Le MTX est un agent anticancéreux utilisé à hautes doses pour le traitement des hémopathies malignes et de certaines tumeurs solides. Il présente une importante variabilité pharmacocinétique (PK) traduite par des surexpositions à l'origine de toxicités très sévères, surtout lors d'une administration à haute dose. Les retards d'élimination du MTX surviennent encore de manière inattendue et il n'existe à ce jour aucun biomarqueur qui permette un diagnostic précoce du risque de surexposition. Nos travaux ont focalisé sur les déterminants de l'élimination rénale du MTX, et en particulier le rôle du transporteur MRP2/ABCC2 dans ce processus. Ce travail s'inscrit donc (1) dans la recherche de biomarqueurs métabolomiques urinaires prédictifs de la PK du MTX et (2) dans l'identification de substrats endogènes de MRP2 parmi un panel de 217 acides organiques urinaires analysés par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. Nos analyses ont abouti à un profil de 28 anions organiques endogènes, prédictifs de la CL MTX. L'outil était en revanche mal adapté à la prédiction des retards d'élimination. Pour la 2eme partie, nos résultats tendent à montrer que 8 métabolites urinaires sont des bio-marqueurs potentiels de l'activité de MRP2. Leur utilisation en clinique nécessite encore des études confirmatoires. / MTX is an anticancer agent used at high doses for the treatment of malignant haemopathies and some solid tumors. It presents an important pharmacokinetic variability (PK), manifested by overexposures causing very severe toxicities, especially when administered at high doses. Delayed elimination of MTX still occurs unexpectedly and there is currently no biomarker that allows early diagnosis of the risk of overexposure. Our work focused on the determinants of renal elimination of MTX, and particularly on the role of MRP2 / ABCC2 in this process. This work is therefore devoted to (1) the search for metabolomic biomarkers predictive of MTX PK and (2) the identification of endogenous substrates of MRP2, from a panel of 217 urinary organic acids analyzed by gas chromatography-mass spectrometry. Our analyses resulted in a profile of 28 endogenous organic anions, predictive of CL MTX. The tool was, on the other hand, poorly adapted to the prediction of delayed elimination. For the second part, our results tend to show that 8 urinary metabolites are potential biomarkers of MRP2 activity. Their clinical use still requires confirmatory studies.

Les plantes dans leur environnement établissent des interactions avec des micro-organismes du sol. Parmi ces interactions nous pouvons distinguer les symbioses associatives mettant en jeu des bactéries PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria). L'impact de ces microorganismes phytobénéfiques (Azospirillum, Pseudomonas...) sur le métabolisme de la plante hôte est encore mal connu. Le modèle d'étude que nous avons choisi dans le cadre de ce travail est Zea mays L. qui peut établir de nombreuses symbioses associatives avec des PGPR. Pour étudier les effets de ces micro-organismes sur le maïs, deux approches ont été développées faisant notamment appel à des outils de profilage métabolique pour i) déterminer l'impact de la simple inoculation micro-organismes sur le métabolisme secondaire racinaire et des parties aériennes de la plante hôte, et ii) évaluer les effets physiologiques de consortia microbiens comprenant Azsopirillum, Pseudomonas et Glomus. Les résultats de ce travail démontrent la place prépondérante des composés de type benzoxazinoide (benzoxazolinone et benzoxazinone) dans les interactions et la modulation de leur synthèse induite par les inocula. Par ailleurs nos travaux mettent également en évidence que la réponse métabolique de la plante à l'interaction avec les micro-organismes est dépendante de l'espèce et de la souche bactérienne considérée suggérant ainsi un phénomène de reconnaissance entre les deux organismes

