L’objectif de ce travail a consisté à évaluer différents effets écotoxiques de la deltaméthrine et du malathion sur trois souches du crustacé cladocère Daphnia magna. Deux de ces 3 souches appartiennent au même clone A (souches 1 et 3), ce qui a permis d’observer des différences de sensibilité inter- et intra-clonale. Les tests d’écotoxicité aiguë (48h) ont révélé, aussi bien pour la deltaméthrine que pour le malathion, que la souche 1 est plus sensible que la souche 2, elle-même plus sensible que la souche 3. Les tests chroniques (21 jours) ont montré que le critère commun majoritairement affecté par les deux pesticides est le nombre de nouveaux nés par adulte. Ces tests ont confirmé la sensibilité de la souche 1. La deltaméthrine et le malathion sont embryotoxiques puisque l’exposition des daphnies aux fortes concentrations de deltaméthrine et de malathion a induit des malformations. Pour ces effets, la souche 1 est également plus sensible que la souche 2, elle-même plus sensible que la souche 3. Nous avons aussi observé l’apparition de mâles, mais uniquement dans la descendance de la souche 1 exposée à la deltaméthrine. Le dosage de l’activité spécifique de l’acétylcholinestérase (AChE), pour les deux insecticides, a montré une inversion de l’ordre de sensibilité des souches. L’AChE, biomarqueur d’exposition et d’effet, peut être donc considérée aussi comme biomarqueur de susceptibilité. L’analyse protéomique a permis de révéler plusieurs cibles cellulaires de la deltaméthrine chez la souche 1 par rapport à la souche 2. Elle est surtout venue confirmer la plus grande sensibilité de la souche 1 par rapport à la souche 2. L’ensemble de ces résultats rappelle que le facteur génétique est une source de variation et souligne les perspectives offertes par l’analyse protéomique / The aim of this work was to evaluate different ecotoxic effects of deltamethrin and malathion on three strains of the cladoceran Daphnia magna. Two of the three strains belong to the same clone A (strains 1 and 3), which allowed to observe differences in inter-and intra-clonal sensitivity. The acute ecotoxicity tests (48h) showed for both deltamethrin and malathion, that one strain is more sensitive than strain 2, itself more sensitive than strain 3. Chronic tests (21days) showed that the common criterion mainly affected by both pesticides is the number of neonates per adult. These tests confirmed the sensitivity of the strain 1. Deltamethrin and malathion are embryotoxic as daphnid exposure to high concentrations of deltamethrin and malathion induced malformations. For these effects, strain 1 is also more sensitive than strain 2, itself more sensitive than strain 3. We also observed the appearance of males, but only in the offspring of the strain 1 exposed to deltamethrin. The determination of the specific activity of acetylcholinesterase (AChE), for both insecticides, showed a reversal of the order of susceptibility testing. Thus, as a biomarker of exposure and effect, AChE can also be considered as a biomarker of susceptibility. Proteomic analysis revealed several cellular targets of deltamethrin in strain 1 compared to strain 2. It confirms the greater sensitivity of strain 1 compared to strain 2. All these results point out that the genetic factor is a source of variation and highlight the opportunities offered by proteomic analysis

La détection et l’identification des protéines sur gel d’électrophorèse dépend aussi bien du marqueur des protéines utilisés (généralement un marqueur fluorescent) que de ses propriétés physicochimiques propres (rendement quantique, Stokes’ shift et recouvrement des bandes d’absorption et d’émission, photoblanchiment), de sa stabilité (chimique et photochimique), et de son accessibilité. Créer une gamme de nouveaux fluorophores dont les propriétés physicochimiques peuvent être modulées en partant d’une structure bien connue et très avantageux dans l’optique d’anticiper les caractéristiques supposées des composées envisagés. Cependant, même si de nombreux fluorophores sont disponibles commercialement, ils souffrent généralement de différentes contraintes telles que leurs prix prohibitifs, leur manque de sensibilité, leur stockes’ shift trop faible ou bien encore leur stabilité. L’accès à une famille de fluorophores résolvant l’ensemble de ces contraintes pour la détection de protéines sur gel d’électrophorèse représenterait donc un réel défi. L’épicocconone, isolée du champignon Epicoccocum Nigrum, se lie de façon covalente aux amines (et donc également aux protéines) en conduisant à un adduit énaminique qui est très fluorescent. Cet adduit émet dans le rouge (610 nm) lorsqu’irradié dans l’UV (395 nm) ou le visible (520 nm). Ces propriétés ont donc conduit à l’utilisation de ce produit naturel comme marqueur fluorescent de protéines sur gel d’électrophorèse menant à une sensibilité de détection rarement atteinte et à une gamme de linéarité très importante (104). La première synthèse de l’épicocconone a alors été engagée au sein de notre laboratoire. Elle a finalement conduit à une chimiothèque d’analogues encore plus efficace ayant permis d’établir une véritable relation structure-fluorescence. / Detection and identification of proteins either in 2D electrophoresis gels or in biological media depends largely on the quality of protein sensitive dye used (generally a fluorescent dye) as well on the efficiency of their fluorescent properties (quantum yield, Stokes’ shift and overlap of excitation frequency with common laser sources), their stability (chemical and photophysical) and their accessibility. To be able to create a range of new fluorescent dyes whose profiles can be modulated starting from a proven scaffold is advantageous in terms of predicting the properties of the final products. Even if many fluorescent dyes are available on the market, they suffer from a prohibitive price, a lack of sensitivity or a restricted wavelength range (absorption/emission) or limited stability. Access to a family of fluorophores displaying similar physicochemical properties, but shifted excitation and emission wavelengths constitutes an invaluable tool Epicocconone, isolated from the fungus Epicoccum nigrum, covalently binds to primary amines (e.g. lysine of proteins), leading to a protein linked conjugate which is strongly fluorescent, emitting light in the red (610 nm) when submitted to UV-visible light (395 or 520 nm). This is a novel pro-fluorophore that allows protein quantification with unprecedented sensitivity and with an excellent linearity on a broad range of concentrations. A program of synthesis of epicocconone and analogues in order to provide a library of complementary fluorophores has been undertaken. The results concerning either the better efficiency of the analogs and the structure-fluorescence relation are presented in this dissertation.

