Moët & Chandon est le leader mondial incontesté dans le secteur des vins mousseux de haute qualité. La sélection des différentes gammes de vins de qualité se fait sur la base de la dégustation de vin, après la fermentation malolactique par la dégustation des jurys d'experts. Une partie importante du volume vinifié ne peut être classé parmi les vins les plus qualitatifs à cause d'un caractère organoleptique appelé «trait lactique». Cette caractéristique est due à la formation de métabolites volatils au cours de la fermentation du vin en particulier diacétyle, acétoïne et de 2,3-pentanedione. Le diacétyle, également connu sous le nom de 2,3-butanedione, est le principal marqueur associé à l'apparition de notes beurrées. Moët & Chandon souhaite commencer une thèse pour contrôler l'apparition de trait lactique dans ses vins de bases. Bien que la production de diacétyle se produit à la fois pendant la fermentation alcoolique (FA) et la fermentation malolactique, la thèse se concentrera sur la gestion de la FA. Une approche multi-factorielle basée à la fois sur l'ingénierie microbiologique et chimique sera mis en œuvre. Dans un premier temps, le travail visera à mieux comprendre le fonctionnement et la régulation des voies métaboliques impliquées dans la formation de diacétyle. De cette information, nous allons développer des stratégies de contrôle de la fermentation afin de minimiser le caractère lactique de vins. Dans ce travail, le rôle et l'impact des paramètres de fermentation sera particulièrement évalué. Le projet commencera par la mise en œuvre des outils d'analyse nécessaires au suivi des marqueurs de trait lactique (diacétyle, acétoïne, 2,3-pentanedione, ...). Deuxièmement, sur un support synthétique, le projet permettra de caractériser le processus de fermentation. Surtout, les équilibres azotés seront contrôlés et les cinétiques de synthèse des composés responsables de trait d'arôme lactique seront déterminées. Une étude de l'impact des acides aminés précurseurs permettra de mieux comprendre le rôle du métabolisme de l'azote. Enfin, l'étude de l'effet de divers facteurs tels que la nature des substances nutritives, température de fermentation et l'apport en oxygène devrait conduire à l'élaboration de stratégies de contrôle rendant possible la diminution du caractère lactique dans les vins destinés à la fermentation secondaire. Dans la dernière partie de projet, les différentes stratégies développées sur moûts synthétiques seront évaluées dans des conditions de vinification réelles. / Champagne company Moët & Chandon is the undisputed worldwide leader in the high quality sparkling wines sector. The selection of different ranges of quality wine is done on the basis of the wine tasting, after malolactic fermentation by tasting expert juries. A significant part of the vinified volume cannot be valued among the most qualitative wines because of a particular feature called « lactic trait ». This trait is attributable to the formation of volatile metabolites during wine fermentation particularly diacetyl, acetoin and 2,3-pentanedione. Diacetyl, also known as 2,3-butanedione, is the main marker associated with the appearance of milky-buttery notes. Champagne company Moët & Chandon wishes to initiate a thesis to control the onset of lactic trait in its wines. Although the production of diacetyl occurs both during alcoholic fermentation (AF) and malolactic fermentation, the thesis will focus on the management of AF. A multi-factorial approach based on both microbiological and chemical engineering will be implemented. At first, the work will aim to better understand the functioning and regulation of metabolic pathways involved in the formation of diacetyl. From this information, we will develop some strategies of fermentation control to minimize the lactic trait of wines. In this work, the role of fermentation parameters will be particularly evaluated. The project will start by the implementation of the analytical tools needed to monitor markers of lactic trait (diacetyl, acetoin, 2,3-pentanedione, ...). Secondly, on synthetic media, the project will allow to characterize the fermentation process. Especially, nitrogen balances will be performed and the kinetics of synthesis of the aroma compounds responsible of lactic trait will be determined. A study of the impact of the precursor amino acids will enable to better understand the role of the nitrogen metabolism. Finally, the study of the effect of various factors such as the nature of nitrogen nutrients, fermentation temperature and oxygen intake should lead to the development of control strategies making possible the decrease of the lactic trait in wines intended for the secondary fermentation. In the final part of the work, the different strategies developed on synthetic must will be assessed in real winemaking conditions.

