Th. Univ.--Biologie cellulaire et microbiologie--Aix-Marseille I, 1994. / Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 151-170.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse de doctorat : Chimie : Strasbourg : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 7 p.

L'immobilisation d'enzymes sur des supports conducteurs d’électricité est nécessaire afin d’améliorer leur bioactivité et leur stabilité, pour une utilisation et une réutilisation dans des applications dépendant de la réponse bio-électrochimique, telles que des bioélectrodes, des biocapteurs ou des piles à biocarburant. Cependant, les méthodes d'immobilisation utilisées rencontrent encore de nombreux défis en termes de risques pour la santé et d'impact environnemental. Il est donc important de trouver des approches équilibrées et respectueuses de l’environnement pour parvenir à une immobilisation efficace avec un minimum de conséquences néfastes. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, l’utilisation d’écotechnologies telles que le plasma froid, le dépôt de polymère conducteur biocompatible (PEDOT: PSS) et d’un agent de réticulation biologiquement basé sur la génipine, peu toxique, permettant l'immobilisation de glucose oxydase (GOx) sur des textiles nontissés à base de fibres de carbone a été étudiée. Ces textiles à base de carbone, quelle que soit leur hydrophobicité, sont des matériaux robustes à utiliser comme alternative aux métaux rigides onéreux, car ils possèdent une bonne conductivité électrique et une bonne résistance à la corrosion dans différents milieux. Les résultats obtenus ont montré que le traitement plasma froid avec un mélange gazeux d'azote et d'oxygène était efficace pour fonctionnaliser la surface des nontissés de carbone vierge et ceuxrevêtus de PEDOT: PSS. Une augmentation des énergies de surface des fibres de carbone facilite l’immobilisation de GOx par adsorption physique avec une bioactivité maintenue et une meilleure capacité de réutilisation. En outre, l’immobilisation de GOx au moyen de génipine en tant qu’agent de réticulation améliore de façon remarquable la stabilité des performances des feutres de carbone bio-fonctionnalisés. Cet agent de réticulation s'est révélé capable de réticuler directement les enzymes sans matrice ni hydrogel. Enfin, les textiles de carbone bio-fonctionnalisés obtenus ont été principalement évalués pour une utilisation dans des applications durables pour le traitement des eaux usées telles que la Bio-Fenton (BF) et la Bio-Electro-Fenton enzymatique (BEF). Les résultats ont montré que la bioactivité et la bio-activité électrique du GOx immobilisé étaient prometteuses pour l’élimination de la couleur du colorant réactif Remazol Blue RR et sa dégradation partielle à partir de la solution dans les deux traitements, ce qui a prouvé l’efficacité des méthodes d’immobilisation choisies pour la production de textiles bioactifs. Ces textiles peuvent être utilisés comme électrodes pour la production d'énergie et la dépollution. / Enzyme immobilization on electrically conductive supports is necessary to improve their bioactivity and stability, for use and re-use in applications depending on bio-electrochemical response, such as in bioelectrodes, biosensors, or biofuel cells. However, the immobilization methods used are still facing many challenges in terms of health hazards and high environmental impact. Thus, it is important to find balanced and eco-friendly approaches to achieve efficient immobilization with minimum harmful consequences. Hence, within the frame of this thesis, the use of eco-technologies such as cold remote plasma, a bio-compatible conductive (PEDOT:PSS) polymer coating, and a bio-based crosslinker “genipin” which has low toxicity, to immobilize glucose oxidase (GOx) enzyme on conductive carbon fiber-based nonwoven textiles was investigated. These carbon-based textiles, regardless of their hydrophobicity, are robust materials to be used as alternative for expensive rigid metals, since they possess good electrical conductivity and good resistance to corrosion in different media. The results obtained showed that cold remote plasma treatment with nitrogen and oxygen gas mixture was efficient in functionalizing the surface of carbon felts and PEDOT:PSS coated felts. This increased carbon fiber surface energies, and facilitated the immobilization of GOx by physical adsorption with maintained bioactivity and improved reusability. Furthermore, immobilization of GOx using genipin as a crosslinking agent improved remarkably the stability of performance of bio-functionalized carbon felts. This crosslinker showed to be able to directly crosslink the enzymes without a matrix or hydrogel. Finally, the obtained bio-functionalized carbon textiles were primarily evaluated for use in sustainable applications for wastewater treatment such as Bio-Fenton (BF) and enzymatic Bio-Electro-Fenton (BEF). The results showed that bioactivity and bio-electro-activity of immobilized GOx was promising in color removal of Remazol Blue RR reactive dye and its partial degradation from solution in both treatments, which proved the success of the chosen immobilization methods in producing bioactive textiles that can be used as electrodes for power generation and pollution control.