L’iode est un composant essentiel aux hormones thyroïdiennes. Les cellules thyroïdiennes captent l’iode circulant et le concentrent vers le colloïde. Il est alors incorporé à la thyroglobuline, protéine précurseur des hormones, par un mécanisme d’organification. La capacité de captation de l’iode par la thyroïde est finement régulée notamment par la « Thyroid Stimulating Hormone » (TSH) mais aussi l’iode circulant. En effet, en cas d’une élévation de l’iode circulant, la thyroïde déclenche un mécanisme d’autorégulation appelée l’effet Wolff-Chaikoff. Ce phénomène se traduit par une limitation transitoire de production des hormones thyroïdiennes qui s’accompagne notamment d’une diminution de l’expression du NIS (Natrium Iodide Symporter), la protéine responsable du transport actif de l’iode dans la thyroïde. Dans cette étude, des approches omiques globales ont été mises à profit pour étudier cette régulation dans le contexte de l’administration d’un produit iodé et de souris invalidées pour un gène codant pour un transporteur de monocarboxylate exprimé dans la thyroïde. Dans la première partie, l’effet des agents de contraste iodés (ICA), couramment utilisés en imagerie médicale, a été étudié. L’administration de ces agents entraine une réduction de la captation de l’iode souvent expliquée par un effet Wolff-Chaikoff associé à un potentiel relargage d’iode. Par une approche de protéomique quantitative global, le protéome de thyroïde de souris, après administration d’ICA, a été comparé au protéome en conditions d’excès d’iode. Après un traitement des données et une analyse bioinformatique, nos résultats mettent en évidence l’existence de peu de mécanismes en commun induits par l’iode et les ICA mais cependant de plus importantes variations d’expression de protéines sont déclenchées uniquement par les ICA. Cette étude est en accord avec une durée plus importante de l’inhibition de la fonction après une administration d’ICA comparée à celle de l’iode stable. Dans la deuxième partie, le rôle de SLC5A8 dans la fonction thyroïdienne et les mécanismes sous-jacents à l’effet Wolff-Chaikoff ont été étudiés chez des souris invalidées pour le gène Slc5a8 (Solute carrier family 5 number 8) et des souris non mutées. SLC5A8 est une protéine membranaire identifiée au laboratoire et exprimée dans la membrane apicale du thyrocyte. Cette protéine catalyse un transport de monocarboxylate dans différents organes mais son rôle dans la thyroïde demeure non élucidé. L’invalidation n’entraine pas d’effet majeur sur la fonction thyroïdienne. En mettant à profit une approche multiomique comparative, combinant la transcriptomique, la protéomique et la métabolomique, les effets de cette invalidation et/ou de la régulation par l’iode de la thyroïde ont été explorés. Le traitement des data révèle de nombreuses voies activées dans les différentes conditions avec des mécanismes de compensation de l’effet de l’invalidation par l’administration d’iode. Les résultats indiquent que la perte de fonction de SLC5A8 affecte l’organification et/ou maturation de la thyroglobuline, le contrôle du stress oxydatif et de l’iode libre dans la thyroïde. / Iodine is an essential component of thyroid hormones. Thyroid cells capture the circulating iodine and concentrate it in the colloid. Then, it is incorporated into the thyroglobulin, the hormone precursor protein, by an organification mechanism. The iodine uptake capacity by the thyroid is finely regulated, not only by the Thyroid Stimulating Hormone (TSH) but also by circulating iodine. Indeed, in case of high circulating iodine, the thyroid actives a self-regulating mechanism called the Wolff-Chaikoff effect. This phenomenon results in a transient limitation of thyroid hormone production which is accompanied by a decrease in the expression of NIS (Natrium Iodide Symporter), the protein that is responsible for the active transport of iodine in the thyroid. In this study, global omics approaches were used to study this regulation in the context of the administration of an iodized product and mice invalidated for a gene coding a monocarboxylate transporter expressed in the thyroid. In the first part, the effect of iodinated contrast media (ICM), commonly used in medical imaging, has been studied. The administration of these agents leads to a reduction in the uptake of iodine often explained by a Wolff-Chaikoff effect associated with an iodine release potential. Through an overall quantitative proteomic approach, the mouse thyroid proteome, after administration of ICM, was compared to the proteome under conditions of excess iodine. In the second part, the role of SLC5A8 in thyroid function and the mechanisms underlying the Wolff-Chaikoff effect were studied in mice invalidated for the Slc5a8 gene (Solute carrier family 5 number 8) and wild type mice. SLC5A8 is a membrane protein identified in the laboratory and expressed in the thyrocyte apical membrane. This protein catalyzes the monocarboxylates transport in different organs but its role in the thyroid remains unsolved. Invalidation does not have a major effect on thyroid function. By using a comparative multiomic approach which combines transcriptomics, proteomics and metabolomics, the effects of this invalidation and / or regulation by iodine in the thyroid have been explored. Data processing reveals many pathways activated under different conditions with mechanisms to compensate for the effect of invalidation by the administration of iodine. The results indicate that the loss of SLC5A8 function affects the organization and / or maturation of thyroglobulin, the control of oxidative stress and of free iodine in the thyroid.

