Au Canada, près de 80% des émissions totales, soit 692 Mt eq. CO2, des gaz à effet de serre (GES) sont produits par les émissions de dioxyde de carbone (CO2) provenant de l’utilisation de matières fossiles non renouvelables. Après la Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques, COP21 (Paris, France), plusieurs pays doivent réduire leurs émissions de GES. Dans cette optique, les microalgues pourraient être utilisées pour capter le CO2 industriel et le transformer en biomasse composée principalement de lipides, d’hydrates de carbone et de protéines. De plus, la culture des microalgues n’utilise pas de terres arables contrairement à plusieurs plantes oléagineuses destinées à la production de biocarburants. Bien que les microalgues puissent être transformées en plusieurs biocarburants tels le bioéthanol (notamment par fermentation des hydrates de carbone) ou le biométhane (par digestion anaérobie), la transformation des lipides en biodiesel pourrait permettre de réduire la consommation de diesel produit à partir de pétrole. Cependant, les coûts reliés à la production de biodiesel à partir de microalgues demeurent élevés pour une commercialisation à court terme en partie parce que les microalgues sont cultivées en phase aqueuse contrairement à plusieurs plantes oléagineuses, ce qui augmente le coût de récolte de la biomasse et de l’extraction des lipides. Malgré le fait que plusieurs techniques de récupération des lipides des microalgues n’utilisant pas de solvant organique sont mentionnées dans la littérature scientifique, la plupart des méthodes testées en laboratoire utilisent généralement des solvants organiques. Les lipides extraits peuvent être transestérifiés en biodiesel en présence d’un alcool tel que le méthanol et d’un catalyseur (catalyses homogène ou hétérogène). Pour la commercialisation du biodiesel à partir de microalgues, le respect des normes ASTM en vigueur est un point essentiel. Lors des essais en laboratoire, il a été démontré que l’extraction des lipides des micro-algues en phase aqueuse était possible afin d’obtenir un rendement maximal en lipides de 36% (m/m, base sèche) en utilisant un prétraitement consistant en une ébullition de la phase aqueuse contenant les microalgues et une extraction par des solvants organiques. Pour l’estérification, en utilisant une résine échangeuse de cations (Amberlyst-15), une conversion des acides gras libres de 84% a été obtenue à partir des lipides de la microalgue Chlorella protothecoïdes dans les conditions suivantes : température : 120°C, pression autogène, temps de réaction : 60 min, ratio méthanol/lipides: 0.57 mL/g et 2.5% (m/m) Amberlyst-15 par rapport aux lipides. En utilisant ces conditions lors d’une catalyse homogène (acide sulfurique) suivie d’une seconde étape alcaline avec de l’hydroxyde de potassium (température : 60°C ; temps de réaction : 22.2 min; ratio catalyseur microalgue : 2.48% (m/m); ratio méthanol par rapport aux lipides des microalgues : 31.4%), un rendement en esters méthyliques d’acides gras (EMAG) de 33% (g EMAG/g lipides) a été obtenu à partir des lipides de la microalgue Scenedesmus Obliquus. Les résultats démontrent que du biodiesel peut être produit à partir de microalgues. Cependant, basé sur les présents résultats, il est difficile de conclure si les microalgues sont une matière première d’avenir pour la production de biodiesel / In Canada, near 80% of the greenhouse gases (GHG), 692 Mt eq. CO2, are produced by CO2 emissions from non renewable fossil fuel used. Following the United Nations conference on climate changes (COP21) (Paris, France), several countries have the objective to reduce their GHG emissions. Consequently, the microalgae should be used to trap industrial carbon dioxide and transform them to a biomass composed of lipids, carbon hydrates and proteins. Moreover, this type of culture doe require arable land in opposition to several oleagineous plant used to produce biofuels. Despite the fact that microalgae can be transformed to several biofuels as bioethanol (among others by fermentation) or biomethane (by anaerobic digestion), the lipid transformation into biodiesel shoud allow reducing the petrodiesel consumption. However, the cost linked to the biodiesel production from microalgae remain relatively high far for a short term commercialisation partially because microalgae are cultivated in aqueous phase in opposition to several oleagineous plants, which increase the biomass harvesting and the lipid extraction cost. Despite de fact that several techniques of microalgae lipids recovery do not use organic solvents as mentioned in the literature, most methods tested in laboratory generally used organic solvents. The lipids extracted can be transformed into biodiesel in presence of an alcool such as methanol and a catalyst (homogeneous or heterogeneous). For the microalgae biodiesel commercialization, the respect of ASTM standards is an essential point. At the laboratory scale, it was shown that the lipid extraction in aqueous phase was possible to obtain a maximum yield of 36wt% (dry weight) by using a boiling pretreatment of the aqueous phase