Oenococcus oeni est la principale de bactérie lactique du vin. L’espèce comprend de nombreuses souches plus ou moins bien adaptées au vin et qui forment différents groupes génétiques. Récemment, deux groupes de souches ont été identifiés dans les vins rouges (VR) et vins blancs (VB) de Bourgogne. Il est probable que les bactéries se sont adaptées à l’un ou l’autre de ces vins en raison de leurs différences physico-chimiques et de composition. Néanmoins, d’autres souches peuvent s’y développer. Ce sont par exemple des levains commerciaux, qui ont une bonne tolérance aux stress du vin. L’objectif de cette étude était d’analyser l’adaptation des souches d’O. oeni au vin et en particulier aux polyphénols. Dans un premier chapitre, des souches des groupes VR et VB ont été étudiées. Leurs phénotypes ont été comparés dans des moûts et des vins à différents pH et en présence de polyphénols. Les résultats ont permis de mieux comprendre leur adaptation au vin blanc ou rouge. Dans les deuxième et troisième chapitres, la tolérance à l’acidité et aux polyphénols de souches commerciales a été étudiée. Leur résistance au vin et leurs capacités fermentaires ont été analysées, les cellules ont été observées en microscopie électronique et les mécanismes de résistance à l’acidité et aux polyphénols ont été recherché par protéomique quantitative. Un protocole de purification des protéines spécifique pour les essais en présence de polyphénols a été mis au point. Les résultats montrent des voies métaboliques et enzymes qui contribuent à l’adaptation des souches au vin. Ils permettent aussi l’exploration de nouvelles pistes pour la sélection des souches industrielles. / Oenococcus oeni is the main lactic acid bacteria species in wine. The species comprises many strains, which are more or less well adapted to wine and form different genetic groups. Recently, two groups of strains have been identified from Burgundy’s red (VR) and white (VB) wines. It is likely that the bacteria have adapted to one or the other of these wines because of their different physico-chemical properties and compositions. Nevertheless, other strains can also develop in these wines. They are for example commercial starters, which are well resistant to wine stressors. The objective of this study was to analyze the adaptation of O . oeni strains to wine and particularly to phenolic compounds. In the first chapter, strains of groups VR and VB were studied. Their phenotypes were compared in grape musts and in wines at different pHs and in the presence of phenolic compounds. The results provide insights on their adaptation to red or white wine. In the second and third chapters, the tolerance to acidity and phenolic compounds of commercial strains has been studied. Their survival in wine and their fermentative capacities were analyzed, the cells were observed by electron microscopy and the mechanisms of resistance to acidity and phenolic compounds were investigated by quantitative proteomics. A specific protein purification protocol has been developed for trials performed in the presence of polyphenols. The results show metabolic pathways and enzymes that contribute to the adaptation of strains to wine. They also open new tracks for the selection of industrial strains.

L'extrême complexité des échantillons biologiques, la variabilité technique et la dépendance de la protéomique envers les banques protéiques empêchent l'analyse complète d'un protéome. Ce travail de thèse s'est focalisé sur le développement de méthodes pour la protéomique quantitative et la protéogénomique afin d'améliorer la caractérisation du protéome. Premièrement mon travail s'est centré sur le développement de méthodes quantitatives globales et ciblées. La mise en place de standards pour évaluer les performances de tous les niveaux de la stratégie analytique est aussi décrite. Ces méthodes ont été optimisées pour répondre à diverses questions biologiques. Mon doctorat s'est focalisé aussi autour de la protéogénomique. Une méthode d'analyse N-terminomique à haut débit a été développée et appliquée à l'étude de la mitochondrie humaine. Enfin, ce manuscrit présente une approche multi-omique visant à améliorer l'analyse du protéome avec la création de banques de données personnalisées . / The high intrinsic complexity of biological samples, the technical variability and the dependency of Bottom-up Proteomics to consensus protein sequence databases handicap the comprehensive analysis of an entire Proteome. My doctoral work was focused on method development in quantitative Proteomics and Proteogenomics in order to achieve a better proteome characterization. First, I focused on the development of global and targeted quantitative methods. The introduction and development of standard samples to assess the performances at any level of the analytical workflow is also described. These methods were applied to answer different biological questions. My PhD also focused on Proteogenomic method development. A high throughput N-terminomic analysis approach was developed and applied to the analysis of the human mitochondria. Finally, this manuscript presents a personalized multi-omics profiling strategy to improve the proteome analysis with the use of personalized databases.

