Les potentialités liées aux cultures mixtes de micro-organismes sont immenses et ouvrent de vastes possibilités pour l’innovation dans les bioprocédés. Cependant, étant donné la complexité des phénomènes régulant la physiologie d’un seul micro-organisme, leur mise en oeuvre en culture mixte est d’autant plus difficile à maîtriser que des interactions entre ces micro-organismes viennent s’ajouter. Le travail présenté dans ce manuscrit est une étude d'un couple de levures oenologiques constitué de Saccharomyces cerevisiae et de Torulaspora delbrueckii. Son objectif est d'acquérir des informations expérimentales afin d’analyser et in fine modéliser l'évolution des cultures pures et des cultures mixtes. L'analyse des données expérimentales acquises lors des cultures pures de chaque levure a permis de quantifier l'effet favorable de la concentration initiale d'azote assimilable sur la croissance et la vitesse de fermentation des deux levures. Elle a aussi mis en évidence une prolongation de la phase de latence de T. delbrueckii induite par une augmentation des facteurs anaérobies. Les cultures mixtes ont été réalisées en présence et en absence de membrane de séparation permettant ainsi d'observer les effets du contact physique sur l'évolution des cocultures. Le contact physique influence la dynamique des populations. En culture mixte, S. cerevisiae domine T. delbrueckii dans un milieu synthétique classique. Une augmentation de la concentration initiale de facteurs anaérobies inverse complètement cette domination. L'analyse des résultats expérimentaux nous a orienté vers le développement d'un modèle «stoechio-cinétique» structuré dans lequel l'azote assimilé par la levure se répartit en deux compartiments: le compartiment constitutif et le compartiment de stockage. Ce modèle a permis une représentation fidèle des cinétiques observées en culture pure. La prise en compte des interactions s'est faite en intégrant la compétition pour les substrats, les interactions indirectes et les interactions directes. L'ensemble des hypothèses émises lors de ce travail de modélisation souligne la nécessité d'approfondir les connaissances scientifiques concernant le métabolisme deT. delbrueckii en anaérobiose stricte et l'effet des facteurs anaérobies sur les interactions microbiennes. / The potentialities associated with cultures of mixed micro-organisms are tremendous and offergreat opportunities for innovation in bioprocesses. The phenomena regulating the physiology of asingle micro-organism are complicated. Furthermore, the eventual additional interactions between two micro-organisms make their implementation in mixed culture difficult to control. The workpresented in this manuscript is a study of a couple of oenological yeasts composed of Saccharomyces cerevisiae and Torulaspora delbrueckii. Its objective is to acquire experimentaldata in order to analyse and ultimately model the evolution of pure and mixed cultures. The analysis of experimental data acquired during the pure cultures of each yeast enable to quantifythe favorable effect of the initial concentration of assimilable nitrogen on the growth and fermentation rate of the two yeasts. It also shows an extended latency phase of T. delbrueckiiinduced by an increase in anaerobic factors. The mixed cultures were carried out in the presenceand absence of separation membrane in order to observe the effects of physical contact on theevolution of cocultures. Physical contact influences population dynamics. In mixed culture, S.cerevisiae dominates T. delbrueckii in a classical synthetic medium. An increase in the initialconcentration of anaerobic factors completely reverses this domination. The analysis of the experimental results has directed us towards the development of a structured stochiometric andkinetic model in which the nitrogen assimilated by the yeast is partitioned into two compartments:the constitutive compartment and the storage compartment. This model faithfully represents thekinetics observed in pure culture. The consideration of interactions was done by integrating competition for substrates, indirect interactions and direct interactions. All the hypotheses emitted during this modelling work underline the need to deepen the scientific knowledge concerning T.delbrueckii metabolism under strict anaerobic conditions and the effect of anaerobic factors onmicrobial interactions

