Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le Sénégal, pays aride, connait un effet de sécheresse croissant. Le pays est confronté à un problème d’ensablement, de perte de fertilité et de compaction des sols. Des plants d’A. senegal et de P. juliflora en association ou non avec les microorganismes sont étudiés pour savoir en quoi ces espèces peuvent contribuer à la fixation des dunes mouvants et à l’amélioration de la productivité des terres. Des plants inoculés aux champignons mycorhiziens et au Rhizobium sont plantés à Sangalkam, Bandia et Bambey pour être récoltés un an après et analysés. Une autre expérience montée en serre a consisté à faire pousser les mêmes espèces sur le même type de sol à différents niveaux de compaction avec un tiers du lot occupé par les plants inoculés. Les résultats ont montré que le taux de mycorhisation atteint son pic sur sols pauvres en phosphore. L’inoculation a augmenté la production de biomasse tout en réduisant la taille des vaisseaux du bois racinaire. Elle augmente aussi le % de cellulose en fonction du diamètre racinaire et de l’âge. % qui augmente avec la résistance à la traction de la racine, source de meilleur ancrage et de résistance à l’arrachement. Une augmentation du niveau de compaction du sol diminue significativement le taux de mycorhisation et le nombre de nodule des racines. Elle favorise les racines fines au détriment des grosses racines. Ceci affecte positivement l’architecture racinaire au profit d’un meilleur ancrage. Le P. juliflora est mieux pour la lutte contre l’érosion éolienne l’ensablement et la perte de fertilité dans la zone des Niayes. L’A. senegal peut contribuer à l’amélioration de la fertilité tout en adaptant son système racinaire face à la compaction du sol. / An increasing drought effect is known in Senegal, arid country who is confronted to a silting problem, a decline in overall land fertility and soils compaction. Seedling of A. senegal and P. juliflora in association or no with microorganism are studied to know some what these species can contribute to the moving dune fixing and improvement land productivity. Seedling inoculated to mycorrhizas and Rhizobium are planted in Sangalkam, Bandia and Bambey and are harvested one year after for analyzed. Another experience in greenhouse consisted to grow up the same species on the same type of soil with different levels of compaction and a share occupied by inoculated seedlings. Results showed that the rate of mycorhisation reached his peak on soils poor in phosphorus. The inoculation increased the production of biomass while reducing the size of root wood vessels. She also increases it % of cellulose according to root diameter and age. % that increases with the root tensile strength, spring of better anchorage and resistance of extortion. An increase of soil compaction level decreases, meaningfully, the rate of mycorhisation and the number of root nodule. She favored the fine roots to detriment of thick roots. She affects positively root’s morphology in aid of better anchorage. P. juliflora is better for the struggle against the wind erosion the silting and loss of fertility in the Niayes area. A. senegal can contribute to the improvement of fertility while adapting its root system facing soil compaction.

Pas de résumé français / Pas de résumé anglais

L'insulino-résistance est une caractéristique majeure du syndrome métabolique dont l'incidence ne cesse d'augmenter dans les pays industrialisés parallèlement à l'épidémie d'obésité. La résistance à l'insuline s'accompagne de diverses atteintes au niveau cardiaque, vasculaire et rénal. L'objectif principal était dans un modèle d'insulino-résistance induite par un excès de fructose chez le rat d'évaluer l'influence de la modulation en sodium (en excès ou en restriction) sur les changements métaboliques cardio-rénaux. D'une part, l'influence d'une restriction sodée concomitante à un régime riche en fructose a été évaluée. Nous avons montré que la restriction sodée prévenait les dommages cardio-rénaux. Ces effets bénéfiques ont été associés à une diminution de l'inflammation rénale et du stress oxydant. De plus, une prévention des modifications du tissu adipeux induites par le régime riche en fructose a été également observée. D'autre part l'impact d'une insulino-résistance en présence d'une consommation excessive et précoce (sevrage) en sodium a été évalué. Quand l'insulino-résistance (régime fructose) est initiée secondairement à un régime hypersodé, l'hypertrophie cardiaque associée au régime sodé est diminuée après l'ajout d'une insulino-résistance. Ce résultat paradoxal pourrait représenter une mal-adaptation du muscle cardiaque que confirme l'altération de la fonction systolique. En conclusion ce travail démontre une fois de plus l'impact de la nutrition dans la modulation des atteintes des organes cibles. L'importance d'adopter une nutrition raisonnée par contrôle de l'ingestion de sodium peut permettre de réduire les atteintes des organes cibles observées dans l'insulino-résistance. / Insulin resistance is a major feature of the metabolic syndrome whose incidence is increasing in industrialized countries, in parallel with the obesity epidemic. Insulin resistance is associated with various cardiac, vascular and renal damages. The main objective was to evaluate the influence of sodium modulation (excess or restriction) on cardio-renal changes in a model of insulin resistance induced by fructose in rats. On one hand, the influence of salt restriction concomitant with a high fructose diet was evaluated. We have shown that sodium restriction prevents cardio-renal damages. These beneficial effects were associated with a reduction in renal inflammation and oxidative stress. In addition, a prevention of adipose tissue changes induced by fructose-rich diet was also obeserved. On the other hand impact of insulin resistance in presence of an early (weaning) sodium and excessive consumption of sodium was evaluated. When insulin resistance (fructose diet) was initiated secondary to high salt diet, cardiac hypertrophy associated with sodium diet decreased after the addition of insulin resistance. This paradoxal result could represent a maladaptation of cardiac muscle confirmed the impaired systolic function. In conclusion this work further demonstrates the impact of nutrition in the modulation of target organ damage. Reducing sodium intake may provide an easy way to reduce target organ damage observed in insulino resistance.

