protein ClbP. The results show that ClbP is an active serine peptidase, whose active site is extracytoplasmic and essential to the biological activity of pks island. "Drug-like" inhibitors of ClbP were identified using structural, biochemical, cellular and microbiological approaches. These molecules bind to the active site of ClbP with nanomolar affinity and block the genotoxic and pro-tumoral activities of colibactin-producing E. coli. ClbP is therefore a potential therapeutic target to block the deleterious effects of bacteria-producing colibactin.

Chez les Mammifères, les enképhalines sont des neuromédiateurs peptidiques qui jouent un rôle clé dans le contrôle des voies de transmission de la douleur. Ces enképhalines sont très rapidement dégradées par 2 métallopeptidases membranaires, l’Endopeptidase neutre (NEP) et l’Aminopeptidase neutre (APN). Ces enképhalinases interrompent l’action analgésique de ces peptides et jouent un rôle crucial dans la modulation de la transmission douloureuse. Deux inhibiteurs physiologiques de ces enképhalinases ont été identifiés : la sialorphine chez le rat (QHNPR) et l’opiorphine chez l’homme (QRFSR). In vivo, ces pentapeptides sont capables d'induire une analgésie équivalente à celle de la morphine, sans ses effets secondaires. L’importance des fonctions physiologiques régulées par ces deux médiateurs nécessite la connaissance de leur(s) mécanisme(s) d’action afin de développer des molécules utiles au traitement des douleurs sévères et chroniques. Cependant, les connaissances actuelles sont limitées puisque la sialorphine et l’opiorphine demeurent des peptides singuliers. En effet, à ce jour, aucun analogue ou homologue fonctionnel n’a été caractérisé dans d’autres espèces animales. Nous nous sommes donc intéressés au modèle de la tique Ixodes ricinus, car sa morsure n’engendre pas de réactions nociceptives chez son hôte, laissant présager la sécrétion, via la salive, de substances anti-douleur puissantes. Ce modèle semblait donc pertinent pour la mise en évidence d’autres homologues de la super-famille de l’opiorphine et de la sialorphine. Les objectifs étaient : i) isoler et caractériser des peptides extraits de la salive ayant la capacité d’inhiber l’activité NEP et APN ; ii) identifier les gènes codant les précurseurs de ces peptides pour analyser leur parenté avec ceux de l’opiorphine et la sialorphine ; iii) identifier, à l’aide de ce marqueur phylogénétique, de nouveaux peptides « opiorphine-like » chez d’autres Invertébrés. A ce jour, aucun résultat probant n’a été obtenu, probablement du fait de l’utilisation d’une quantité insuffisante de matériels biologiques en rapport avec les techniques de fractionnement et d’analyses utilisées. En parallèle, nous avons recherché des homologues des précurseurs de l’opiorphine et de la sialorphine dans les banques de données de séquences. Les objectifs étaient : i) identifier l'ensemble de ces peptides ; ii) évaluer leur potentiel inhibiteur in vitro vis-à-vis de la NEP et de l’APN. Les analyses nous ont permis d’identifier chez certains Mammifères des analogues positionnels de ces inhibiteurs. Des tests préliminaires ont montré que la plupart d’entre eux étaient capables d’inhiber l’APN, certains avec une efficacité supérieure à celle de l’opiorphine. En revanche, un seul inhibiteur de la NEP a pu être mis en évidence. Dans le cadre de ma thèse, nous avons également étudié l’effet de différentes molécules naturelles sur l’activité de l’Aminopeptidase B (Ap-B). Les résultats obtenus montrent que la curcumine et la mangiférine inhibent l’Ap-B de manière non-compétitive. / In mammals, enkephalins are peptide neurotransmitters that play a key role in the control of the routes of pain transmission. These enkephalins are rapidly degraded by 2 membrane metallopeptidases, the neutral endopeptidase (NEP) and the neutral aminopeptidase (APN). These enkephalinases interrupt the analgesic action of these peptides and play a crucial role in modulating pain transmission. Two physiological inhibitors of these enkephalinases were identified: sialorphin in rats (QHNPR) and opiorphin in humans (QRFSR). In vivo, these pentapeptides are capable of inducing analgesia similar to that of morphine, without its side effects. The importance of physiological functions regulated by these two mediators requires knowledge of their mechanism of action to develop molecules useful in treatment of severe and chronic pain. However, current knowledge are limited, since sialorphin and opiorphin remain singular peptides. Indeed, to date, no similar or functional homologue has been characterized in other animal species.We are therefore interested to the