La mucoviscidose est une maladie génétique grave et évolutive dont les atteintes pulmonaires sont, aujourd’hui, les causes principales de décès des patients. Du fait de l’absence ou du dysfonctionnement du canal chlore CFTR, les patients atteints de mucoviscidose présentent un mucus hypervisqueux notamment au niveau des voies respiratoires. Ce mucus est un environnement favorable à la colonisation par des bactéries opportunistes telles que le Staphylococcus aureus ou le Pseudomonas aeruginosa. La chronicité des infections couplées avec une inflammation importante conduisent à la dégradation progressive des fonctions respiratoires. Actuellement, hormis la greffe coeur/poumon, aucun traitement curatif n’est encore accessible pour l’ensemble des patients. L’approche par thérapie génique apparait être une bonne stratégie pour tenter de guérir tous les patients indépendamment du type de mutations dont ils sont porteurs. Il s’agit d’apporter une copie saine du gène CFTR à l’intérieur des cellules afin que celles-ci expriment une protéine fonctionnelle. Pour ce faire, de nombreuses barrières sont à franchir. Parmi elles, la présence de bactéries dans l’environnement cellulaire est un frein s’opposant au transfert de gènes notamment par vecteurs. Il semble pertinent de développer une formulation multifonctionnelle permettant d’une part d’éliminer les bactéries en surface et d’autre part, de transfecter les cellules cibles. Cette formulation doit rester efficace après qu’elle ait été aérosolisée. Au cours de ce travail, plusieurs formulations, incorporant des lipides cationiques et des composés argent, ont été mises au point. / Cystic fibrosis is a genetic disease with lung damages as the current main causes of death. Due to the absence or dysfunction of the CFTR chloride channel, CF patients have hyper-viscous mucus, particularly in the respiratory tract. This mucus is an environment favorable to infection development by opportunistic bacteria such as Staphylococcus aureus or Pseudomonas aeruginosa. The chronicity of infections coupled with significant inflammation leads to the progressive degradation of respiratory functions. Currently, apart from the heart-lung transplantation, no cure is still available for all patients.The approach by gene therapy appears to be a good strategy to cure all patients regardless of the type of mutations they have. It is a matter of bringing a healthy copy of the CFTR gene into the cells so that they express a functional protein. To do this, many barriers must be overcome. Among them, the presence of bacteria in the cellular environment is a brake against the transfer of genes in particular by vectors. It seems pertinent to develop a multifunctional formulation that on the one hand eliminates surface bacteria and on the other hand transfect the target cells. This formulation must remain effective after it has been aerosolized. During this work, several formulations, incorporating cationic lipids and silver compounds, have been developed.

Les membranes cellulaires sont des systèmes complexes composés de lipides variés qui interagissent avec les protéines pour accomplir une fonction. Leur adressage spécifique dans la cellule est crucial pour le fonctionnement cellulaire. Les vésicules COP (coat protein) sont impliquées dans leur transport dans les premières étapes de la voie de sécrétion. Récemment, une interaction très spécifique a été identifiée entre le domaine transmembranaire de la protéine p24 (p24TMD) abondante dans la membrane des vésicules COP et la sphingomyéline C18:0. Cette spécificité a été identifiée dans le cas d’interaction protéine-protéine et protéine-acide nucléique comme impliquée dans la régulation de fonctions cellulaires, C’est pourquoi nous avons décidé d'étudier sur cette interaction. A cet effet, le p24TMD a été obtenu par synthèse chimique et sa structure étudiée par RMN du solide en présence de la sphingomyèline avec pour but ultime de comprendre la fonction. / Cell membranes are complex systems composed of variety of lipids that interacts with proteins to trigger cellular function. The delivery of these lipids to the right compartment is crucial for cells to work efficiently. The coat protein (COP) complex vesicles are involved in lipids traffic in the early stages of the secretory pathway. Recently, a highly specific interaction has been found between the transmembrane domain of p24 protein (p24TMD) abundant in COPI membrane and sphingomyelin C18:0. As such highly specific interaction have been reported for protein-protein and protein-nucleic acid interactions to be involved in regulation of cell functions, we decide to investigate this specific interaction. The p24TMD was obtained chemically and investigated by solid state NMR in presence of sphingomyelin with the ultimately goal to understand the function behind.

