Les maladies constituent présentement la cause la plus importante de perte économique en aquaculture moderne. Chez certaines espèces, notamment les salmonidés (Oncorhynchus sp. et Salmo sp.), on rapporte des pertes annuelles atteignant cinquante pour cent de la production. À l’heure actuelle, les infections fongiques occupent le second rang derrière les maladies bactériennes en fonction de leur importance économique. Ces poissons sont particulièrement vulnérables à une infection fongique causée par Saprolegnia sp. qui infecte habituellement les oeufs morts. Le saprophyte ubiquitaire se propage ensuite aux oeufs sains et aux individus matures. Malheureusement, le traitement efficace de cette infection, souvent primaire et parfois secondaire, est de plus en plus difficile en raison de nouvelles réglementations restrictives entourant le vert de malachite. Jadis, ce colorant constituait le fongicide le plus efficace dans la lutte contre la saprolégniose, mais son potentiel cancérigène en limite maintenant l’utilisation. Jusqu'à présent, aucun traitement disponible n’est aussi efficace que le vert de malachite pour le contrôle de la saprolégniose. Récemment, nous sommes parvenus à isoler trois bactéries capables d’inhiber la croissance de Saprolegnia sp. in vitro. Ces trois Pseudomonas fluorescens proviennent d’une pisciculture dans laquelle survenaient des cas d’infections à Saprolegnia parasitica. En poussant la caractérisation de l’activité grâce à des analyses de chromatographie liquide haute performance et de spectrométrie de masse, nous avons réussi à isoler et à identifier la molécule responsable. L’acide phénazine-1-carboxylique (PCA), sécrété par deux de nos trois souches, cause l’inhibition de la croissance de Saprolegnia. / Disease is the single largest cause of economic losses in aquaculture, and fungal infections are second only to bacterial diseases in economic importance. Fifty percent per year losses due to fungal infections have been reported in a number of species including salmonids, (Oncorhynchus sp., Salmo sp.) which are particularly susceptible to Saprolegnia sp. The ubiquitous saprophyte commonly infects dead fish eggs and spreads to healthy eggs and fry resulting in a deadly, usually secondary, infection. The ability to effectively treat fungal infections has become increasingly difficult with the accrual of restrictions on the use of the most effective fungicide available, namely malachite green due to concerns regarding its carcinogenicity. Hitherto, no new treatment as effective as malachite green has been available to fish farmers. Recently, we have isolated three Pseudomonas fluorescens bacterial strains, from a Saprolegnia parasitica-infected fish farm, adept at the inhibition of the growth of this oomycete in vitro. The inhibitory activity was found to be present in the culture supernatant of the three strains. Further characterization by high performance liquid chromatography and mass spectrometry has been performed to identify the nature of the inhibition. Phenazine-1-carboxylic acid (PCA), produced by two of the three isolates, was found to be able of inhibiting the growth of Saprolegnia. The causal factor producing inhibition for the third isolate remains a mystery.

Les maladies constituent présentement la cause la plus importante de perte économique en aquaculture moderne. Chez certaines espèces, notamment les salmonidés (Oncorhynchus sp. et Salmo sp.), on rapporte des pertes annuelles atteignant cinquante pour cent de la production. À l’heure actuelle, les infections fongiques occupent le second rang derrière les maladies bactériennes en fonction de leur importance économique. Ces poissons sont particulièrement vulnérables à une infection fongique causée par Saprolegnia sp. qui infecte habituellement les oeufs morts. Le saprophyte ubiquitaire se propage ensuite aux oeufs sains et aux individus matures. Malheureusement, le traitement efficace de cette infection, souvent primaire et parfois secondaire, est de plus en plus difficile en raison de nouvelles réglementations restrictives entourant le vert de malachite. Jadis, ce colorant constituait le fongicide le plus efficace dans la lutte contre la saprolégniose, mais son potentiel cancérigène en limite maintenant l’utilisation. Jusqu'à présent, aucun traitement disponible n’est aussi efficace que le vert de malachite pour le contrôle de la saprolégniose. Récemment, nous sommes parvenus à isoler trois bactéries capables d’inhiber la croissance de Saprolegnia sp. in vitro. Ces trois Pseudomonas fluorescens proviennent d’une pisciculture dans laquelle survenaient des cas d’infections à Saprolegnia parasitica. En poussant la caractérisation de l’activité grâce à des analyses de chromatographie liquide haute performance et de spectrométrie de masse, nous avons réussi à isoler et à identifier la molécule responsable. L’acide phénazine-1-carboxylique (PCA), sécrété par deux de nos trois souches, cause l’inhibition de la croissance de Saprolegnia. / Disease is the single largest cause of economic losses in aquaculture, and fungal infections are second only to bacterial diseases in economic importance. Fifty percent per year losses due to fungal infections have been reported in a number of species including salmonids, (Oncorhynchus sp., Salmo sp.) which are particularly susceptible to Saprolegnia sp. The ubiquitous saprophyte commonly infects dead fish eggs and spreads to healthy eggs and fry resulting in a deadly, usually secondary, infection. The ability to effectively treat fungal infections has become increasingly difficult with the accrual of restrictions on the use of the most effective fungicide available, namely malachite green due to concerns regarding its carcinogenicity. Hitherto, no new treatment as effective as malachite green has been available to fish farmers. Recently, we have isolated three Pseudomonas fluorescens bacterial strains, from a Saprolegnia parasitica-infected fish farm, adept at the inhibition of the growth of this oomycete in vitro. The inhibitory activity was found to be present in the culture supernatant of the three strains. Further characterization by high performance liquid chromatography and mass spectrometry has been performed to identify the nature of the inhibition. Phenazine-1-carboxylic acid (PCA), produced by two of the three isolates, was found to be able of inhibiting the growth of Saprolegnia. The causal factor producing inhibition for the third isolate remains a mystery.