L’objectif du projet est de comprendre l’effet du peptide vecteur (R/W)9 sur les cellules tumorales EF, modèles du sarcome d’Ewing. En effet, ce peptide a la capacité de remodeler le cytosquelette d’actine dans ces cellules, ainsi que de réduire leur motilité et leur aptitude à croître en indépendance d’ancrage (Delaroche D. JBC 2010).La première étape de ce travail a été la caractérisation in vitro de l’interaction directe avec l’actine par cross-linking chimique et spectrométrie de masse (Clavier S. EuProt 2014). Ensuite, pour avancer dans la compréhension de l’effet du peptide (R/W)9, deux approches ont été développées.La première approche, basée sur du photocross-linking in cellulo ou in lysat, vise à identifier des partenaires intracellulaires du peptide vecteur. Pour cela, nous avons mis au point et validé biologiquement une version photoactivable du peptide (R/W)9. Puis, avant de passer sur cellules entières, nous nous sommes assurés de la faisabilité de la réaction de photocross-linking in vitro sur un système d’interaction modèle que nous avons également utilisé pour développer un logiciel capable d’interpréter les spectres MS/MS d’espèces photocross-linkées (Xlink-Identifier, Collaboration Dr Du X). Des expériences de purification d’affinité ont également été menées en immobilisant le peptide (R/W)9 sur des billes de streptavidine ensuite mises en présence de lysat cellulaire. Les protéines capturées ont été identifiées par spectrométrie de masse haut-débit. La seconde approche est de la protéomique différentielle avec un marquage SILAC et a pour objectif de mettre en évidence l’influence du peptide vecteur sur l’expression des protéines. / The aim of the project is to understand the effect of (R/W)9 cell penetrating peptide (CPP) on EF tumoral cells, an Ewing sarcoma model cell line. Actually, this peptide is able to remodel the actin cytoskeleton of these cells, to decrease their motility as well as their ability to grow without anchorage (Delaroche D. JBC 2010).The first step of this work was to characterize the in vitro interaction with actin using chemical cross-linking and mass spectrometry (Clavier S. Euprot 2014). Then, in order to get a deeper understanding of (R/W)9 peptide effect, two approaches were developed. The goal of the first approach based on in cellulo or in lysate photocross-linking is to identify (R/W)9 CPP’s partners. To do this, we designed and biologically validated a photoactivable version of (R/W)9 peptide. Then, before starting to work with living cells, we checked the feasibility of in vitro photocross-linking on a model interacting system that we also used to develop a software able to interpret MS/MS spectra of photocross-linked species. (Xlink-Identifier, Collaboration with Dr. X. Du.). Affinity purification experiments were also performed by incubating streptavidin magnetic beads bearing (R/W)9 peptide with cell lysates. Captured proteins were identified using high-throughput mass spectrometry. The second approach is differential proteomic with SILAC labelling and aims at assessing the influence of (R/W)9 CPP on proteins expression.

