Plasma membrane transport proteins play a crucial role in all cells by conferring to the cell surface a selective permeability to a wide range of ions and small molecules. The activity of these transporters is often regulated by controlling their amount at the plasma membrane, via intracellular trafficking. The recent boom in the numbers of crystallized transporters shows that many of them that belong to different functional families with little sequence similarity adopt the same structural fold implying a conserved transport mechanism. These proteins belong to the APC (Amino acid-Polyamine-organoCation) superfamily and their fold is typified by the bacterial leucine transporter LeuT. This LeuT fold is characterized by inverted structural repeats of 5 transmembrane domains that harbor the central substrate-binding site and a pseudo-symmetry axis parallel to the membrane. The yeast Saccharomyces cerevisiae possesses about 16 amino acid permeases (yAAPs) that belong to the APC superfamily and that display various substrate specificity ranges and affinities. Topological, mutational analysis and in silico data indicate that yAAPS adopt the LeuT fold.<p><p>In this work we combined computational modeling and yeast genetics to study substrate binding by yAAPs and the endocytosis of these transporters in response to substrate transport. In the first part of this work, we analyzed the selective recognition of arginine by the yeast specific arginine permease, Can1. We constructed three-dimensional models of Can1 using as a template the recently resolved structure of AdiC, the bacterial arginine:agmatine antiporter, which is also a member of the APC superfamily. By comparison of the binding pockets of Can1 and Lyp1, the yeast specific lysine permease, we identified key residues that are involved in the recognition of the main and side chains of arginine. We first showed that the network of interactions of arginine in Can1 is similar to that of AdiC, and that the selective recognition of arginine is mediated by two residues: Asn 176 and Thr 456. Substituting these residues by their corresponding residues in Lyp1 converted Can1 into a specific lysine permease. In the second part of this work, we studied the regulation of two permeases, Can1 and the yeast general amino acid permease, Gap1. In the presence of their substrates, Gap1 and Can1 undergo ubiquitin-dependent endocytosis and targeting to the vacuolar lumen for degradation. We showed that this downregulation is not due to intracellular accumulation of the transported amino acids but to transport catalysis itself. By permease structural modeling, mutagenesis, and kinetic parameter analysis, we showed that Gap1 and Can1 need to switch to an intermediary conformational state and persist a minimal time in this state after binding the substrate to trigger their endocytosis. This down-regulation depends on the Rsp5 ubiquitin ligase and involves the recruitment of arrestin-like adaptors, resulting in the ubiquitylation and endocytosis of the permease.<p><p>Our work shows the importance of the structural analysis of yAAPs to get further insight into the different aspects of their function and regulation. We validate the use of a bacterial APC transporter, AdiC, to construct three-dimensional models of yAAPs that can be used to guide experimental analyses and to provide a molecular framework for data interpretation. Our results contribute to a better understating of the recognition mode of amino acids by their permeases, and the regulation of this transport in response to substrate binding. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In the past fifteen years, ubiquitin has emerged as a central regulator of membrane protein trafficking. In this context, covalent attachment of this small protein to lysine residues of cargo proteins, a reversible modification termed ubiquitylation, provides a signal for their targeting to the vacuolar/lysosomal lumen where they are degraded, both in yeast and higher eukaryotes. Ubiquitylation is also used as a means of controlling the function of specific proteins in several trafficking machineries. The role of lipids - and in particular of membrane domains named lipid rafts - in controlling the intracellular trafficking of membrane proteins has also been the subject of intense investigation in recent years.<p>One of the membrane proteins of the yeast Saccharomyces cerevisiae whose intracellular trafficking has been extensively studied is the general amino acid permease Gap1. Yet some aspects of the function of ubiquitin in the nitrogen-dependent control of this protein remain controversial. Moreover, the potential role of lipid rafts in regulating the functional properties and traffic of the Gap1 permease had not been investigated before this thesis work. <p>The first part of our work readdresses the role of Gap1 ubiquitylation, and more precisely of the modification of the permease with polyubiquitin chains linked through the lysine 63 of ubiquitin, in controlling the fate of this protein in the secretory pathway. Our observations indicate that nitrogen-induced ubiquitylation of newly synthesised Gap1 occurs in the trans-Golgi complex. However, contrary to the