Dans notre contexte moderne, les besoins en carburant demandent une innovation constante en terme de sources d'énergie. La dominance actuelle des carburants d'origine fossile dans les modes de transport personnels tels que l'aviation peut être renversée à condition de disposer de carburants efficaces riches en molécules énergétiques comme les hydrocarbures long. Dans le cas où les marchés économiques augmentent le prix des énergies fossiles, une source d'énergie renouvellable seront les plantes. Les plantes qui semblent les plus prometteuses sont les algues. En effet, ces cellules vertes produisent des lipides et ne nécessitent pas l'utilisation de terres arables si fortement prisées dans d'autres secteurs de l'agriculture. Cette thèse examine donc les conditions requises pour la productionde lipides neutres par Chlamydomonas reinhardtii. Pour commencer, un mutant est caractérisé en comparaison avec le type sauvage: sa concentration en amidon et lipides neutres est plus elevée sous illumination forte et normale. La caractérisation genomique a mis en lumière 41 gènes manquants. A la place, cette étude présente les résultats liés à l'effet de l'exposition de la souche sauvage à une forte illumination d'une part, et à une carence en azote d'autre part. Pendant les périodes de luminosité intense, les niveaux de TAG sont d'abord élevés. Dans le cas de carence en azote, l'augmentation du niveau de TAG commence seulement après l'épuisement total d'azote. L'expression du MLDP est plus notable dans le cas d'une carence en azote que d'une forte luminosité. Afin de révéler l’effet de la forte lumière seule, les corps lipidiques ont été isolés et comparés. / Neutral lipid accumulation by microalgae has recently regained considerable interest as these organisms are considered as a promising feedstock for the production of renewable biodiesel. Nitrogen deprivation is well described as a trigger for neutral lipid accumulation in various species of microalgae including Chlamydomonas. However nitrogen deprivation provokes a stop in protein synthesis and cell division, therefore limiting microalgal biomass productivity. In order to elucidate mechanisms of lipid accumulation in Chlamydomonas reinhardtii, a mutant exhibiting elevated TAG levels is characterized. The mutant exhibits reduced chlorophyll butelevated starch and neutral lipids under strong illumination in replete medium. Genomic characterization has revealed 41 missing genes. This mutant has highlighted the link between luminosity and TAG biosynthesis. To gain insights into the differences in molecular mechanisms behind oil accumulation processes under nitrogen starvation to that of high light, lipidomic changes in separate wildtype cultures were observed. Results showed that despite intracellular TAGs were found to accumulate to lower levels in response to high light in comparison to nitrogen deprivation; the TAGs productivity was higher due to a persistent biomass production. Furthermore differences in both the lipid and protein composition were observed in lipidomes and proteomes determined by pure extracts of lipid bodies isolated from both conditions revealing differences in lipid bodies isolated from different conditions.

Le cancer colorectal est un problème de santé publique majeur pour lequel la recherche de nouveaux traitements est indispensable. Notre équipe a démontré l’efficacité d’une immunothérapie par un lipide A dans un modèle de cancer du colon chez le rat. Lorsque les rats sont porteurs de petites carcinomatoses, le lipide A induit la guérison de 95% des rats. L’étude des mécanismes d’action de cette immunothérapie nous a permis de montrer que l’effet antitumoral du lipide A est dépendante de la cytotoxicité induite par le granzyme B produit par les neutrophiles intratumoraux. En effet, nous avons montré que, dans le microenvironnement tumoral, les neutrophiles produisent du granzyme B et présentent un phénotype de type N2 protumorigène. Lorsque les rats sont traités par lipide A, il y a modification du phénotype des neutrophiles en type N1 antitumoral et libération du granzyme B qui induit l’apoptose des cellules tumorales. Lorsque les rats développent des tumeurs beaucoup plus volumineuses, l’efficacité du lipide A est diminuée et seul 40% des animaux sont guéris. L’injection préalable d’oxaliplatine permet alors de maintenir l’efficacité de l’immunothérapie par le lipide A. Nous avons montré que l’oxaliplatine induit la sénescence des cellules tumorales, générant ainsi un microenvironnement propice au recrutement au sein des tumeurs des neutrophiles, lesquels sont activables par l’immunothérapie subséquente. L’association de l’induction de la sénescence et de l’activation des cellules immunitaires par immunothérapie est une approche efficace et originale sur laquelle les recherches