La régulation des protéines par les modifications post-traductionnelles (PTMs) est un événement clé dans le maintien des fonctions biologiques de la cellule. Parmi elles, on retrouve les modifications causées par une famille de molécules appelées Ubiquitin Like Modifiers (UBls), incluant l’ubiquitination, la neddylation ou encore la SUMOylation. Au contraire des modifications classiques faisant intervenir des petits groupements chimiques, telles que la phosphorylation ou l’acétylation, les UBls sont eux-mêmes des protéines se greffant sur le groupement amine en position e des lysines des protéines ciblées, générant des protéines ramifiées. Alors que la principale fonction de l’ubiquitination est la dégradation des protéines par le protéasome, les autres UBls sont encore mal caractérisées. Dans ce contexte, le but de cette thèse était de développer de nouvelles approches protéomiques afin de définir le rôle de la SUMOylation dans des cellules humaines. En effet, l’identification des sites de SUMOylation par spectrométrie de masse (MS) est un défi. Ceci s’explique par la très faible abondance des protéines SUMOylées dans la cellule ainsi que par la longue chaine de 19 à 34 acides aminés laissés sur la protéine ciblée après digestion à la trypsine. Afin de pallier à ces deux problèmes, un mutant de la protéine SUMO a été généré au sein du laboratoire. La première altération sur ce mutant est l’insertion d’une séquence 6xHis à l’extrémité N-terminale de la protéine afin de faciliter l’enrichissement des protéines SUMOylés. La seconde altération de la protéine SUMO est la mutation d’une glutamine en arginine en position 6 à partir du C-terminal. Cette mutation a pour effet de libérer des peptides trypsiques ramifiés contenant seulement 5 acides aminés provenant de SUMO sur le peptide ciblé. Le premier but de cette thèse était de développer une méthode permettant de cibler spécifiquement les peptides SUMOylés lors d’une analyse par LC-MS. Cette méthode repose sur le patron de fragmentation propre de la chaine de 5 acides aminés commune à tous les peptides SUMOylés et utilise la technologie Sequential Window Acquisition of all THeoretical Mass Spectra (SWATH). Lors d’une telle analyse, l’échantillon est injecté une première fois en fragmentant de larges fenêtres de masses. Ceci permet d’obtenir des spectres MS/MS pour tous les peptides présents dans l’échantillon. Un algorithme est ensuite utilisé afin de détecter les fenêtres de masses contenant des peptides SUMOylés et de recalculer le rapport masse sur charge des peptides candidats. Les injections subséquentes permettent ensuite de fragmenter uniquement les peptides candidats. Cette méthode s’est avérée être complémentaire aux méthodes conventionnelles et a permis l’identification d’un total de 54 peptides SUMOylés à partir d’extraits protéiques enrichis sur billes NiNTA. La seconde approche envisagée était d’ajouter une étape d’enrichissement supplémentaire au niveau peptidique. Pour cela, un anticorps reconnaissant la chaine de 5 acides aminés laissée après digestion tryptique a été produit. Cette étape d’immuno-purification supplémentaire a permis l’identification d’un total de 954 sites de SUMOylation dans des cellules humaines lors d’une analyse à grande échelle. Afin de valider les nouvelles cibles identifiées, une étude fonctionnelle de la SUMOylation de la protéine CDC73 a été réalisée. Cette étude a montré que la SUMOylation de CDC73 était requise pour sa rétention nucléaire, confirmant ainsi un rôle important pour la SUMOylation de cette protéine. Cependant, le principal défaut de la précédente approche était la nécessité de cultiver 500 millions de cellules par condition étudiée. Cette approche a donc été optimisée afin de pouvoir réduire le nombre de cellules utilisées dans une analyse. L’optimisation de chacun des paramètres analytiques nous a permis de réduire ce nombre de 50 fois, permettant ainsi d’identifier plus de 1000 sites de SUMOylation à partir de seulement 10 millions de cellules. De plus, nous avons montré que cette approche permet l’identification concomitante des sites de SUMOylation et d’ubiquitination dans un seul échantillon biologique. Ceci a permis d’identifier un nouveau mécanisme de régulation des deubiquitinases par les UBls, ainsi que d’élucider les mécanismes de translocation du protéasome dans la cellule. Dans l’ensemble, nous avons développé des méthodes permettant de mieux caractériser la SUMOylation des protéines et avons prouvé que ces méthodes sont applicables à l’étude de plusieurs UBls en parallèle. Nous sommes certains que l’approche par immuno-purification permettra à l’avenir d’identifier la SUMOylation à un niveau endogène. / Protein regulation by post-translational modification (PTMs) is a key event in regulating cellular function. These modifications include a group termed Ubiquitin-Like modifiers (UBLs) that contain, but is not limited