SoxR est un régulateur transcriptionnel à centre [2Fe-2S] qui induit une réponse adaptative permettant à E. coli de résister aux composés redox actifs, générateurs de stress superoxyde. En présence de composés redox actifs, le centre [2Fe-2S] de SoxR est oxydé ce qui lui permet d’activer l’expression du gène soxS codant pour un régulateur transcriptionnel activant l’expression d’une centaine de gènes. Parmi les gènes du régulon SoxRS on trouve ceux permettant de résister au superoxyde mais aussi aux antibiotiques. J’ai montré qu’en présence de phénazine méthosulfate (PMS), un composé redox actif, la machinerie de biogénèse des centres Fe-S utilisée pour la maturation de SoxR est différente suivant les conditions environnementales. En effet, en aérobie la maturation de SoxR est assurée par la machinerie SUF, alors qu’en anaérobie c’est la machinerie ISC qui intervient. J’ai également étudié l’importance de SoxR, et des machineries ISC et SUF, dans la résistance aux antibiotiques induite par la présence de PMS. J’ai montré qu’en présence de PMS, E. coli peut résister à la norfloxacine, par un mécanisme SoxR dépendent, et ceci quelque soit la machinerie de biogénèse des centres FeS présente. D’autre part, j’ai étudié l’impact des conditions environnementales, comme la teneur en CO2 dans l’atmosphère sur la capacité d’ E. coli à résister au stress oxydant. J’ai testé, expérimentalement les prédictions obtenues par un modèle d’équations différentielles permettant de simuler la concentration des ROS dans la cellule. J’ai montré que le CO2 a un effet de protection lors d’un stress au H2O2 probablement en capturant les HO• produits par la réaction de Fenton. / SoxR is a [2Fe-2S] cluster-containing transcriptional regulator that mounts the adaptive response allowing E. coli to tolerate superoxide-propagating compounds. When cells are exposed to redox cycling drugs the Fe-S cluster of SoxR undergoes a reversible univalent oxidation to yield the oxidized active protein. The only known target of SoxR is the soxS gene that is itself a transcriptional regulator activating the expression of more than 100 genes including those for superoxide and antibiotic resistance. I showed that the machinery used to mature SoxR under phenazine methosulfate (PMS) exposition, a redox cycling drug, was different depending on the environmental conditions used. In aerobiosis, the SUF machinery ensured SoxR maturation, while in anaerobiosis the ISC machinery was required. I also monitored the implication of SoxR, the ISC and SUF machineries, in antibiotic resistance induced by PMS exposition. I showed that E. coli can resist to norfloxacin under PMS exposition in a SoxR-dependent manner whatever the Fe-S cluster biogenesis machinery available. Last, I studied the impact of environmental conditions, such as atmospheric CO2 concentration, on the ability of E. coli to cope with oxidative stress. I have experimentally tested the predictions obtained by a mathematical model that simulates ROS dynamics. I showed that carbon dioxide has a protective effect on hydrogen peroxide stress likely by scavenging the radical hydroxyl produced by the Fenton reaction.

Les travaux de thèse présentés dans ce mémoire ont ciblé trois familles de molécules π-conjuguées et s’inscrivent plus particulièrement dans le développement de la chimie des amino-azacalixarènes et des dérivés de phénazine, et d’une nouvelle classe de tétraazamacrocycles aromatiques appelés « azacalixphyrine ». Ces composés étant émergents dans la littérature, nous avons volontairement porté nos efforts sur la synthèse et la compréhension de ces nouveaux systèmes π-conjugués afin d’élaborer de nouvelles voies de synthèse mais aussi, le cas échéant, d’établir des relations structure / propriétés. L’accès synthétique à ces composés est basé sur des réactions de substitutions nucléophiles aromatiques. De nouveaux outils moléculaires sont ainsi proposés pour différentes applications dans le domaine de l’énergie, des matériaux et/ou de la santé. / The thesis work deals with three families of π-conjugated molecules and particularly focuses on amino-azacalixarenes and phenazine derivatives as well as a new class of aromatic tetraazamacrocycles named “azacalixphyrin”. Since these compounds are emerging in the literature, we have deliberately focused our efforts on their synthesis and on the physico-chemical studies of these new π-conjugated systems in order to, when it is appropriate, establish structure / properties relationships. The synthetic accesses to these compounds are mainly based on aromatic nucleophilic substitutions. All these derivatives are potentially new molecular tools for various applications in the fields of energy, materials and medicines.