generally accepted view, this modification is not necessary for the permease to exit this compartment en route to the endosome but only for its subsequent targeting to the vacuolar lumen via the multivesicular body (MVB) pathway. Our results also provide evidence that K63-linked polyubiquitylation is important mostly at the late endosomal level, for proper sorting of Gap1 into the MVB pathway, whether the permease comes from the cell surface by endocytosis or directly from the secretory pathway. <p>In the second part of this work, we present a set of data providing novel insights into the controversial question of the exact nature of lipid rafts in yeast. We first showed that the Gap1 permease is associated with detergent-resistant membranes (DRMs) - the proposed biochemical equivalent of lipid rafts - when it is located at the cell surface. Our data further suggest that this may be true for most if not all yeast plasma membrane proteins. Moreover, we found that Gap1 production must be coupled to de novo synthesis of sphingolipids (SLs), major constituents of rafts, in order for the newly synthesised permease to be correctly folded, active, associated with DRMs, and stable at the cell surface. We propose a model where Gap1 would associate with newly synthesised SLs during its biogenesis and/or secretion, this association shaping the permease into its native conformation and ensuring its incorporation and stabilisation in specific lipid domains at the plasma membrane. Failure of Gap1 to acquire this lipidic microenvironment in turns leads to its ubiquitin-dependent degradation by a quality-control mechanism. This model might be valid for many other plasma membrane proteins and might account for their lateral distribution between distinct membrane domains. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La TriméthylGuanosine Synthase 1 de levure (Tgs1) à été identifiée à la suite d’un criblage double hybride en utilisant l’extrémité basique carboxy-terminale de la protéine SmB, cœur des snRNP, comme appât. Il a été également montré que Tgs1 interagit spécifiquement avec le domaine carboxyl-terminal basique KKD/E des protéines Nop58p et Cbf5p, deux composants protéiques du coeur des snoRNP. Le gène TGS1 n’est pas essentiel mais sa délétion confère un phénotype de cryo-sensibilité associé à un léger défaut d’épissage à basse température, associé à la rétention de U1 dans le nucléole. La recherche de substrats pour cette protéine a montré que Tgs1p est capable de méthyler la coiffe monométhylée des snARN et des snoARN transcrits par l’ARN polymérase II. La grande majorité des snoARN joue un rôle dans la sélection des sites de modifications de plusieurs classes d’ARN. Certains, par contre, sont impliqués dans la voie de synthèse des ribosomes, un processus comprenant de multiples étapes de clivages endo- et exoribonucléotidiques et ayant lieu dans le nucléole où les facteurs impliqués dans ces réactions se concentrent en plusieurs domaines distincts. Le point de départ de ce travail de thèse a été de tester un possible rôle de Tgs1p et/ou de la triméthylation dans la biosynthèse du ribosome.<p><p>Dans un premier temps, l’analyse du processing des ARN ribosomiques dans la souche délétée pour TGS1 nous a permis de mettre en évidence l’implication de Tgs1 dans la formation de l’ARNr de la petite sous-unité, l’ARNr 18S. Des mutants catalytiques de Tgs1, incapables de reconnaître et de modifier les coiffes m7G, ont été crées. L’analyse de la voie de biogenèse des ribosomes dans ces souches ne présente pas les défauts constatés dans la souche délétée, révélant que c’est la protéine et non sa fonction catalytique qui est requise. De plus, ces mutants sont autant défectueux dans l’épissage des ARN messagers, excluant toute implication du défaut d’épissage dans le ralentissement de la voie de biogenèse des ribosomes observé dans la souche délétée. L’ultrastructure des souches délétées pour TGS1 observée en microscopie électronique nous a permis de mettre en évidence un effet de l’absence de Tgs1 sur la morphologie nucléolaire. En effet, le nucléole dans ces souches ne présente plus de nucléole structuré, bi-compartimenté. Les analyses en microscopie à fluorescence ont confirmé la disparition de la ségrégation des deux compartiments nucléolaires, suggérant que le défaut dans la biogenèse des ribosomes puisse être une conséquence de la perte de cohérence du nucléole.<p>La caractérisation de l’environnement physique et fonctionnel de Tgs1 a été entreprise afin de mettre à jour des fonctions additionnelles de la protéine. Diverses approches ont été envisagées: la recherche de partenaires physiques par l’emploi d’un allèle de TGS1 étiquetté TAP permettant la purification puis l’analyse de partenaires physiques ainsi que la recherche de partenaires fonctionnels par la méthode du crible synthétique létal. La recherche de partenaires physiques a permis de révéler l’existence d’un grand nombre d’ARN non codants coprécipités avec Tgs1. Certains sont des substrats connus de la protéine mais un grand nombre d’ARN ne possédant pas de coiffes monométhylées. La recherche de partenaires fonctionnels a permis la découverte de candidats synthétiques létaux appartenant à deux groupes, un groupe lié à l’épissage des ARN messagers et un autre groupe constitué de membres du complexe SWR1, complexe impliqué dans la régulation transcriptionnelle par modification de la chromatine. Lors de ce crible de candidats synthétiques létaux, il est apparu que la délétion de TGS1 restaure partiellement le défaut de croissance à chaud induit par la délétion du gène RRP47, dont le produit est impliqué dans la maturation de l’extrémité 3’ de plusieurs types d’ARN non codants. Les travaux préliminaires effectués ne permettent pas encore d’expliquer un tel phénotype.