La greffe de Membrane Amniotique Humaine (MAH) permet la cicatrisation des ulcères pré-perforants de la cornée et de sauver un nombre significatif d'yeux victimes de brûlures chimiques. La MAH est un matériel biologique, son utilisation pour le traitement des maladies de la surface oculaire donne de bons résultats en raison de sa capacité à réduire l'inflammation et promouvoir une épithélialisation rapide. Pour son utilisation en clinique, la MAH doit bien évidemment être stérile, mais aussi facile à transporter du centre préleveur au centre greffeur, et stockable longtemps et facilement. Actuellement en routine à la banque de tissus de Rouen, la membrane amniotique est séparée de l’amnios puis dénudée de leur couche spongieuse. Par la suite cette membrane est conservée par cryopréservation (congélation à –80°C) ce qui complique potentiellement l’acheminement des membranes. Par conséquent, dans le cadre de cette étude avec la Banque Normande de Cornées du CHU de Rouen nous avons développé la lyophilisation des MAH pour faciliter son utilisation et sa distribution. L’étude du mapping de la MAH permettra également de déterminer si le taux de facteurs de croissance est homogène dans la MAH ou s’il dépend sa distance par rapport au cordon ombilical. L’étude de la biocompatibilité in vivo d’un deuxième matériau composé de collagène nous permet également d’envisager une alternative pour une implantation du stroma. Nos analyses protéiques (ELISA et Label-free) des MAH la lyophilisées ne montrent pas de différence significative en terme de quantité et de qualité protéique. L’approche protéomique est complétée par l’analyse de la capacité des cellules épithéliales de cornée humaines (CEC) à se multiplier sur la membrane amniotique lyophilisée in vitro. Nous n’avons pas observé de différence entre la croissance des cellules épithéliales sur la MAH lyophilisée ou congelée. L’analyse du total de protéines extraites montre également que la lyophilisation ne dégrade pas les MAH au niveau protéique.Au niveau structurel les résultats de la microscopie électronique ont montré que la structure du stroma de la MAH est impactée par la lyophilisation. La greffe des MAH a été réalisée sur les ulcères cornéens chez le lapin. Au cours de l’expérimentation les lapins n’ont pas montré de signe d’inflammation, les analyses histologiques ont mis en évidence l’épithélialisation de la surface oculaire. Ce projet est en collaboration avec l‘association ophtalmo sans frontière pour qu’à terme le développement de l’utilisation clinique des MAHL répondant notamment à des besoins humanitaires (Cameroun). Notre étude de la cartographie de la MAH a également montré qu’une variabilité en termes de quantité de protéine existe entre les différents donneurs. Dans cette étude nous avons également montré que la couche spongieuse est une source de facteurs de croissance importante dans le processus de cicatrisation des ulcères cornéens. / The Human Amniotic Membrane (HAM) graft allows the healing of corneal ulcers and rescues a significant number of eyes with chemical burn. HAM is a biological material, its use for the treatment of ocular surface diseases gives good results because of its ability to reduce inflammation and promote rapid epithelialization. For its clinical use, the HAM must of course be sterile, but also easy to transport from the sampling center to the transplant center, and easily storable and for a long time. Currently on routine in the tissue bank of Rouen, the amniotic membrane is separated from the amnion and denuded of its spongy layer. Subsequently this membrane is stored by cryopreservation (freezing at -80 ° C) which potentially complicates the delivery of membranes. Consequently, as part of this study with the Banque Normande de Cornées of Rouen University Hospital, we have developed freeze-drying of HAM to facilitate its use and distribution. The HAM mapping study will also determine whether the level of growth factors is homogeneous in the HAM or whether it depends on its distance from the umbilical cord. The study of the in vivo biocompatibility of a second material composed of collagen also allows us to consider an alternative for implantation at the level of the stroma. Our protein analyzes (ELISA and Label-free) of freeze-dried HAM do not show any significant difference in terms of quantity and protein quality. The proteomic approach is complemented by the analysis of the ability of human corneal epithelial cells (CECs) to multiply on the freeze-dried amniotic membrane in vitro. We did not observe any difference between the epithelial cells growths on freeze-dried or frozen HAM. The analysis of the extracted protein total also shows that freeze-drying does not degrade the HAM at the protein level. At the structural level the electron microscopy results showed that the structure of the MAH stroma is impacted by freeze-drying. The MAH transplant performed on corneal ulcers in rabbits was performed. During the experiment the rabbits did not show any sign of inflammation, the histological analyzes highlighted the epithelialization of the ocular surface.This project is in collaboration with OSF association for the development of the clinical use of MAHL responding in particular to humanitarian needs (Cameroon). Our study of HAM mapping also showed that variability in terms of amount of protein exists between different donors. We have also shown that the spongy layer is an important source of important growth factor in the healing process of corneal ulcers.