L'étude et le développement des procédés de fabrication de levures immobilisées en vue de la réalisation de fermentations de vins a débuté au milieu des années 80. Malgré les bénéfices potentiels que cette technologie pouvait apporter pour le secteur œnologique, peu de procédés d'immobilisation ont réussi à dépasser l'échelle laboratoire ou pilote et ceux qui sont arrivés à l'échelle industrielle n'ont pas eu le succès désiré pour des questions d'ordre technique ou économique. Le premier objectif de ce travail concerne la mise au point du procédé industriel en insistant sur les aspects les plus sensibles, et qui comme tels ont exigé des études complémentaires. Le deuxième objectif de ce travail vise à caractériser du point de vue cinétique et lorsque possible sensoriel, les fermentations avec les levures immobilisées pour la production de vins effervescents et pour la désacidification biologique de moûts. Le troisième et dernier objectif de ce travail consiste à évaluer l'utilisation de levures immobilisées pour la réalisation de la fermentation alcoolique en continu de moût. Pour cela on a fait appel à des fermenteurs continus à lit fixe et à lit fluidisé. / The study and development of yeast immobilization processes for wine fermentations started in the mid 80’s. Even though this technology could be of great benefit for the oenological sector very few process left the laboratory or pilot scale and those which arrived to industrial scale didn’t have the ambitioned success due to technical or economical constraints. The first goal of this work was to develop an industrial process for yeast immobilisation with emphasis on the most sensitive aspects which required further studies. The second objective of this work was to characterise the fermentation kinetics of immobilised yeasts cells during the production sparkling wines and during the deacidification of grape must. Whenever possible the wines produced were also characterised from a sensorial point of view. The third and last goal was to evaluate the use of immobilised yeast cells for continuous fermentation of grape must. For that we have used continuous fixed bed and fluidized bed fermenters.

L'acidose sub-clinique se caractérise par une instabilité des fermentations ruminales et des paramètres zootechniques. Une méta-analyse a montré que les levures pouvaient réguler les fermentations ruminales. La distribution d'un régime riche en concentré a entraîné une situation d'acidose sub-clinique entrecoupée par des crises spontanées d'acidose. Les mesures quotidiennes d'ingestion, production et pH ruminal ont permis de modéliser l'évolution de ces paramètres pendant les crises. Les mises au point méthodologiques effectuées pour mesurer en continu ingestion, pH ruminal et mastication ont permis de développer une méthode d'analyse de l'ingestion et de déterminer des comportements alimentaires différents. Ces comportements types sont associés, pour des quantités ingérées similaires, à des cinétiques de pH différentes. Aucune relation n'a été observée entre le type de comportement alimentaire et la susceptibilité des animaux à l'acidose. La prise en compte des crises dans les analyses a permis d'éviter les confusions d'effets. Les levures ont augmenté la production laitière, sans modifier la quantité ingérée. Ceci pourrait résulter de la proportion supérieure de concentré ingérée par les animaux supplémentés par rapport aux témoins, suite à un tri de la ration. Les levures ont eu tendance à augmenter la biodiversité de l'écosystème ruminal, ce qui pourrait expliquer que la baisse du pourcentage de fibres ingérées n'a pas induit de baisse du pH ruminal. Cette étude montre que les crises d'acidose ont des conséquences sur tous les paramètres étudiés, et souligne l'intérêt de prendre en compte le comportement pour mieux comprendre les phénomènes physiologiques.