Le palmier à huile, Elaeis guineensis (Eg), produit deux huiles d’une importance économique majeure, l’huile de palme et l’huile de palmiste, extraites respectivement du mésocarpe et de l’albumen. Alors que l’acide laurique (12:0) prédomine dans l’huile de l’albumen, les acides gras (AG) majoritaires de l’huile du mésocarpe sont les acides palmitique (16:0) et oléique (18:1). Par ailleurs, la teneur en huile à maturité est très différente entre ces tissus. Dans la première partie de ce travail, leur transcriptome a été comparé afin d’identifier les mécanismes qui gouvernent leurs différences de composition lipidique. Les contributions des voies plastidiale et cytosolique de la glycolyse diffèrent considérablement entre le mésocarpe et l’albumen. L’accumulation de 12:0 repose sur la surexpression d’un paralogue codant pour une isoforme spécialisée d’acyl-ACP thioestérase (FatB), et le recrutement concerté d’isoformes spécifiques des enzymes impliquées dans l’assemblage des triacylglycérols. Trois paralogues du facteur de transcription (FT) WRI1 ont été identifiés, parmi lesquels EgWRI1-1 et EgWRI1-2 sont transcrits massivement dans respectivement le mésocarpe et l’albumen. Les changements de composition lipidique de feuilles de tabac agro-infiltrées avec plusieurs combinaisons des paralogues de FatB et de WRI1 identifiés valident leur fonction.Le palmier à huile Américain, E. oleifera (Eo), accumule aussi de l’huile dans le mésocarpe, mais en quantité moindre que chez Eg. La composition en AG de l’huile est également très différente entre Eg et Eo, notamment la teneur en 16:0 qui est deux fois moins élevée chez Eo que chez Eg. Dans la deuxième partie de ce travail, des analyses de coexpression génique, des mesures de l’expression allélique spécifique et des analyses multivariées conjointes de données transcriptomiques et lipidiques, ont été conduites dans une population d’hybrides rétrocroisés entre Eg et Eo. Le réseau de coexpression génique construit révèle une coordination transcriptionnelle étroite entre la voie plastidiale de la glycolyse, le métabolisme de l’amidon, des voies de recapture du carbone, la perception des sucres et la synthèse des AG. La biogénèse des plastes et le transport auxinique sont les deux autres processus les plus étroitement reliés à la synthèse des AG. En plus de WRI1, deux nouveaux FT, appelés NF-YB-1 et ZFP-1, ont été trouvés au cœur du module de synthèse des AG. Les analyses de coexpression identifient également de nouveaux gènes potentiellement impliqués dans la synthèse des lipides. Enfin, la teneur en 16:0 de l’huile semble principalement contrôlée par le niveau de transcription du gène codant pour la beta-kétoacyl-acyl carrier protein (ACP) synthase, qui catalyse l’élongation du 16:0-ACP en 18:0-ACP dans le plaste.Enfin, la troisième partie de ce travail vise à explorer les relations entre la composition lipidique des graines, d’une part, et des paramètres phylogénétiques, biogéographiques et écologiques, d’autre part, au sein de la famille des Arécacées. La teneur en lipides et la composition en AG ont été caractérisées chez 177 espèces de palmiers, révélant une diversité considérable à l’intérieur de cette famille. Les espèces dont les graines accumulent le plus d’huile appartiennent à la tribu Cocoseae. En revanche, des espèces qui accumulent du 12:0 existent dans toutes les tribus. Les analyses multivariées basées sur la composition en AG regroupent de manière satisfaisante les espèces appartenant à une même tribu. Cependant, ces classifications présentent une topologie qui concorde peu avec la phylogénie. Aucune association claire n’a été identifiée entre les paramètres biogéographiques et écologiques et la composition en AG. Néanmoins, une corrélation significative entre la teneur en AG insaturés et