Nous proposons un modèle théorique original pour décrire le processus de formation et la coexistence de phase dans les mélanges ternaires de phospholipides et de cholestérol. Ce modèle combine les effets de transitions de phase liquide-gel, décrits à l'aide d'un paramètre d'ordre interne, et les effets de mélange non-idéaux inspirés des modèles de Flory pour décrire l'influence du cholestérol. Notre approche thermodynamique décrit avec un réel succès la coexistence de mélanges phospholipide binaires, tel que DOPC-DPPC. Le paramètre d'ordre inspiré de l'approche de Doniach et de l'analogie avec le modèle d'Ising sous champ magnétique modélise de façon simplifiée la thermodynamique des chaînes alkyles dans la bicouche lipidique. Nous obtenons d'une part des diagrammes ternaires ressemblant aux diagrammes expérimentaux mais aussi la dépendance en température des équilibres de phases. Nous décrivons également des diagrammes pour d'autres espèces, telles que PSM, POPC ou DiphytanoylPC. Notre approche, combinant géométrie discrète et résolution des équations analytiques pour la détermination des caractéristiques des diagrammes de Gibbs est novatrice, et s'applique à une classe étendue de modèles thermodynamiques avec paramètre d'ordre. Nous cherchons ensuite à décrire des systèmes inhomogènes à l'aide d'une généralisation de Ginzburg-Landau du modèle précédent. Une application importante consiste à déterminer la tension de ligne $\tau$ et le profil d'une interface entre macrodomaines de phase liquide ordonné et désordonné. Enfin, nous étendons la théorie du mouillage de Cahn à la description de l'environnement d'une inclusion circulaire de rayon fini $R$ dans un ``océan lipidique'', à coexistence et hors coexistence. Nous discutons pour finir les effets de la proximité du point critique et ses conséquences quant aux interactions entre impuretés induites par les effets de mouillage. / We propose a new theoretical model for describing the formation and the phase coexistence in ternary mixtures of phospholipids and cholesterol. This model combines the properties of the liquid-gel phase transition, described with an internal order parameter, with some non ideal mixing behavior accounting for the influence of cholesterol, and inspired by Flory's description of polymer melts. Our thermodynamical approach successfully accounts for the coexistence of binary phospholipid mixtures such as DOPC-DPPC. The order parameter, originally introduced by Doniach, describes in a simplified manner the thermodynamics of the alkyl chains in a lipid bilayer, by analogy with the Ising model under magnetic field. We not only obtain ternary diagrams resembling to experimental diagrams, but also discuss the evolution of these phase equilibria with temperature. This approach is then generalized to other lipid components, namely PSM, POPC and DiphytanoylPC.Our approach, made of a combination of discrete geometry calculations and numerical resolutions of the analytical equations for determining the properties of the Gibbs diagram is novel, and applies to a wide class of thermodynamic models with order parameters. A Landau-Ginzburg extension of the above model allows us to study inhomogeneous systems. A firstimportant application consists in determining the line tension $\tau$ and the profile of an interface separating macrodomains of ordered and disordered liquid phase. We extend Cahn's wetting theory to the case of a circular inclusion of finite radius $R$ in a ``lipid sea'', at coexistence and offcoexistence. We finally discuss the effects of the proximity of a critical point, and the consequences relative to mutual interactions between impurities induced by the wetting process.