to, ubiquitylation, neddylation and SUMOylation. While conventional modifications, such as phosphorylation or acetylation, involve a small chemical group, UBLs are proteins attached from their C-terminus to the epsilon amine group of a lysine contained in the targeted protein, thus generating branched proteins. While the main function of ubiquitylation is protein degradation by the proteasome, other UBLs remain mostly unexplored. In this context, the aim of this thesis was to develop new proteomics strategies to characterize SUMOylation in human cells. Indeed, identification of SUMOylation sites by mass spectrometry (MS) is a challenge. This is due to the low abundance of SUMOylated proteins in the cells as well as the long 19 to 34 amino acid SUMO remnant left of the target after trypsin digestion. In this context, our research group has developed a mutant of SUMO containing two mutations. The first mutation consists of a 6xHis tag at the N-terminus of SUMO in order to facilitate SUMOylated substrates enrichment at the protein level. A second mutation was also introduced at the 6th position from the C-terminus and consists in a glutamine to arginine substitution in order to release shorter SUMOylated peptides after trypsin digestion. The first goal of this thesis was to develop a targeted approach to specifically fragment SUMOylated peptides during an LC-MS run. This was enabled by the common fragmentation pattern of all SUMOylated peptides arising from the five amino acid SUMO remnant. Digested peptides were first analyzed using SequentialWindow Acquisition of all THeoretical Mass Spectra (SWATH). In this experiment, large mass windows are fragmented. A custom algorithm is then used that detects mass windows in which candidates are located and determine their intact mass. In subsequent injections these peptides were then specifically targeted. This method was complementary to data dependent acquisition and enabled the identification of 54 SUMOylated peptides. In a second approach, we wanted to enrich for SUMOylated substrates at the peptide level. An antibody was raised against the five amino acid SUMO remnant and used for immunopurification of SUMOylated peptides. In total, we identified 954 SUMOylation sites in human cells. Moreover, functional analysis of the newly identified substrate CDC73 revealed that SUMOylation on K136 is required for its nuclear retention, thus showing a new role for the SUMOylation of this protein. Although this approach gave new insights into the characterization of SUMOylated substrates, high amounts of material were still required to obtain such results. The last goal of this thesis was to optimize the previously developed immunopurification. Systematic optimization of every analytical parameter was done and enabled the reduction of the number of cells required by a factor of 50, without affecting the number of SUMOylation sites identified. Moreover, we used this approach to profile for SUMOylation and ubiquitylation dynamics in human cells upon proteasomal inhibition with MG132. This revealed an unexpected regulation mechanism of deubiquitinating enzymes by UBLs and unraveled translocation mechanisms of the proteasome in the cell. Our SUMO proteomic approach demonstrates capability for the concomitant analysis of SUMOylation and ubiquitylation. In the future, we hope to extend this approach to endogenous SUMOylation.

Les écosystèmes côtiers sont parmi les plus vulnérables aux changements globaux actuels, qui entraînent notamment une augmentation de la température de l'eau, ainsi que de la fréquence des épisodes hypoxiques. La coquille Saint-Jacques, Pecten maximus, est une espèce subtidale évoluant à des profondeurs de 2 à 210 m. Malgré son intérêt commercial et un intérêt écologique majeur, cette espèce n'a fait l'objet que de peu d'études au niveau moléculaire. L'objectif de cette thèse était de caractériser les mécanismes moléculaires régissant l'acclimatation de cette espèce aux contraintes thermique et hypoxique. Nous avons dans un premier temps caractérisé les modifications d'expression des gènes/protéines, par des approches transcriptomiques (RNAseq) et protéomiques (2-DE), dans un tissu, le manteau, d'animaux exposés à une contrainte thermique prolongée (56 jours). Nous avons ainsi pu identifier les voies majeures de régulation (eg., AP-1), les grandes fonctions (eg., cytosquelette) et processus (eg., apoptose) impliqués dans la réponse, mais également d'observer les grandes orientations du métabolisme (eg., dégradation des lipides de réserve). La réponse des organismes à l'hypoxie dépend de leur manière de gérer les faibles teneurs en oxygène. Nous avons d'abord, par une approche comparative avec une espèce intertidale, la moule (Mytilus spp.), caractérisée la réponse physiologique de la coquille Saint-Jacques à l'hypoxie. Nous avons pu ainsi déterminer ses paramètres d'oxyregulation, plus particulièrement son