l’altitude maximale de l’aire d’origine a été trouvée dans certaines tribus. / Oil palm, Elaeis guineensis (Eg) produces two oils of major economic importance, commonly referred to as palm oil and palm kernel oil, extracted from the mesocarp and the endosperm, respectively. While lauric acid (12:0) predominates in endosperm oil, the major fatty acids (FA) of mesocarp oil are palmitic (16:0) and oleic (18:1) acids. In addition, the two tissues display high variation for oil content at maturity. In the first part of this PhD work, tissue transcriptome and lipid composition were compared during development to gain insight into the mechanisms that govern such differences in oil content and FA composition. The contribution of the cytosolic and plastidial glycolytic routes differs markedly between the mesocarp and seed tissues. Accumulation of lauric acid (12:0) relies on the dramatic upregulation of a specialized acyl-ACP thioesterase paralog and the concerted recruitment of specific isoforms of triacylglycerol assembly enzymes. Three paralogs of the WRI1 transcription factor were identified, of which EgWRI1-1 and EgWRI1-2 were massively transcribed during oil deposition in the mesocarp and the endosperm, respectively. Changes in triacylglycerol content and FA composition of Nicotiana benthamiana leaves infiltrated with various combinations of WRI1 and FatB paralogs from oil palm validate functions inferred from transcriptome analysis.The American oil palm, E. oleifera (Eo), also stores oil in the mesocarp, but in lower amount than in Eg. Mesocarp oil fatty acid (FA) composition also differs considerably between Eg and Eo, especially the 16:0 content which is two-times lower in Eo than in Eg. In the second part of this work, the mechanisms that govern oil synthesis and FA composition in the two species were investigated. Gene-to-gene coexpression analysis, quantification of allele-specific expression, and joint multivariate analysis of transcriptomic and lipid data, were carried out in an interspecific backcross population between Eg and Eo. The gene coexpression network built reveals the tight transcriptional coordination of the plastidial glycolytic route, starch metabolism, carbon recapture pathways and sugar sensing with fatty acid synthesis (FAS). Plastid biogenesis and auxin transport are the two other biological processes the most tightly connected to FAS in the network. In addition to WRI1, two novel TFs, termed NF-YB-1 and ZFP-1, were found at the core of the FAS module. Coexpression analysis also identifies novel genes likely involved in lipid biosynthesis pathways. Finally, the level of 16:0 in oil seems primarily controlled by the level of transcription of the gene coding for beta-ketoacyl-acyl carrier protein (ACP) synthase II, which catalyzes the elongation of 16:0-ACP to 18:0-ACP in the plastid.Finally, the third part of this work aimed to explore relationships between seed lipid composition on one hand, and phylogenetic, biogeographic and ecological parameters on the other, in the family Arecaceae. Oil content and FA composition were characterized for 177 species of the palm family, revealing a considerable intra-family diversity for seed lipid composition. Species whose seeds store the highest amounts of oil belong to the tribe Cocoseae. By contrast, species that accumulate 12:0 in their seeds occur in all tribes. Multivariate analyses based on FA composition satisfactorily group species belonging to the same tribe. However, only a few of the groups display topologies that are congruent with phylogenetic data. No clear associations were identified between biogeographic and ecological traits and FA composition. However, a tribe-dependent significant correlation was observed between unsaturated FA content and maximum elevation in native area.