Candida albicans est une levure commensale du tube digestif humain mais aussi un opportuniste vrai. Il est à l'origine de candidoses superficielles et de candidoses profondes avec un taux de mortalité élevé (30 à 40% des cas). La transition saprophyte-pathogène s'opère à la suite d'une baisse des défenses immunitaires de l'hôte (locales ou générales), permettant la multiplication des levures. Les travaux développés dans le laboratoire depuis les années 90, ont montré que les glycannes pariétaux des levures sont des stimuli pour la cellule macrophagique. Le but de ce travail a été de déterminer l'implication des glycannes présents dans la paroi des levures dans l'induction et la régulation de la réponse immune. Le développement de la technique de cytométrie de flux appliquée aux levures, a permis d'examiner les glycannes pariétaux susceptibles d'interagir avec la cellule hôte au moment du contact avec les macrophages. Les expériences de stimulation ont montré l'activité stimulatrice des levures vis-à-vis de cellules macrophagiques. Les résultats ont indiqué que, dépendant des récepteurs macrophagiques et des glycannes exprimés, différentes réponses cellulaires sont observées. Ainsi, S. cerevisiae, levure non pathogène, induit une réponse de type pro-inflammatoire. Des réponses cytokiniques opposées sont observées avec C. albicans. Cette balance entre réponse pro- et anti-inflammatoire dépend de la charge de levure intéragissant avec les cellules macrophagiques. Les études portant sur la modulation de l'expression glycannique de surface lors de la phagocytose des levures par les macrophages indiquent que lorsque le ratio levure/macrophage est important, l'expression des β-1,2 oligomannosides est augmentée dans le phagosome, sans exposition des β-glucanes, conduisant à une réponse cellulaire de type anti-inflammatoire. Au contraire, quand la charge en levure est limitée, les β-glucanes sont exposés, conduisant à une réponse pro-inflammatoire. Ainsi, ces résultats indiquent qu'en fonction des associations moléculaires et des ligands glycaniques, une réponse pro- ou anti-inflammatoire est élaborée. Les interactions entre les différents glycannes de la paroi de C. albicans et les récepteurs spécifiques des cellules macrophagiques sont critiques dans l'orientation de la réponse immune de l'hôte et donc dans la pathogénèse de la levure et l'infection.

Le rhum de la distillerie de Savanna est obtenu après fermentation par les levures puis distillation d'un mout constitué de mélasse et d'eau. Nous avons donc étudié la composition de la mélasse. Celle-ci se révèle riche en composés aromatiques qui sont à l'origine des nombreux composés chimiques présents dans les rhums. Nous avons identifié plus de 100 composés chimiques dans la mélasse dont un isomère de la béta-damascenone. Cet isomère pourrait présenter les notes organoleptiques caractéristiques du rhum. Un travail particulier sur des précurseurs d'arômes existant sous forme glycosylée a été entrepris. Puis nous avons étudié le comportement de sept souches de levure et de neuf souches de bactérie en fermentation. Certains paramètres de la fermentation ont été suivis. Nous avons ensuite travaillé sur la composition des distillats. Une étude quantitative et qualitative sur les composés des distillats a été menée. Elle permet de différencier les micro-organismes en fonction des composés chimiques formés pendant la fermentation. Plus de 250 composés ont été identifiés dont 11 n'avaient jamais été mentionnés auparavant dans les rhums. Ce travail permet de se rendre compte de l'importance de la composition de la matière première utilisée et de la nature du micro-organisme employée pendant la fermentation, dans la composition finale du produit.

L'utilisation des levures en industrie est indissociable de sa transformation à l'état déshydraté. Le procédé de séchage provoque un certain nombre de dysfonctionnements dans les cellules de levure qui affectent leur fonctionnalité et leur viabilité. Afin de protéger les levures au cours de la déshydratation, des additifs alimentaires sont souvent utilisés comme les émulsifiants et les antioxydants. Cependant, les levures sont capables de produire naturellement des substances protectrices, telles que le glutathion (GSH) et le tréhalose (TRE). Dans ce contexte, trois souches non-Saccharomyces (NS) appartenant aux genres et espèces Torulaspora delbrueckii, Metschnikowia pulcherrima et Lachancea thermotolerans ont été étudiées. En effet, malgré leur intérêt pour de multiples applications agro-alimentaires, leurs mécanismes de résistance à la déshydratation associés à la synthèse de GSH et de TRE sont à l’heure actuelle méconnus. Cette investigation peut permettre à terme la formulation de nouvelles souches de levure NS sous forme sèche, sans aucuns additifs. Dans un premier chapitre, l’impact de la déshydratation de la levure « modèle » Saccharomyces