Point critique en 02 (Pc02). Le développement d'une approche protéomique, couplant l'effet de la température et de l'hypoxie, nous a ensuite permis d'identifier plusieurs protéines (CK2, GLN, etc.) potentiellement impliquées dans la réponse au niveau moléculaire. Enfin, dans l'optique de mieux comprendre la physiologie particulière de ces mollusques dans leur environnement naturel, nous avons comparé les signatures protéomiques de deux populations de P. maximus évoluant dans des écosystèmes contrastés, i.e. en limite nord- (Norvège) et au centre- (Brest) de l'aire de répartition de l'espèce. Les résultats suggèrent des différences majeures entre les deux populations au niveau du cytosquelette. En conclusion, ce travail ouvre des perspectives nouvelles pour la compréhension des mécanismes moléculaires régissant l'adaptation des mollusques aux contraintes thermiques et hypoxiques, deux stress particulièrement importants pour les organismes marins dans le contexte du changement global. / Coasts are among the most vulnerable ecosystems to the ongoing global changes, which result in increased water temperatures and frequencies of hypoxic episodes. The great scallop, Pecten maximus, is a subtidal species living at depths of 2-210 m. In spite of its commercial and major ecological values, only few studies at the molecular level were performed on this species. This thesis aimed at characterizing the molecular mechanisms implied in acclimation of this species to thermal and hypoxia stresses. We first characterized the changes of expression of the genes / proteins in response to a long-term thermal stress (56 days), by using both a transcriptomic- (RNAseq) and a proteomic- (2-DE based) approaches, in the mantle tissue of scallops. This allowed us to identify key regulatory pathways (eg., AP-1), the major functions (eg., cytoskeleton) and processes (eg., apoptosis) involved in the response, but also to observe the main orientations of metabolism (eg., degradation of lipid reserves). The response of organisms to hypoxia depends on how they cope with low oxygen availability. Therefore, we first carried out a comparative approach with an intertidal species, the mussel (Mytilus spp.) to characterize the physiological response of P. maximus to hypoxia. Of note, we could determine its oxyregulatory parameters, particularly its critical point in 02 (Pc02). Then, coupling the effects of temperature and of hypoxia, we developed a proteomic approach that allowed us to identify several proteins (CK2, GLN, etc.) potentially involved in the response at the molecular level. Finally, in an effort to better understand the particular physiology of these mollusks in their natural environment, we compared the proteomic signatures of two populations of P. maximus living in highly contrasted ecosystems, ie in the northern limit- (Norway) and the center- (Brest) of the biogeographical distribution of this species. The results suggest major differences between the two populations, especially at the cytoskeleton level. In all, this work opens new avenues for understanding the molecular mechanisms governing the adaptation of mollusks to heat and hypoxia, two stresses that will most probably greatly influence the lifestyle of marine organisms and populations in future years.

L'amylose une maladie rare, caractérisée par des agrégats insolubles de protéines extracellulaires. Trente types d'amyloses sont répertoriés et différenciés par la protéine amyloïdogène associée. Leur identification repose sur l'analyse immunohistochimique du tissu malade. Cependant, l'interprétation peut être ambigüe. La micro-dissection laser (LCM) et la spectrométrie de masse sont une alternative prometteuse. Nous avons développé une approche protéomique ciblée à partir de tissus traités par ultrasons. Nous avons montré que les biopsies prélevées chez des patients atteints de différents types d'amyloses peuvent être protéolysées sous ultrasons, ce qui augmente l'efficacité et réduit le temps de la digestion (90s au lieu de 15h), tout en minimisant la quantité de matériel nécessaire. Après une première étape de protéomique sans a priori pour le diagnostic clinique des patients présentant une amylose dans différents organes/tissus (reins, poumons, glandes salivaires, testicule, humeur vitrée et rate), nous avons optimisé une méthode de criblage dédiée à un transfert technologique vers les départements cliniques français. Pour cela, deux méthodes montrent des résultats très encourageants : la SRM (selected reaction monitoring) sur un spectromètre de masse à basse résolution, disponible dans certains laboratoires cliniques et la PRM (parallel reaction monitoring) accessible sur les instruments de dernière génération à très haute résolution, qui fournit rapidement des résultats. En conclusion, nous proposons ici un protocole spécifique pour le diagnostic robuste et la classification rapide des amyloïdoses. / Amyloidosis