Les cellules eucaryotes sont caractérisées par le cloisonnement des organelles par des membranes. La communication entre les différents compartiments cellulaires est assurée par deux voies de transport : le transport vésiculaire et transport non-vésiculaire. Le transport vésiculaire permet à la fois le trafic des protéines et des lipides d'un compartiment à un autre, alors que le transport non-vésiculaire permet uniquement le trafic des lipides. En effet, les lipides jouent un rôle essentiel dans l'organisation cellulaire. Au cours de ma thèse, je me suis intéressé au rôle des lipides dans le trafic intracellulaire, en utilisant la levure comme organisme modèle. Dans une première partie de ma thèse, j'ai étudié les hélices amphipathiques qui permettent le ciblage des protéines vers des compartiments cellulaires spécifiques. Dans une étude précédente, réalisé au laboratoire a montré que ces hélices amphipathiques interagissaient directement avec les lipides membranaires, ce qui permet un adressage spécifique des protéines en fonction des environnements lipidiques dans la cellule. Deux hélices amphipatiques ont fait l’objet de cette étude : le motif ALPS qui cible les vésicules de la voie sécrétoire précoce, et alpha-synucléine qui reconnaît et fixe les vésicules du compartiment trans-Golgi-membrane plasmique. Dans cette première partie de la thèse j’ai cherché à identifier des motifs similaires à celui d’alpha-synucléine dans les protéines de levure, et de déterminer leurs rôles dans la cellule. Dans une seconde partie de ma thèse, en collaboration avec le laboratoire du Dr Thierry Galli, j'ai étudié de nouveaux composants impliqués dans le métabolisme lipidique aux sites de contact entre le réticulum endoplasmique et la membrane plasmique. Les sites de contact membranaires sont des régions de proches appositions (de l'ordre de 10 à 30 nm) entre deux membranes, généralement entre la membrane du réticulum endoplasmique (RE) et une autre organelle. Ce sont principalement des sites de transfert des lipides et d'ions. Maja Petkovic dans le laboratoire de Thierry Galli a fait la découverte que la protéine SNARE du RE, Sec22, interagit avec une syntaxine (Stx1) de la membrane plasmique dans les neurones, ce qui permet un nouveau mécanisme de contact entre ces deux membranes. J’ai donc essayé de voir si ce mécanisme est conservé chez la levure. Les résultats que j'ai obtenus ont confirmé que la levure Sec22 est capable d'interagir avec une protéine SNARE SSO1 localisée à la membrane plasmatique et homologue de Stx1. J'ai trouvé par co-immunoprecipitation que Sec22 et SSO1 deux interagissent avec les protéines de transfert des lipides localisées aux sites de contact. L'utilisation d'une sonde spécifique au Phosphatidylinositol-4 phosphate (PI4P), nous a permis de montrer que Sec22 est impliquée dans la régulation du niveau de PI4P à la membrane plasmique. Pour disséquer les deux fonctions de Sec22, dans la voie sécrétoire et aux sites de contact, nous avons utilisé l'approche des suppresseurs multicopies dans la levure. Parmi les suppresseurs identifiés, nous avons trouvé le Sfh1, une protéine qui a un rôle potentiel dans le transfert des lipides. Ces résultats confirment bien ceux obtenus par l’équipe de Thierry Galli, montrant que Sec22 a un nouveau rôle aux sites de contact entre le RE et la membrane plasmique et suggèrent que ce complexe SNARE pourrait être impliqué dans transfert de lipides chez la levure. / Eukaryotic cells are characterized by their internal membrane compartmentalization, with the various specialized organelles of the cell bounded by lipid membranes. Communication between different cellular compartments occurs via two transport pathways: vesicular transport and non-vesicular transport. Vesicular transport carries both proteins and lipids from one compartment to another in cells, whereas non-vesicular transport carries only lipids. An emerging idea is the important role that lipids play in cellular organization. Lipid binding amphipathic helices such as the ALPS (amphipathic lipid packing sensor) motif are targeted to membranes of a specific lipid composition, and hence act to transfer information encoded in membrane lipids to the vesicle trafficking machinery. The lipid composition of the membranes of different organelles is therefore of great importance. One mechanism that cells use to maintain the distinct lipid compositions of organelles is lipid transport, which occurs preferentially at membrane contact sites (MCS). MCS are regions of close appositions, on the order of 10 to 30 nm, between two membranes, generally between the membrane of the endoplasmic reticulum (ER) and another organelle. In my thesis, I addressed two aspects of how lipids and their transport function in intracellular trafficking, using yeast as a model system. First, I studied amphipathic motifs that mediate targeting of proteins to specific compartments in cells. Lipid binding amphipathic helices were shown in a previous study in