doivent se poursuivre. / Colorectal cancer is a major public health concern in France. Resistance to standard chemotherapy requires development of novel therapeutic approaches. In the past decades, our team showed the immunotherapeutic properties of lipid A in a model of colon cancer in rats. 95% of rats bearing small carcinomas were cured following treatment by lipid A. The study of mechanisms underlying this immunotherapy allowed us to show that the antitumor effect of lipid A was dependent on cytotoxicity induced by granzyme B produced by intratumoral neutrophils. Indeed, we have shown that, in the tumor microenvironment, neutrophils produced granzyme B and had a pro-tumorigenic N2 phenotype. When rats were treated with lipid A, neutrophils shifted to an antitumor N1 phenotype and released granzyme B, thus inducing apoptosis of tumor cells. In rats bearing advanced carcinoma, the effectiveness of lipid A was reduced and only 40% of animals were cured. An injection of oxaliplatin prior to lipid A treatment allowed sustaining the effectiveness of lipid A immunotherapy. In the present study, we showed that oxaliplatin injection induced tumor cell senescence. The microenvironment produced by senescent cells enabled then the recruitment of neutrophils within tumors, subsequently activated by lipid immunotherapy.Combining the induction of tumor cells senescence and activation of immune cells by an immunotherapeutic agent constitute an original and interesting therapeutic approach, but still studies must be carrying out to better understand underlying mechanisms.

In vivo, la fusion membranaire ne doit pas avoir lieu spontanément. C’est pourquoi ce processus présente une barrière énergétique conséquente qui est surmontée grâce à l'action de multiples protéines. Même si la fusion biologique est très complexe, son résultat est la coalescence des deux bicouches lipidiques qui forment la matrice des membranes impliquées. L'énergie nécessaire à la perturbation de l'arrangement en bicouche lors de leur fusion doit donc être semblable à celle intervenant dans la fusion biologique. Dans le but d'estimer l’énergie d’activation de la fusion biologique, nous avons établi un protocole expérimental permettant de déterminer l’énergie d’activation et le facteur d’Arrhenius de la réaction, grâce à la loi d’Arrhenius. Les surfaces relatives occupées par la tête polaire et les queues hydrophobes d’un lipide lui confèrent une courbure préférentielle, dite courbure spontanée. En étudiant des membranes présentant des compositions lipidiques diverses, j’ai montré qu’une inadéquation entre la courbure de la membrane et la courbure spontanée du lipide affectait à la fois le facteur d’Arrhenius et l’énergie d’activation. Une courbure plus négative génère plus de défauts à la surface de la membrane « plate », ce qui augmente la fréquence de la nucléation de la fusion et accroît le facteur d’Arrhenius. Au cours du processus de fusion, la géométrie des membranes est modifiée et celle-ci présente de régions de fortes courbures. Une inadéquation entre la courbure spontanée du lipide et celle qu’il devrait adopter pour que la fusion soit accomplie peut inhiber la fusion et donc faire augmenter l’énergie d’activation. / In vivo, membrane fusion must not occur spontaneously. Thus, membrane fusion requires a large activation energy that is overcome through the action of multiple proteins. Even though biological fusion is very complex, it results in the coalescence of both lipid bilayers that constitute the cores of the involved membranes. Therefore, the activation energy that is necessary to disrupt the leaflet arrangement during lipid bilayer fusion should be similar to that of in vivo membrane fusion. In order to approach biological membrane fusion’s activation energy, we developed an experimental protocol which allows determining the activation energy and the Arrhenius factor of the reaction, thanks to Arrhenius’ law. The relative areas occupied by the polar head and hydrophobic tails of a lipid confers to it a preferential curvature, called spontaneous curvature. Investigating membranes with several lipid compositions, I found that a mismatch between the membrane curvature and the spontaneous curvature of the lipid affects both the Arrhenius factor and the activation energy. A more negative curvature generates more hydrophobic defects in the “flat” membrane which leads to an increase in the frequency of fusion nucleation, i.e. a larger Arrhenius factor. During the fusion process, membrane shapes are modified and adopt large positive and negative curvatures, each leaflet having opposite curvatures. A mismatch between the spontaneous curvature of the lipid and the one it should adopt in order for fusion to proceed can inhibit the process of fusion, i.e increase its activation energy.