microalgae followed by an extraction with organic solvents. For the esterification of FFAs with a strong acid resin (Amberlyst-15), a FFAs conversion of 84% was obtained from Chlorella protothecoides microalgae lipids in the following conditions: temperature : 120°C, autogeneous pressure, reaction time: 60 min, methanol/lipids ratio: 0.57 mL/g and 2.5wt% Amberlyst-15 compared to lipids. With the same reaction conditions (1st step) with a homogeneous catalyst (H2SO4) and an alkaline second step with a catalyst of potassium hydroxide (KOH) (temperature: 60°C; reaction time: 22.2 min; catalyst to microalgue ratio : 2.48wt%; methanol to lipids ratio: 31.4%), a fatty acid methyl ester (FAME) yield of 33% (g FAME/g lipids) was obtained from the Scenedesmus obliquus microalgae lipids. These results showed that biodiesel can be produced from microalgae lipids. However, based on these results, it is difficult to conclude that microalgae are a promising raw matrial to produce biodiesel

La formation et l'étude structurale de bicouches planes formées à partir de lipides synthétiques et d'extraits lipidiques naturels sont décrites. Les bicouches ont été utilisées comme modèles membranaires pour étudier et quantifier les mécanismes d’action du médicament antifongique Amphotéricine B, principalement par réflectométrie des neutrons. Différents modèles membranaires de complexités croissantes, qui intègrent de l’ergostérol ou du cholestérol afin d’imiter respectivement des systèmes fongiques ou mammifères, ont été étudiés. L'extraction, l'analyse chimique et la préparation des mélanges de lipides hydrogénés et deutérés issus de levures sont présentés en même temps que l'optimisation du procédé de déposition sur des substrats de silicium, initialement contrôlés avec une microbalance à quartz et mesure de la dissipation, qui permet d'accéder à des modèles de membranes naturelles pertinentes pour les techniques de diffusion neutronique. Les effets de la deutération sur la composition lipidique de la levure méthylotrophe Pichia pastoris ou de la levure pathogène Candida glabrata, sont détaillés et utiles pour comprendre la modulation des lipides obtenus de ces micro-organismes. Les modèles membranaires basés sur le lipide synthétique 1-palmitoyl-2-oléoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine ont d'abord été caractérisés et comparés à ceux formés des phospholipides ou des lipides totaux extraits des levures, principalement par réflectométrie des neutrons, mais aussi par diffraction de membrane. Enfin, la relation entre la composition lipidique et les réponses des modèles à l'Amphotéricine B ont été étudiées et quantifiées. Bien que différents comportements soient observés pour les systèmes fongiques et mammifères, les différents degrés de complexité des modèles utilisés a montré une incidence sur les résultats et l'interprétation des mécanismes impliqués lors de l'interaction du médicament avec les membranes. Les différences observées entre les systèmes lipidiques synthétiques et naturels démontrent la pertinence des modèles membranaires nouvellement développés à partir des lipides extraits de biomasse. / The formation and structural investigation of planar bilayers from synthetic lipids and natural extracts is described. The bilayers were used as model membrane systems for the investigation and quantification of the molecular mechanisms of the membrane-binding antifungal drug Amphotericin B, primarily by neutron reflectometry. Different membrane models of increasing complexity were investigated, with ergosterol or cholesterol included to mimic fungal and mammalian cell membranes, respectively. The extraction, chemical analysis and preparation of hydrogenous and deuterated lipid mixtures from yeasts are presented together with the optimization of the deposition process of supported lipid bilayers on silicon substrates using Quartz Crystal Microbalance with Dissipation monitoring to create relevant natural model membranes for the neutron scattering experiments. The effects of deuteration on the lipid composition in two different yeasts, the methylotrophic Pichia pastoris and the pathogenic Candida glabrata are detailed and is shown to be useful for understanding the modulation of the lipids accessible from these microorganisms. Model membranes from the synthetic lipid 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine were initially characterized and compared to those formed by the phospholipids or the total lipids extracted from the yeasts, mainly using neutron reflectometry but also membrane diffraction. Finally, the relationship between the lipid composition and the response to Amphotericin B was investigated. Although different behavior of the drug is observed in fungal and mammal membrane mimics, the composition and degree of complexity of the model systems employed were shown to affect the findings and the interpretation of the mechanisms involved in the interaction of the drug with the membranes. The differences found between synthetic and natural lipid systems demonstrate the relevance of the newly developed model membranes from lipids extracted from biomass.