L’insuffisance cardiaque droite est la première cause de morbi-mortalité chez les patients atteints d’hypertension pulmonaire. Améliorer le phénotypage de l’adaptation du coeur droit en imagerie non-invasive est essentiel afin de mieux comprendre les mécanismes favorisant la transition d’un état adapté à un état maladapté.Le premier chapitre a démontré la fiabilité de l’échographie cardiaque pour la détection de l’hypertension pulmonaire, fournissant des conseils méthodologiques pratiques.Le second chapitre a permis d’identifier les indices télé-systoliques de remodelage du ventricule droit comme les plus puissants paramètres pronostiques en imagerie chez les patients atteints d’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP), en association avec la classe NYHA et le taux de NT-proBNP.Le troisième chapitre est dédié à l’étude des biomarqueurs immunitaires en hypertension pulmonaire, en mettant en utilisant la méthode de phénotypage approfondi du coeur droit pour déterminer le profile circulant protéomique associé à la défaillance droite chez les patiens atteints d’HTAP. Cette étude a permis de montrer que des taux élevés plasmatiques d’hepatic growth factor, de nerve grwoth factor et de stem cell growth factor beta sont associés à la défaillance droite dans deux cohortes d’HTAP. Le rôle direct de ces biomarqueurs dans le ventricule droit reste à être élucidé. / Right heart failure is the major cause of morbi-mortality in patients with pulmonary hypertension (PH). Improving right heart adaptive phenotyping using non-invasive imaging is needed in order to better understand the transition from right ventricular (RV) adaptation to maladaptation in PH.The first chapter of this thesis has been dedicated to demonstrate the reliability of echocardiography to detect PH in patients with group 1 or 3 PH, providing methodology pearls and pitfalls.The second chapter has enabled to identify, among the multiple right heart non-invasive imaging metrics, RV end-systolic remodeling indices as the strongest prognostic biomarkers in patients with pulmonary arterial hypertension (PAH), combined with the NYHA class and NT-proBNP levels.The third chapter has explored the role of immune biomarkers in PH, providing a practical application of right heart deep phenotyping to determine the circulating immune proteomic profile associated with right heart failure in patients with PAH. This screening proteomics study has identified high plasmatic levels of hepatic growth factor, nerve growth factor and stem cell growth factor beta to be associated with right heart maladaptation in two cohorts with PAH. The role of these biomarkers within the right ventricle itself remains to be fully explored.

En cas de carence azotée, les légumineuses sont capables de mettre en place une symbiose avec des bactéries du sol fixatrices d’azote appelées rhizobia. Cette symbiose a lieu dans un organe appelé nodosité où les bactéries sont endocytées et appelées bactéroïdes. Certains clades de légumineuses imposent un processus de différenciation à leurs bactéroïdes qui agrandissent considérablement et deviennent polyploïdes, menant à des morphotypes bactériens allongés ou sphériques. Au cours de cette thèse, j’ai étudié la différenciation des bactéroïdes de Bradyrhizobium spp. en association avec Aeschynomene spp.. Les bactéroïdes de ces plantes présentent des degrés de différenciation distincts qui dépendent de l’espèce hôte. Mes données suggèrent que les bactéroïdes les plus différenciés sont aussi les plus efficaces. J’ai cherché à savoir quels facteurs procaryotes pourraient être impliqués dans les adaptations des bactéroïdes au processus de différenciation et à leurs divers hôtes, le tout en lien avec cette différence d’efficacité symbiotique au travers d’approches globales sans a priori de type -omiques. Les conditions considérées sont des bactéroïdes de différents morphotypes et des cultures libres de référence. Les fonctions activées en conditions symbiotiques ont été identifiées, ainsi que les gènes spécifiques d’un hôte donné. Des analyses fonctionnelles des gènes d’intérêt ont également été menées. Les mutants bactériens n’ont toutefois pas présenté de phénotype symbiotique drastique, montrant ainsi l’existence de réseaux de gènes complexes menant à la résilience des génomes de rhizobia. / In case of nitrogen starvation, legume plants establish a symbiotic interaction with nitrogen-fixing soil bacteria called rhizobia. This interaction takes place in nodules where the symbionts are internalized and become bacteroids. Some legume clades also impose a differentiation process onto the bacteroids which become enlarged and polyploid, leading to elongated or spherical morphotypes. During my PhD work, I have studied bacteroid differentiation of Bradyrhizobium species in association with Aeschynomene spp.. These bacteroids display distinct differentiation levels depending on the plant host, and my analyses suggest that the most differentiated ones are also the most efficient. I investigated the bacterial factors potentially involved in the adaptations to differentiation and host-specificity, and related to the higher efficiency of the most differentiated bacteroids using global-omics approaches without a priori. The analyzed conditions were bacteroids of distinct morphotypes and free-living reference cultures. Activated functions under symbiotic conditions were identified, as well as host-specific ones. Functional analyses were performed on genes of interest. However, the bacterial mutants did not display drastic symbiotic phenotypes, showing the existence of complex gene networks leading to high resilience of rhizobial genomes.