La tyrosinase est une métalloenzyme à cuivre de type 3 impliquée dans la biosynthèse de la mélanine. La compréhension et la modulation de cette enzyme ont plusieurs enjeux importants, notamment dans les domaines médical, cosmétique et agroalimentaire.A travers la synthèse et l'évaluation de composés actifs, sur la réaction catalysée par la tyrosinase, des relations structures activités ont pu être mises en lumière sur des tyrosinases provenant d'espèces différentes.L'ensemble des molécules analysées a permis de découvrir des inhibiteurs prometteurs de la tyrosinase mais aussi des substrats alternatifs et des activateurs hyperboliques. Cette grande variété d'activité révèle la présence d'un site allostérique sur la tyrosinase d'Agaricus bisporus.Parallèlement, la synthèse d'un analogue d'un inhibiteur compétitif de la tyrosinase (le HOPNO), marquée à l'azote 15, a été réalisée. Cette molécule sonde servira à déterminer, par RMN paramagnétique, le mode de fixation de ce fragment dans le site actif. / Tyrosinase is a copper metalloenzyme type 3 involved in the biosynthesis of melanin.Understanding and modulation of this enzyme have several important issues, including the medical, cosmetic and food .Through the synthesis and evaluation of active compounds, the reaction catalyzed by tyrosinase, structures relations activities have been highlighted on tyrosinases from different species. All molecules analyzed revealed promising inhibitors of tyrosinase but also alternative substrates and activators hyperbolic. This wide variety of activity indicates the presence of an allosteric site on tyrosinase of Agaricus bisporus. Meanwhile, the synthesis of an analogue of a competitive inhibitor of tyrosinase (the HOPNO), labeled with 15 N, was carried out. This probe molecule used to determine, by paramagnetic NMR, the binding mode of the fragment in the active site.

Nous avons étudié les propriétés cardioprotectrices de l’hémine, un composé hémique inducteur de l’hème oxygénase-1 (HO-1), dans un modèle, in vivo d’hypertension rénovasculaire « Two- kidney, one clip (2K1C) » chez le rat, et dans un modèle cellulaire de cardiomyocytes de rat stimulés par angiotensine II.L’HO-1 est une enzyme inductible qui dégrade l’hème en monoxyde de carbone, biliverdine/bilirubine, et libérant les ions Fe3+. Ces effets anti-inflammatoires, antioxydants, anti-apoptotiques et anti-prolifératifs sont de plus en plus connus et étudiés. Le stress oxydant jouerait un rôle majeur dans les pathologies de dysfonctionnement endothélial, d’hypertension et pourrait être à l’origine de phénomènes inflammatoires, fibrotiques et apoptotiques. Dans un premier temps nous avons à partir d’un modèle chirurgical d’hypertension rénovasculaire caractérisé les effets de l’hémine sur le développement de la fibrose, le stress oxydatif et l’activation de la NADPH oxydase cardiaque en comparaison à un traitement anti-hypertenseur de référence, le losartan. Dans un second temps, nous avons cherché à caractériser les voies de signalisation intracellulaires impliquées dans cette cardioprotection en utilisant un modèle cellulaire de cardiomyocytes stimulés par angiotensine II. / No summary available

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Le cancer colorectal est un cancer majeur en termes de fréquence et de mortalité. Il s’agit de la deuxième cause de décès par cancer, avec 17 500 décès en France en 2011. Le traitement des stades avancés repose sur différentes molécules anti-cancéreuses telles que l’oxaliplatine. Cependant le développement de résistances entraine des échecs thérapeutiques expliquant le faible taux de survie observé. Il est donc crucial d’identifier les mécanismes de résistance et ses acteurs et de découvrir de nouvelles pistes de traitements.Dans un premier temps, nous nous sommes donc intéressés aux rôles joués par les calpaïnes et NOX1 dans le développement de la résistance à l’oxaliplatine en étudiant des cellules tumorales colorectales résistantes à cette drogue. Ce qui nous a permis d'identifier une voie de signalisation impliquée dans la résistance à cette chimiothérapie.Dans un second temps nous nous sommes intéressés à étudier la réversion de cette résistance à l’oxaliplatine. En criblant différentes chimiothérapies ce qui a permis de mettre en évidence une inversion du statut résistant/sensible dans nos cellules sélectionnées.La première partie de nos données met en évidence de nouvelles régulations de Nox1 qui diffèrent en fonction de la sensibilité des cellules à l’oxaliplatine. Nos résultats montrent aussi que p38 MAPK pourrait être une cible thérapeutique de choix. Dans la deuxième partie nous avons identifié un nouveau traitement permettant l'induction de l'apoptose dans nos cellules résistantes. Ainsi la gemcitabine pourrait être une solution pour traiter les patients ne répondant pas ou plus aux protocoles basés sur l’oxaliplatine / Colorectal cancer is a major cancer in terms of frequency and mortality. This is the second leading cause of cancer death, with 17,500 deaths in France in 2011. The treatment of advanced stages is based on different chemotherapeuties including oxaliplatin. However, the development of resistance leads to therapeutic failures explaining the low survival rate. It