Les éponges Homoscleromorpha constituent l’une des grandes Classes des Porifera. Particulièrement bien distribuées dans les grottes sous-marines. Leur taxonomie et systématique sont particulièrement difficiles, à cause de l’absence fréquente de caractères diagnostiques. A partir d’une approche de taxonomie intégrative, couplant morphologie, cytologie et génétique, le premier objectif de cette thèse était d’améliorer la connaissance de la biodiversité des Homoscleromorpha. Les espèces nouvelles représentent 40% des éponges récoltées au cours de cette étude. Ce document présente 3 nouvelles espèces et 1 nouveau genre récemment publiés. L’ensemble des résultats acquis au cours de cette thèse appelle à une redéfinition des deux familles provocant un premier grand bouleversement de la Systématique de ce groupe.Un deuxième grand objectif de cette thèse était d’apporter des connaissances sur la diversité chimique et microbienne de ce groupe d’éponges. En étudiant un grand nombre de représentants nous avions l’ambition d’apporter des éléments de compréhension du succès écologique des Homoscleromorpha dans les grottes sous-marines. A l’aide d’approches metabolomiques et de metabarcoding, nous avons mis en évidence des patrons de diversité chimique et microbienne en fonction de différentes variables, traduisant pour certains un signal phylogénétique et dans d’autres une influence de l’environnement. Cette partie de la thèse était un pré-requis indispensable pour comprendre les capacités adaptatives des holobiontes Homoscleromorpha à travers l’expression de métabolites et/ou l’acquisition de microorganismes spécialisés, et leur évolution dans un environnement contraignant. / Homoscleromorpha sponges constitute one of the four Classes among Porifera. Their taxonomy and systematics are challenging due to the frequent absence of diagnostic characters. Particularly well distributed in cryptic habitats like submarine caves. Using an integrative approach based on morphology, cytology and genetics, the first objective of this thesis was to improve our knowledge on the biodiversity of Homoscleromorpha in submarine caves. New species represents 40% of the Homoscleromorpha collected. Here we present 3 new species and one genus recently published, 11 other new species being currently under description. Our results strongly support a redefinition of the two families of Homoscleromorpha. Our results represents a first grand overturn in the systematics of this group.A second objective of this thesis was to improve our knowledge on the chemical and microbial diversity of Homoscleromorpha but also its variability according to the environmental conditions. Our analysis provides preliminary data to address the question of the ecological success of Homoscleromorpha in submarine caves. Metabolomics and metabarcoding data defined patterns of chemical and microbial diversity according to different explicative variables like the taxonomy, the geographical origin or the ecology of the studied species. The patterns of diversity were supported by chemical and microbial markers and they explain a phylogenetic classification in few cases and a geographic origin in others. This study brings first insights into the understanding of the adaptive capacities of the Homoscleromorpha holobiont, through the expression of particular metabolites and/or microorganism.

Propionibacterium freudenreichii est une bactérie très utilisée par l’industrie laitière. Elle appartient aux Actinomycètes connus pour leur survie pendant de longues périodes, dans des conditions environnementales défavorables. Pour mieux comprendre ce phénomène, la caractérisation phénotypique de 8 souches de P. freudenreichii a été réalisée sur 11 jours dans un milieu en carence nutritionnelle. Le taux de survie bactérienne a été mesuré par densité optique, par énumération et évaluation de la viabilité cellulaire. En outre, l’absence de lyse cellulaire a été évaluée par PCR quantitative. La croissance de P. freudenreichii a été décrite en phases exponentielle, stationnaire, stationnaire tardive et survie à long terme.Dans nos conditions expérimentales pendant la période de survie à long terme, les bactéries sont restées viables. La caractérisation phénotypique a montré que P. freudenreichii CIRM-BIA138 était la plus résistante à la carence nutritionnelle et entrait dans un état viable mais non-cultivable. Cette souche a été utilisée pour une étude fonctionnelle par RNA-Seq ainsi que pour des analyses biochimiques sur les surnageants de culture, en phases exponentielle et stationnaire. L’association de ces données transcriptomiques et métabolomiques a permis de déduire les stratégies impliquées dans la survie de cette bactérie. La préparation à l’état de dormance, la diminution du métabolisme et l’utilisation de sources alternatives d’énergie semblent impliquées dans l’adaptation et la persistence de P. freudenreichii CIRM-BIA138 en carence nutritionnelle durant de long / Propionibacterium freudenreichii is a dairy bacterium belonging to the Actinobacteria group, which is known to survive for long periods in harsh environmental conditions. In order to investigate the long-term survival phenomenon in P. freudenreichii, 8 strains were phenotypically characterized for a period of 11 days in nutrient shortage condition. Bacterial survival rate was assessed by optical density, CFU counting and live-dead cellular viability. In addition, the absence of cell lysis was evaluated by quantitative PCR. P. freudenreichii growth phases were classified as exponential, stationary, late stationary and long-term survival. Moreover, it was observed that bacterial viability was maintained during long-term survival.Phenotypical characterization indicated that P. freudenreichii CIRM-BIA138 was more resistant to nutrient shortage being able to enter into a viable but nonculturable dormant state. In addition, functional studies of this strain were conducted by RNA-Seq on cultures sampled in exponential and stationary growth phases. Concomitantly, several biochemical analyses were carried out on the culture supernatant. An integrative approach of metabolomic and transcriptomic data allowed us to infer strategies associated with the survival of this bacterium, such as preparation for the dormant state, slow down of metabolic activity and utilization of alternative sources of energy, which altogether might allow P. freudenreichii CIRM-BIA 138 to adapt and persist through nutrient shortage for long periods.