model of the tick Ixodes ricinus, because its bite does not cause nociceptive responses in the host, suggesting secretion of powerful painkilling substances via saliva. This model seemed to be relevant for the detection of other members of the superfamily of opiorphin and sialorphin. The objectives were: i) isolate and characterize peptides extracted from saliva having the ability to inhibit the NEP and APN activities; ii) identify the genes encoding the precursors of these peptides to analyze their relationship with those of opiorphin and sialorphin; iii) identify, using this phylogenetic marker, new peptides "opiorphin-like" in other invertebrates. To date, no conclusive result has been obtained, probably due to the use of an insufficient amount of biological materials related to the techniques used. In parallel, we looked for homologs of opiorphin and sialorphin in sequence databases. The objectives were: i) identify all of these peptides; ii) assess their inhibitory potential, in vitro, against the NEP and APN. The analysis allowed us to identify in some mammals positional analogues of these inhibitors. Preliminary tests have shown that most of them were able to inhibit the APN, some with upper efficacy to opiorphin. But, only one NEP inhibitor has been highlighted. As part of my thesis, we also studied the effect of different natural molecules on the activity of the aminopeptidase B (Ap-B). The results obtained show that curcumin and mangiferine inhibit the Ap-B according to a non-competitive mechanism.

Des inhibiteurs du complexe bc1 de la chaîne respiratoire mitochondriale ont été développés comme agents antimicrobiens pour lutter contre des pathogènes de l’Homme et de plantes. Ces drogues ciblent les poches catalytiques Qo et Qi formées par le cytochrome b. La comparaison de séquences de cette protéine montre que les sites Qo et Qi sont bien conservés entre les organismes mais qu’il existe toutefois des variations qui pourraient expliquer leur différence de sensibilité aux drogues. A l’aide du modèle levure S. cerevisiae, nous avons étudié les déterminants de la résistance/sensibilité naturelle à deux antipaludiques se liant au site Qo de Plasmodium: l’atovaquone et RCQ06. Nous avons notamment montré que le résidu 275 joue un rôle clé dans ce phénomène. Une approche similaire est actuellement utilisée pour identifier les facteurs de la sensibilité différentielle à deux drogues ciblant le site Qi des oomycètes. Malheureusement, des cas de résistance acquise à ces antimicrobiens ont été rapportés et ont pour origine des mutations dans le cytochrome b. De ce fait, de nouvelles molécules sont requises pour court-circuiter ces résistances. Au cours de ma thèse, nous avons mis au point un test qui permet de cribler des molécules capables d’inhiber la fonction respiratoire. Nous avons ainsi pu identifier un nouvel inhibiteur du complexe bc1 : D12. Nous avons ensuite déterminé le mode de liaison de cette molécule ainsi que celui d’un composé capable d’inhiber la prolifération de Plasmodium, HDQ, grâce à une collection de mutants des poches catalytiques. HDQ s’est avéré être un inhibiteur du site Qi. Il pourrait être utilisé avec un inhibiteur du site Qo afin de limiter l’apparition de mutations de résistance. D12 est un inhibiteur du site Qo qui est capable notamment de court-circuiter la mutation de résistance à des fongicides du site Qo G143A. Cette dernière a été trouvée chez de nombreux phytopathogènes, mais n’est cependant pas apparue chez des champignons possédant un intron immédiatement après le codon codant pour la glycine 143. En utilisant la levure, nous avons montré que la mutation empêche l’épissage de l’intron en altérant la structure exon/intron. Nous avons également identifié des mécanismes de « by-pass » qui permettent de restaurer la fonction respiratoire du mutant et qui pourraient apparaître chez les pathogènes. Les mutants créés au cours de ma thèse pourront aider à identifier, concevoir et caractériser de nouveaux antimicrobiens et à étudier l’apparition de mutations de résistance. / Inhibitors of the mitochondrial respiratory chain bc1 complex are currently used against human and plant pathogens. These drugs bind to Qo and Qi pockets of the mitochondrially-encoded cytochrome b. Comparison of the cytochrome b sequences shows that the Qo and Qi sites are well conserved between organisms. However, there are variations that could explain the differential sensitivity to respiratory inhibitors. In order to investigate the determinants of resistance / sensitivity to the antimalarial compounds, atovaquone and RCQO6, we used S.cerevisiae as a model. We showed that residue 275 plays a