is therefore crucial to identify the mechanisms of resistance and the actors involved and to discover new therapeutic approaches. We first investigated the role played by calpains and NOX1 in the development of resistance to oxaliplatin, studying oxaliplatin-resistant colorectal tumor cells. This allowed us to identify a signaling pathway involved in resistance to this chemotherapy.Secondly, we have studied the reversion of this resistance to oxaliplatin. A screening of different chemotherapies revealed a reversal of the resistant / sensitive status in our selected cells In the first part, our data highlight novel Nox1 regulations which differ according to the sensitivity of the cells to oxaliplatin. Our results also show that p38 MAPK could be a therapeutic target for treating colorectal cancers resistant to oxaliplatin. In the second part, we have identified a new treatment to induce apoptosis in our resistant cells. Indeed, gemcitabine may be a solution to treat patients who do not respond to oxaliplatin-based protocols.

Les cellules dendritiques jouent un rôle prépondérant dans le développement des réponses immunitaires ; les nombreuses activités fonctionnelles de ces cellules dont leur importante capacité de phagocytose leur confèrent le pouvoir d'activer les différents mécanismes de défense de l'organisme qu'ils fassent parties de l'immunité innée ou adaptative. Or de nombreux travaux ont montré que lors du développement des réponses immunitaires, les mécanismes oxydatifs ont un rôle essentiel et sont donc étroitement contrôlés. Dans le cas des cellules dendritiques, la production de radicaux oxygénés est en très grande partie relié au fonctionnement d'une NADPH Oxydase (NOX2) que notre laboratoire a été le premier à identifier dans ces cellules, il y a quelques années. Ce complexe enzymatique à une position centrale dans la production en premier des radicaux superoxydes puis des différentes formes réactives de l'oxygène (FRO) qui en découlent. Au cours de ma thèse, j'ai tout d'abord mis en place un protocole permettant l'étude de la production des FRO dans les cellules dendritiques. Les différentes méthodes employées m'ont permis de démontrer que d'autres protéines du système oxydant tels NOX1 et SOD3, étaient également produites par les cellules dendritiques. Nos résultats montrent que ces protéines, à l'instar de ce qui avait été montré pour NOX2, jouent un rôle dans la formation et le contrôle des FRO. J'ai également étudié la localisation intracellulaire de ces protéines, ce qui m'a permis de mieux comprendre les rôles respectifs de ces dernières dans le contrôle de la production et de l'activité des FRO dans les cellules dendritiques. Il avait été préalablement montré que la dégradation des pathogènes dans les cellules dendritiques, après qu'ils aient été phagocytés, était en partie liée à l'activité NOX2. Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse nous permet d'envisager un impact des FRO résultant de l'activité de NOX1 sur le contrôle de l'apoptose des cellules dendritiques ou sur certaines voies de signalisation au niveau de noyau. De plus, la dismutation du superoxyde en peroxyde (H2O2) pourrait ne pas être une réaction spontanée comme plusieurs auteurs l'ont proposé, mais pourrait être lié à la présence de SOD3 qui interviendrait dans les compartiments d'endocytose. / Dendritic cells play an important role in the development of immune responses; the numerous functional activities of DC, among them their important phagocytic potential, give to these cells the capacity to activate both innate and acquire immune responses. Many authors have shown that during the development of these processes, oxidative mechanisms have a very important role and consequently must be strictly controlled. In dendritic cells, oxygen radicals production is mainly related to an NADPH Oxidase activity (NOX2), that our laboratory was the first to identify in these cells few years ago. This enzymatic complex has an important function in the production of firstly oxygen superoxide radicals and secondly, various reactive oxygen species (ROS) that are produced like hydrogen peroxide. During my PhD, I have developed various protocols, which enabled us to analyse ROS production by dendritic cells. The different results allowed me to demonstrate that other proteins belonging to the family of the Red/Ox controlling elements are produced by dendritic cells: NOX1 and SOD3. My results showed that these proteins play an important role in ROS formation and control, in complement to what was previously demonstrated for NOX2. I have studied also their intracellular localisation, which permitted a better understanding of their respective role in dendritic cells. It was already shown that, after phagocytosis, pathogen degradation in dendritic cells was partially related to NOX2 activity. The work performed in this thesis let us consider a potential impact of NOX1 derived ROS on the control of the apoptosis of dendritic cells or on signalling pathways at nucleus level. Moreover, superoxyde anion dismutation in hydrogen peroxide (H2O2) could be due to the presence of SOD3 that may be found in endocytic compartments rather than the result of spontaneous reactions most often proposed by authors.