cerevisiae en lit fluidisé pré-pilote a été corrélé à la synthèse du GSH et du TRE. Ainsi, il a été possible d’élucider les effets de la modulation de la composition du milieu de culture afin d'optimiser la conservation des cellules avant, pendant et après la déshydratation. Dans un deuxième chapitre, les conditions précédemment définies ont été appliquées aux levures NS afin de comprendre les effets de la déshydratation sur leur fonctionnalité. Cette étude a démontré que le GSH joue un rôle important dans la protection des levures NS, en fonction des conditions de culture et de déshydratation utilisées. Dans un troisième chapitre, certains phénomènes de résistance à l'oxydation des trois souches NS ont été étudiés. Il a été clairement démontré que la sensibilité des cellules à l’attaque oxydante dépend des conditions de culture-déshydratation et est inhérente à la souche étudiée. Enfin, dans un quatrième chapitre, une étude approfondie au niveau biochimique de la souche de levure la plus sensible, L. thermotolerans, a été réalisée par la micro-spectroscopie infrarouge avec rayonnement synchrotron. Les cellules cultivées en GSM, milieu favorisant la synthèse du glutathion, en plus de présenter une meilleure viabilité, montrent une plus grande intensité dans les bandes spectrales des lipides CH2 et CH3, associées à la fluidité de la membrane plasmique. Par ailleurs, les cellules cultivées en milieu TSM, milieu favorisant la synthèse du tréhalose, présentent une dénaturation plus élevée des protéines marquée par une intensité plus élevée des pics de feuillet β, et une intensité plus élevée des groupements C=O (oxydes lipidiques) corrélée à la peroxydation lipidique. Ces deux phénomènes expliquent la diminution de la viabilité obtenue sur cette souche lors de sa déshydratation. Les connaissances fondamentales acquises dans le cadre de cette étude seront utiles pour obtenir de nouvelles souches de levures déshydratées sans additifs et à hautes performances. Elles contribuent également à l’amélioration des méthodes de formulation et de déshydratation actuellement utilisées en industrie. / The use of yeasts in industry is inseparable from their ability to be produced and dehydrated. This dehydration process causes various dysfunctions in yeast cells that affect their functionality and viability. In order to protect yeasts from dehydration, food additives are often used as emulsifiers and antioxidants. However, yeasts are able to produce naturally protective substances, such as glutathione (GSH) and trehalose (TRE). In this context, three non-Saccharomyces (NS) strains, belonging to the different genera and species Torulaspora delbrueckii, Metschnikowia pulcherrima and Lachancea thermotolerans, were studied in this thesis. Despite the great interest aroused by their multiple agro-food applications, their dehydration resistance mechanisms associated with the synthesis of GSH and TRE, are currently unknown. This study is ultimately aimed at the formulation of new NS yeast dried strains without any food additives. In a first chapter, the impact of the “reference yeast” Saccharomyces cerevisiae dehydration in a pre-pilot fluidized bed has been correlated with the synthesis of GSH and TRE. It was possible to modulate the culture medium composition in order to optimize cell preservation before, during and after dehydration. In a second chapter, the previously defined conditions were applied to NS yeasts strains in order to understand the effects of dehydration on their microbial functionality. This study demonstrated that GSH plays an important role in NS yeasts protection, depending on the culture and dehydration conditions. In a third chapter, some oxidation resistance phenomena of the three NS strains were studied. It was clearly demonstrated that the susceptibility of cells to oxidative attack was dependent on culture-dehydration conditions and was yeast strain-dependent. Finally, in a fourth chapter, an in-depth biochemical study of the most dehydration-sensitive yeast strain, L. thermotolerans, was performed by synchrotron FTIR micro-spectroscopy. Cells grown in GSM (medium favoring the production of GSH), besides showing a better viability, showed a greater intensity in the spectral bands of lipids CH2 and CH3, associated with the plasma membrane fluidity. In addition, TSM grown cells (TSM is a medium favoring the production of TRE) exhibited a higher protein denaturation, suggested by the intensity of β-sheet peaks, and C=O (lipid oxides) bands correlated with lipid peroxidation. These data can explain the decreased of viability of this strain during production-dehydration process. The fundamental knowledge acquired in this study will be useful to obtain new dehydrated yeast strains without additives and with high performance. It will be useful also to improve the formulation and dehydration methods currently used in industry.