Para avaliar o efeito de uma refeição-teste rica em lipídeos, assim mimetizando o estado pós-prandial durante o dia, nos parâmetros metabólicos e na reatividade vascular, foram estudados quatro grupos de pacientes do sexo masculino, assim divididos: com diabetes mellitus Tipo 2 e sem doença arterial coronariana (DM, n = 10), com doença arterial coronariana e com diabetes mellitus Tipo 2 (DM + DAC, n = 11), com doença arterial coronariana e sem diabetes mellitus (DAC, n = 11) e Controle (n = 7). Todos os pacientes, após receberem uma dieta rica em gordura (60g) e pobre em hidratos de carbono (14g), foram avaliados em termos de perfil lipídico antes (0h) e 2h, 4h, 6h e 8h após a ingestão e realizada a avaliação da reatividade vascular nos tempos 0h, 4h e 8h. A reatividade vascular foi estudada por ultra-som de alta resolução, medindo-se a resposta vasodilatadora da artéria braquial durante hiperemia reativa (vasodilatação endotélio-dependente) e após administração de nitroglicerina (endotélio-independente). HbA1c não foi diferente entre os grupos do estudo, exceto, como seria de se esperar, nos Controles, que foi normal (média ± DP) (DAC: 6,3 ± 0,6% vs DM + DAC: 7,6 ± 1,6% vs DM: 6,8 ± 1,7% vs Controle: 5,43 ± 0,45%). Por outro lado, a glicemia e insulina de jejum foram significativamente menores dos DAC e grupo Controle, sendo similar nos dois grupos. Dos outros parâmetros metabólicos, apenas o ácido úrico foi significativamente maior no grupo DAC (p = 0,025) em comparação aos outros. Vasodilatação da artéria braquial pós-isquemia antes do teste de sobrecarga foi semelhante entre os grupos (DAC: 7,44 ± 4,30% vs 7,01 ± 4,53% no DM vs 10,34 ± 5,10% no DM+DAC vs 9,91 ± 2,97% no grupo Controle. A vasodilatação após administração de nitrato (realizada no dia anterior ao teste de sobrecarga lipídica) também se manteve dentro da normalidade nos quatro grupos, sem diferença entre eles (DAC: 19,85 ± 8,66% vs 15,68 ± 11,43% no DM vs 21,24 ± 11,82% no DM+DAC e 20,05 ± 3,73% no grupo Controle). HOMAIR (Homeostasis Model for Assessment of insulin resistance) aumentou progressivamente nos grupos DAC, DM e DM+DAC, respectivamente, sendo significativamente menor no grupo Controle. Após sobrecarga, os níveis de triglicerídeos aumentaram significativamente nos quatro grupos, com pico nos tempos 4h e 6h (p < 0,001 nos quatro grupos para 2h, 4h, 6h e 8h vs 0h). O colesterol total apresentou aumento, com p < 0,001 para 4h e 6h e p = 0,0019 para 8h, em comparação com 0h, nos quatro grupos. O LDL-colesterol (p = 0,001) e o HDL-colesterol (p < 0,001) apresentaram decréscimo em todos os tempos após o teste em relação ao basal. Não houve diferença significativa entre os quatro grupos no perfil lipídico após sobrecarga de gordura. A glicemia foi significativamente mais baixa nos grupos DAC e Controle do que nos grupos DM e DM+DAC. Nos grupos DAC e Controle, a glicemia manteve-se inalterada durante o teste. Os grupos DM e DM+DAC apresentaram um decréscimo significativo nos níveis glicêmicos nos tempos 4h, 6h e 8h. (p<0,001 para todos os grupos em relação ao tempo 0h). O comportamento da insulinemia foi semelhante entre os grupos e todos mostraram elevação nos tempos 2h (p<0,001) vs 0h, havendo progressiva queda no decorrer dos tempos, chegando aos níveis basais na oitava hora. A reatividade vascular foi semelhante entre os quatro grupos e não houve diferença nas medidas após sobrecarga. No grupo DM ocorreu uma redução limítrofe na reatividade vascular após a ingestão da sobrecarga lipídica (p = 0,0556). A vasodilatação pós-nitroglicerina também foi semelhante entre os grupos, assim como os resultados obtidos antes e após sobrecarga quando comparados entre si. Este estudo permitiu concluir que a hiperlipemia pós-sobrecarga lipídica nos grupos DAC, DM, DM+DAC e Controle resultou em hiperinsulinemia sem elevação glicêmica, mas sem efeito significativo da reatividade vascular, tanto quando avaliada pela hiperemia reativa (endotélio-dependente), quanto quando estimulada com vasodilatador (endotélio-independente) / To assess the effect of a high-fat meal to simulate to post-prandial state during the day, on the metabolic parameters and endothelial function, four groups of male patients with Coronary Heart Disease and without Diabetes Mellitus (DAC, n= 11); with known Type 2 Diabetes Mellitus and no Coronary Heart Disease (DM, n= 10); and with