the laboratory to mediate specific targeting to distinct lipid environments via direct protein-lipid interactions, both in vitro and in cells. One of these, the ALPS motif, targets vesicles of the early secretory pathway. The other, alpha-synuclein, targets vesicles travelling between the late Golgi, the plasma membrane and endosomes. I studied new potential alpha-synuclein-like motifs in yeast proteins, and their roles in cells. In a second project, in collaboration with the laboratory of Dr. Thierry Galli, I studied new compenents involved in lipid metabolism at contact sites between the endoplasmic reticulum and the plasma membrane. Maja Petkovic in the laboratory of Thierry Galli made the important discovery that the ER-localized SNARE protein Sec22 interacts with a plasma membrane syntaxin in neurons, thus providing a novel mechanism for mediating close contact between these two membranes. I addressed the question of whether this mechanism is conserved in yeast. The results I obtained confirmed that yeast Sec22 is able to interact with a SNARE protein localized to the plasma membrane, Sso1. I found by co-immunoprecitation that Sec22 and Sso1 both interact with lipid transfer proteins localized to ER-plasma membrane contact sites. Using a specific probe for phosphatidylinositol-4 phosphate (PI4P), we showed that Sec22 was involved in regulating the level of PI4P at the plasma membrane. These results extend to yeast those obtained by Maja Petkovic, Thierry Galli and colleauges showing that Sec22 has a novel role at ER-plasma membrane contact sites, and suggest that this SNARE complex might be implicated in lipid transfer at these sites in yeast.

Au cours de l'obésité, l'excès de lipides circulants, est stocké dans les organes périphériques, principalement dans le foie. Ce stockage ectopique de lipide peut avoir, à long terme, des conséquences délétères sur le métabolisme glucidique. Au long cours, l'excès de lipides hépatiques peut conduire au développement de stéatopathies métaboliques pouvant évoluer vers la cirrhose et le cancer du foie. Dans l'hépatocyte, le métabolisme et l'homéostasie lipidique sont finement régulés par la balance entre la synthèse (LDN) et l'utilisation (ß-oxydation) des lipides. Ces deux voies métaboliques sont sous le contrôle de plusieurs facteurs de transcriptions comme ChREBP, SREBP1 PPARƴ ou PPARa. La compaction et l'accessibilité de la chromatine sont des éléments cruciaux pour la régulation indirecte de l'activité de ces facteurs de transcription. Dans le noyau, la compaction de l'ADN est régulée par les histones mais aussi par les protéines High Mobility Group (HMG). Parmi la famille des protéines HMG, la protéine High Mobility Group box 1 (HMGB1), principalement localisée dans le noyau, est capable de réguler de façon indirecte la transcription de gènes dans de nombreux tissus. En plus de son rôle nucléaire, HMGB1 peut être activement sécrétée par les cellules innées au cours de phénomènes inflammatoires aigus. Chez la souris, la délétion totale de cette protéine entraine une hypoglycémie périnatale létale. De plus, chez la souris, les concentrations circulantes d'HMGB1 sont augmentées lors d'un stress métabolique induit par un régime hyper-lipidique (HFD). Tous ces résultats suggèrent un rôle d'HMGB1 dans le métabolisme hépatique et énergétique ainsi que dans les processus inflammatoires de bas-bruits associés au stress métabolique. [...] / During obesity, the excess of circulating lipids, are stored in the peripheral organs, and mainly in the liver. This ectopic storage of lipids may have long-term deleterious consequences on carbohydrate metabolism. Over time, excess of intra-hepatic lipids can lead to the development of steatohepatitis that can evolve to cirrhosis and liver cancer. In the hepatocyte, lipid homeostasis is finely regulated by the balance between synthesis (de novo lipogenesis-DNL) and degradation (ß-oxidation) of lipids. These two metabolic pathways are under the control of several transcription factors like ChREBP, SREBP1, PPARƴ or PPARa. The compaction and accessibility of chromatin are crucial parameters, which regulate the activity of these transcription factors. In the nucleus, the compaction of DNA is regulated by histones but also by High Mobility Group (HMG) proteins. Among the HMG protein family, High Mobility Group box 1 protein (HMGB1), mainly located in the nucleus, is able to indirectly regulate gene transcription in many tissues. In addition to its nuclear role, HMGB1 can be actively secreted by innate immunes cells during acute inflammatory reactions. In mice, the global deletion of Hmgb1 gene leads to perinatal lethality due to a severe hypoglycemia. Moreover, preliminary data from our laboratory show that circulating concentrations of HMGB1 are increased in mice subjected to high fat diet (HFD). All these results support a role of HMGB1 in hepatic and energetic metabolism but also in tissue-low grade inflammation related to metabolic stress. [...]