<p><p>Au cours de ce travail de thèse, nous avons pu répondre à un certain nombre de questions sur la fonction et le rôle de Tgs1 dans la cellule. La fonction catalytique de Tgs1 dans la méthylation des coiffes m7G est clairement nécessaire à l’efficacité de l’épissage des ARN messagers mais le rôle de la triméthylation de la coiffe des snoARN n’est pas élucidé à ce jour. Le fait que la fonction catalytique de Tgs1 n’est pas impliquée dans le défaut dans la biogenèse des ribosomes et la découverte du rôle de la protéine dans la morphologie nucléolaire, laisse entrevoir l’existence de fonctions additionnelles de Tgs1 dans la cellule. La caractérisation de son environnement physique et fonctionnel abonde justement dans ce sens, mettant à jour plusieurs interactions probablement liées à sa fonction catalytique, notamment dans l’épissage des ARN messagers mais également un grand nombre d’interactions impliquant la participation de Tgs1 dans d’autres voies métaboliques. <p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La condensation mitotique des chromosomes est l'un des mécanismes assurant la transmission fidèle de l'information génétique. Les complexes condensines et leur association à la chromatine sont nécessaires à cette condensation. Cependant, les mécanismes par lesquels ces complexes s'associent aux chromosomes et contribuent à leur condensation sont mal compris. L'objectif de ma thèse était d'identifier et de caractériser des facteurs de condensation encore inconnus collaborant avec le complexe condensine présent chez S. pombe. Par un crible génétique, nous avons recherché des mutants viables lorsque le complexe condensine est complètement fonctionnel mais morts lorsque ce complexe est partiellement défectif. Nous avons ainsi identifié 7 protéines jusqu'alors jamais impliquées dans la condensation mitotique. Parmi ces dernières, nous avons identifié des protéines impliquées dans le remodelage de la chromatine et des facteurs de transcription comme Gcn5, une HAT très conservée, connue pour son rôle de coactivateur de la transcription ; suggérant un lien entre la condensation et la machinerie transcriptionnelle. Gcn5 s'associe à la chromatine au niveau des promoteurs des gènes où elle acétyle principalement H3K9, H3K14 et H3K18. Sa présence au niveau des promoteurs est directement corrélée avec le niveau de transcription des gènes correspondants. Bien que la majorité de la chromatine soit dé-acétylée et que la présence de Gcn5 soit réduite au niveau des chromosomes en mitose, des traces de H3K9 acétylée persistent au niveau de certains promoteurs. Nos résultats suggèrent que cette acétylation persistante pourrait être liée au recrutement du complexe condensine à la chromatine / From yeasts to human, Condensin is essential for mitotic chromosome condensation. However, how Condensin binds to chromatin and, in this context, shapes mitotic chromosome remain poorly understood. Mappings performed from yeasts to mouse have revealed that condensin is enriched near highly expressed genes along chromosome arms, suggesting that as yet identified features associated with transcription take part in condensin binding to chromatin. To identify factors that collaborate with Condensin we performed a synthetically lethal genetic screen in fission yeast. We searched for mutants that are alive when Condensin is fully functional but dead when Condensin is partly defective. We identified 7 proteins never known for their roles in the mitotic condensation, such as some chromatin remodelling and some transcription factors. All these results were consistent with a link between condensation and transcription. Among theses 7 proteins, we found Gcn5, which encodes a conserved HAT, well known for the role it plays as a transcriptional co-activator. Gcn5 binds to gene promoters where it acetylates mainly H3K9, K14 and K18, and its occupancy correlates with transcription rates. Remarkably, although the bulk of chromatin is de-acetylated and Gcn5 reduced from chromatin upon mitosis entry, traces of Gcn5 dependant H3K9 acetylated persist at condensin binding sites. Here, we provide evidence that Gcn5-mediated histone H3 K9 acetylation could assist the binding of Condensin to chromatin