Chez l’Homme, le vieillissement de la rétine peut aboutir à des pathologies telles que la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) ou la rétinopathie diabétique (RD). Il semble qu’une alimentation riche en acides gras polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC), notamment en oméga-3 comme l’EPA et le DHA, soit potentiellement protecteur vis-à-vis du développement de la DMLA et de l’insulinorésistance (IR), principal facteur de risque de la RD. Dans ce contexte, nous avons tenter d’évalué 1- l’impact de facteurs endogènes et environnementaux générateurs de stress oxydatif, de produits terminaux de glycation (PTG) ou d’insulinorésistance sur la fonction et le vieillissement de la rétine, et 2- l’adaptation de la rétine à un régime riche en AGPI-LC oméga-3 dans modèle murin de vieillissement de la rétine humaine, la souris ApoB100,LDLR-/-.Les animaux soumis à un stress oxydatif et à des PTG présentent une altération de la fonction rétinienne associée à une accumulation de cellules microgliales et/ou macrophages dans la rétine externe. L’IR induit une modulation de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides, l’inflammation et dans la synthèse de facteurs nucléaires. Une alimentation riche en AGPI-LC oméga-3 induit une amélioration de l’incorporation d’acides gras oméga-3 dans la rétine et la modulation du gène codant le récepteur aux LDL dans la rétine neurosensorielle.En conclusion, nos travaux montrent une adaptation de la rétine d’une part à des conditions propices au vieillissement de la rétine et l’insulinorésistance, et d’autre part à un régime alimentaire riche en acides gras oméga-3 et pauvre en oméga-6, reconnu comme protecteur du vieillissement de la rétine / With advanced age, aging of the human retina can evolve into pathological forms, age-related macular degeneration (AMD) or diabetic retinopathy (DR). Meanwhile, epidemiological studies suggest that a diet rich in long-chain omega-3 polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA) such as EPA and DHA, potentially protects against the development of AMD and insulin resistance, the main risk factor for DR. Within this context, our research objectives were to assess: 1 - the impact of endogen and environmental factors, known to trigger oxidative stress, advanced glycation end-products (AGEs) or insulin resistance, on the function and aging of the retina, and 2 - the response of the retina to a omega-3 LC-PUFA-enriched diet in a murine model of aging of the human retina, the ApoB100,LDLR-/- mouse.The animals exposed to oxidative stress and AGEs showed an alteration of the retinal function associated with an accumulation of microglial cells and/or macrophages in the outer retina. The insulin resistance induced a modulation of the expression of genes coding proteins involved in lipid metabolism, inflammation and nuclear factors. An omega-3 LC-PUFA-enriched diet improved the incorporation of omega-3 LC-PUFA in the retina and modulated the expression of the LDL-receptor gene in the neurosensory retina.In conclusion, our works reported the adaptive response of the retina to environmental and endogenous factors known to promote aging of the retina. It included the impairment of the retinal function, and the modulation of gene expression. Our data also gave a better understanding of the effects of omega-3 LC-PUFA against aging of the retina

L’immunothérapie en agissant au niveau de la tumeur primitive et en empêchant le développement des métastases constitue une des stratégies du traitement des patients atteints de cancer. Afin d’améliorer l’efficacité de celle-ci, il est nécessaire de comprendre comment est induit la mort des cellules tumorales. Dans le laboratoire, il a été observé la guérison de rats BDIX porteurs de tumeurs PROb par un triacyl lipide A. Il a été montré que cet effet impliquait le système immunitaire en mettant en jeu des interactions avec les TLR présents sur de nombreuses cellules tumorales et de l’immunité innée comme les neutrophiles.Dans ce travail, nous avons étudié l’implication éventuelle des neutrophiles dans l’activité anti tumorale du triacyl lipide A chez l’homme.Dans une étude de phase 1 chez des patients porteurs de tumeurs solides réfractaires, nous avons montré que le triacyl lipide A était bien toléré et qu’il induisait la sécrétion de cytokines impliquées dans la réponse immunitaire et notamment dans le recrutement des neutrophiles. Nous avons ensuite, dans un second temps démontré l’implication éventuelle des neutrophiles dans cette réponse immunitaire en vérifiant leur présence dans des tumeurs coliques humaines et en analysant leur proximité avec les cellules tumorales, ces deux facteurs déterminant leur cytotoxicité vis-à-vis des cellules tumorales. Nous avons ensuite fait une analyse comparative par rapport au tissu sain pour rechercher si ces neutrophiles étaient activés et comparer l’expression de chimio attractants. / Immunotherapy acting at the primary tumor site and preventing the development of metastases is one of the strategies for treatment of patients with cancer. To improve the efficiency of the latter, it is necessary to understand how it induces tumor cell death. In the laboratory, it was observed the cure of PROb tumors in rats BDIX by the triacyl lipid A. It has been shown that this effect involved the immune system involving interactions with TLRs present in many tumor cells and innate immunity cells such as neutrophils.In this work, we investigated the possible involvement of neutrophils in the antitumor activity of triacyl lipid A in humans.In a Phase 1 study in patients with refractory solid tumors, we showed that the triacyl lipid A was well tolerated and induced the secretion of cytokines involved in the immune response, particularly in the recruitment of neutrophils. Then, in a second part, we demonstrated the prospective involvement of neutrophils in the immune response by checking their presence in human colon cancers and analyzing their proximity to tumor cells, these two factors determining their cytotoxicity to cells tumor. Then we made a comparative analysis with healthy tissue to research whether these neutrophils were activated and compare the expression of chemo attractors.