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

Le taux de matière organique (MO) d'un sol influence ses propriétés physico-chimiques et son activité biologique. La dynamique de cette MO, particulaire ou dissoute, influence également la concentration de CO2 atmosphérique et joue ainsi un rôle sur les changements climatiques. Une des réponses à la diminution du stock de carbone dans les sols est l'apport de matière organique exogène. Le carbone organique dissous, intervenant dans les principaux mécanismes de préservation et/ou dégradation de la matière organique du sol (MOS), n'est cependant que peu pris en compte lors de l'étude de ces apports exogènes. Le principal objectif de cette étude est de mieux caractériser les MOD présentes dans les horizons de surface d'un sol. Les eaux collectées par bougies poreuses sur quatre profondeurs (15 à 100 cm) proviennent de parcelles amendées en 2006 (150 t/ha de compost de déchets verts et bio-déchets) et de parcelles témoins sous prairie. Les eaux ont été caractérisées par l'intermédiaire des techniques analytiques globales et moléculaires (spectrofluorimétrie, chromatographie d'exclusion de taille, thermochimiolyse, CG/SM). Les résultats de cette étude ont mis en évidence pour les deux types de parcelles une variabilité de la MOD (taille et polarité) suivant la profondeur et la saison. Le suivi de la MOS/MOD, et plus particulièrement des composés lipidiques, a permis de confirmer la séquestration du carbone organique exogène. La caractérisation de la MOD s'avère ainsi être un indicateur de la qualité des sols. / Organic matter (OM) content influences soil physical and chemical properties and its microbial activity. OM, particulate or dissolved, plays a key role on climate changes. Exogenous organic matter amendments are used to tackle the various problems associated with the decrease in soil carbon content. Dissolved Organic Carbon (DOC), involved in main mechanisms of preservation and / or degradation of organic matter is however only scarcely taken into account in the study of such amendments. The main objective of this study was to better characterize the DOM present in the surface horizons of a soil. The percolating waters collected from 2006 amended plots (150 t/ha of green waste and bio-waste compost) and reference plots are characterized by global and molecular techniques (fluorescence spectroscopy, size exclusion chromatography, themochemolysis, GC/MS). Size and polarity of DOM molecules change depending on seasons and depths. These analyses reveal exogenous organic carbon sequestration. DOM study is thus part of the quality soil indexes.

Dans cette thèse de doctorat, la structure de membranes naturelles et modèles et leurs interactions avec des molécules biologiquement actives ont été étudiées au moyen de la réflectométrie de neutrons. Les lipides naturels ont été extraits de la levure Pichia pastoris, poussée en milieux deutéré et hydrogéné. L’analyse a montré que la quantité relative de phospholipides n’est pas affectée par le changement en composition isotopique du milieu de croissance. Cependant, les cellules de levures deutérées contiennent principalement des acides gras C18 :1 alors que le degré d’insaturation est plus élevé chez les levures hydrogénés. Diminuer la température du milieu de croissance permet d’augmenter le degré d’insaturation des acides gras chez les levures deutérées. Une analyse qualitative des sphingolipides a été réalisée et un protocole pour séparer les fractions phosphocholines et phosphoethanolamine a été établi.