L’intérêt pour la paroi de la levure s’est accru récemment par l’explosion des activités de bioraffineries augmentant la production de biomasse, et par le besoin de valoriser cette biomasse dans d’autres débouchés comme en nutrition animale et en œnologie pour leurs propriétés probiotiques et de sorption. Le but de cette thèse était de combiner des approches biochimiques, biophysiques et les puces à ADN afin d'étudier les relations entre ces paramètres ainsi que de mettre en évidence l'impact des souches, des conditions de croissance et des procédés sur la composition et les propriétés biophysiques de la paroi cellulaire. Une méthode acido-enzymatique a été développée pour quantifier spécifiquement chacun des quatre composants de la paroi cellulaire de la levure, à savoir les mannanes, la chitine, les β-1,3-glucanes et les β-1,6-glucanes. Cette méthode a été validée sur des souches mutantes et a permis d’évaluer les effets de divers stress. Ultérieurement, l'utilisation de la microscopie à force atomique (AFM) a permis l'étude des mêmes souches et de quatre souches utilisées dans la fermentation industrielle. Ils ont démontré des propriétés nanomécaniques et adhésives distinctes, en raison de différences dans la composition et la structure de la paroi cellulaire. Dans la dernière partie, les effets du procédé d’autolyse et du séchage à lit fluidisé sont présentés. Ce procédé industriel ne modifie pas la composition de la paroi cellulaire, mais induit une modification de la topographie et des propriétés de surface de la cellule. En outre, en utilisant l'AFM nous avons imagés sur S. cerevisiae des patchs hautement adhésifs formant des nanodomaines à la surface de la cellule. / Due to increasing yeast biomass production resulting from the expansion of the Biorefinery as an alternative to petrol-based energy, the yeast cell wall is receiving an increasing interest as an added value product targeting agro-nutrition markets, such as in animal nutrition and in wine for its probiotic and sorption properties. The purpose of this thesis was therefore to combine DNA microarrays, biochemical and biophysical approaches in order to investigate the relationships between these parameters as well as to highlight the impact of strains, growth conditions and processes on the cell wall composition and biophysical properties. To achieve this objective, an acido-enzymatic method was developed to specifically quantify each of the four components of the yeast cell wall, namely mannan, chitin, β-1,3-glucan and β-1,6-glucan. This method was validated on mutant strains and allowed highlighten various stresses effects. Then, the use of atomic force microscopy (AFM) has allowed investigating the same strains and four strains used in industrial fermentation. They demonstrated distinct nanomechanical and adhesive properties, due to differences in their cell wall structure and composition. In the last part, the effects of the autolysis and fluid-bed drying processes are presented. This industrial process does not change the composition of the cell wall but induces a modification in topography and surface properties of the cell. Moreover, using AFM we imaged on S. cerevisiae cell surface highly adhesive patches forming nanodomains.

Comment les cellules établissent leurs formes et organisations internes est un problème biologique fondamental. Au cours de cette thèse, j’ai étudié le développement de la forme cellulaire et de la polarité chez la cellule de levure fissipare. Ces études sont fondées sur l’exploration de la façon dont les petites spores symétriques de levures se développent et s’organisent pour briser la symétrie pour la définition de leur tout premier axe de polarité. Dans une première partie, j’ai étudié les couplages entre la mécanique de surface de la paroi cellulaire des spores et la stabilité de domaines de polarité de Cdc42 qui contrôlent les aspects spatio-temporelles de la brisure de symétrie de ces spores. Dans une seconde partie, j’ai étudié les mécanismes par lesquels ces domaines de polarité contrôlent leur taille et l'adapte à la géométrie de la cellule, un processus vraisemblablement pertinents pour comprendre comment des domaines fonctionnels corticaux s’adaptent à la taille des cellules. Globalement, ces nouvelles recherches focalisant sur la façon dont les cellules développent dynamiquement leur forme et polarité de novo, permettent de mettre en évidence des couplages complexes dans la morphogenèse qui ne peuvent pas être testés en regardant les cellules à « l’état stationnaire» ou avec des outils génétiques. / How cells establish their proper shapes and organization is a fundamental biological problem. In this thesis, I investigated the dynamic development of cellular form and polarity in the rod-shape fission yeast cell. These studies are based on monitoring how small symmetric fission yeast spores grow and self-organize to break symmetry for the definition of their very first polarity axis. In a first part, I studied interplays between surface mechanics of the spore cell wall and the stability of Cdc42-based polarity domains which control spatio-temporal aspects of spore symmetry breaking. In a second part, I studied mechanisms by which these polarity domains control their width and adapt it to cell surface geometry, a process likely relevant to understand how functional cortical domains scale to cell size. Overall these novel investigations focusing on how cells dynamically develop their form and polarity de novo highlight complex feedbacks in morphogenesis that cannot be evidenced by looking at cells at “steady state” or with genetics.