Mycobacterium tuberculosis est la bactérie responsable de la tuberculose (TB), une infection pulmonaire grave. La TB est un problème majeur de santé publique mondial ; un tiers de la population mondiale est porteur de M. tuberculosis et l'émergence de formes de TB résistantes aux antibiotiques confirme la nécessité de développer de nouvelles approches thérapeutiques. Pour atteindre cet objectif, il est crucial de mieux comprendre les mécanismes infectieux de M. tuberculosis. L'équipe de C. Guilhot s'intéresse aux lipides de l'enveloppe bactérienne impliqués dans la virulence de M. tuberculosis, en particulier lors de l'interaction du bacille avec les macrophages de l'hôte. Un type de lipide en particulier s'est démarqué pour son rôle crucial dans cette interaction : les Dimycocérosates de Phthiocérol (DIM). Malgré leur importance, le mécanisme d'action moléculaire des DIM n'est toujours pas connu. Les objectifs de ma thèse ont été 1) d'étudier le rôle des DIM dans le trafic intracellulaire de M. tuberculosis au sein du macrophage, et 2) de comprendre les mécanismes d'action des DIM dans la virulence. Par une combinaison de méthodes biologiques et biophysiques, nous avons montré que les DIM contribuent à l'induction de la rupture du phagosome et de l'apoptose du macrophage infecté par M. tuberculosis, en collaboration avec un autre facteur majeur de virulence bactérien, ESAT-6. Au niveau moléculaire, nous avons confirmé que les DIM sont transférés dans la membrane du macrophage au contact avec la bactérie, et y induisent une rigidification membranaire locale. Nous avons aussi montré que les DIM dans une membrane sont capables de potentialiser l'activité membranolytique d'ESAT-6 et d'autre(s) facteur(s) encore non identifiés. Les DIM ont un rôle pléiotropique dans l'interaction de M. tuberculosis avec le macrophage. Leur mécanisme d'action impliquerait des modifications des propriétés biophysiques membranaires, modifiant l'activité des effecteurs membranaires bactériens et potentiellement de l'hôte. Ces travaux ouvrent la voie à l'étude du mécanisme d'action d'autres lipides de virulence dont certains pourraient également s'insérer dans la membrane du macrophage. / Mycobacterium tuberculosis is the bacterium responsible for tuberculosis (TB), a severe respiratory disease. TB is a major public health threat; one third of the world's population is latently infected by M. tuberculosis, and the emergence of antibiotic-resistant forms of TB confirms that there is a need to develop new therapeutic approaches to control the spread of TB. However, in order to attain that goal, it is crucial to decipher the infectious mechanisms of M. tuberculosis. Research in the team of C. Guilhot focuses on lipids from the envelope of M. tuberculosis which are involved in virulence, in particular those implicated in the interaction of the bacteria with host macrophages. One of these lipids stands out for its crucial role in this interaction: Phthiocerol Dimycocerosate (DIM). Despite its importance, the molecular mechanism of action of DIM is still unknown. The objectives of my PhD were 1) to study the role of DIM in the intracellular trafficking of M. tuberculosis in macrophages, and 2) to decipher the molecular mechanism of action of DIM. By a combination of biological and biophysical techniques, we showed that DIM contributes to phagosomal rupture and induction of apoptosis in macrophages infected with M. tuberculosis, in collaboration with another major virulence factor: ESAT-6. At the molecular level, we confirmed that DIM is transferred to the membrane of the macrophage on contact with M. tuberculosis and induces a local membrane rigidification around the point of contact with the bacterium. We observed that DIM incorporated in membranes is able to promote the membranolytic activity of ESAT-6, and other yet unidentified bacterial factor(s). DIM has a pleiotropic role in the interaction between M. tuberculosis and macrophages, presumably through alterations of the membrane's biophysical properties that influence the activity of membrane effectors from both the bacteria and the host. Thus, this work paves the way for the study of the mechanisms of action of other virulence lipids, some of which could also be inserted in the macrophage membrane.