L'acidose ruminale est l'une des préoccupations majeures des exploitations laitières actuelles. Les levures vivantes (LV) ont été largement étudiées et utilisées chez les vaches laitières pour stabiliser la fermentation ruminale. Récemment, la mesure du potentiel redox ruminal (Eh, en mV) a été considérée comme un outil intéressant pour indiquer le trouble de la fermentation ruminale. L'effet positif de LV sur Eh ruminal a été rapporté, mais il reste variable selon les conditions expérimentales. Les objectifs de ce travail étaient de fournir une meilleure compréhension du mode d'action de LV et de définir la condition optimale de l'utilisation de LV chez les vaches laitières. La première partie de ce travail a consisté en une analyse quantitative des résultats de 22 expériences avec des vaches laitières canulées. La deuxième partie de ce travail a consisté à vérifier certains des résultats de l'analyse quantitative par une expérience chez des vaches en lactation. En utilisant l'analyse quantitative de données existantes provenant d'expériences antérieures, nous avons clarifié la relation entre le Eh ruminal et d'autres paramètres ruminaux principaux tels que le pH et le profil VFA, et suggéré que les variations de Eh pourraient être liées au transfert d'électrons dans les réactions dans le rumen. En outre, la réponse du Eh après la supplémentation en LV était également liée à celle du profil AGV ruminal, suggérant que l'effet de LV sur le profil VFA était atteint par l'augmentation du pouvoir réducteur, reflétant un meilleur transfert d'électrons dans le rumen. L'analyse a en outre démontré que la régulation du Eh ruminal par LV serait particulièrement efficace lorsque le risque de troubles digestifs est élevé. Puisque l'influence des caractéristiques de la ration sur le Eh ruminal a été quantifiée, l'effet de LV dans un régime donné pourrait être estimé indirectement. En outre, l'analyse quantitative a également révélé que la réponse de Eh suite à la supplémentation en LV était associée à la quantité de sucres solubles ingérée. L'expérience in vivo chez des vaches en début de lactation a confirmé un effet plus important de LV sur Eh ruminal avec une ration riche en sucres solubles, et a démontré que la supplémentation en LV avait un impact sur la richesse des bactéries, et que les métabolites ont également été influencés par la supplémentation en LV, probablement associée à la diminution du Eh ruminal. / Ruminal acidosis is one of the major concerns of current dairy farms. Live yeasts (LY) have been extensively studied and used in dairy cows for stabilization of rumen fermentation. Recently, measurement of ruminal redox potential (Eh, in mV) has been considered as an interesting tool to indicate ruminal fermentation disorder. The positive effect of LY on ruminal Eh has been reported, but it remains variable according to the experimental conditions. The aims of this work was to provide better understanding of mode of actions of LY, and to define the optimal condition of LY utilization in dairy cows. The first part of this work consisted to quantitative analysis of existing results from 22 experiments with cannulated dairy cattle. The second part of this work consisted to verify some of the results from quantitative analysis by an in vivo experiment in lactating cows. By using quantitative analysis of existing data from previously conducted experiments, we clarified the relationship between ruminal redox and other main ruminal parameters such as pH and VFA profile, and suggested that Eh variations might be related to the transfer of electrons in the reactions producing VFAs in the rumen. Moreover, response of ruminal Eh following live yeast supplementation was also related to that of ruminal VFA profile, which suggested that the effect of LY on VFA profile was achieved via the increase of reducing power, possibly reflected improved electron transfer and use in the rumen. The analysis further demonstrated that the regulation of ruminal Eh by LY would be particularly effective when risk of digestive disorder is high. Since the influence of dietary characteristics on ruminal Eh was quantified, the effect of LY in a given diet could be indirectly estimated. In addition, quantitative analysis also associated the response of ruminal Eh following LY supplementation to the intake of soluble sugars. The in vivo experiment in early-lactating cows confirmed greater effect of LY on ruminal Eh in diet rich in soluble sugars, and further demonstrated that i) LY supplementation tended to impact the richness of ruminal bacteria, and ii) some unidentified metabolites were also influenced by LY supplementation, probably associated to the decrease of ruminal Eh.