L’environnement naturel des levures est constitué d’une communauté de cellules. Les chercheurs, cependant, préfèrent étudier les levures dans des environnements plus simples et homogènes, comme des cultures en cellule unique ou en population, s’affranchissant ainsi de la complexité de la croissance spatiotemporelle, la différentiation, l’auto-organisation, ainsi que la façon dont ces caractéristiques sont formées et s’entrelacent à travers l’évolution et l’écologie. Nous avons mis en place un dispositif microfluidique multicouches permettant la croissance de colonie de levures dans des environnements dynamiques, spatialement structurés, contrôlés, partant d’une monocouche de levures à une colonie multicouches. La croissance des colonies, dans son ensemble comme à des positions spécifiques, est le résultat de la formation d’un gradient de nutriment au sein de celles-ci - gradient qui trouve son origine dans le différent taux de diffusion des nutriments, des taux d’absorption de ceux-ci par les cellules, ainsi que de leurs concentrations initiales. Lorsqu’un nutriment en quantité limitante (par exemple le glucose ou un acide aminé) est épuisé, à une distance spécifique de la source de nutriments, les cellules au sein de la colonie cessent de croitre. Nous avons été en mesure de moduler cette distance spécifique en variant la concentration initiale de nutriments ainsi que le taux d’absorption des cellules. Les motifs d’expression de gènes de la colonie nous ont donné des informations sur la formation de micro environnements spécifiques ainsi que sur le développement subséquent, la différentiation et l’auto-organisation. Nous avons quantifié les motifs d’expression de sept gènes de transport du glucose (HXT1-7), chacun exprimé spécifiquement suivant la concentration de glucose, ce qui nous a permis de reconstituer la formation de gradients de glucose au sein d’une colonie. En étudiant des gènes spécifiques de la fermentation et de la respiration, nous avons pu observer la différentiation en deux sous-populations. Nous avons de plus cartographié l’expression de gènes impliqués dans différentes parties du métabolisme des glucides, suivi et quantifié la dynamique spatio-temporelle de croissance et d’expression génétique et finalement modélisé la croissance de la colonie ainsi que la formation du gradient de nutriment. Pour la première fois, nous avons observé la croissance, la différentiation et l’auto-organisation des colonies de S. cerevisiae avec une résolution spatio-temporelle jusqu’à maintenant inégalée / The natural environment of yeast is often a community of cells but researchers prefer to study them in simpler homogeneous environments like single cell or bulk liquid cultures, losing insight into complex spatiotemporal growth, differentiation and self-organization and how those features are intertwined and shaped through evolution and ecology. I developed a multi-layered microfluidic device that allows us to grow yeast colonies in spatially controlled dynamically structured changing environments from a monolayer of single yeast cells to a multi-layered colony. Colony growth, as a whole and at specific locations, is a result of the nutrient gradient formation within a colony through interplay of nutrient diffusion rates, nutrient uptake rates by the cells and starting nutrient concentrations. Once a limiting nutrient (e.g. glucose or amino acids) is depleted at a specific distance from the nutrients source the cells within a colony stop to grow. I was able to modulate this specific distance by changing the starting nutrient concentrations and uptake rates of cells. Colony gene expression patterns gave us information on specific micro environments formation and consequential development, differentiation and self-organization. I quantified the patterns of expression of seven glucose transporter genes (HXT1-7), each of them specifically expressed depending on the glucose concentration. This enabled us to reconstruct glucose gradients formation in a colony. I further followed the expression of fermentation and respiration specific genes and observed differentiation between two subpopulations. We also mapped other genes specific for different parts of carbohydrate metabolism, followed and quantified the spatiotemporal dynamics of growth and gene expression, and finally modelled the colony growth and nutrient gradient formation. For the first time, we were able to observe growth, differentiation and self-organization of S. cerevisiae colony with such an unprecedented spatiotemporal resolution