is rare disease that appears as an insoluble deposition of specific extracellular proteins. Thirty classes of amyloidosis have been reported and their diagnosis relies on the identification of the associated proteins by immunohistochemistry analysis of the affected tissues. However, its interpretation is highly dependent on the pathologist and can be ambiguous. Laser capture micro-dissection (LCM) and mass spectrometry are a promising alternative. We have developed a targeted proteomics approach from raw tissues treated with ultrasound. We showed that the biopsies taken from patients presenting different classes of amyloidosis can be proteolysed by ultrasonic treatment. This technique increases the efficiency and reduces the time of digestion (90s instead of 15h), while minimizing the amount of material needed. After a first unbiased proteomics study for clinical diagnosis of patients with amyloidosis in various organs/tissues (kidney, lung, salivary glands, testicle, vitreous humor and spleen), we have optimized a dedicated screening method for a technological transfer to the French clinical departments. For this, two methods show very promising results: SRM (selected reaction monitoring) on a low-resolution mass spectrometer, available in some clinical laboratories, and PRM (parallel reaction monitoring) available on the latest generation of high-resolution instruments which provide fast results. In conclusion, we propose here a specific protocol for a robust diagnosis and rapid classification of amyloidoses.

L'analyse des modifications post-traductionnelles (PTMs) est une des contributions les plus importantes de la protéomique aux sciences du vivant. Malgré les progrès importants des techniques séparatives et de la spectrométrie de masse, la quantification des PTMs reste un défi analytique. Le nombre limité de PTMs identifiées robustement dans une recherche, la nécessité d'enrichissement et l'estimation quantitative basée sur un seul peptide ne représentent que les difficultés les plus évidentes. De plus, la quantification des PTMs doit toujours être associée au profil d'expression de la protéine pour éviter les faux positifs.Nous avons développé de nouvelles stratégies analytiques de quantification des PTMs, en prenant en compte le niveau d'expression des protéines. Ces stratégies ont été appliquées à l'étude de l'oxydation des cystéines dans le cadre du stress oxydatif et de l'homéostasie redox.La stratégie OcSILAC est une adaptation de la technique biotin switch au marquage métabolique des cultures cellulaires et a été appliquée à un modèle de levure n'exprimant pas la thiorédoxine réductase. OcSILAC apporte des améliorations techniques importantes et une innovation dans le traitement des données. Les résultats obtenus sont en accord avec le système redox de ce modèle. OcSILAC a ensuite été adaptée au fractionnement subcellulaire pour étendre la couverture du redoxome.Une deuxième stratégie, OxiTMT, a été développée en se basant sur des tandem mass tags spécifiques de la cystéine. OxiTMT a été employée à l'étude de cellules E. Coli soumises à un traitement oxydatif. OxiTMT offre l'avantage d'une large gamme d'applications qui peut s'étendre aux tissus et aux biopsies. / The analysis of protein Post-Translational Modifications (PTMs) is probably the most important contribution that proteomics can give to life sciences. Although separative techniques and mass spectrometry have improved tremendously, the quantitative analysis of PTMs remains an analytical challenge. The limited number of PTMs that can be robustly computed in a single research, the necessity of enrichment steps and performing quantitative estimations using only one peptide, are just the most evident difficulties faced. Furthermore, PTMs quantification should always be associated to protein expression levels to avoid false positives. We have developed new analysis methods allowing the quantification of PTM changes while taking into account protein expression levels. These strategies were applied to the study of cysteine oxidation within the contexts of oxidative stress and redox homeostasis. The first strategy, OcSILAC, is a revision of the biotin switch adapted to Stable Isotope Labelling by Amino acids in Cell culture; it was applied to the study of a thioredoxin reductase silenced yeast model. OcSILAC leads to important technical improvements and data analysis innovations. The results obtained are in agreement with the extensive existing literature concerning the yeast redox system. OcSILAC was then adapted to a subcellular fractionation kit to extend the coverage of the cysteine redoxome. A second strategy called OxiTMT was developed based on cysteine specific tandem mass tags. OxiTMT was used to study E. Coli cells exposed to oxidative treatment. OxiTMT offers the advantage of a wide range of applications that can extended to the study of tissues and biopsies.