Le cancer du sein touche une femme sur neuf dans le monde et constitue un problème majeur de santé publique. L’identification de nouveaux biomarqueurs pour un traitement personnalisé pour les tumeurs du sein de plus mauvais pronostic, dites « triple-négatives », est extrêmement urgent. ATIP3, le produit majeur du gène candidat suppresseur de tumeurs MTUS1, a été identifié par l’équipe comme étant un biomarqueur des tumeurs du sein les plus agressives. De plus, ATIP3 inhibe la prolifération et la migration in vitro, ainsi que la progression tumorale et la formation de métastases in vivo et constitue une cible thérapeutique. ATIP3 est une protéine associée aux microtubules (MT) en interphase et au fuseau mitotique durant la mitose. Mon projet de thèse a pour objectif principal d’identifier les partenaires d’interaction d’ATIP3 impliqués dans ses mécanismes d’action antitumoraux. Dans une première partie, j’ai montré qu’ATIP3 interagit avec EB1, une protéine majeure de la dynamique du MT. L’interaction ATIP3-EB1 diminue l’accumulation d’EB1 à l’extrémité croissante du MT. Un nouveau mécanisme a été proposé dans lequel l’interaction ATIP3-EB1 réduit indirectement la vitesse d’échange d’EB1 à son site de liaison au bout plus du MT, ayant pour conséquence une diminution de la dynamique du MT. Dans une deuxième partie, j’ai montré qu’une déplétion d’ATIP3 induit une réduction de la taille du fuseau mitotique. Une analyse protéomique a permis d’identifier la kinésine Kif2A comme partenaire d’interaction d’ATIP3. ATIP3 forme un complexe avec Kif2A et Dda3 qui est dépendant d’une phosphorylation par Aurora kinase A. ATIP3 maintient la taille du fuseau en diminuant le recrutement de Kif2A et Dda3 au pôle de façon dépendante d’AurKA. ATIP3 régule donc négativement ses partenaires d’interaction. Enfin, dans une troisième partie, la relevance clinique du couple ATIP3-EB1 a été évaluée et j’ai montré que l’expression combinée des deux biomarqueurs ATIP3 et EB1 était associée à l’agressivité de la tumeur et à une survie diminuée. Ainsi, l’ensemble de mes travaux a permis de mettre en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques afin de mettre en place des traitements personnalisés / Breast cancer is a leading cause of death by malignancy in women worldwide. The identification of new molecular markers for personalized treatment of poor prognosis breast tumors, such as those of the triple negative subtype, is urgently needed. Our team is leader in the study of ATIP3 protein, encoded by candidate tumor suppressor gene MTUS1. ATIP3 is down-regulated in 85% of triple negative breast tumors, and low levels of ATIP3 are associated with poor survival of the patients. We have shown that ATIP3 reduces proliferation and migration in vitro, and tumor growth and metastasis formation in vivo. ATIP3 localizes along the microtubule (MT) in interphase and on the mitotic spindle and spindle poles during mitosis. My PhD project aimed at identifying ATIP3 partners involved in its anti-tumoral effects. In the first part, I will present data showing that ATIP3 interacts with EB1, a major regulator of MT dynamics. ATIP3-EB1 interaction prevents EB1 accumulation at MT growing ends. I proposed a novel mechanism by which ATIP3-EB1 indirectly reduces EB1 turnover at its binding site at MT plus end, which consequently reduces MT dynamics. In the second part of my thesis, I showed that ATIP3 silencing induces reduced spindle length. In parallel, I identified the MT-depolymerizing kinesin Kif2A as an ATIP3 partner by proteomic analysis. ATIP3 forms a complex with Kif2A and Dda3 in an AurKA-dependent manner. I showed that ATIP3 maintains mitotic spindle size by inhibiting Kif2A and Dda3 recruitment at the spindle pole. My study also revealed a recriprocal regulation between ATIP3 and AurKA. Thus, ATIP3 negatively regulates its binding partners. Finally, in a third part, clinical relevance of ATIP3-EB1 in breast cancer has been evaluated and I showed that combinatorial expression of ATIP3 and EB1 is associated with tumor agressiveness and reduced patient survival. Altogether, this work highlighted new therapeutic targets to propose personalized treatments.