Cette thèse présente la synthèse stéréosélective de plusieurs nouveaux acides aminés et alcools secondaires en utilisant la biocatalyse. Le travail est divisé en deux parties principales. La première partie est consacrée à la synthèse stéréosélective des alanines hétéroaryles en utilisant deux différents biocatalyseurs avec le même énantiopréférence, l'aminocatalyse I et la levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae). A l'aide de ces deux biocatalyseurs, les L-alanines ont été obtenus avec des excès énantiomériques et rendements élevé. La deuxième partie est consacrée à la synthèse des deux énantiomètres des alcools secondaires (hétéro)aryles en utilisant les lipases comme biocatalyseurs. Cette partie est divisée en deux sous-chapitres, un pour la synthèse stéréosélective de différents (thiazole-2-yl) - méthanols C-substitués et leurs dérivés acylés. Ces composés ont été obtenus par l'acylation enzymatique stéréosélective des alcools racémiques et par l'hydrolise enzymatique de leurs dérivés acylés. / This PhD thesis presents the stereoselecticve synthesis of several novel amino acids and secondary alcohols using biocatalysis. The work is divided in two main parts.The first part is dedicated to the stereoselective synthesis of novel heteroaryl alanines using two different biocatalysts with the same enantiopreference, the aminoacylase I and the baker's yeast (Saccharomyces cerevisiae). Using these two biocatalysts the L-alanines were obtained with a high enantiometric excess and yields.The second part is dedicated to the syntehsis of the txo enantiomers of the novel (hetero)aryl secondary alcohols using lipases as the biocatalysts. This part is divided in two sub-chapters, one for the stereoselective synthesis of (S)- and (R)-1-aryl-3-chloro propanols and the other for the streoselective synthesis of different (thiazole-2-yl)-methanols C-substituted and their acylated derivatives. These compounds were obtained by the stereoselective enzymatic acylation of the racemic alcohols and the enzymatic hydrolisis ot their acylatic derivatives.

Le complexe bc₁ de la chaîne respiratoire mitochondriale est une bonne cible thérapeutique pour traiter le paludisme car cette enzyme est essentielle au parasite. Ses deux sites actifs, Qo et Qi, formés par le cytochrome b, ne sont pas totalement conservés entre les espèces, facilitant la découverte d’inhibiteurs à affinité différentielle, ce qui est important dans le développement de médicaments. L’atovaquone est le seul antipaludique ciblant le complexe bc₁ utilisé en médecine. L’émergence de résistance rend urgente l’étude de nouveaux inhibiteurs. Les ELQs (Endochin-like Quinolones) sont une classe d’antipaludiques particulièrement prometteuse.Pour étudier la liaison des inhibiteurs dans les sites actifs et l’effet de mutations de résistance, nous utilisons la levure et des méthodes biochimiques et bio-informatiques. Dans ce travail, nous avons étudié la relation entre mutations de résistance à l’atovaquone dans le site Qo et perte de fonction. Nous avons aussi modifié le site Qo de la levure pour qu’il mime mieux le site de l’enzyme du parasite. Les résidus «Plasmodium» altèrent le fonctionnement du site, résultant en une surproduction d’ions superoxides et une perte de croissance respiratoire, qui est restaurée par la modification d’une autre sous-unité du complexe, ISP, partenaire du site Qo, suggérant que les deux sous-unités doivent s’ajuster pour un fonctionnement correct. Nous avons analysé des polymorphismes de la région Qo observés chez l’Homme et trouvé qu’ils peuvent modifier la sensibilité du complexe à l’atovaquone, ce qui pourrait avoir un impact sur les effets secondaires du traitement. Nous avons ensuite étudié le mode d’action d’ELQ-400 et montré que ce nouvel antipaludique cible les deux sites Qo et Qi, ce qui rend l’apparition de résistance peu probable. Enfin, nous avons commencé la reconstruction du site Qi de la levure pour mimer le site du parasite.Les mutants de levure avec un complexe bc₁ «Plasmodium» semblent être de bons outils pour l’étude des inhibiteurs. Leur étude a aussi permis de comprendre mieux la structure et le fonctionnement du complexe bc₁. / The bc₁ complex of the mitochondrial respiratory chain is a good therapeutic target for the treatment of malaria as the enzyme is essential for pathogen proliferation. The two catalytic sites, Qo and Qi, formed by cytochrome b, are not fully conserved between species, facilitating the development of inhibitors with differential saffinity, which is important for the development of new drugs. At present, Atovaquone is the only antimalarial drug targeting the bc₁ complex used in medicine. The emergence of resistance makes it important to find new inhibitors, and the ELQs (Endochin-like