both Type 2 Diabetes and Coronary Heart Disease (DM+DAC, n = 11) as well as seven healthy controls (Control n = 7) were evaluated before and after receiving a high fat (60g) low carbohydrate (14g) meal test. Lipid profile (basal and 2, 4, 6 and 8 hours after the meal-test) and Vascular reactivity (2, 4 and 8h) were measured. Vascular reactivity was evaluated using high-resolution ultrasound and assessing brachial artery\'s vasodilatory responses during reactive hyperemia (endothelium-dependent vasodilatation), and after nitroglycerin administration, an endotheliumindependent vasodilator. Mean ± SD HbA1c was not significantly by different between groups (DAC: 6.3 ± 0.6% vs DM + DAC: 7.6 ± 1.6% vs DM: 6.8 ± 1,7%) except, as expected in the Control (5.43 ± 0.45%). Furthermore, fasting plasma glucose and insulin were significantly lower in the DAC and Control being however similar in both groups. DAC group had significant by higher uric acid levels than the other three groups (p = 0.025). Post-ischemia brachial artery vasodilation was similar among groups before lipid overload (DAC: 7.44 ± 4.30% vs 7.01 ± 4.53% no DM vs 10.34 ± 5.10% no DM+DAC vs 9.91 ± 2.97% in the Control). Basal change in the brachial artery diameter after sublingual nitrate, performed the day before the fat test, was also within the accepted normal range in all four groups, with no difference in between them (DAC: 19.85 ± 8.66% vs 15.68 ± 11.43 in DM vs 21.24 ± 11.82% in DM+DAC and 20.05 ± 3.73% in the Control). Homeostasis Model for Assessment of insulin sensitivity (HOMAIR) increased significantly and progressively from DAC to DM and to DM+DAC groups, however being significantly lower in the Control. After the fat overload test all four groups had a major increase in triglyceride levels peaking at 4h and 6h after the ingestion (p<0.001) for four groups for 2h, 4h, 6h and 8h vs 0h). Total cholesterol had a increase at all times of sampling (p < 0.001), while LDL-cholesterol (p < 0.001) and HDL-cholesterol (p = 0.001) decreased after the test-meal. Overall, there were no statistical differences among the four groups regarding post load-lipid profile. Glycemia was statistically lower in DAC and Control versus DM and DM+DAC groups. In DAC and Control glicemia was unchanged during testing, DM and DM+DAC groups had a considerable glycemic decrease at times 4h, 6h and 8h after fat-load (p<0.001, for both groups vs 0h). Insulin behaviors was similar among all four groups all of which showed higher levels at 2h (p<0.001 vs 0h, there being a progressive decrease during the test becoming within the basal range at the 8th hour. Vascular reactivity was similar within the four groups and there was no difference through the different measures after fat-loading. In the diabetic group without coronary hearth disease there was a borderline reduction in vascular reactivity after the fat load (p = 0.0556). Vasodilation after nitroglycerin was comparable among the groups again with no differences in the response before and after fat-loading. In conclusion this study showed than the post-load hyperlipemia in DAC,DM, DM+DAC and Control groups resulted in hyperinsulinemia without hyperglycemia and had no significant effects on vascular reactivity both endothelial dependent (hyperemia reactivity) and independent

En milieu marin le carbone organique particulaire (POC) représente 25 % du carbone organique total. Sa dégradation est réalisée par des microorganismes hétérotrophes ayant mis en place diverses stratégies pour parvenir à le dissoudre et l’assimiler. Peu d’études se sont intéressées à la dégradation des composés polymériques et/ou hydrophobes, quasiment insolubles dans l’eau constituant le POC. Parmi ces composés, on retrouve les lipides et les hydrocarbures regroupés sous le terme de COH (composés organiques hydrophobes). La dégradation des COH est réalisée par des bactéries dîtes oléolytiques ayant entre autre pour stratégie la formation de biofilms également qualifiés d’oléolytique. Nos connaissances sur la diversité et la fonctionnalité des biofilms oléolytiques se limitent actuellement aux bactéries spécifiquement étudiées pour leur capacité à dégrader les HC. Ainsi la dégradation des lipides est souvent négligée alors que cette famille de molécules représente une part significative du POC.La diversité taxonomique des bactéries formant des biofilms