Les plantes dans leur environnement établissent des interactions avec des micro-organismes du sol. Parmi ces interactions nous pouvons distinguer les symbioses associatives mettant en jeu des bactéries PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria). L’impact de ces microorganismes phytobénéfiques (Azospirillum, Pseudomonas…) sur le métabolisme de la plante hôte est encore mal connu. Le modèle d’étude que nous avons choisi dans le cadre de ce travail est Zea mays L. qui peut établir de nombreuses symbioses associatives avec des PGPR. Pour étudier les effets de ces micro-organismes sur le maïs, deux approches ont été développées faisant notamment appel à des outils de profilage métabolique pour i) déterminer l’impact de la simple inoculation micro-organismes sur le métabolisme secondaire racinaire et des parties aériennes de la plante hôte, et ii) évaluer les effets physiologiques de consortia microbiens comprenant Azsopirillum, Pseudomonas et Glomus. Les résultats de ce travail démontrent la place prépondérante des composés de type benzoxazinoide (benzoxazolinone et benzoxazinone) dans les interactions et la modulation de leur synthèse induite par les inocula. Par ailleurs nos travaux mettent également en évidence que la réponse métabolique de la plante à l’interaction avec les micro-organismes est dépendante de l’espèce et de la souche bactérienne considérée suggérant ainsi un phénomène de reconnaissance entre les deux organismes / In environment, plant performed some interactions with soil microorganisms. From these interactions, associative symbiosis involving PGPR bacteria (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) can be considerate. Impact of phytobenefic microorganisms (Azospirillum, Pseudomonas…) leading to associatives interactions, on host plant metabolisms, still poorly understood. Zea mays L. was choose as study model because it can enter in various associatives symbiosis with Plant growth Promoting Rhizobacteria. To study effects of these microorganisms on maize, two approaches were developed thanks to metabolite profiling tools to (i) determine the impact of a single microorganism inoculation on host plant roots and shoots secondary metabolisms and (ii) evaluate physiological effect of microbial consortia including Azospirillum, Pseudomonas and Glomus species. Results of this work showed the major place of benzoxazinoids compounds (benzoxazolinone and benzoxazinone) in plant/microbe interaction and their synthesis modulation induced by inocula. Besides, our works brings to light that the metabolic answer of the plant to the interaction with microorganisms is dependent on species and bacterial strain suggesting a recognition phenomenon between both organisms