Les ATPases-P4 sont des transporteurs membranaires couplant l'hydrolyse de l'ATP au transport de lipides dans les membranes cellulaires eucaryotes. Avec leurs partenaires, les protéines CDC50, les ATPases-P4 transportent les phospholipides, en particulier la phosphatidylsérine (PS) et la phosphatidyléthanolamine (PE), du feuillet exoplasmique au feuillet cytosolique des membranes, assurant ainsi le maintien de l'asymétrie membranaire.Drs2p est l'une des cinq ATPases-P4 de la levure Saccharomyces cerevisiae. Elle est localisée dans les membranes du trans-Golgi (TGN), et elle a comme partenaire la protéine Cdc50p, qui est nécessaire à l'adressage correct et probablement au transport catalysé par Drs2p. Drs2p est principalement responsable du transport de la phosphatidylsérine (PS) dans les membranes du TGN et son activité est essentielle pour le maintien de la PS dans le feuillet cytosolique de ces membranes. En raison du rôle crucial de la PS dans de nombreuses voies de signalisation, aussi bien à l’extérieur (au cours de l’apoptose par exemple) qu’à l’intérieur de la cellule (par le recrutement de protéines impliquées dans des processus cellulaires essentiels), il est important de comprendre le mécanisme par lequel l’asymétrie de la PS est établie.Afin de progresser dans la compréhension du mécanisme moléculaire du transport de lipides, nous avons mis au point une procédure qui nous a permis de co-exprimer Drs2p et Cdc50p dans Saccharomyces cerevisiae. La purification de Drs2p par chromatographie d'affinité sur résine streptavidine a permis d'obtenir une fraction purifiée contenant très majoritairement Drs2p et Cdc50p, à raison de 1-2 mg/L de culture. Les deux protéines sont sous forme de complexe avec une stœchiométrie d'association de 1:1. Le complexe purifié est fonctionnel, et présente une activité d’hydrolyse de l’ATP stimulée par son substrat, la PS. Cette stimulation n’est cependant possible qu’en présence de PI4P, un phosphoinositide impliqué dans la régulation du trafic membranaire.De par leur rôle crucial dans le maintien de l'asymétrie membranaire, les ATPases-P4 ne peuvent qu'être régulées. Comme de nombreuses ATPases de type P sont soumises à une auto-régulation de leur activité, nous avons examiné la possibilité d’une telle auto-régulation dans le cas des ATPases P4. Pour ce faire, une approche par mutagenèse dirigée et protéolyse ménagée associée à l’identification par spectrométrie de masse des peptides ont été effectuées. La protéolyse ménagée du complexe purifié Drs2p/Cdc50p montre une activité ATPasique dépendante au PI4P de 30-50 fois plus importante. La protéolyse par la thrombine engendre un Drs2p dépourvu d'une partie N-terminale (R104) et d'une partie C-terminale (R1290) qui reste toujours associé à Cdc50p. Ce résultat montre qu'une coupure appropriée au niveau des extrémités terminales de Drs2p peut augmenter de façon significative, en présence du PI4P, l'activité ATPasique du complexe, nous amenant ainsi à identifier un rôle auto-inhibiteur des extrémités N- et/ou C-terminales de Drs2p.Ce travail ouvre des perspectives quant à la caractérisation structurale et fonctionnelle du mécanisme de transport de lipides par le complexe. Par ailleurs, il laisse entrevoir la possibilité d’étudier les bases moléculaires des pathologies associées aux mutations de certaines ATPases P4 humaines. / Maintenance of phospholipid asymmetry in eukaryotic cell membranes is essential for cellular integrity and function. P4-ATPases, from the P-type ATPases family, are energy-dependent transporters, together with their CDC50 accessory subunits couple ATP hydrolysis to lipid transport from the exoplasmic to cytoplasmic leaflet to maintain membrane asymmetry.Drs2p is one of these P4-ATPases in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Drs2p is localised in trans-Golgi (TGN) membranes in association with