oléolytiques a été déterminée par un criblage de 199 souches marines sur 4 substrats : un alcane (paraffine), un triglycéride (tristéarine), un acide gras (acide palmitique) et une cire (l’hexadécyl palmitate). Cette étude a révélé que les bactéries oléolytiques (formant un biofilm sur au moins 1 des substrats) sont relativement répandues parmi les bactéries marines puisque qu’elles représentent 18.7 % des souches testée. Cette étude montre également que les bactéries capables d’assimiler les alcanes sont également capables d’assimiler au moins un lipide. Les bactéries hydrocarbonoclastes, jusqu’alors décrites comme spécialisées, voir restreintes à l’assimilation des hydrocarbures, présentent donc une gamme de substrats s’étendant aux lipides. La corrélation positive entre la capacité d’assimilation des alcanes et l’assimilation des lipides suggère un lien physiologique entre l’assimilation de ces deux familles de COH. L’activité lipase qui est essentielle à l’assimilation des triglycérides mais pas à l’assimilation des alcanes, a été mesurée dans des cultures de souches oléolytiques poussant sur acétate, triglycéride ou hexadécane. Comme attendu, les cultures sur triglycérides montrent toutes une surexpression de l’activité lipases par rapport aux cultures sur acétate. Les cultures sur hexadécane montraient aussi une surexpression de l’activité lipase renforçant l’idée d’un lien physiologique entre dégradation des alcanes et dégradation des lipides. De plus les souches oléolytiques n’ont pas montré de capacité à former un biofilm sur une surface inerte hydrophobe telle que le polystyrène ou sur une surface hydrophile telle que le verre à la hauteur de celles constaté sur COH. Une étude quantitative de l’adhésion sur COH et substrats inertes réalisée par microscopie montre que l’adhésion (dans les conditions testées) n’est pas un facteur déterminant de la formation de biofilm sur ces mêmes substrats. Cela suggère que la spécificité de formation de biofilm sur les substrats COH, ne réside pas dans l’adhésion mais vraisemblablement dans les étapes de développement du biofilm plus tardives.Enfin, les biofilms oléolytiques mettant en jeux des produits extracellulaires (enzymes et facteurs de solubilisation) qui constituent des biens communs, sont propices à l’établissement de comportements sociaux. Nous avons mis en évidence des comportements synergiques (5/8 des comportements observés) ou compétitifs au sein de biofilm oléolytiques (3/8 des comportements observés). / Particulate organic carbon (POC), in marine environment, accounts for 25% of total organic carbon. POC degradation is carried out by heterotrophic microorganisms which have developed strategies to dissolve and assimilate it. Few studies have investigated the degradation of the polymeric and / or hydrophobic components of POC, which are almost insoluble in the water. Among these compounds, there are lipids and hydrocarbons (HC) grouped under the term of HOCs (hydrophobic organic compounds). The degradation of the HOCs is carried out by oleolytic bacteria which form biofilms at the HOC– water interface. Our knowledge of the diversity and functionality of oleolytic biofilms is mostly limited to HC degrading bacteria, while the degradation of lipids is often neglected although this family of molecules represents a significant part of the POC. A screening of 199 marine strains on 4 substrates: an alkane (paraffin), a triglyceride (tristearin), a fatty acid (palmitic acid) and a wax ester (hexadecyl palmitate) was performed to determine the taxonomic diversity of bacteria able to form oleolytic biofilms. This study revealed that oleolytic bacteria (forming a biofilm on at least 1 substrate) were relatively widespread among marine bacteria since they represented 18.7% of tested strains. This study also showed that bacteria able to assimilate alkanes were also able to assimilate at least one lipid. Hydrocarbonoclastic bacteria, previously described as specialized, or restricted to the assimilation of hydrocarbons, have actually a substrate range spanning from HC to lipids. The positive correlation between the ability to form a biofilm on alkanes and on lipids suggested a physiological link between the assimilation of these two HOC families. The lipase activity, which is essential for triglycerdides assimilation but not for the alkanes assimilation, was measured