<p><p>La structure de bicouches composées des lipides de levures a été étudiée par réflectivité de neutrons. La bicouche composée de lipides deutérés polaires a une épaisseur similaire aux bicouches faites de phosphocholines C18:1 synthétiques. En présence de stérols, la rugosité aux interfaces entre les têtes polaires et les chaînes augmente. La bicouche composée de lipides polaires hydrogénés est plus mince que celle deutérée. Ceci est dû à la composition en acides gras beaucoup plus variée et du plus grand nombre d’insaturations. En présence de stérols, l’épaisseur de la bicouche hydrogénée augmente. <p>L’interaction de ces bicouches avec l’amphotéricine B (AmB) a été étudiée. L’AmB est un antifongique qui interagit fortement avec les membranes contenant de l’ergostérol et moins fortement avec des membranes contenant du cholestérol. Dans tous les cas, les molécules d’AmB forment une couche épaisse et diluée au dessus de la bicouche lipidique. En présence de stérols, les molécules d’AmB pénètrent dans la bicouche et change sa structure selon la composition en acide gras.<p><p>La structure de bicouches lipidiques de plante et leurs interactions avec des intermédiaires de synthèse ont aussi été étudiées par réflectivité de neutrons. Des mélanges ternaires de plantes étaient déposés sur silicium et des mélanges quaternaires sur saphir. L’épaisseur de la bicouche composée de mélange ternaire est de 38 Å, tandis que celle du mélange ternaire est de 28 Å, la différence venant probablement d’un effet de substrat. La présence de diacylglycérol (DAG) a comme conséquence d’augmenter l’aire par lipide, et ainsi de changer la conformation des têtes polaires. L’interaction des bicouches de lipide de plante avec l’acide phosphatidique (PA) dans le but d’observer un flip-flop possible a aussi été étudiée mais le PA a tendance à désorbé les bicouches du substrat et aucun mécanisme de flip flop n’a été détecté.<p><p>Finalement, la localisation d’une petite molécule, le resvératrol, dans des bicouches modèles a été étudiée. Le resvératrol est connu pour être responsable du « paradoxe français » qui est une corrélation inverse entre la consommation d’aliment gras et un faible taux de maladie cardiaque. Quand le resvératrol est adsorbé à partir de la phase liquide, il induit une réorganisation des têtes polaires. Quand il est déposé sur le substrat en présence des lipides, il est présent à l’interface entre les têtes polaires et les chaines.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La protéine NCp7 du VIH-1 est une cible thérapeutique de choix car, en plus d’être conservée, elle intervient lors de nombreuses étapes du cycle rétroviral. A ce jour, peu de données existent concernant l’interaction possible de NCp7 avec les membranes lipidiques. Or il a récemment été montré que, lors de l’assemblage des virions, le précurseur Gag adopte une conformation repliée qui permettrait à son domaine NC d’interagir avec la membrane plasmique. Dans le but de tester cette hypothèse nous avons utilisé NCp7 sous sa forme mature. Nos résultats indiquent que NCp7, libre ou liée à des acides nucléiques, se lie aux membranes lipidiques chargées négativement, possède la capacité de recruter les lipides chargés négativement de manière à optimiser sa liaison sur la membrane et peut également déstabiliser ces membranes. Finalement, en utilisant un système modèle, nous avons mis au point les conditions de travail pour la poursuite de cette étude à l’aide de la microscopie super-résolutive. / The NCp7 protein is an interesting antiviral target since it is conserved and plays a numerous key roles in the HIV-1 replication cycle. Interestingly, while only few data are currently available on the possible interaction of NCp7 with lipid membranes, it has been recently shown that during assembly, the Gag precursor can adopt a bent conformation where the NC domain may interact with the plasma membrane. In order to check this hypothesis we used the mature NCp7. Our data indicated that the NCp7 protein, free or bound with nucleic acids, binds to negatively charged lipid membrane with high affinity, can recruit negatively charged lipids to optimize its binding to lipid membranes and has the ability of to destabilize negatively charged lipid membranes at high concentrations. Finally, by using a receptor/ligand model system we established the working conditions to investigate Gag/membrane interactions by high resolution microscopy.

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.