Les estuaires sont des zones de transition entre les eaux fluviales et les océans soumis à de fortes contraintes d’origine anthropique, telles que la pollution chimique. Pourtant, les estuaires sont d’une importance écologique primordiale, et sont notamment des zones de nourricerie ou de reproduction pour de nombreuses espèces. Le Flet européen Platichthys flesus est un modèle souvent utilisé comme espèce sentinelle dans les estuaires. Le but de ces travaux est d’explorer les mécanismes de réponse du Flet européen à la contamination chimique, afin éventuellement d’identifier de nouveaux biomarqueurs. Il a donc été choisi de mener cette étude par une approche de protéomique par électrophorèse en deux dimensions. Les protéines différentiellement accumulées en réponse à la pollution ont été identifiées par MALDI TOF-TOF. Ces études par protéomique ont été complétées par des mesures ciblées de transcription de gènes. Tout d’abord, des flets juvéniles issus d’un élevage ont été contaminés expérimentalement avec deux doses d’un cocktail de HAP et PCB (concentration retrouvée dans la Seine, et 10 fois celle-ci). Après 29 jours de contamination, le métabolisme énergétique paraît dérégulé. Des protéines impliquées dans les défenses anti-oxydantes et la détoxification sont accumulées dans le foie des poissons contaminés. Les résultats nous ont conduit à poser l’hypothèse de l’implication de la BHMT dans un cycle aboutissant à la production de GSH, et qui pourrait donc participer à la détoxification ou aux défenses anti-oxydantes. Ensuite, les profils protéiques de foies de poissons issus de 3 estuaires de la Manche ont été comparés. Les profils protéiques des foies de poissons de la Seine et de la Tamar, 2 estuaires présentant des profils de contamination différents, se sont révélés différents des profils protéiques des foies des poissons de la Canche. Des différences moins marquées entre les profils protéiques des foies de poissons de la Seine et de la Tamar pourraient refléter les différences entre les contaminants présents dans ces estuaires. / Estuaries are important areas highly susceptible to anthropogenic degradations such as pollution. Estuarine species have to cope not only with environmental constraints inherent to estuarine habitats, but also with the presence of contaminants, the occurrence of hypoxic events or with waters warming. The European flounder Platichthys flesus is considered as a sentinel species in estuarine water quality monitoring. This study investigates the molecular mechanisms allowing the European flounder to cope with these different stress factors, both in environmental and experimental conditions, in order to eventually identify potential biomarkers of the response to contamination. A proteomic approach using 2-dimensional electrophoresis followed by MALDI TOF-TOF mass spectrometry allowed us to identify differentially expressed proteins in flounder livers, and then to better understand the mechanisms and a pathway implied in the response of flounder to environmental constraints. These observations were completed by targeted markers analyses by qPCR and enzymatic activity measurements. First, farm flounders were experimentally contaminated with two concentrations of PAH/PCB cocktails (concentrations found in the Seine and ten times this concentration). After 29 days of contamination, energetic metabolism was deregulated in contaminated flounder livers. Proteins involved in anti-oxidative defenses and detoxification were also accumulated. We suggest that BHMT could be implied in a pathway leading to the production of GSH allowing detoxification and anti-oxidative defense. Then, Flounders were fished in contrasted estuaries along the French Atlantic coast. The liver proteomic patterns of Flounders from the Seine (France) and the Tamar (UK), two estuaries displaying different contamination patterns, and from the Canche (France), were compared to characterize the proteins differentially expressed between these sites. Proteome profiles reflected the contamination patterns in each estuary.