in oleolytic strains cultures growing on acetate, triglyceride or hexadecane. As expected, overexpression of lipase activity was observed in cultures on triglycerides compared to cultures on acetate. Moreover, overexpression of lipase activity was also observed in cultures on hexadecane reinforcing the idea of a physiological link between alkanes and lipids degradation.Oleolytic strains exhibited a very weak ability to form a biofilm on the inert surfaces (non-nutritive) polystyrene or glass compared to the HOC nutritive surface indicating that oleolytic strains have a specificity for HOC to form a biofilm. A quantitative study of adhesion on HOC and inert substratums carried out by microscopy shows that adhesion (in the tested conditions) is not a determining factor of the biofilm formation on these same substrates. This suggests that the specificity of biofilm formation on HOC substrates does not reside in adhesion but presumably in later biofilm development stages.Lastly, oleolytic biofilms, involving extracellular products (enzymes and solubilization factors) that constitute public goods, are favorable to the establishment of social behaviors. We have demonstrated synergistic behaviors (5/8 of observed behaviors) or competitive behaviors (3/8 of observed behaviors) in oleolytic biofilms.

La mucoviscidose est une maladie monogénique, caractérisée par des mutations survenant au niveau du gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator). Le clonage en 1989 du gène CFTR a permis d’envisager de traiter cette maladie par thérapie génique. Cela consiste à transférer à l’aide d’un vecteur, une version normale du gène CFTR dans les cellules atteintes des patients. En raison de la gravité des complications pulmonaires, c’est l’épithélium respiratoire qui constitue aujourd’hui le tissu cible pour le transfert de gènes. Le principe de la thérapie génique est évidemment très séduisant et un certain nombre d’essais cliniques ont d’ores et déjà été réalisés. La thérapie génique nécessite des outils de vectorisation efficaces et compatibles avec une utilisation répétée en clinique.Mon sujet de thèse a porté donc sur le développement, la biodistribution et l’optimisation de vecteurs synthétiques (lipides cationiques) pour le transfert de gènes dans l’épithélium respiratoire. Au cours de mes travaux, nous avons donc pu mettre au point des lipophosphoramidates KLN47 fluorescents utiles pour les études de biodistribution in vivo. Comparés au KLN47 non fluorescent, ces nouveaux composés présentent les mêmes propriétés physicochimiques, à savoir une taille relativement petite et un potentiel zêta positif. Sur lignées cellulaires, nous avons montré que les nouvelles formulations étaient aussi efficaces que le KLN47, et pas ou peu toxiques. Ensuite, sur modèle animal, les profils de biodistribution de lipoplexes pégylés et non-pégylés ont été comparés après injection systémique. Les profils de biodistribution des lipoplexes pégylés et non-pégylés étaient similaires, cependant, la pégylation des complexes a conduit à une circulation prolongée dans la circulation sanguine, alors que l’expression du transgène (luciférase) était équivalente dans les deux cas. De plus, l’activité luciférase était similaire à celle obtenue avec le KLN47 non fluorescent. Nous avons ainsi démontré que l’ajout des sondes lipidiques fluorescentes dans la solution liposomale du KLN47, ne modifie pas ses propriétés physicochimiques et transfectantes. L’ensemble des résultats montre que nous disposons d’outils prometteurs pour les études de biodistribution in vivo. D’autres molécules ont également été testées avec succès. / Cystic fibrosis is a monogenic disease characterized by mutations occurring at the CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) gene. The clonining in 1989 of the CFTR gene has enabled to consider treating this disease by gene therapy. This consists of transferring a normal version of the CFTR gene in the affected patients’ cells, using a vector. Due to the severity of pulmonary complications, it is obvious that the respiratory epithelium constitutes the target tissue for the gene transfer. The principle of gene therapy is indeed very attractive and a number of clinical trials have already been made. Gene therapy requires vectorization tools that are efficient and compatible with repeated clinical use.My thesis