L’imagerie par spectrométrie de masse (MSI) est une technique en pleine expansion ayant déjà été utilisée afin d’évaluer la distribution spatiale d’une grande variété de biomolécules. La plupart des applications découlent généralement du domaine médical et le modèle imagé est souvent mammalien, soit la souris ou le rat. L’optimisation de préparations d’échantillons sur ces modèles a permis d’obtenir de l’information reproductible et de grande qualité dans diverses applications biologiques. Il est cependant important de pouvoir reproduire les différentes préparations sur des échantillons diversifiés, permettant ainsi d’utiliser la technique dans plusieurs domaines de recherches différents. Les travaux de recherches présentés dans ce mémoire décrivent l’optimisation de méthodes de préparations d’échantillons afin d’imager des protéines et des lipides à travers des sections tissulaires minces d’un échantillon animal non mammalien. L’échantillon à l’étude était le Spodoptera exigua, un lépidoptère, qui sous sa forme larvaire est bien connu une chenille ravageuse de plantation. L’optimisation d’une méthode permettant la découpe en section tissulaire mince de ce type d’échantillon sera d’abord présentée. Ensuite, l’optimisation d’une méthode de déposition de matrice par sublimation/recristallisation à des fins d’imagerie de protéines sera décrite. Les résultats obtenus ont permis d’obtenir des données de qualité quant à la distribution de différentes protéines à travers des sections de chenilles. De plus, l’optimisation d’une méthode de préparation d’échantillon par sublimation de la matrice sera décrite. Ainsi, l’évaluation de la distribution spatiale de quatre différentes classes de phospholipides à travers ces sections a été possible.Enfin, il est possible de conclure que la qualité des signaux obtenus pour l’imagerie des protéines et des lipides à partir de sections tissulaires minces de chenille est équivalente à celle normalement observée sur des tissus mammaliens. / Imaging mass spectrometry (IMS) is a technique in full expansion that has been used in a large range of studies to assess the spatial distribution of a wide range of biomolecules. Most of the applications ensuing from IMS studies correlate the molecular expression and the health status of a tissue in the medical biology field, using mammalian models such as mice or rats. Optimization of different sample preparation methods for these models has permitted high quality and reproducible information in numerous biological applications. However, it is important to be able to reproduce this level of sample preparation and the quality of resultant data on a wider range of samples. This will open the technology to several scientific fields. The research work presented in this thesis proposes sample preparation methods to image the distribution of proteins and lipids across a thin tissue section of a non-mammalian model. This model is a moth, the Spodoptera exigua, one of the best-know agricultural pest insects in it’s caterpillar form. Firstly, optimization of sample handling prior to cutting thin tissue sections will be presented. Then, optimization of a matrix deposition method using sublimation/recrystallization in order to image the proteins across the sample will be described. Also, a sublimation method for the detection and imaging of lipids is described. The imaging results showed the distribution of four different classes of phospholipids across thin sections of the caterpillar. Lastly, the quality of imaging data for proteins and phospholipids across caterpillar sections can be compared directly to the expected data quality obtained from mammalian tissue sections.

Une part importante de la production mondiale de vecteurs énergétiques et de produits chimiques provient de la raffinerie de combustibles fossiles. En raison de l'augmentation du prix du pétrole et de son impact environnemental, la recherche de solutions alternatives, écologiques et économiques constitue l’un des enjeux de notre siècle. Le remplacement du pétrole par de la biomasse en tant que matière première pour la production de carburants et de produits chimiques constitue la force motrice dans le développement de complexes de bioraffinerie.Cette étude fait partie d’un projet de bioraffinerie visant la valorisation de biomasse lignocellulosique par la production d’hydrogène et de lipides microbiens précurseurs de biodiesel. Ce travail se concentre en particulier sur l’étape de production de biomasse et de lipides par la levure oléagineuse Cryptococcus curvatus à partir d’acides gras volatils (AGVs) synthétisés au cours de la fermentation anaérobie productrice d’hydrogène. Les cultures ont dans un premier temps été réalisées à partir d’un substrat modèle, l’acétate, en fed-batch et en continu. La détermination de l’influence de différents paramètres opératoires sur la production de biomasse et de lipides à partir d’acétate a permis de mettre au point des cultures en fed-batch dont les cinétiques, les productivités et les rendements finaux étaient compétitifs avec ceux rapportés dans la littérature pour des cultures sur substrats simples. Un modèle de croissance et de production de lipides a été construit à partir de ces données afin de prédire le comportement de la souche lors de cultures continues, permettant d’obtenir des productivités en lipides et en biomasse élevées. Enfin, des cultures ont été menées à partir d’AGVs issus de surnageant de fermentation anaérobie. Les résultats ont confirmé la croissance de ces levures sur ce substrat particulier et la production de lipides dont la composition en acides gras estérifiés était compatible avec une utilisation comme biodiesel. / A great part of the global production of energy vectors and chemicals comes from fossil fuels refinery. Because of the increase in oil price and their environmental impacts, the search for alternative, ecological and economic solutions is a current challenge. The replacement of oil with biomass as raw material for the production of fuels and chemicals is the driving force for the development of biorefinery complexes.This study is part of a project aiming at the biorefinery of lignocellulosic biomass for hydrogen and microbial lipids as biodiesel precursors. This work focuses on the biomass and lipids production step by the oleaginous yeast Cryptococcus curvatus using volatile fatty acids (VFAs) as carbon sources, which are synthesized during the anaerobic fermentation step. Yeast cultures have initially been realized using a model substrate, acetate, and fed-batch and continuous modes. The determination of the influence of different operating parameters on the biomass and lipids production led to the development of fed-batch cultures which kinetics, productivities and yields were competitive with those reported in the literature for cultures on simple substrates. A growth and lipid production model was built from these data to predict the behavior of the strain during continuous cultures and to obtain high lipid and biomass productivities. Finally, cultures were conducted using VFAs from anaerobic fermentation supernatant. The results confirmed the growth of these yeasts on this particular substrate and the production of lipids which composition was compatible with use as biodiesel.