central role in the sensitivity to these drugs. We are now using a similar approach to identify the determinants of sensitivity towards two drugs targeting the oomycete Qi site. Unfortunately, cases of acquired resistance to these antimicrobial agents have been reported. They are caused by mutations in the cytochrome b. Thus, new molecules are required to bypass resistance. During my PhD, we developed a test to screen chemical libraries and identify inhibitors of the respiratory function. We identified a novel inhibitor of bc1 complex: D12. We determined the binding mode of D12 as well as of HDQ, a compound capable of inhibiting the proliferation of Plasmodium. To do this, we used a collection of mutants with alterations of the catalytic pockets. We showed that HDQ targets the Qi site. This finding suggests that HDQ could be used with an inhibitor of the Qo site to limit the emergence of resistance mutations. D12 is an inhibitor of Qo site and fully active against the enzyme harbouring the fungicide resistance mutation G143A. This mutation has been reported in many plant pathogenic fungi but has not evolved in fungi that harbour an intron immediately after the codon for G143. Using yeast, we showed that the mutation hinders the splicing of this intron by altering the exon / intron structure needed for efficient intron excision. We also identified by-pass mechanisms that restore respiratory function of the G143A mutant. These mechanisms identified in yeast could potentially arise in pathogenic fungi. Mutants created during my PhD will help to identify, design and characterize new drugs and to study the emergence of resistance mutations.

Candida albicans représente la première cause d’infection fongique chez l’Homme. Chez les patients immunodéficients, ce pathogène est extrêmement virulent et le nombre de décès suite à une infection systémique par Candida atteint 200 000 chaque année dans le monde. Quatre classes de médicaments antifongiques existent mais les traitements ont un coût élevé et des problèmes récurrents de résistance. Il y a donc un besoin urgent de trouver de nouvelles options thérapeutiques.Notre projet explore une nouvelle cible potentielle de la famille des protéines BET (Bromo and extra-terminal) pour traiter les infections fongiques. Nous étudions la protéine BET de levure, bromodomain factor 1 (Bdf1), impliquée dans la régulation de la transcription. Afin de caractériser son rôle fonctionnel, j’ai combiné différentes approches en biochimie, protéomique et transcriptomique. J’ai démontré que Bdf1 et ses deux bromodomaines, Bd1 et Bd2, sont essentiels pour la croissance et la survie de C. albicans.La seconde partie de ma thèse s'inscrit dans un projet de recherche d'inhibiteurs des bromodomaines de Bdf1 chez C. albicans, inspiré par la découverte de composés anti-cancéreux ciblant les bromodomaines mammifères. Grâce à un criblage haut débit, nous avons identifié des inhibiteurs sélectifs des bromodomaines de Bdf1. Ils agissent comme des molécules antifongiques et inhibent la croissance de C. albicans.Ces découvertes indiquent que les bromodomaines de Bdf1 sont une nouvelle cible pour le développement de nouveaux traitements antifongiques. Leurs inhibitions pourraient représenter une stratégie thérapeutique innovante pour traiter les patients infectés par C. albicans. / C. albicans is the most prevalent human fungal pathogen. In immunocompromised patients, this pathogen is highly virulent and the number of deaths because of systemic infections by C. albicans reaches 200.000 per year worldwide. The limited number, high cost and toxicity of currently available antifungal drugs indicate that new therapeutic agents against C. albicans are urgently needed.We propose to investigate a novel target of BET (Bromo and extra-terminal) proteins family to treat fungal infections. We are interested in the yeast BET protein named bromodomain factor 1 (Bdf1), involved in transcription regulation. To characterize its functional role, I combined several approaches in biochemistry, proteomic and transcriptomic. I discovered that Bdf1 and its two bromodomains Bd1 and Bd2 are essentials for the growth of C. albicans.The second part of my thesis is involved in a research project that aims to identify Bdf1 bromodomains inhibitors in C. albicans, inspired by recently discovered anti-cancer compounds that target mammal bromodomains. High-throughput chemical screens have identified selective Bdf1 bromodomain inhibitors. They act as antifungal compounds and inhibit the growth of C. albicans.Altogether, these discoveries indicate that Bdf1 bromodomains are a valid antifungal target. Hopefully, their inhibition represents a new and innovative therapeutic strategy to treat patients infected with C. albicans