has focused on the development, biodistribution and optimization of synthetic vectors (cationic lipids) for gene transfer in the respiratory epithelium. During my work, we were able to develop useful fluorescent KLN47 lipophosphoramidates for in vivo biodistribution studies. Compared to non fluorescent KLN47, these new compounds exhibit the same physicochemical properties: a relatively small size and a positive zeta potential. On cell lines, we found that the new formulations were as effective as the KLN47, with little or no toxicity. Then, in animal models, the biodistribution profiles of pegylated and non-pegylated lipoplexes were compared after systemic injection. The biodistribution profiles of pegylated and non-pegylated lipoplexes were similar. However, the pegylation of the complex resulted in prolonged circulation in the bloodstream, whereas transgene expression (luciferase) was equivalent in both cases. In addition, luciferase activity was similar to that obtained with the non-fluorescent KLN47. We have demonstrated that the addition of fluorescent lipid probes in the liposomal solution KLN47, does not change its physicochemical and transfectant properties. The overall results show that we have promising tools for in vivo biodistribution studies. Other molecules have also been tested successfully.

La dystrophine est une protéine filamenteuse qui contribue à la structuration des cellules musculaires en créant un lien entre le cytosquelette et le sarcolemme. Avec l’actine du cytosquelette et les lipides membranaires, la dystrophine représente l’un des éléments d’un complexe macromoléculaire, localisé sous la membrane plasmique, dont le rôle est la prévention des dommages qui pourraient être induits à force de contractions-relâchements répétés. De tels dommages, notamment des ruptures du sarcolemme, sont observés chez des personnes atteintes de myopathies de Duchenne (DMD) et de Becker (BMD), des maladies causées par des mutations qui altèrent l’expression ou la fonction de la dystrophine. Ces myopathies sont actuellement incurables et une connaissance approfondie de la relation structure-fonction de la dystrophine et de ses interactions avec ses partenaires s’avère absolument nécessaire à la mise au point de nouvelles stratégies de thérapies géniques. Cette protéine se compose de quatre domaines fonctionnels, dont un domaine central filamentaire, constitué de 24 répétitions successives d’un même motif structural, un faisceau de trois hélices alpha ou « coiled-coil ». Or, il a été récemment montré que la structure de ce domaine central n’est pas strictement linéaire et que certaines régions inter-répétitions (linker) forment des coudes, délimitant ainsi des sous-domaines d’interaction spécifiques. Cette thèse a pour objectif de comprendre l’origine de cette diversité de conformations inter-répétition dans un domaine structuralement homogène, et d’explorer comment elle permet à certaines régions de se différencier afin d’interagir avec l’actine et/ou les lipides membranaires. / Dystrophin is a filamentous protein involved in muscular cells structure which links the cytoskeleton to the sarcolemma. Together with cytoskeletal actin and membrane lipids, dystrophin is a part of a macromolecular complex, located under the sarcolemma, which prevents damages induced during repeated muscle contractions and relaxations. Such damages, including sarcolemma disruption, are found in people with Duchenne muscular dystrophy (DMD) and Becker muscular dystrophy (BMD), diseases caused by mutations altering dystrophin expression or function. There is currently no treatment to cure these myopathies, and a deep understanding of the structure-function of the dystrophin and its interactions with its partners is necessary to the development of gene therapy strategies. Structuraly, this protein is composed of four functionnal domains, including a long filamentous central domain, composed of 24 successive coiled-coil repeats. It was recently showed that the central domain is not rod shaped and some inter-repeats regions (linker) are kinked, delimiting specific interaction sub-domains. This thesis aims to bring knowledge about the basis of the conformationnal diversity of linkers in a structuraly homogenous domain in human dystrophin. We explore how dystrophin delimits some regions that interact with f-actin and/or membrane lipids.