Pseudomonas aeruginosa PA14 est une bactérie pathogène très résistante aux antibiotiques et impliquée dans de nombreuses infections nosocomiales. Toutefois, la disponibilité d'agents antibactériens efficaces contre cette bactérie manque cruellement à ce jour. Explorer la physiologie de P. aeruginosa au niveau des modifications post-traductionnelles (PTMs) pourrait fortement contribuer au développement de nouveaux agents thérapeutiques. En effet, il a été montré certaines corrélations entre les PTMs et la virulence, l’adaptation et la résistance bactérienne. De plus, les progrès récents en protéomique ont permis d’accéder à un nombre croissant des protéines modifiées. Pourtant, leur description reste un véritable challenge.Dans une première partie, nous avons étudié l'impact des kinases et des phosphatases sur la physiologie de P. aeruginosa PA14. Cependant, aucune différence de phénotype n'a été observée entre les 8 mutants de ces enzymes et la souche sauvage.Dans une deuxième partie, nous avons caractérisé le succinylome et l'acétylome de la lysine chez P. aeruginosa PA14 dans quatre sources de carbone (glucose, citrate, succinate et glutamate) par enrichissement par anticorps couplé à la spectrométrie de masse. Ainsi, 1 530 sites succinylés (617 protéines) et 1 109 sites acétylés (526 protéines) ont été identifiés. De façon intéressante, 622 sites (312 protéines) ont été observés acétylés ou succinylés sur la même lysine, révélant ainsi l'existence de protéoformes pour une même protéine. Les protéines modifiées sont impliquées dans tous les processus biologiques. Toutefois, certaines d'entre elles ont des fonctions dans la résistance aux antibiotiques, le chimiotactisme et la virulence.Nous avons également quantifié les peptides succinylés et/ou acétylés dans les 4 sources de carbone. Les peptides succinylés étaient principalement sur-exprimés en citrate, mais aucune différence significative n’a été observée pour les peptides acétylées.Dans une troisième partie, nous avons étudié par immunoprécipitation le succinylome et l’acétylome de la lysine des protéines extracellulaire de P. aeruginosa. Nous avons montré que certaines lysines des protéines LasB et CbpD, deux facteurs de virulence, sont modifiées par 9 PTMs différentes. Une approche d’électrophorèse bi-dimensionnelle (2D) a permis de révéler et de quantifier les protéoformes des protéines extracellulaires et plus spécifiquement de ces facteurs de virulence.Dans une quatrième partie, une approche quantitative « label-free » a permis de mettre en avant 581 protéines qui varient différemment selon la source de carbone. Parmi ces protéines, 67 biomarqueurs ont été identifiés par approche statistique.Ces travaux constituent un point de départ prometteur pour de futures études sur le rôle de la succinylation de la lysine et d'autres PTMs chez P. aeruginosa. / Pseudomonas aeruginosa PA14 is a multi-drug resistant human pathogen largely involved in nosocomial infections. Unfortunately, today, effective antibacterial agents lacked. Explore its physiology at the post-translational modification (PTMs) level may contribute to the renewal of combat tactics. Indeed, some correlations between PTMs and the bacterial virulence, adaptation and resistance have been shown. The recent improvements in proteomics have increased the number of modified proteins. However, their characterization believes a real challenge.In the first part, we focused on the impact of kinases and phosphatases on bacterial physiology of P. aeruginosa PA14. For this purpose, we compared different phenotypes of 8 mutants of kinase and phosphatase with the WT strain. Unfortunately, no difference was observed.In the second part, we characterized the lysine succinylome and acetylome in P. aeruginosa PA14 in 4 carbon sources (glucose, citrate, succinate and glutamate) by mass spectrometry. Overall, a total of 1 530 succinylated sites (617 proteins) and 1 109 acetylated sites (526 proteins) were identified. Interestingly, we noticed that 622 sites (312 proteins) can be either acetylated or succinylated on the same lysine. This reveals the existence of proteoforms for a same protein. As expected, many modified proteins are involved in a wide range of biological processes but some of these proteins have interesting functions like antibiotic resistance, chemotaxis and virulence.We also tried to quantify succinylated and/or acetylated peptides in the 4 carbon sources. Succinylated peptides were mainly over-represented in the citrate condition whereas no significant difference was observed for the acetylated forms.In the third part, we investigated the lysine succinylome and acetylome of P. aeruginosa in extracellular compartment by immunoprecipitation. We showed that some lysines of two virulence factors, LasB and CbpD, were modified by 9 different PTMs. We also used a 2-dimensional gel approach to reveal and quantify proteoforms of extracellular proteins and more specifically virulence factors. In the fourth part, we did a label-free quantitative approach to obtain protein abundance in each carbon source. In total, 581 proteins vary differently depending on the carbon source. Among these proteins, 67 biomarkers were identified by statistical approach.This work is a promising starting point for further investigations on the biological role of lysine succinylation, and others PTMs, in P. aeruginosa.