its binding partner Cdc50p, which contributes to the correct addressing of Drs2p and probably in the catalyzed transport by Drs2p. Drs2p transport principally phosphatidylserine (PS) in TGN membranes. The PS is important for a several signalling pathways, for example, in apoptosis and recruitment of the proteins implied in various essential cellular process, so, it's very important to understand the mechanism that establishes this asymmetry.To gain in comprehension of molecular mechanism of lipid transport, robust protocols for expression and purification are required. In this work, we present a procedure for high-yield co-expression of Drs2p and Cdc50p. The purification of Drs2p and Cdc50p is achieved in a single step by affinity chromatography on streptavidin beads, yielding, 1-2 mg purified Drs2p/Cdc50p per liter of culture. This procedure allows purification of the complex Drs2p/Cdc50p with stoichiometry to 1:1. Our complex is functional, overal ATP hydrolysis by the complex is dependent of PS, favourite substrate of Drs2p. This hydrolyze is critically dependent on the presence of PI4P, a phosphoinositide involved in regulation of membrane trafficking.Like many P-type ATPases auto-regulate their activity, we examined the possibility that P4-ATPases are auto-regulated. In this work, we use directed mutagenesis and limited proteolysis associated with mass spectrometry for identify peptides. We show that limited proteolysis of a purified complex Drs2p/Cdc50p resulted in up to a 30-50 fold increase of it ATPase activity, which however remained dependent on PI4P. Using thrombin as the protease, Cdc50p remained intact and in complex with Drs2p, which was cleaved at two positions, namely after R104 and after R1290. Our results therefore reveal that trimming off appropriate regions of the terminal extensions of Drs2p can increase its ATPase activity in the presence of PI4P by an enormous factor, thereby identifying a role of N and/or C-terminal extensions in auto-inhibition of Drs2p.Our results open perspectives on the structural and the functional characterization of the lipid transport mechanism by the complex Drs2p/Cdc50p. Furthermore, our procedures open up the possibility of studying the molecular bases of the pathologies associated with the mutations of human P4-ATPases.

Les lipopolysaccharides (LPS) sont les constituants majeurs de la membrane externe des bactéries à Gram négatif. Ils sont composés d’un polysaccharide (PS) relié à une région lipidique : le lipide A. Ces structures sont très variables d’une bactérie à l’autre. Elles sont aussi susceptibles de subir des modifications post-traductionnelles par des enzymes en réponse à des stimuli extérieurs. Chaque bactérie possède sa propre signature représentée par la structure unique de ses LPS. Les LPS sont reconnus par le récepteur MD-2 :TLR4. Ce complexe discrimine la structure des lipides A et déclenche de façon structure-dépendante ses voies de signalisation. Les LPS sont très étudiés pour leurs activités néfastes, notamment dans le déclenchement de la cascade inflammatoire qui mène au choc septique. Cependant ils présentent aussi de multiples activités bénéfiques. Dans le cadre de cette thèse, nous avons exploré deux types d’activités bénéfiques des LPS chez l’homme.L’analyse structurale des LPS par spectrométrie de masse est une étape indispensable pour comprendre leurs activités biologiques. Nous proposons deux nouvelles micro-méthodes d’analyse appliquées directement sur les membranes bactériennes. Ceci nous permet d’identifier plus rapidement les molécules de LPS au plus proche de leurs configurations natives, en évitant les artefacts dus à l’extraction. Cette méthode puissante pourra également être développée comme outil de détection rapide de pathogènes.Ensuite, nous avons étudié la relation structure-activité de LPS naturellement peu toxiques