- Nous avons implementé dans un programme académique une méthode de calcul de la tension interfaciale par dynamique moléculaire (méthode auparavant décrite dans la littérature).<br /><br />- L'implémentation a été testée sur un système d'interface modèle simple: interface liquide-vapeur d'alcanes. Les résultats donnent une estimation très correcte des tensions interfaciales.<br /><br />- Nous avons alors étudié une interface entre deux liquides immiscibles, et comparé nos résultats avec les prédictions issues de la théorie des ondes capillaires. Nous proposons une explication du désaccord constaté.<br /><br />- Ensuite, nous avons etudié la dynamique moléculaire de la surfactine (biosurfactant) à l'interface eau-hexane, en fonction de la concentration interfaciale.<br /><br />- Enfin, nous avons etudié la topologie et le profil de pression latérale de membranes de tétraetherlipides, en fonction de la stéréochimie des cyclopentanes présents dans le domaine hydrophobique de la membrane.

La LTP1 extraite de feuille de Nicotiana tabacum, nommée LTP1_1, a été produite dans Pichia pastoris. Nous avons ainsi déterminé sa structure tridimensionnelle par RMN 2D, 3D et modélisation moléculaire. Différentes études d'interaction et de dynamique ont ensuite mis en évidence des propriétés de fixation particulières comparativement aux autres LTPs. Ces travaux ont servi de base à la détermination de structures d'autres LTP1 de tabac par modélisation comparative et à des simulations de dynamique moléculaire à température ambiante et à haute température. De plus, nous avons cartographié la cavité hydrophobe de la LTP1_1 en utilisant la RMN du xénon hyperpolarisé.<br />L'ensemble de ces travaux a permis d'identifier les acides aminés impliqués spécifiquement dans la fixation des lipides. Nous avons découvert que les propriétés remarquables de fixation des LTP1 sont liées non seulement à leur structure originale mais également à leur dynamique particulière.

Il est aujourd'hui bien établi que les amibes libres jouent le rôle de vecteurs à la bactérie pathogène Legionella pneumophila favorisant ainsi son développement et sa propagation dans l'environnement. Ainsi, et jusqu'à maintenant, toutes les espèces d'amibes libres étudiées ont démontré une capacité à soutenir et favoriser la croissance de la bactérie responsable des légionelloses. Toutefois, l'ensemble des études a porté sur un nombre restreint d'espèces amibiennes, et leurs capacités relatives à soutenir la croissance bactérienne n'ont que très peu été abordées. Nous avons comparé la capacité de différentes espèces amibiennes à soutenir la prolifération de différentes souches de L. pneumophila du sérogroupe 1. Ces études ont mis en évidence les propriétés particulières d'une souche d'amibe appartenant à l'espèce Willaertia magna. Cette souche présente, au contraire de toutes les autres espèces, la capacité à inhiber et diminuer la prolifération de certaines souches de L. pneumophila. Nous avons par ailleurs pu démontrer l'existence d'une phagocytose interamibienne entre différentes espèces d'amibes, un phénomène jamais mis en évidence à notre connaissance. Les conséquences de cette phagocytose interamibienne sur la croissance et la prolifération de L. pneumophila sont aussi rapportées. La microscopie électronique suggère fortement que la bactérie L. pneumophila ne peut inhiber la fusion phagolysosomale chez W. magna à l'inverse du phénomène observé chez les espèces amibiennes permissives. Ces observations démontrent l'importance de phénomènes membranaires dans la capacité des bactéries à parasiter leur hôte amibien. L'analyse comparée de la composition lipidique des membranes de différentes espèces amibiennes montre chez W. magna une expression élevée de phosphatidylcholine. L'inhibition de la voie de biosynthèse de ce phospholipide par méthylation de phosphatidyléthanolamine résulte en une forte diminution de la croissance amibienne, suggérant que cette voie métabolique joue un rôle important dans les capacités de résistance de W. magna.