Motivées par l'observation mondiale de l'augmentation de la morbidité et de la mortalité associées à des pathologies liées à l'obésité, dont la stéatose, les études pré-cliniques et cliniques s'intéressent à la recherche de nouveaux biomarqueurs pour le diagnostic de la stéatose. Actuellement, la stéatose est diagnostiquée et gradée par des analyses histologiques à partir d'une biopsie du foie. Dans l'intérêt du patient, et afin de permettre un suivi de la stéatose lors d'un régime ou d'un traitement, il est apparu important de se tourner vers des modalités de diagnostic moins invasives. Dans ce cadre, la spectroscopie par résonance magnétique (SRM), non-invasive et non-ionisante, est une méthode de choix pour le diagnostic de la stéatose par la mesure de la fraction lipidique hépatique. De plus, à partir des informations observables sur un spectre de SRM acquis au niveau hépatique, il est possible d'envisager une quantification de la composition en acides gras (AG) des lipides hépatiques, potentiel biomarqueur pour le suivi d'une stéatose. Les travaux de cette thèse ont été réalisés à partir d'objets-tests, et dans le cadre d'études pré-cliniques (4,7 T) et cliniques (3,0 T). Une étude du protocole d'acquisition de spectres de SRM pour la quantification de la composition en AG des lipides a été réalisée, avec notamment un questionnement quant à la nécessité de l'utilisation d'un module de suppression du signal de l'eau. Un état de l'art des algorithmes de quantification de la composition en AG des lipides a été effectué, et des tests de validations de ces algorithmes ont été réalisés afin de déterminer le plus approprié à la problématique hépatique, dans nos conditions expérimentales. Enfin, toujours dans l'objectif de déterminer des nouveaux biomarqueurs de la stéatose, une méthode de mesure par SRM in vivo du T1 de l'eau et de la résonance majeure des lipides hépatiques (LOREEDE pour LOngitudinal RElaxation time Evaluation from Dynamic Equilibrium) a été développée, et validée au cours d'une étude préliminaire sur des objets-tests et in vivo sur modèles murins. / In recent years, there has been an unprecedented increase in the morbidity and mortality associated with diseases such as the steatosis, linked to obesity. In this context, pre-clinical and clinical studies are of interest in the search for new biomarkers allowing the diagnosis of steatosis. Currently, steatosis is diagnosed and graded by histological analyzes from a liver biopsy. On the other hand, it is advantageous to use non-invasive diagnostic modalities, especially in longitudinal studies. In this context, magnetic resonance spectroscopy (MRS), as a non-invasive and non-ionizing approach, is an attractive alternative method for the diagnosis of steatosis by measuring the hepatic fat fraction. Moreover, from the MRS spectrum acquired in the liver, it is possible to quantify the fatty acids (FA) composition of the hepatic lipids, which could be a potential biomarker for the follow-up of steatosis. The work of this thesis has been performed in vitro and in vivo, in the context of pre-clinical (4.7 T) and clinical (3.0 T) studies. An investigation of the optimal MRS acquisition protocol for the quantification of FA was carried out, with particular attention to the role of the water signal suppression module. Different quantification algorithms of the lipid composition were studied and validation of these algorithms was carried out in vitro and in vivo. Finally, still with the objective of determining new biomarkers of steatosis, a method (LOREEDE: LOngitudinal RElaxation time Evaluation from Dynamic Equilibrium) for the measurement in vivo of the T1 of the water resonance and the major lipid resonance, by MRS, was developped and validated in a preliminary study.