mais actifs au niveau cutané. Ce sont des composés du lysat bactérien de Vitreoscilla filiformis contenus dans des crèmes dermatologiques et cosmétiques visant à traiter la dermatite atopique. Les lipides A possèdent des chaînes courtes d’acides gras et les groupes phosphates peuvent être substitués par des groupements phosphoéthanolamines. Les activités biologiques induites par ces LPS prennent place comme des mécanismes de défense pour améliorer la réponse immune et lutter contre les pathogènes.En outre, le pouvoir adjuvant des LPS est l’une de leurs activités bénéfiques les plus étudiées. Les LPS sont naturellement trop toxiques pour être utilisés tels quels. Nous avons, caractérisé des LPS détoxifiés par modifications chimiques, établi et effectué différents tests de « screening » permettant d’évaluer leur adjuvanticité et leur non-pyrogénicité.Enfin, pour des applications thérapeutiques chez l’homme, les LPS doivent être produits en grandes quantités. Nous exposons la compatibilité du procédé de production de la société LPS-BioSciences à l’échelle industrielle et la réglementation des médicaments. Une amélioration de la méthode d’extraction est proposée pour extraire des quantités de l’ordre du gramme. De plus, le procédé de production est réalisable en respectant les bonnes pratiques de fabrication des médicaments. / Lipopolysaccharides (LPS) are the main components of the outer membrane of Gram negative bacteria. They are composed of a polysaccharide moiety linked to a lipid one, the lipid A. These structures are different from one bacterium to the other. They are also able to be modified by enzymatic post-translational modifications in response to external stimuli. Each bacterium possesses its own footprint shown by the unique structure of its LPS. LPS are recognized by the MD-2:TLR4 receptor. This complex distinguishes the lipid A structures and it actives some signalling pathways with a structure dependant manner. LPS are studied for their harmful effects, especially for their implication in the inflammatory cascade leading to septic shock. However, LPS keep multiple beneficial activities. In the context of this thesis, we have explored two kinds of beneficial activities for human.Structural analysis of LPS by mass spectrometry is an indispensable step to understand their biological activities. We propose two new micromethods of analysis directly applied on bacterial membranes. We can identify quickly the LPS molecules as close as possible to their native configurations. Thus, we can check the LPS structures before their extraction. This powerful method could be developed as a rapid tool for pathogens detection.Then, we studied the structure-activity relationships of naturally low-toxic, but active LPS at the skin level. They are compounds of the Vitreoscilla filiformis bacterial lysate. This lysate is used in dermatological and cosmetic creams to treat atopic dermatitis. Lipids A are composed of short fatty-acid chains (10 and 12 carbons), and the phosphate groups can be substituted by ethanolamine-phosphate. The biological activities induced by these LPS take place as defense mechanisms to improve the immune response against pathogens.Moreover, the adjuvant capability of LPS is another well studied beneficial activity. LPS are naturally too toxic to be used as vaccine adjuvant. We characterized chemically detoxified LPS and we established and realized different « screening » tests to evaluate their adjuvanticity and non-pyrogenicity.Finally, for human therapeutic applications, LPS must be produced on a large scale. We exposed the compatibility between the LPS-BioSciences process of production at the industrial scale and the medical regulation. One improvement of the extraction method is proposed in order to extract about one gram of LPS. The process is compatible with the good manufacturing practices.

Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est, dans le monde, le 5ème cancer le plus fréquent pour les hommes et le 7ème pour les femmes. En Europe, la France a un taux élevé à 7,8/100 000 habitants en 2018 (10 624 nouveaux cas estimés). Malgré les progrès, le pronostic du CHC est encore très sombre : il est la 4ème cause de mortalité par cancer au niveau mondial, avec une médiane de survie de 10 à 11 mois.Le CHC se développe dans 80% des cas sur une cirrhose due à une intoxication alcoolique chronique, une infection virale B ou C, ou plus rarement une pathologie métabolique. Les patients atteints de cirrhose ont un risque très élevé de développer un cancer mais également d’autres complications infectieuses liées à des processus d’inflammation chronique du foie. Il est donc indispensable d’identifier les facteurs intervenant dans le risque de complications et en particulier de CHC dans cette population pour mettre en place des actions préventives adaptées. L’alimentation est une source importante de composés bioactifs, en particulier pro- et anti-inflammatoires et représente un facteur modifiable potentiel. Les facteurs nutritionnels liés à la carcinogenèse hépatique sont donc encore mal définis. De plus, ces études ne sont pas toujours transposables dans une population aux habitudes alimentaires occidentales, et surtout n’ont pas été réalisées chez des patients atteints de cirrhose, pourtant les plus à risque de développer un CHC mais qui ont sans doute une alimentation spécifique.L’étude cas-témoin "CiRCE" (investigateur principal : Pr Hillon) offre l’opportunité de travailler sur les facteurs de risques environnementaux, nutritionnels et métaboliques du CHC chez des patients cirrhotiques, toute étiologie confondue. Cette étude est coordonnée par l’équipe EPICAD du centre de Recherche Inserm UMR 1231 « Lipides, Nutrition Cancer » avec le soutien du Centre d’Investigation Clinique Inserm1432/CHU de Dijon. Six centres hospitaliers (Besançon, Dijon, Metz, Nancy, Reims, Strasbourg) ont inclus entre 2008 et 2012 des malades atteints de cirrhose compliquée de CHC (428 cas) ou non compliquée de CHC (760 témoins). En plus du recueil standardisé de données cliniques, et d’une collection biologique, un questionnaire alimentaire a permis l’estimation de la consommation de 208 aliments, boissons et plats.La comparaison des cas et des témoins permet d’étudier le risque de CHC chez des patients atteints de cirrhose. L’ensemble de ces données constitue une base de travail très riche pour une thèse d’Université dans l’objectif de préciser le rôle des facteurs alimentaires dans la survenue de complications chez des patients atteints de cirrhose, en particulier la survenue d’un CHC. Plusieurs approches ont été abordées :1/ par aliments permettant de confirmer les hypothèses du WCRF/AICR mais chez des patients atteints de cirrhose2/ par profils de consommation alimentaire définis à priori permettant une approche plus intégrée de l’alimentation.3/Utilisation du Diet Inflammatory Index conçu pour estimer le potentiel inflammatoire de l’alimentation.4/ Focus les lipidesCes résultats qui manquaient encore dans la littérature pourraient amener à des recommandations nutritionnelles spécifiques à cette population de patients bien particulière et très à risque de complications graves et en particulier de CHC. / Hepatocellular Carcinoma (HCC) is worldwide the 5th most common diagnosed cancer in men and the 7th in women and the 4th cause of cancer death with a median survival between 10 and 11 months. The incidence rate in France is relatively high (7.8/100 000 with 10 624 estimated new cases in 2018). HCC prognosis is very poor due to the difficulty to diagnose it at an early stage. Around 80% of HCC occur in the setting of cirrhosis, mainly caused by alcoholism, chronic infections with HBV and HCV or metabolic syndrome. Cirrhotic patients have a high-risk to develop chronic inflammation or other liver complications that can progress toward cancer. Thus, it is important to identify the risk factors of these complications, and mainly HCC, in this specific population in order to define preventive tools.Diet is composed of several bioactive components and represents a modifiable factor with preventive potential. Associations between dietary factors and HCC risk have been little investigated and results were conflicting. It has been suggested that some foods, such as fruit, vegetables, fish and white meat, have a protective effect, whereas red and processed meat seem to be associated with an elevated risk of HCC. Strong evidence exists only for the relationship between liver carcinogenesis and coffee consumption. The previous results require confirmation especially in occidental countries and in such a high-risk population suffering from cirrhosis, for which food choices may differ.The French multicenter case-control study CiRCE (main investigator: Pr Hillon) was conducted to identify the environmental, nutritional and metabolic risk factors of developing HCC in cirrhotic patients with different etiologies. This study is coordinated by the EPICAD team from the National Institute for Health and Medical Research Inserm UMR1231 “Lipid Nutrition Cancer” with the collaboration of the Clinical Investigation Center of Dijon CHU. Between June 2008 and December 2012, cirrhotic patients with HCC (428 cases) or without HCC (760 controls) were recruited in six academic hospitals of the North-East of France (Besancon, Dijon, Metz, Nancy, Reims and Strasbourg). In addition to clinical data, every patient has to fill a diet history questionnaire that included 208 food items. A biobank has been also constituted.The comparisons between cases and controls allow investigating the HCC risk in cirrhotic patients.All these data are of great interest to investigate the relationships between dietary and metabolic factors and the risk of HCC or occurrence of complications in cirrhotic patients.