En milieu marin, toute surface immergée est soumise à une colonisation par de nombreux organismes (biofouling). Le développement de biofilms est une étape clé du phénomène. Les systèmes de communication y sont contrôlés par le biais de signaux chimiques. Dans ce travail, l’étude de la signature métabolique de biofilms naturels formé in situ a été réalisée selon un gradient de pollution en contaminants métalliques dans la rade de Toulon et selon la nature du revêtement de la surface immergée. De nettes variations chimiques des biofilms prélevés sont observées et sont corrélées avec des variations en termes de communauté microbiennes. L’étude in vitro de 4 souches bactériennes issues de biofilms naturels a permis, après optimisation des méthodologies d’analyse, une discrimination selon leur profil métabolique. Des biomarqueurs ont été mis en évidence, avec notamment la production de lipides ornithine par la souche Pseudoalteromonas lipolytica. La réponse biologique de cette souche en fonction de son phénotype et face à un stress cuprique a été étudiée par métabolomique et protéomique révélant d’importantes modulations de certaines voies biosynthétiques. / In the marine environment, any immersed surface is subjected to colonization by many organisms (biofouling). The biofilms development is a key stage of this phenomenon. Communication systems are controlled in these structures by chemical signals. In this work, the study of the chemical signature of natural biofilms formed in situ was carried out among a gradient of contamination of metal contaminants in the bay of Toulon and according to the nature of the coating on the immersed surface. Clear chemical variations of the biofilms collected were observed and were correlated with variations in microbial community. The in vitro study of 4 bacterial strains harvested from natural biofilms allowed, after optimization of the analysis methodologies, their discrimination according to their metabolic profile. Biomarkers were highlited, particularly ornithine lipids production by the Pseudoalteromonas lipolytica strain. The biological response of this strain depending on its phenotype and face to copper stres was studied by metabolomics and proteomics revealing important modulations of certain biosynthetic patways.

Dans un contexte d'augmentation forte de la prévalence de l'obésité, l'Etude Longitudinale Prospective Alimentation et Santé (ELPAS) a été initiée en 2001, avec l'objectif principal d'étudier chez l'enfant et l'adulte la faisabilité et l'efficacité clinique d'une alimentation isocalorique appauvrie en lipides et en glucides simples et augmentée en glucides complexes. Il s'agit d'une étude d'intervention nutritionnelle randomisée et contrôlée, réalisée en 2005/2006 chez 1013 familles parisiennes. Plusieurs travaux ont été réalisés durant la phase de préparation :

La recherche de vecteurs non viraux pour la thérapie génique est un domaine très développé. Les systèmes cationiques montrent une forte efficacité de transfection in vitro, mais cette activité est considérablement diminuée in vivo car les complexes ADN/vecteur, du fait de leur charge globale positive, sont rapidement éliminés de la circulation sanguine. Les lipopolythiourées sont des systèmes non cationiques qui représentent une alternative aux lipides cationiques: ils permettent de réduire de moitié l'élimination précoce après une injection intraveineuse. Dans ce mémoire est décrite la synthèse d'une famille de seize lipopolythiourées dont la structure repose sur une tête polaire branchée à deux motifs thiourée. Ces lipides présentent une grande diversité au niveau de l'ancre hydrophobe, de l'espaceur, du répartiteur et des terminaisons. L'évaluation de cette famille a été réalisée de façon systématique et la recherche du mécanisme d'action a été entreprise. Ces études ont permis la mise au point de lipopolythiourées d'une formulation facile et possédant un pouvoir transfectant du même ordre de grandeur que celui des lipides cationiques.