Nous assistons durant ces trente dernières années à une croissance de la fréquence d’apparition des bactéries résistantes aux antibiotiques. Face à la récurrence des infections difficiles à traiter dues à ces bactéries pathogènes multi-résistantes, le renforcement de l’arsenal des antimicrobiens fait partir des préoccupations majeures de santé publique. À ce titre, une approche ethno-pharmacologique a été initiée dans le cadre d’une coopération entre le laboratoire de pharmacodynamie biochimique (Université Félix Houphouët-Boigny, Côte d’Ivoire) et le laboratoire universitaire de biodiversité et d’écologie microbienne(Université de Bretagne Occidentale, France). Dans cette approche, les habitudes traditionnelles d’automédication par les plantes médicinales ont été exploitées pour identifier de nouvelles sources de composés antimicrobiens. Dans une première partie de cette présente étude, une investigation sur les résistances bactériennes en Côte d’Ivoire a montré non seulement une évolution de la fréquence d’apparition des bactéries résistantes aux antibiotiques dans le temps, mais aussi une évolution de ces souches résistantes vers des différents types de multi-résistances. Dans la seconde partie, Morinda morindoides, une plante médicinale ivoirienne, a suscité notre attention pour la recherche de substances antimicrobiennes. À partir de 18 extraits des différents organes de cette plante, des tests d’activité antimicrobienne ont permis de justifier son utilisation en médecine traditionnelle. L’extrait à l’acétonitrile de la racine qui affiche l’activité la plus intéressante a servi pour isoler et caractériser 12 phytomolécules antimicrobiennes dont une se distingue par sa structure chimique originale, la morindoïdine. En plus de leurs paramètres antimicrobiens, d’autres propriétés biologiques de ces substances ont été évaluées telles que, leur pouvoir antioxydant, leur cytotoxicité, leur activité hémolytique et leur cible moléculaire. Cette évaluation a révélé un mode d’action sans doute proche de celui des quinolones. / We are witnessing over these last thirty years a growing frequency of occurrence of antibiotic-resistant bacteria. This observation is coupled with a reduction in discovery of new antimicrobials. Given the recurrence of difficult to treat infections caused by these pathogens become multidrug resistant, strengthening the antimicrobial arsenal is one of the main public health concerns. To this end, an ethnopharmacological approach has been developed. Within the framework of cooperation between the laboratory of Biochemical pharmacodynamics (University of Cocody, Côte d'Ivoire) and the laboratory of microbial biodiversity and ecology (LUBEM EA 3882, University of Brest, France), traditional self-medication habits affecting more than 70% of the population of Cote d'Ivoire were analyzed to identify new sources of antimicrobial compounds. In the first part of this study, an investigation of bacterial resistance in Côte d'Ivoire has revealed not just an increase in the frequency of occurrence of antibiotic-resistant bacteria in time, but also an evolution of resistant strains toward different types of antibiotics. In the second part, Morinda morindoides, an Ivorian medicinal plant aroused our attention for the research of antimicrobial substances. From 18 extracts from different organs of this plant the antimicrobial activity tests were performed. The acetonitrile extract of the root which exhibit the most interesting activity was used to isolate and characterize 12 antimicrobial phytomolecules. One of these compounds exhibits an original chemical structure named morindoidine. In addition to their antimicrobial activity, other biological properties of these substances have been evaluated such as their antioxidant potency, their cytotoxicity, their hemolytic activity and their molecular target. This assessment revealed a mode of action probably close to that of quinolones.