Les Streptomyces sont des bactéries filamenteuses à Gram positif que l’on retrouve dans les couches superficielles du sol. La souche modèle S. coelicolor M145 est capable de produire des antibiotiques et accumuler de faibles quantités de triacylglycérol lorsqu’elle est mise en culture avec le glucose ou le glycérol comme source de carbone. La souche produit de l’actinorhodine seulement en culture avec le glycérol comme source de carbone, et nous assistons à une accumulation d’acides gras, notamment sous forme d’esters d’acide oléique avec l’une ou l’autre source de carbone. Ces accumulations d’acides gras ne durent que pendant une certaine période de temps, à l’issu de laquelle l’accumulation s’arrête, et on assiste à la production de métabolites secondaires qui peut s’accompagner de la consommation des acides gras précédemment accumulés. Ces observations suggèrent d’une part que la source de carbone est un effecteur différentiel dans la production de métabolites secondaire, et que d’autre part le métabolisme des lipides est lié au métabolisme secondaire. Ce travail de thèse va tenter d’établir les liens entre le métabolisme primaire et le métabolisme secondaire chez S.coelicolor via le métabolisme des lipides. Pour se faire, nous avons dans un premier temps défini un milieu synthètique, ainsi que des stratégies d’alimentation de type fed-batch en bioréacteur, pour permettre d’obtenir d’une part une phase de croissance exponentielle, et d’autre part une phase de croissance non exponentielle et imposée par une limitation en azote. Cette limitation nutritionnelle est classiquement utilisée à la fois lors des études de l’accumulation de lipides chez les microorganismes oléagineux tels que Yarrowia lipilytica ou Rhodotorula glutinis, et aussi dans le cas d’études de la production d’antibiotiques par les Streptomyces. L’étude du métabolome couplée à l’étude du protéome nous a permis d’établir la direction générale des flux globaux de carbone, d’énergie et de pouvoir réducteur lors des différentes phases de croissances. Ces travaux démontrent une hétérogénéité métabolique dans la population bactérienne totale, avec la présence de 2 à 3 sous-populations différentes pouvant coexister. Les évolutions temporelles du protéome et notamment des régulateurs transcritptomiques montrent des réactions tardives, très certainement dues à la présence d’effecteurs intracellulaires accumulés, ainsi qu’au dynamisme de la culture. / Streptomyces are filamentous Gram positive bacteria found in the soil upper layers. The model strain S. coelicolor M145 can produce antiobiotics and accumulate low levels of triacylglycerol when cultivated with glucose or glycerol as carbon source. This strain produces actinorhodin only when glycerol is used as carbone source, but the fatty acids accumulation as esterified oleic acid occurs with both carbon sources. However, the fatty acids accumulation only last for a short period of time, and afterward, a production of secondary metabolites is observed and the previously accumulated fatty acids are consummed. Those results suggest that the carbon source act as an effector for the production of secondary metabolites and the lipids metabolism is some ways linked to the secondary metabolism. With this work, we will try to establish the links between the primary and secondary metabolism via the lipids metabolism with S. coelicolor. First, in order to obtain cultures with an exponential growth phase and a non-exponential growth phase under a nitrogen limitation, a synthetic media and fed-batch feeding strategies have been designed. The nitrogen limitation is usually used to study lipids accumulation with oleaginous microorganisms such as Yarrowia lipilytica or Rhodotorula glutinis, and also during studies of antibiotics production with Streptomyces. The metabolomics study paired with the proteomics study made possible to establish the global directions of carbon, energy and reduced power fluxes during all the obtained growth phases. This work also showed that the microbial population is heterogeneous and 2 to 3 subpopulations can coexist with both carbon sources. The proteomics temporal changes and in particular of transciptional regulators show some late reactions to the nitrogen limitation especially when glycerol is used, probably because of the intracellular accumulation of effector compounds over time, and because of growth kinetics.