Ce travail porte sur l’étude fonctionnelle de deux gènes préférentiellement exprimés dans deux régions du cerveau touchées par des pathologies neurodégénératives : Capucine, un marqueur du striatum, structure qui dégénère au cours de la maladie de Huntington et Agpat4, un marqueur de l’aire tegmentaire ventrale et de la substance noire compacte, dont les neurones dopaminergiques sont sélectivement atteints lors de la maladie de Parkinson. Des lignées de souris invalidées pour ces gènes ont été générées au laboratoire et au cours de ma thèse j’ai procédé à leur caractérisation. L’expression striatale du gène de la Capucine étant significativement diminuée dans des modèles murins de la maladie de Huntington, nous avons souhaité évaluer son rôle éventuel dans la pathogenèse de cette maladie. Pour ce faire, nous avons examiné, dans le cadre d’une collaboration, l’effet du knock-out et de la surexpression du gène de la Capucine sur la vulnérabilité des neurones striataux à un fragment de la Huntingtine mutée dans un modèle murin de la maladie de Huntington. Les données montrent que la Capucine n’a pas d’effet significatif sur la toxicité du fragment de la Huntingtine mutée dans le modèle étudié.La protéine Agpat4 présente des homologies de séquence avec des acyltransférases impliquées dans le métabolisme des phosphoglycérides. J’ai réalisé des études d’expression par différentes techniques de biologie moléculaire qui montrent que le gène d’Agpat4 est exprimé dans la plupart des tissus catécholaminergiques. Pour déterminer l’activité endogène d’Agpat4 et son rôle physiologique dans les tissus où elle est exprimée, j’ai comparé le métabolome de tissus de souris invalidées pour le gène d’Agpat4 et sauvages par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse. Mes résultats indiquent que l’invalidation du gène d’Agpat4 perturbe le métabolisme non seulement de différentes classes de lipides, notamment les lysophosphatidyléthanolamines, mais aussi celui des catécholamines. / This work concerns the functional study of two genes preferentially expressed in two brain regions affected by neurodegenerative diseases: Capucine, a marker of the striatum, a structure that degenerates in Huntington's disease and Agpat4, a marker of the ventral tegmental area and the substantia nigra pars compacta, whose dopaminergic neurons are selectively affected in Parkinson's disease. Mouse lines deficient for Capucine and Agpat4 have been generated in the laboratory and during my PhD thesis I carried out their characterization.As the striatal gene expression of Capucine is significantly reduced in mouse models of Huntington's disease, we wished to evaluate its possible role in the pathogenesis of this disease. In a collaborative work, we examined the effect of the knockout and overexpression of the Capucine gene on the vulnerability of striatal neurons to a mutant Huntingtin fragment in a mouse model of Huntington’s disease. The data show that Capucine has no significant effect on the toxicity of the mutant Huntingtin fragment in the considered model.The Agpat4 protein has sequence homologies with acyltransferases involved in the metabolism of phosphoglycerides. I conducted expression studies using different molecular biology techniques, which showed that the Agpat4 gene is expressed in most catecholaminergic tissues. To determine the endogenous activity of Agpat4 and its physiological role in the tissues where it is expressed, I compared the metabolomes of Agpat4-deficient and wild-type mice tissues by liquid chromatography coupled with mass spectrometry. My results indicate that Agpat4 deficiency alters not only the metabolism of different lipid classes, in particular lysophosphatidylethanolamines, but also the metabolism of catecholamines.

Le métabolisme du soufre, qui occupe une place centrale au sein de la cellule, est aussi important lors de la fabrication des fromages à pâte molle à croûte lavée. L'écosystème fromager assimile les acides aminés soufrés et peut ainsi produire des composés soufrés volatils (CSVs) indispensables à la flaveur de ces produits. Nous avons étudié le métabolisme du soufre chez deux micro-organismes d'affinage, les levures hémiascomycètes Kluyveromyces lactis et Yarrowia lipolytica. L'analyse in silico du phylum des hémiascomycètes nous a donné pour la première fois une vision évolutive de ce métabolisme. Nous avons relevé des différences fondamentales au niveau de la synthèse de la cystéine mais aussi au niveau des enzymes impliquées dans la production de CSVs. Cette analyse constitue une base solide pour l'étude du métabolisme du soufre. Nous avons combiné plusieurs approches exploratoires (transcriptome, métabolome, dosage des CSVs) afin d'avoir une vision globale de ce métabolisme chez K. lactis et Y.lipolytica. Les différences observées se situent notamment au niveau des voies de synthèse de la cystéine et de la taurine. La production de CSVs semble liée à la surexpression de transaminases spécifiques à chaque espèce combinée à l'accumulation de méthionine intracellulaire. L'affinage du fromage dépendant de tout un écosystème, nous avons également étudié l'interaction entre deux micro-organismes d'affinage, K. lactis et Brevibacterium aurantiacum via une approche transcriptomique, en comparant l'expression d'une co-culture à celle des cultures pures. Nous avons observé de profondes modifications métaboliques touchant notamment le métabolisme du carbone et celui de la biotine.

L'objectif de ce travail était d'étudier une bactérie d'affinage de cet écosystème, Brevibacterium aurantiacum (BA). La mise en place d'outils moléculaires pour l'étude de la biodiversité du genre Brevibacterium. L'approche par MLST avec 9 gènes de ménage est un nouvel outil prometteur pour l'identification des Brevibacteriaceae, nous avons identifié une nouvelle espèce appartenant aux souches d'intérêt technologique, B. antiquum. L'approche par puce ADN a permis d'étudier la biodiversité au sein de l'espèce de BA, les résultats montrent que 13% et 15% du génome de la souche séquencée sont absents et/ou divergents dans les souches BL2 et ATCC 9175. Nous avons ensuite réalisé une reconstruction du métabolisme du soufre chez BA ATCC 9175 et étudié sa régulation en fonction de différentes sources de soufre en utilisant des approches omics. Les résultats montrent une répression des voies d'assimilation du sulfate et de la biosynthèse de la cystéine en présence de cystine et une répression des voies de biosynthèse de la méthionine via l'homocystéine et la voie de transulfuration par la méthionine. Enfin, lors d'un ajout de méthionine dans le milieu, nous observons une induction coordonnée des gènes codant pour la méthionine gamma-lyase et un transporteur de la méthionine suggérant la présence d'un régulateur spécifique pour cette voie. Enfin, nous avons étudié le comportement de BA en présence ou en absence d'une levure d'affinage de fromage Kluyveromyces lactis (KL) par des approches biochimiques et transcriptomiques. Chez BA, on observe une modification du métabolisme carboné et de l'azote, de la voie de biosynthèse des pigments.