L'objectif de ce travail est de caractériser l'effet des levures vivantes Sc47 sur le métabolisme ruminal et l'utilisation digestive de la ration en lien avec le statut oxydo-réducteur du rumen chez des vaches laitières recevant des rations qui diffèrent dans leur composition. En effet, le milieu ruminal est très anaérobie et réducteur : les micro-organismes qui s'y développent sont à l'origine de ces conditions physico-chimiques particulières caractérisées par des valeurs de potentiel rédox (Eh) ou indice de Clark (rH) basses : respectivement dans cette étude entre –213 et –147 mV et entre 6.04 et 7.48 unités rH. L'impact de trois constituants du régime des vaches laitières d'une part sur le statut réducteur du milieu ruminal et d'autre part sur son métabolisme et/ou l'utilisation digestive de la ration a été testé en interaction avec l'addition de levures vivantes : un fourrage sec chez la vache tarie, deux concentrés azotés différant par le niveau de solubilité ruminal des protéines qu'il contient et enfin la nature de l'amidon, rapidement ou lentement dégradable dans le rumen chez la vache en lactation. Il apparaît nettement que le régime alimentaire ainsi que le niveau d'ingestion des animaux influencent directement le statut réducteur du rumen : un niveau réducteur bas étant favorable à l'activité d'une flore cellulolytique alors que des niveaux plus élevés s'avèrent être un indicateur de l'apparition de troubles métaboliques du rumen. En effet, le pouvoir réducteur ruminal est corrélé avec l'activité fermentaire qui s'y développe ainsi qu'à la structure des communautés bactériennes en présence. D'après nos résultats, l'effet de la levure vivante sur les conditions réductrices du rumen semble fortement conditionné par le niveau du statut réducteur induit par le régime alimentaire : les conditions réductrices ruminales peuvent être renforcées dans la mesure où le Eh initial se trouve, dans notre étude, entre –174 et –152 mV. Ce renforcement serait favorable à l'activité de la flore fibrolytique si celle-ci n'est pas dominante, ce groupe fonctionnel participant alors également au maintien des conditons réductrices. En outre, la levure vivante aurait un impact direct sur les bactéries protéolytiques favorisant la quantité de protéines "by pass" si bien que la valeur azotée de la ration peut être améliorée en particulier en termes de PDIA. / The objective of this work is to characterize the effect of live yeast Sc47 on ruminal metabolism and ration digestibility in relation to ruminal redox status of dairy cows fed diets that differed in their composition. Indeed, the rumen environment is very anaerobic and very reducing : the inhabiting micro-organisms are the main sources of particular physic-chemical conditions characterized by low values of redox potential (Eh) or Clark’s exponent (rH): in this study, values were between –213 and –147 mV and between 6.04 and 7.48 units for Eh and rH, respectively. The impact of three constituting ingredients of the diet of dairy cows was investigated. On the one hand, the reducing status of rumen was observed and on the other hand, the metabolism and/or digestibility of the diet with or without addition of live yeast was explored. The tested constituents were: hay for dry dairy cows, two concentrates differing in nitrogen levels of ruminal solubility, and two energetic concentrates differing in rate of ruminal degradation of starch – quickly or slowly degradable in the rumen of lactating dairy cows. It clearly appeared that the diet and the level of dry matter intakes of animals directly influenced the reducing ruminal status: low levels being favorable to the activity of cellulolytic microflora whereas higher levels appeared to be indicators of metabolic disorders occuring in the rumen. Indeed, the reducing power was correlated to rumen fermentative activity and the structure of bacterial communities involved. According to our results, the effect of live yeast on rumen reducing conditions appeared strongly influenced by the level of the intrinsic reducing status induced by diet: reducing conditions in the rumen could be strengthened to the extent that the original values ranged between –174 and –152 mV. This reinforced ruminal conditions would uphold the activity of fibrolytic microflora if it is not dominant, this functional group then participating to the maintenance of reducing conditions. In addition, live yeast has a direct impact on proteolytic bacteria promoting by-pass proteins so that the protein value of the ration may be improved especially in terms of PDIA.