Lors de la mise en place d’une interaction hôte-parasite, les principales barrières à franchir sont les mêmes quel que soit l’hôte considéré. Il faut que le parasite rencontre l’hôte puis qu’il soit capable d’échapper à ses systèmes de défenses. Pour cela, au-cours de la coévolution, les parasites ont ainsi développé des stratégies moléculaires leur permettant de pirater les réseaux de l’hôte, menant à l’établissement d’un dialogue moléculaire. Les microsporidies, qui sont des parasites intracellulaires obligatoires, ont, du fait de leur forte dépendance vis-à-vis de leur hôte, probablement développé des stratégies très poussées de piratage. L’objectif de cette thèse a été d’initier le décryptage du dialogue moléculaire qui s’établit entre une microsporidie et son hôte à deux niveaux d’intégration. Au niveau cellulaire, l’étude de la réponse protéique de cellules fibroblastiques humaines à l’infection par Anncaliia algerae a permis de suggérer l’existence d’une stratégie originale de leurre de l’hôte grâce à l’expression d’un élément transposable. Au niveau tissulaire, l’étude de la réponse protéique d’intestin d’abeilles infectées par Nosema ceranae a révélé une perturbation de l’homéostasie du tissu intestinal pouvant être à l’origine d’un impact négatif de l’infection sur le taux de renouvellement de l’épithélium. Un suivi du taux de multiplication des cellules souches intestinales lors d’une cinétique d’infection nous a permis de conforter cette hypothèse. Le suivi de l’expression de gènes impliqués dans les voies de signalisation contrôlant ce taux de renouvellement a confirmé une perturbation de l’homéostasie intestinale de l’abeille. Cependant, les mécanismes par lesquels les microsporidies arrivent à se développer chez leurs hôtes ne sont pas connus et méritent d’être explorés. / Within the host-parasite interaction, the parasite need to cross the same barriers whatever the host considered. First, the parasite has to meet its host and to escape its defense systems. For this purpose, the parasites have developed, during coevolution, molecular strategies allowing them to hijack the host networks, leading to the set-up of a real molecular crosstalk. Microsporidia, which are obligate intracellular parasites, have probably developed very sophisticated strategies to hijack their host cell functions as they are strongly dependent to their hosts. The objective of this thesis was to pave the way to the deciphering of the molecular dialogue that takes place during the interaction between a microsporidia and its host, at two different integration levels. At the cellular level, the study of the proteome response of human fibroblast cells to the infection by Anncaliia algerae allowed us to suggest the existence of a lure strategy used by A. algerae to bypass the host response. At the tissue level, the study of the midgut proteome response of honeybees infected by Nosema ceranae revealed a disturbance of the intestinal homeostasis. These results lead us to the hypothesis of a negative impact of the infection on the midgut epithelium renewal rates. This assumption was confirmed by a monitoring of the multiplication rate of intestinal stem cells during a kinetics of infection and of the expression of genes implicated in the signaling pathways controlling this renewal. However, the underlying mechanisms allowing microsporidia to develop in hosts are not known and deserve to be explored.

La lutte contre des pathologies, notamment inflammatoires ou chroniques, nécessite de nouvelles stratégies pour proposer une médecine améliorée et personnalisée. La recherche de biomarqueurs répond à cette problématique. Un criblage innovant basé sur une molécule scavenger activée est décrit ici. En participant à l’élimination des éléments du non-soi ou du soi altéré, cette molécule scavenger activée a la capacité d’interagir avec les biomolécules qui sont à l’origine de la pathologie ou qui résultent du déséquilibre pathologique. Il est donc probable que les ligands de ce scavenger comptent une proportion importante de biomarqueurs. Ce criblage fonctionnel peut ainsi éclairer notre compréhension de la physiopathologie et même identifier de potentiels compagnons diagnostiques ou candidats médicaments. Cette approche est appliquée à l’hépatite C, une pathologie d’étiologie virale connue, et à la sclérose en plaques, une neuropathologie plus complexe. / The fight against pathologies, especially inflammatory or chronic ones, needs new strategies to propose an improved and personalized medicine. The search for biomarkers deals with this challenge. A novel screening system based on an activated scavenger molecule is described here. Due to its implication in the elimination of non-self and altered-self, this activated scavenger has the ability to interact with biomolecules that cause pathologies or that result from the pathological imbalance. It is therefore very probable that the ligands of this scavenger count a high proportion of biomarkers. This functional screening may then help understand the physiopathology and might even identify potential diagnostic companions or drug candidates. This approach is applied to Hepatitis C, a condition of known viral etiology, and to multiple sclerosis, a more complex neuropathology.