Le métabolisme du soufre, qui occupe une place centrale au sein de la cellule, est aussi important lors de la fabrication des fromages à pâte molle à croûte lavée. L'écosystème fromager assimile les acides aminés soufrés et peut ainsi produire des composés soufrés volatils (CSVs) indispensables à la flaveur de ces produits. Nous avons étudié le métabolisme du soufre chez deux micro-organismes d'affinage, les levures hémiascomycètes Kluyveromyces lactis et Yarrowia lipolytica. L'analyse in silico du phylum des hémiascomycètes nous a donné pour la première fois une vision évolutive de ce métabolisme. Nous avons relevé des différences fondamentales au niveau de la synthèse de la cystéine mais aussi au niveau des enzymes impliquées dans la production de CSVs. Cette analyse constitue une base solide pour l'étude du métabolisme du soufre. Nous avons combiné plusieurs approches exploratoires (transcriptome, métabolome, dosage des CSVs) afin d'avoir une vision globale de ce métabolisme chez K. lactis et Y.lipolytica. Les différences observées se situent notamment au niveau des voies de synthèse de la cystéine et de la taurine. La production de CSVs semble liée à la surexpression de transaminases spécifiques à chaque espèce combinée à l'accumulation de méthionine intracellulaire. L'affinage du fromage dépendant de tout un écosystème, nous avons également étudié l'interaction entre deux micro-organismes d'affinage, K. lactis et Brevibacterium aurantiacum via une approche transcriptomique, en comparant l'expression d'une co-culture à celle des cultures pures. Nous avons observé de profondes modifications métaboliques touchant notamment le métabolisme du carbone et celui de la biotine.

Ce travail porte sur l'étude fonctionnelle de deux gènes préférentiellement exprimés dans deux régions du cerveau touchées par des pathologies neurodégénératives : Capucine, un marqueur du striatum, structure qui dégénère au cours de la maladie de Huntington et Agpat4, un marqueur de l'aire tegmentaire ventrale et de la substance noire compacte, dont les neurones dopaminergiques sont sélectivement atteints lors de la maladie de Parkinson. Des lignées de souris invalidées pour ces gènes ont été générées au laboratoire et au cours de ma thèse j'ai procédé à leur caractérisation. L'expression striatale du gène de la Capucine étant significativement diminuée dans des modèles murins de la maladie de Huntington, nous avons souhaité évaluer son rôle éventuel dans la pathogenèse de cette maladie. Pour ce faire, nous avons examiné, dans le cadre d'une collaboration, l'effet du knock-out et de la surexpression du gène de la Capucine sur la vulnérabilité des neurones striataux à un fragment de la Huntingtine mutée dans un modèle murin de la maladie de Huntington. Les données montrent que la Capucine n'a pas d'effet significatif sur la toxicité du fragment de la Huntingtine mutée dans le modèle étudié.La protéine Agpat4 présente des homologies de séquence avec des acyltransférases impliquées dans le métabolisme des phosphoglycérides. J'ai réalisé des études d'expression par différentes techniques de biologie moléculaire qui montrent que le gène d'Agpat4 est exprimé dans la plupart des tissus catécholaminergiques. Pour déterminer l'activité endogène d'Agpat4 et son rôle physiologique dans les tissus où elle est exprimée, j'ai comparé le métabolome de tissus de souris invalidées pour le gène d'Agpat4 et sauvages par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse. Mes résultats indiquent que l'invalidation du gène d'Agpat4 perturbe le métabolisme non seulement de différentes classes de lipides, notamment les lysophosphatidyléthanolamines, mais aussi celui des catécholamines.