Candida albicans est une levure saprophyte présente dans la flore digestive humaine. Elle peut néanmoins devenir pathogène chez des individus immunodéficients et causer des infections sévères associées à de forts taux de mortalité. La paroi de C. albicans, en contact avec l’hôte, contient des β-1,2 oligomannosides (β-Man) liés à de multiples molécules pariétales telles que le phospholipomannane (PLM) ou le phosphopeptidomannane (PPM). Ces β-Man sont présents dans les espèces les plus pathogènes de Candida (principalement C. albicans, mais également C. glabrata et C. tropicalis) et sont considérés comme des facteurs de virulence. L’identification d’une famille de 9 gènes codant pour des β-mannosyltransférases (CaBmt) a permis une meilleure compréhension du rôle de 6 de ces enzymes. Des études de génétique inverse ont montré que la β-1,2-mannosylation du PPM était assurée par les enzymes CaBmt1 à 4, tandis que CaBmt5 et 6 étaient impliquées dans celle du PLM. Une première enzyme responsable de l’initiation de la β-mannosylation du PPM, CaBmt1, a donc été caractérisée dans l’équipe grâce à l’étude de l’activité d’une forme recombinante soluble.L’objectif de cette thèse est de caractériser l’activité et la structure de CaBmt3, l’enzyme qui initie la polymérisation des β-Man suite à l’action de CaBmt1, pour mieux comprendre le mécanisme catalytique des β-1,2-mannosyltransférases. Ainsi, nous avons précisément identifié le substrat accepteur de CaBmt3 et défini ses paramètres enzymatiques. Par une approche combinant la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS), la modélisation moléculaire in silico et la mutagenèse dirigée de protéines recombinantes, nous proposons un modèle structural et catalytique de CaBmt3 qui pourrait être étendu à l’ensemble de la famille. En parallèle, nous avons montré que des iminosucres mono- et multivalents étaient capables de moduler l’activité des β-mannosyltransférases. Enfin, nous avons amorcé le travail sur une dernière enzyme, CaBmt4, qui est susceptible de polymériser le β-Man initié par CaBmt1 et CaBmt3. Pour conclure, ces travaux offrent une meilleure compréhension de la β-mannosylation du PPM de C. albicans. Ces études fonctionnelles, couplées aux avancées structurales, pourraient conduire à l’élaboration d’inhibiteurs de CaBmt et développer ainsi de nouvelles approches thérapeutiques contre les candidoses invasives. / Candida albicans is a saprophytic yeast of human gastro-intestinal tract. It can however become pathogenic in immunocompromised individuals and cause severe infections associated with high mortality rates. The cell wall of C. albicans, in contact with the host, contains β-1,2 oligomannosides (β-Man) linked to several parietal molecules such as phospholipomannan (PLM) and phosphopeptidomannan (PPM). These β-Man are found in the most pathogenic Candida species (primarily C. albicans, but also in non-albicans species such as C. glabrata and C. tropicalis) and are considered as virulence factors. The identification of a family of 9 genes coding for β-mannosyltransferases (CaBmt) led to a better understanding of the role of 6 of these enzymes. Reverse genetics studies showed that CaBmt1-4 were responsible for the β-1,2-mannosylation of PPM, whereas CaBmt5-6 were involved in the β-1,2-mannosylation of PLM. A first enzyme responsible for the initiation of the PPM’s β-mannosylation, CaBmt1, was characterized in the lab by studying the activity of its recombinant soluble form.The goal of this thesis is to characterize both activity and structure of CaBmt3, the enzyme initiating β-Man polymerization following CaBmt1’s activity, in order to further the understanding of β-1,2-mannosyltransferases catalytic mechanism. Thus, we precisely identified CaBmt3 acceptor substrate and characterized its enzymatic parameters. Combining small angle X-ray diffraction (SAXS), in silico molecular modelization and site-directed mutagenesis of recombinant proteins, we propose a structural and catalytic model of CaBmt3 which could be extended to the whole family. In parallel, we showed that mono- and multivalent iminosugars were able to modulate β-mannosyltransferases activity. Finally, we started to work on one last enzyme, CaBmt4, which could potentially polymerize the β-Man initiated by CaBmt1 and CaBmt3.In conclusion, the synthesis of these investigations offers a better understanding of the β-mannosylation processes occurring on the PPM of C. albicans. Functional studies, in conjunction with structural advances could ultimately lead to the development of CaBmt inhibitors in order to design new therapeutic approaches for the management of invasive candidiasis.