Quinolones) are promising antimalarial candidates.In order to study the inhibitor binding to the active sites and the effect of resistance mutations, we have used yeast and a combination of biochemical and bioinformatic methods. We have studied the relationship between atovaquone resistance mutations in the Qo site and loss of function. We have also modified the yeast Qo site to make it more like the parasite site. The “Plasmodium” residues in the yeast Qo site altered its activity, which resulted in the overproduction of superoxide and the loss of respiratory growth. This could be restored by the modification of another bc₁ complex subunit interacting with the Qo site, ISP, suggesting that both these subunits need to be readjusted for correct activity. We then analyzed polymorphisms of the Qo region reported in Humans and found that they could alter the enzyme sensitivity to atovaquone, which could impact the side-effects linked to atovaquone treatment. We have also studied the mode of action of ELQ-400 and showed that this new antimalarial drug targets both the Qo and Qi sites, which would make the emergence of resistance less likely. Finally, we have started the reconstruction of yeast Qi site to make it resemble the parasite site.The yeast mutants with a “Plasmodium-like” bc₁ complex could be useful tools for the study of antimalarial drugs. These analyses have also resulted in a better understanding of the structure and function of the bc₁ complex.

Les cellules dans la nature se développent dans un large éventail de formes, suivant divers modèles de croissance. Malgré l'importance de ces processus fondamentaux, la façon dont les cellules régulent leur croissance et leur morphogenèse est encore mal comprise. Dans cette thèse, j'ai exploré ces aspects, avec une approche principalement biomécanique, en concentrant mes investigations sur des cellules à paroi à croissance de pointe et en exploitant en particulier la levure fissipare Schyzosaccharomyces pombe. J'ai d'abord développé de nouvelles méthodes pour mesurer les paramètres mécaniques clés de la paroi cellulaire in vivo et à grande échelle, ce qui a permis les premières observations de la dynamique des parois cellulaires. Ceci a révélé que la paroi cellulaire est plus souple et très variable au niveau des pôles de croissance, et presque stable et plus rigide dans les sites non cultivés. Au cours de l'allongement, il existe une interaction entre la mécanique des parois et la croissance cellulaire, dont le contrôle actif permet l'expansion cellulaire tout en préservant l'intégrité des cellules. De plus, j'ai observé qu'il existe une forte corrélation entre la mécanique des parois cellulaires et la morphologie cellulaire, et des perturbations des propriétés de la paroi affectent directement l'établissement et la maintenance de la forme. Ensemble, mes résultats montrent que la régulation de la paroi est fondamentale dans la détermination de la dynamique cellulaire dans les cellules à parois épaissies. Globalement, cela suggère que l'observation dynamique de la mécanique de surface cellulaire est essentielle pour une compréhension complète des processus multifactoriels et complexes comme la croissance et la morphogenèse. / Cells in nature develop in a wide range of forms, following diverse growth patterns. Despite the importance of these fundamental processes, how cells regulate their growth and morphogenesis is still poorly understood. In this thesis, I explored these processes, focusing my investigations on tip growing walled cells and in particular, by exploiting the fission yeast Schyzosaccharomyces pombe, adopting a mainly biomechanical approach. To this aim, I first developed novel methods to measure key cell wall mechanical parameters in vivo and in large scale, which allowed the very first observations of cell wall dynamics. This revealed that the cell wall is softer and highly variable at growing poles, and almost stable and stiffer at non-growing sites. During elongation, there is an interplay between wall mechanics and cell growth, whose active control allows cell expansion while preserving cell integrity. In addition, I observed that there is a strong correlation between cell wall mechanics and cell morphology, and ectopic perturbations of wall properties directly affect shape establishment and maintenance. Together my results show that the regulation of wall mechanics is fundamental in the determination of cell dynamics in tip growing walled cells. Moreover, this suggests that dynamic observation of cell surface mechanics is crucial for a complete understanding of multifactorial and complex processes as growth and morphogenesis.