L’administration de Facteur VIII thérapeutique (FVIII) chez les patients hémophiles A entraine l’apparition d’anticorps anti-FVIII appelés « inhibiteurs » chez 30% des hémophiles A sévères. Ceci constitue alors une impasse thérapeutique. Si de nombreuses investigations ont permis de caractériser les effecteurs lymphocytaires T et B impliqués dans cette réponse immunitaire, elles n’ont toutefois pas permis de proposer aux patients des stratégies thérapeutiques pour prévenir l’apparition des inhibiteurs du FVIII. La première partie de ma thèse explore la possibilité de prévenir la réponse immunitaire anti-FVIII en inhibant la capture et l’apprêtement antigénique du FVIII par les cellules présentatrices de l’antigène (CPA). Il avait été montré précédemment que les deux structures hautement mannosylées du FVIII, sur les asparagines 239 et 2118, étaient reconnues par le CD206 exprimé par les cellules dendritiques humaines dérivées de monocytes, et que cette voie d’endocytose menait à l’apprêtement antigénique du FVIII. Je me suis donc intéressée à la possibilité de réduire l’immunogénicité du FVIII en éliminant ces deux glycosylations. La seconde partie de ma thèse porte sur la possibilité de prévenir ou d’éradiquer la réponse immunitaire anti-FVIII en inhibant une molécule de la signalisation du récepteur des lymphocytes B (LB) : la tyrosine kinase de Bruton (BTK). La BTK jouant un rôle central dans la signalisation des LB, l’inhibition de celle-ci a montré un intérêt thérapeutique dans le cas de certaines pathologies malignes et auto-immunes. J’ai donc exploré le potentiel thérapeutique d’un inhibiteur de la BTK dans la réponse immunitaire anti-FVIII. / Administration of therapeutic factor VIII (FVIII) to hemophilia A patients leads to the development of anti-FVIII antibodies called “inhibitors” in 30% of severe hemophilia A patients. Despite a well characterization of T and B effectors cells involved in this immune response, there is still no therapeutic strategy proposed to the patients to prevent the occurrence of FVIII inhibitors. The first part of my thesis explores the possibility to prevent the anti-FVIII immune response by blocking FVIII capture and processing by antigen presenting cells (APC). It has been previously demonstrated that the two highly mannosylated structures on FVIII, on asparagines 239 and 2118, were recognized by the CD206 expressed on human monocyte-derived dendritic cells. This endocytic pathway led to FVIII processing and presentation to T cells. Therefore, I have investigated the possibility to reduce FVIII immunogenicity by eliminating those two glycosylations. The second part of my thesis focuses on the possibility to prevent or eradicate the anti-FVIII immune response by inhibiting a molecule involved in B cell receptor signaling: the Bruton’s tyrosine kinase (BTK). BTK plays a key role in B cells signaling and inhibition of BTK has shown a great interest in B cell malignancies, but also in some auto-immune diseases. Therefore, I have investigated the therapeutic potential of a new BTK inhibitor against the development of the anti-FVIII immune response.

Cette thèse a pour objectif de développer une méthode électrochimique permettant de cribler à haut débit des inhibiteurs d'enzymes. Pour cela, une enzyme cible a été sélectionnée pour son intérêt thérapeutique, la transcétolase (TK) : elle est impliquée dans de nombreuses pathologies (cancer, maladies neurodégénératives, diabète…) et dans la survie de certains parasites pathogènes. Afin de mesurer l'activité de la TK, deux systèmes rapporteurs ont été développés, à l'aide de plaques de criblage électrochimique (PCE) constituées de 96 électrodes indépendantes. Le premier système rapporteur repose sur un système bienzymatique nécessitant l'intervention d'une enzyme auxiliaire, la galactose oxydase (GAOx) sous forme libre ou immobilisée dans la laponite. Cette enzyme est capable d'oxyder les produits de réaction de la TK et de produire du peroxyde d'hydrogène. Le format 96 des PCE a permis d'optimiser rapidement la détection électrochimique par ampérométrie pulsée par intermittence (IPA) d'activité oxydase et seulement 10 minutes sont nécessaires pour réaliser 96 mesures simultanées. Parallèlement, afin d'exploiter au maximum le système à 96 électrodes, cette détection d'activité oxydase a également été réalisée, en 10 minutes par électrochimiluminescence. Cette méthode offre l'avantage d'être plus sensible et moins variable que par IPA, mais limite l'utilisation de matrice d'immobilisation d'enzymes. La GAOx a ensuite été utilisée