La matière organique (MO) des sols est un réservoir important de carbone sur Terre. Le stock de MO dépend de facteurs biologiques, ainsi la MO des sols constitue le compartiment du cycle global du carbone le plus sensible aux perturbations anthropiques, mais aussi climatiques. Lors de sa biodégradation, la MO représente une source de CO2 atmosphérique, aussi une meilleure connaissance de sa structure et de sa dynamique est nécessaire afin de pouvoir modéliser et prévoir les variations de CO2 atmosphériques liées à des modifications du milieu. Différents pools cinétiques ont été distingués au sein de la MO des sols dont les temps de renouvellement varient de la dizaine d'année au millénaire. Les pools aux temps de résidence les plus importants forment un stock de carbone stable peu soumis aux perturbations. La détermination qualitative et l'estimation quantitative de ce stock de carbone reste encore à améliorer. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la structure et à la dynamique des lipides, qui sont souvent considérés comme relativement stables, et à une fraction chimiquement réfractaire, obtenue à la suite d'un protocole comprenant des hydrolyses acides et basiques. Cette fraction est susceptible de présenter également une résistance à la biodégradation. Pour cela, nous avons étudié deux sols sableux (podzols) des Landes appartenant à une chronoséquence: un sol forestier ayant été converti à la culture de maïs. La détermination de la composition lipidique dans trois fractions granulométriques (sable, limon et argile), notamment par CG-SM, de ces deux sols a permis d'accéder à de nombreuses informations tant sur leur source que sur leur dynamique. Les méthodes spectroscopiques (RMN 13C, IRTF) associées à des méthodes pyrolytiques et à des oxydations chimiques ont fourni des renseignements sur la composition chimique de la matière organique réfractaire (MOR) et sa structure. La comparaison des deux sols a révélé une influence de la mise en culture du sol forestier sur les lipides ainsi que sur la MOR. De plus l'utilisation du marquage naturel par le carbone 13 a permis d'obtenir des données sur la dynamique tant de la matière organique du sol, que des lipides ou de la MOR.

Le dogme relatif à la radiorésistance du Système Nerveux Central (SNC) a vécu. Les progrès en neurosciences permettent aujourd'hui de reconsidérer les dysfonctionnements cognitifs radio-induits observés au décours des radiothérapies ou après un accident d'irradiation, et d'envisager des moyens diagnostiques et thérapeutiques adaptés. Nous avons développé un modèle Rat afin d'étudier les effets d'une irradiation gamma corps entier à dose sublétale (4,5 Gy). Celle-ci induit des troubles de l'apprentissage et de la mémorisation d'une tâche en cours d'acquisition durant le premier mois – lesquels sont prévenus par l'administration d'une molécule radioprotectrice de référence (amifostine) – tandis qu'elle ne semble pas perturber la mémoire rétrograde. Précocement, une vague apoptotique survient 5 à 9 heures après exposition dans la zone sous-ventriculaire avec, en parallèle, une neurogenèse anéantie. Deux jours après irradiation, l'étude métabolique ex vivo réalisée par RMN HRMAS (High Resolution Magic Angle Spinning) suggère la présence d'un œdème cérébral tandis que l'étude des lipides cérébraux en RMN liquide confirme l'atteinte membranaire (élévation du cholestérol et des phospholipides). Le profil lipidique se normalise ensuite tandis qu'une réaction gliale apparait. Enfin, 1 mois post-irradiation, l'élévation du GABA, neurotransmetteur inhibiteur du SNC, dans 2 structures cérébrales distinctes, s'accompagne d'une diminution de la taurine dans l'hippocampe qui persiste 6 mois. Notre modèle intégré permet ainsi de valider des biomarqueurs quantifiables en spectroscopie RMN in vivo – prochaine étape expérimentale – et de tester de nouvelles thérapeutiques radioprotectrices.