Selon l'organisation mondiale de la santé, 21 pays d'Amérique Latine et notamment le Brésil sont touchés par la maladie de Chagas qui est provoquée par le protozoaire Trypanosoma cruzi (T. cruzi). En dépit de très nombreuses études expérimentales, il n'existe aucun traitement efficace contre la maladie de Chagas, et l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques est fondamentale pour développer de nouvelles drogues. Dans cette thèse, j'ai revisité 41 protéines chez T. cruzi récemment proposées par Nicolas Carels et al. A partir d'une nouvelle procédure bioinformatique, j'ai trouvé qu'il est possible de prédire les structures 3D de séquences T. cruzi ayant des homologues ou des analogues chez l'homme et très probablement associées aux fonctions trypanothione réductase, cystéine synthase et ATPase, ainsi que des séquences spécifiques à T. cruzi et absentes chez Homo Sapiens associées à des activités 2,4-dienoyl-CoA réductase et leishmanolysine. Les implications de nos modèles raffinées par des dynamiques moléculaires atomistiques (monomère ou dimère) dans leur environnement in vitro (solution aqueuse ou bicouche membranaire) sont discutées à des fins thérapeutiques, et suggèrent que toutes les cibles protéiques, à l'exception de la cystéine synthase, méritent d'autres investigations. / According to the World Health Organization, 21 Latin American countries are endemic for Chagas disease, affecting 10 million people. Chagas' disease, caused by the protozoan Trypanosoma cruzi (T. cruzi), is a parasitic illness endemic mostly in Latin America and particularly in Brazil. Despite many experimental studies, there is no efficient treatment against Chagas disease, and the search for new therapeutic targets specific to T. cruziis critical for drug development. In my thesis, I have revisited 41 protein sequences proposed by the analogous enzyme pipeline, and found that it is possible to provide structures for 33 T. cruzisequences with clear homologs or analogs in H. sapiensand likely associated with trypanothione reductase, cysteine synthase and ATPase functions, and structures for sequences specific to T. cruziand absent in H. sapiens associated with 2,4-dienoyl-CoA reductase, and leishmanolysin activities. The implications of our structures refined by atomistic molecular dynamics (monome or dimer states) in their in vitro environments (aqueous solution or membrane bilayers) are discussed for drug development and suggest that all protein targets, except cysteine synthase, merit further investigation.

La détection de potentielles cibles secondaires ou off-targets d’un ligand donné requiert la détermination de son site d’interaction et la recherche de sites d’interaction similaires sur d’autres protéines. Dans le but de mener à bien cette étude, nous avons développé PatchSearch : cet outil compare un patch requête, correspondant à un site d’interaction, avec la surface d’une cible potentielle. L’algorithme employé s’appuie sur une méthode originale de recherche de quasi-cliques dans un graphe produit : cette approche identifie des groupes d’atomes du patch appariés avec ceux de la surface ciblée avec des propriétés physico-chimiques conservées et dans des configurations proches. Nous montrons que PatchSearch trouve des patches qui correspondent à ceux qui sont connus sur les surfaces ciblées. De plus, les résultats de l’application de PatchSearch sur des protéines flexibles indiquent que l’approche des quasi-cliques permet de retrouver à la fois les parties rigides et flexibles des patches,contrairement à la recherche classique de cliques. Enfin, les performances de Patch-Search sont équivalentes à celles des autres outils de comparaison de sites de liaison.Nous avons également appliqué PatchSearch sur des off-targets de médicaments impliqués dans le traitement de cancers. Nos expériences suggèrent l’utilisation de PatchSearch dans la recherche des éventuelles off-targets d’un médicament. / Detection of putative off-targets for a ligand requires to search for some similarbinding sites onto other proteins surface. In order to achieve this goal, we developeda tool named PatchSearch. This program compares a query patch, whichcontains the binding site, with the surface a potentially targeted protein. Patch-Search’s algorithm is based on an original method searching for some quasi-cliquesin a graph product, which identifies some atoms both in the patch and in the surfacewith conserved physicochemical properties and in similar configurations. Weshow that PatchSearch efficiently finds known patches on protein surfaces. Moreover,application of PatchSearch on flexible proteins shows that, unlike the classiccliques approach, quasi-cliques method allows to find both rigid and flexible partsof the patches. PatchSearch gets similar results compared to the other binding sitecomparison tools. We also applied PatchSearch to find patches binding polypharmacologicaldrugs involved in cancer treatment, in order to identify them on knownoff targets. Our experiments suggest to employ PatchSearch in off-targets detectionprocess.