pour mesurer l'activité TK, cependant, les conditions réactionnelles n'étant pas optimales en présence du système bienzymatique (TK-GAOx), des temps d'incubation longs sont nécessaires et sont peu adaptées au criblage d'inhibiteurs de la TK. Un second système rapporteur ne nécessitant plus d'enzyme auxiliaire et faisant intervenir uniquement un seul substrat de la TK a été optimisé. Ce système repose sur l'oxydation de l'intermédiaire réactionnel formé par la fixation du cofacteur (la thiamine pyrophosphate) et du substrat sur l'enzyme par le ferricyanure. Cette méthode permet de mesurer 96 activités TK en seulement 7 minutes et a aisément été utilisée pour cribler une bibliothèque de molécules. Le criblage de 1360 molécules a permis d'identifier un nouvel inhibiteur de cet enzyme, présentant une CI50 de 63 μM. Le système électrochimique a également été utilisé pour déterminer le mécanisme d'inhibition (non compétitive pure partielle) et la constante d'inhibition associée (3,4 μM). Ces résultats sont inédits dans le domaine de l'électrochimie et offrent un large éventail d'applications que ce soit pour le criblage d'activité enzymatiques ou d'inhibiteurs d'enzymes / This thesis focuses on the development of a new electrochemical method allowing the high throughputscreening of enzyme inhibitors. For this purpose, a target enzyme has been selected for its therapeutic interest,transketolase (TK): this enzyme is involved in many diseases (cancer, neurodegenerative diseases, diabetes ...) and inthe survival of pathogenic parasites. To measure TK activity, two reporter systems have been developed by usingelectrochemical plates, composed of 96 independent electrodes.The first one is based on a bienzymatic system, requiring the use of an auxiliary enzyme, galactose oxidase(GAOx), in its soluble form or immobilized in laponite. This enzyme is able to oxidize TK products and producehydrogen peroxide. The 96-well format allowed to quickly optimize the electrochemical detection of oxidase activityby intermittent pulse amperometry (IPA) of oxidase activity and only 10 minutes are required to perform 96simultaneous measurements. In parallel, in order to harness the 96-well electrochemical system, this detection ofoxidase activity was also carried out in 10 minutes using electrochemiluminescence. This method is more sensitiveand less variable than IPA but is limited to the use of soluble enzymes. However, the reaction conditions are notoptimal for the bienzymatic system (TK-GAOx): long incubation times are required and are poorly adapted for thescreening of TK inhibitors.A second reporter system no longer requiring an auxiliary enzyme and involving only one TK substrate hasbeen optimized. This system relies on the oxidation by ferricyanide of the reactional intermediate resulted of thebinding of the cofactor (thiamine pyrophosphate) and the substrate. This method allows to measure 96 TK activitiesin only 7 minutes and was easily used to screen an in-house chemical library. The screening of 1360 molecules leadto the identification of a new TK inhibitor with an IC50 of 63 μM. This electrochemical system was also used todetermine the mechanism of inhibition (partial non-competitive mechanism) and the associated inhibition constant(3.4 μM). These results are innovative in the field of electrochemistry and offer a wide range of applications forenzymatic activity screening or the screening of enzymes inhibitors

La kinésine mitotique humaine HsEg5 est essentielle à la division cellulaire. Ce moteur moléculaire permet la séparation des centrosomes et la mise en place du fuseau mitotique, structure nécessaire au partage équitable de l'information génétique. La suppression de la fonction d'HsEg5 bloque les cellules en pré-métaphase avec un fuseau mitotique monoastral caractéristique constitué des deux centrosomes non séparés entourés d'un anneau de chromosomes et de microtubules. Le maintien de ce phénotype peut conduire à la mort cellulaire programmée via l'activation du point de contrôle du fuseau mitotique (transition métaphase-anaphase). HsEg5 est ainsi considérée comme une cible anticancéreuse particulièrement intéressante. <br />Au cours de ces travaux, nous nous sommes intéressés aux interactions entre le domaine moteur d'HsEg5 et plusieurs inhibiteurs. Les zones d'interaction et de modifications conformationnelles ont été étudiées par échanges hydrogène/deutérium–spectrométrie de masse et mutagenèse dirigée. Cette approche expérimentale nous a permis d'identifier un « point chaud » d'inhibition sur le domaine moteur et de caractériser les mécanismes de deux inhibiteurs : le monastrol et le S-trityl-l-cystéine.