La quantité totale de lipides et la composition en acides gras participent au déterminisme de la qualité des produits carnés et jouent un rôle dans de nombreuses pathologies. Par conséquent la maitrise du métabolisme des lipides constitue un important enjeu industriel et de santé publique. De nombreuses données expérimentales et bibliographiques sont actuellement disponibles sur le métabolisme des lipides dans différentes espèces. Néamoins, la hiérarchie d'importance des voies métaboliques et les régulateurs clefs de ce métabolisme dans différentes conditions expérimentales restent mal connus. Cette these propose d'utiliser les outils de la modélisation pour intégrer les données disponibles sur le métabolisme des lipides et des acides gras. Pour cela, deux modèles complémentaires ont été développés : un modèle dynamique simple comprenant le minimum de fonctions biologiques et de régulations nécessaire pour expliquer des données expérimentales métaboliques, et un modèle à large échelle comprenant un maximum d'informations issues des bases de données de connaissances. Le premier est un ensemble d'équations différentielles ordinaires décrivant les principales voies biochimiques du métabolisme des lipides indépendamment de l'espèce, de l'organe et des conditions expérimentales. Ce modèle a été confronté aux données biologiques décrivant les variations des acides gras dans le foie et le tissu adipeux lors de 72 heures de mise à jeun chez des souris de génotype sauvages et knockout pour PPARα (un facteur de transcription responsable notamment de l'activation de l'oxydation des acides gras). Nous mettons ainsi en évidence l'importance de la captation des acides gras sanguins par le foie, de l'oxydation hépatique des acides gras mais aussi et de maniere plus surprenante, des voies de désaturation et élongation des acides gras actives meme chez l'animal a jeun. L'existence d'un régulateur inconnu de l'élongation-désaturation des acides gras autre que PPARα est également suggérée. Le second modèle est un graphe d'influence qui réunit un maximum d'informations bibliogra- phiques pour les croiser avec des données transcriptomiques obtenues à haut débit. L'analyse de trois bases de connaissances bibliographiques (Gardon, une base interne experte ; TRANSPATH et Ingenuity, deux bases commerciales) a permis de mettre en évidence une forte complémenta- rité de la bibliographie extraite et des influences exploitables qu'elles référencent. Suite à cette analyse un graphe d'influence a été construit et l'analyse de sa topologie a permis de mettre en évidence les éléments les plus connectés possédant un lien avec le métabolisme énergétique. Ces deux démarches ont souligné l'intéret de la modélisation pour mettre en exergue des voies connues mais aussi inconnues, et suggérer ainsi de nouvelles expérimentations.

L'intestin assure l'absorption des lipides alimentaires et doit faire face aux variations d'apport en lipides, entre les périodes inter-prandiales et post-prandiales. J'ai donc étudié dans les cellules Caco-2/TC7, la réponse des entérocytes à différents modes d'apports en lipides. Par une approche transcriptomique, j'ai montré que les lipides modulent l'expression de nombreux gènes entérocytaires. Les profils géniques obtenus diffèrent entre l'apport luminal ou sérique en lipides. La comparaison des apports apicaux de micelles inter- ou post-prandiales (MPP) a montré que les MPP modulent spécifiquement l'expression de 46 gènes majoritairement impliqués dans la transduction de signaux, le métabolisme lipidique, et l'architecture cellulaire. Ces résultats, s'ajoutant aux effets spécifiques des MPP obtenus dans l'équipe, suggéraient une détection entérocytaire des lipides alimentaires apportés par ces MPP. J'ai alors montré que les MPP se lient à une protéine dont le poids moléculaire correspond à celui du récepteur SR-BI, induisant sa clusterisation à la membrane apicale et son adressage vers les rafts. Seules les MPP induisent, le trafic de l'apoB, de la membrane apicale vers les compartiments sécrétoires et l'activation de kinases. Ces effets sont abolis quand SR-BI est bloqué par un de ses ligands ou invalidé par ARN interférence. Ces travaux montrent pour la première fois que les entérocytes sont capables de détecter spécifiquement les lipides alimentaires sous forme micellaire. Cette détection implique SR-BI et induit des voies de signalisation aboutissant à la mise en place de paramètres morphologiques et fonctionnels nécessaires au transfert des lipides alimentaires.