Les unités de conditionnement des dattes génèrent des quantités importantes de déchets issues des écarts de triage. Cette biomasse, considérée jusqu'alors comme un déchet avec un impact sur l'environnement peut être transformée en produit à haute valeur ajouté. La valorisation des sous-produits de l'industrie des dattes en biocarburant s'inscrit dans une démarche économique et environnementale. Mais les fortes teneurs en sucres dans les sirops de dattes induisent une forte pression osmotique qui limite la capacité fermentaire des micro-organismes tel que Saccharomyces cerevisiae. Ceci nous a conduit à utiliser des souches osmotolérantes comme Zygosaccharomyces rouxii et Candida Pelliculosa. Différents essais ont été menés dans des milieux de culture à base de sirop de dattes, à différentes teneurs en sucres, en milieu discontinue et parfaitement agité. Les essais menés dans un milieu de culture à base de jus de dattes à 17,4 °Brix, conduisent à la production d'éthanol aux concentrations de 63 g L-1, 41 g L-1 et 33 g L-1 respectivement pour les levures Saccharomyces cerevisiae, Candida Pelliculosa et Zygosaccharomyces rouxii. Les essais menés dans le milieu à 35,8 °Brix (milieu de culture se rapprochant le plus des sirops de dattes brutes) montrent que la croissance des levures Saccharomyces cerevisiae et Candida Pelliculosa est inhibée par la pression osmotique élevée causée par la haute concentration en sucres. Seule la levure xérotolérante Zygosaccharomyces rouxii s'est adaptée au milieu en produisant 55 g L-1 de bioéthanol. La souche isolée des sous-produits de des dattes comme étant un Bacillus amyloliquifaciens est une souche allochtone capable de se developper dans un milieu hyper-osmotique et convertir les trois sucres (glucose, fructose et saccharose) en éthanol, contrairement à Z. rouxii qui est une souche fructophile. Le rendement en éthanol de B. amyloliquefaciens pour le milieu M-S175 est de 0,45 g.g-1, bien supérieur à ceux de S. cerevisiae, C. pelliculosa et Z. rouxii qui donnent respectivemnt 0,38, 0,29 et 0,34 g.g-1. En produisant 90 g.L-1 d'éthanol pour le milieu M-S350, B. amyloliquefaciens nous semble prometteuse pour valoriser un substrat très riche en sucres fermentescible. / Conditioning unit's dates generate large amounts of wastage after sorting. This biomass, previously regarded as waste product with a high impact on the environment can be transformed into a highly valued product. The use of by-products of date fruit into biofuel industry is a part of an environmentaly friended economic process. But high levels of sugars in the syrups of dates induce high osmotic pressure which limits the ability of fermentative microorganisms such as Saccharomyces cerevisiae. This led us to use osmotolerant strains, Zygosaccharomyces rouxii and Candida pelliculosa. Various tests were conducted in culture media containing date juice at different levels in sugars, and perfectly stirred in batch conditions. The tests performed in a culture medium based on date juice at 17.4 ° Brix, led to the production of 63 g L-1, 41 g L-1 and 33.1 g L-1 of ethanol for the yeasts Saccharomyces cerevisiae, Candida pelliculosa and Zygosaccharomyces rouxii, respectively. Tests conducted at 35.8 °Brix (culture medium close to syrup raw dates) show that the growth of yeast Saccharomyces cerevisiae and Candida pelliculosa is inhibited by high osmotic pressure caused by the high concentration of sugars. Only the xerotolerante yeast Zygosaccharomyces rouxii is adapted to the environment and produced 55 g L-1 of bioethanol. The strain isolated from by-products of dates, identified as bacillus amyloliquefaciens, is able to develop in a hyper-osmotic environment and convert the three sugars (glucose, fructose and sucrose) into ethanol, unlike Z. rouxii which is a fructophilic strain. The yield of ethanol for the M-S175 is 0.45 g.g-1, higher than those of S. cerevisiae, C. pelliculosa and Z. rouxii which give respectivemnt 0.38, 0.28 and 0.34 g.g-1. By producing 90 g.L-1 of ethanol for M-S350, B. amyloliquefaciens seems promising to valorize a very rish substrate in fermentable sugars.