La sénescence est un arrêt stable de prolifération mis en place en réponse à différents stress cellulaires, comme le raccourcissement des télomères (sénescence réplicative) ou le stress oncogénique (sénescence induite par un oncogène, OIS) et constitue un processus s'opposant à la prolifération des cellules tumorales. La plupart des études menées dans des fibroblastes ont permis d'identifier p53 et pRb comme acteurs majeurs de la sénescence. Toutefois, l'étude de l'OIS dans les mélanocytes ou les cellules épithéliales a révélé de nouveaux mécanismes, n'impliquant pas obligatoirement ces deux voies canoniques. L'objectif de ma thèse est de caractériser de nouveaux régulateurs de l'OIS dans les cellules épithéliales. Pour cela deux approches différentes ont été utilisées. Dans une première partie, je me suis intéressée aux effets de l'activité portée par les lysyl oxydases (LOX), famille d'enzyme connue pour favoriser le processus métastatique, sur l'échappement à l'OIS. L'inhibition de LOX et LOXL2 stabilise l'OIS dans les cellules épithéliales mammaires humaines et dans un modèle murin d'adénocarcinomes du pancréas. Ce travail a permis de montrer que l'activité Lox est impliquée dans l'initiation tumorale. Dans un deuxième temps, en utilisant un criblage perte de fonction nous avons isolé plusieurs gènes dont l'inhibition stable d'expression permet un échappement à l'OIS dans les cellules épithéliales mammaire humaines. Parmi eux, j'ai caractérisé l'implication de deux canaux calciques, ITPR2 et MCU, dans l'échappement à la sénescence. ITPR2, qui permet la sortie de calcium du réticulum endoplasmique, et MCU, qui permet l'entrée de calcium dans la matrice de la mitochondrie, s'avèrent être deux acteurs nécessaires à la signalisation calcique lors de l'OIS. De manière importante, les mouvements calciques sont associés à une chute du potentiel de membrane mitochondrial, et à la génération d'espèces réactives de l'oxygène. Ce travail montre que les mouvements calciques semblent également être impliqués dans le processus de sénescence réplicative / Senescence is a stable proliferation arrest triggered by several cellular stresses such as telomeres shortening (replicative senescence) or oncogenic activation (oncogene-induced senescence, OIS). Senescence counteracts proliferation of malignant cells, and as such, constitutes a failsafe program. Senescence was first evidenced in fibroblasts, and most of the following studies were conducted in human or murine fibroblasts, allowing the identification of p53 and pRb pathways as strong regulators of senescence. However the few studies investigating senescence pathways involved in other cell types, such as melanocytes or epithelial cells unveiled new p53/pRB- independent mechanisms. The aim of my thesis was then to characterize new senescence regulators in human epithelial cells. We were first interested in characterizing lysyl oxidase activity (Lox) on OIS escape. LOX enzymes are mainly known to favor metastatic processes. Lox activity inhibition stabilized OIS in vitro, but also senescence in a transgenic murine model of pancreatic ductal adenocarcinoma. This work demonstrated that Lox activity is involved in tumoral initiation by promoting senescence escape. Using a loss-of-function screen, we identified several genes whose down-regulation allowed OIS escape of human mammary epithelial cells. Among them I have characterized ITPR2 and MCU, two calcium-related channels. Loss of ITPR2, known to mediate endoplasmic reticulum (ER) calcium release, as well as loss of MCU, necessary for mitochondrial calcium uptake, enable escape from OIS. During OIS, ITPR2 triggers calcium release from the ER, followed by mitochondrial calcium accumulation through MCU channels. Mitochondrial calcium accumulation leads to a subsequent decrease in mitochondrial membrane potential, reactive oxygen species accumulation and senescence. This ER-mitochondria calcium transport is not restricted to OIS, but is also involved in replicative senescence. Our results show a functional role of calcium release by the ITPR2 channel and its subsequent accumulation in the mitochondria