Le développement d'une réponse antivirale contre les virus, incluant le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), le virus de la grippe, le virus respiratoire syncytial (VRS) ou le SARS-CoV-2, repose sur l'activation d'adaptateurs intracellulaires qui conduisent à la production d'interférons et de cytokines proinflammatoires. Une activation correctement équilibrée de ces voies permet à la cellule de monter un état antiviral, essentiel pour restreindre la réplication et la propagation du virus. Les acides nucléiques viraux à base d'ADN, présents à l’intérieur de la cellule, peuvent être reconnus par la GMP-AMP Synthase cyclique (cGAS), qui transduit ensuite le signal via l'adaptateur Stimulateur des gènes d'interféron (STING). D'autre part, les acides nucléiques viraux à ARN sont reconnus par les récepteurs de type RIG-I (RLR), qui interagissent ensuite avec l'adaptateur de signalisation antivirale mitochondrial (MAVS). STING et MAVS sont des protéines pivots de signalisation localisées dans des compartiments membranaires, régulées par plusieurs modifications post-traductionnelles (PTM) et, lors de l'activation, elles subissent des événements de polymérisation allant jusqu'à la formation d'agrégats fonctionnels. Des données soutiennent un rôle des espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans la régulation des voies dépendantes de STING et MAVS, mais les mécanismes restent mal définis. Les ROS sont connus pour modifier la structure et l'activité des protéines de signalisation via des PTMs oxydatives réversibles sur des cystéines (Cys ox-PTM). Les Cys ox-PTM réversibles consistent en une variété de modifications, les plus étudiées étant la S-sulfénylation (Cys-SOH), la S-glutathionylation (Cys-SSG) et le disulfure (S-S). Afin d’identifier les Cys ox-PTM qui affectent les protéines de signalisation impliquées dans la réponse antivirale, nous avons effectué une identification à l'échelle du protéome des Cys ox-PTM induites par les ROS en utilisant un marquage bioswitch à base de maléimide couplé à la spectrométrie de masse. Nous avons identifié 2720 sites Cys ox-PTM uniques englobant 1473 protéines avec une abondance, localisation et fonctions distinctes. Parmi ceux-ci, nous avons découvert l'oxydation de STING sur la Cys148 et Cys206. Cette dernière étant inductible par le stress oxydatif ou par le ligand naturel 2'3'-cGAMP et joue un rôle inhibiteur pour empêcher l'hyperactivation de STING par la formation de polymères inactifs contenant des liaisons intermoléculaires S-S. En outre, nous avons observé que MAVS était également capable de former des polymères intermoléculaires contenant des S-S en réponse à une infection par des virus à ARN, et que l'ancrage de la protéine à la membrane était essentiel pour la formation de ces polymères. Le couplage du marquage par bioswitch à base de maléimide à l'analyse par immunoblot a confirmé que MAVS était oxydé pendant une infection avec un virus à ARN. Nous avons également constaté que des Cys situées dans des positions clés pour la formation de polymères de MAVS actifs étaient essentielles pour transduire la signalisation en aval et finalement activer le promoteur IFNβ en réponse à l'infection virale. Nos études établissent un mécanisme direct par lequel les ROS contrôlent la réponse immunitaire innée cGAS/STING et RLRs/MAVS-dépendante. Ils offrent un nouveau terrain pour la conception de thérapies ciblant des adaptateurs pertinents pour les infections virales, telles que la vaccination, mais aussi pour les troubles auto-immuns et inflammatoires. / The development of an antiviral response against viruses, including Human Immunodeficiency Virus (HIV), influenza, Respiratory Syncytial Virus (RSV) or SARS-CoV-2, relies on the activation of intracellular adaptors that ultimately lead to the production of interferons and proinflammatory cytokines. Properly balanced activation of these pathways allows the cell to mount an antiviral state, essential to restrict virus replication and spreading. Intracellular DNA viral nucleic acids can be recognized by the cyclic GMP-AMP Synthase (cGAS), which then transduces the signal through the Stimulator of Interferon Genes (STING) adaptor. On the other hand, RNA viral nucleic acids are recognized by the RIG-I-like Receptors (RLRs), which then interact with the Mitochondrial Antiviral Signaling (MAVS) adaptor. STING and MAVS are signaling hub proteins localized in membranous compartments, regulated by several posttranslational modifications (PTMs) and, upon activation, they undergo polymerization events going as far as the formation of functional aggregates. Compelling evidence supports a role of reactive oxygen species (ROS) in the regulation of STING and MAVS-dependent pathways, but the mechanisms remain ill-defined. ROS are known to modify signaling protein structure and activity through reversible oxidative PTM of Cysteines (Cys ox-PTM). Reversible Cys ox-PTMs consist of a variety of modifications, the most widely studied being S-sulfenylation (Cys-SOH), S-glutathionylation (Cys-SSG) and disulfide (S-S). To unveil the Cys ox-PTMs that affect signaling proteins involved in the antiviral response, we performed a proteome wide identification of the Cys ox-PTMs induced by ROS using maleimide-based bioswitch labeling coupled to mass spectrometry. We identified 2720 unique Cys ox-PTM sites encompassing 1473 proteins with distinct abundance, location, and functions. Among these, we uncovered the oxidation of STING at Cys148 and Cys206. The latter was inducible by oxidative stress or by the natural ligand 2’3’-cGAMP and plays an inhibitory role to prevent STING hyperactivation through the formation of inactive polymers containing intermolecular S-S bonds. Further, we observed that MAVS was also able to form intermolecular S-S containing polymers in response to RNA virus infection, and that the anchoring of the protein to the membrane was essential for these polymers to form. Maleimide-based bioswitch labeling couple to immunoblot analysis confirmed that MAVS was oxidized during RNA virus infection. We also found that Cys located in positions key for the formation of active polymers were essential for MAVS to transduce downstream signaling and ultimately activate IFNβ promoter in response to virus infection. Our studies establish a direct mechanism by which ROS control the cGAS/STING and the RLRs/MAVS-dependent innate immune response. They provide new ground for the design of therapies targeting adaptors relevant to viral infections, such as vaccination, but also to autoimmune and inflammatory disorders.