Les modifications d'histones chez T. gondii représentent un des mécanismes majeurs pour contrôler la transcription des gènes et l'acétylation de certaines histones est impliquée dans le phénomène de différenciation parasitaire qu'est l'interconversion. Nous avons utilisé un inhibiteur d'histones déacétylases, FR235222, comme outil afin de clarifier l'implication de l'acétylation des histones chez T. gondii. Le séquençage d'un mutant résistant à la FR235222 a permis d'identifier TgHDAC3 comme cible préférentielle de cet iHDAC. Le domaine d'interaction est spécifique de la famille des Apicomplexa ce qui explique la sélectivité de cette molécule pour T. gondii et d'autres Apicomplexes dont Plasmodium sp. Sur tachyzoïtes traités, FR235222 augmente le taux d'acétylation des histones de certains gènes dont 1/3 est spécifique des stades sporozoïtes ou bradyzoïtes avec une surexpression de ces gènes après traitement par FR235222. L'activité antiparasitaire de différents iHDAC a été testée parallèlement sur les deux stades importants en pathologie humaine: le tachyzoïte et le kyste. Sur le tachyzoïte, seuls les tétrapeptides cycliques présentent une forte activité antiparasitaire avec des EC50 d'environ 10 nM. Les kystes ex-vivo traités avec FR235222, sont non infectants: absence de toxoplasmose chez la souris ré-inoculée avec ces kystes. En conclusion, FR235222 présente une activité dirigée contre l'HDAC3 de T. gondii et une spécificité envers les Apicomplexes. En interférant avec le cycle naturel du parasite, cette molécule induit la mort des tachyzoïtes in vitro et supprime le pouvoir infectant des kystes in vivo. Ce travail ouvre une voie prometteuse dans la stratégie thérapeutique des pathologies à Apicomplexes.

Des inhibiteurs du complexe bc1 de la chaîne respiratoire mitochondriale ont été développés comme agents antimicrobiens pour lutter contre des pathogènes de l'Homme et de plantes. Ces drogues ciblent les poches catalytiques Qo et Qi formées par le cytochrome b. La comparaison de séquences de cette protéine montre que les sites Qo et Qi sont bien conservés entre les organismes mais qu'il existe toutefois des variations qui pourraient expliquer leur différence de sensibilité aux drogues. A l'aide du modèle levure S. cerevisiae, nous avons étudié les déterminants de la résistance/sensibilité naturelle à deux antipaludiques se liant au site Qo de Plasmodium: l'atovaquone et RCQ06. Nous avons notamment montré que le résidu 275 joue un rôle clé dans ce phénomène. Une approche similaire est actuellement utilisée pour identifier les facteurs de la sensibilité différentielle à deux drogues ciblant le site Qi des oomycètes. Malheureusement, des cas de résistance acquise à ces antimicrobiens ont été rapportés et ont pour origine des mutations dans le cytochrome b. De ce fait, de nouvelles molécules sont requises pour court-circuiter ces résistances. Au cours de ma thèse, nous avons mis au point un test qui permet de cribler des molécules capables d'inhiber la fonction respiratoire. Nous avons ainsi pu identifier un nouvel inhibiteur du complexe bc1 : D12. Nous avons ensuite déterminé le mode de liaison de cette molécule ainsi que celui d'un composé capable d'inhiber la prolifération de Plasmodium, HDQ, grâce à une collection de mutants des poches catalytiques. HDQ s'est avéré être un inhibiteur du site Qi. Il pourrait être utilisé avec un inhibiteur du site Qo afin de limiter l'apparition de mutations de résistance. D12 est un inhibiteur du site Qo qui est capable notamment de court-circuiter la mutation de résistance à des fongicides du site Qo G143A. Cette dernière a été trouvée chez de nombreux phytopathogènes, mais n'est cependant pas apparue chez des champignons possédant un intron immédiatement après le codon codant pour la glycine 143. En utilisant la levure, nous avons montré que la mutation empêche l'épissage de l'intron en altérant la structure exon/intron. Nous avons également identifié des mécanismes de " by-pass " qui permettent de restaurer la fonction respiratoire du mutant et qui pourraient apparaître chez les pathogènes. Les mutants créés au cours de ma thèse pourront aider à identifier, concevoir et caractériser de nouveaux antimicrobiens et à étudier l'apparition de mutations de résistance.