A eux seuls, le Nigeria, la République Démocratique du Congo, l'Ouganda, l'Ethiopie et la Tanzanie représentent 50% de la mortalité liée au paludisme et 47% du total des cas de paludisme. Cependant, la diminution du nombre de cas et l'augmentation des activités de lutte à l'échelle mondiale sont autant de bonnes nouvelles encourageantes qui font déclarer à l'OMS que le paludisme peut être contrôlé et plus tard éliminé. Les recommandations des experts de la lutte contre le paludisme à l'échelle mondiale recommandent de cibler les zones où l'élimination est possible, les zones de faible transmission, et de là progresser vers les zones plus impaludées. Cela impose une connaissance précise de la situation du paludisme dans la région concernée. Les ensembles géographiques régionaux où la transmission du paludisme connait une diminution sensible, comme la Corne d'Afrique, et ayant des frontières extrêmement poreuses aux mouvements de populations humaines donc aux pathogènes, sont donc à cibler en priorité. Cela nécessite une évaluation du niveau de transmission et du risque de résurgence potentiel, posé par l'importation de nouvelles souches, afin d'aboutir à une élimination durable. Dans ce contexte, la République de Djibouti, ayant montré une prévalence extrêmement faible au cours de ces dernières années, s'est lancée dans une tentative de pré-élimination du paludisme. L'objectif de notre étude a été d'observer l'évolution, sur une durée de onze années (1998-2009), du taux d'incidence de l'infection palustre, du niveau de transmission du paludisme, de la possibilité d'importation depuis les pays voisins et enfin, de la distribution des vecteurs de la maladie. / Nigeria, the Democratic Republic of Congo, Uganda, Ethiopia and Tanzania represent 50% of malaria deaths and 47% of total malaria cases. However, the decrease in the number of cases and worldwide increased control activities were encouraging news which lead the WHO to declare that malaria can be controlled and eliminated later. The recommendations of experts in the worldwide fight against malaria recommend targeting areas where elimination is possible, areas of low transmission, and hence moving towards areas more affected by malaria. This requires a precise knowledge of the malaria situation in the region. Geographical regional assemblies where malaria transmission is experiencing a significant decrease, as the Horn of Africa, and having extremely porous frontiers to the movement of human populations, therefore pathogens, must be the priority target. Thus an assessment of the level of transmission and the risk of potential recurrence, posed by the importation of new strains, was indispensable in order to achieve sustainable elimination. In this context, the Republic of Djibouti, who showed extremely low prevalence in recent years, is embarked on an attempt to pre-eliminate malaria. The aim of our study was to observe changes, over a period of 11 years (1998-2009), in the level of malaria occurrence, malaria transmission, but also the level of its potential importation from neighboring countries and finally the vectors population dynamics. These results could serve as a basis of reflection, for the health authorities of the country or international partners, to a possible adjustment of the current policy of fight against malaria.

Le nickel est connu pour son utilisation dans la préparation d’alliages réputés peu sensibles à la contamination bactérienne, très utilisés dans les secteurs agro-alimentaires et médicaux. Cependant, les bactéries apparaissent capables d’adhérer même à ce type de matériau et de le coloniser sous forme de biofilms. Les biofilms sont des communautés de micro-organismes, adhérant entre eux et à une surface, grâce à la sécrétion d’une matrice adhésive offrant une protection contre la dessiccation, les défenses de l’hôte et un grand nombre d’agents antimicrobiens. Ces biofilms manifestent des propriétés de multirésistances aux biocides qui causent des problèmes sanitaires majeurs dans les installations hospitalières et industrielles. D’importantes modifications de l’expression génétique accompagnent la vie en biofilm et induisent des caractères spécifiques dont des résistances accrues aux biocides et la production de facteurs de virulence. Parmi ces derniers, les curli, qui sont un composé protéique majeur de la matrice extracellulaire chez les bactéries Escherichia coli et Salmonella spp., jouent un rôle clé dans la formation de biofilms sur surfaces inertes et biologiques. Ce travail a consisté à explorer la contribution de la vie en biofilm à la survie des bactéries Escherichia coli K-12 productrices de curli en présence de nickel. Pour cela, l’effet physiologique d’ions solubles de nickel sur la survie des bactéries a été testé sur des supports inertes en polystyrène ou en acier. Nous avons montré que des concentrations sub-inhibitrices de nickel induisent une augmentation de l’épaisseur et de la densité du biofilm. Cet effet ne dépend pas des modifications physico-chimiques de la surface cellulaire par le nickel, ni de l’activité de la seule pompe d’efflux à nickel connue d’E. coli, RcnA. Par contre, le nickel à faible concentration induit l’expression des curli, ainsi que leur production. C’est donc via l’activation transcriptionnelle des gènes codant les curli que l’augmentation du biofilm par le nickel se produit. Ce travail s’est également appliqué à rechercher la nature du relais gouvernant la mise en place des curli en réponse à la présence de nickel. Aucun des régulateurs principaux de l’expression des curli ne joue un rôle décisif. Nos résultats nous conduisent à suggérer que l’effet du nickel repose sur un phénomène global de réponse au stress oxydant dont le mécanisme reste à déterminer. / Nickel is known for its use in alloy preparation, which is renowned for not being very sensitive to bacterial contamination, and thus widely used in the food-processing and medical sectors. However, bacteria appeared to be able to adhere even on this type of material, and to colonize it in the form of biofilms. Biofilms are microorganisms’ communities, adherent between themselves and to a surface, thanks to the secretion of an adhesive matrix, which offers them protection against desiccation, host defences and a great number of antimicrobial agents. Biofilms express biocidal multiresistance properties, which causes major sanitary problems in hospitals and industries. Biofilm life comes with important modifications in the genetic expression, which induces specific characteristics like increased biocides resistances and virulence factors production. In the latter, curli are a major proteic component of the extracellular matrix in the bacteria Escherichia coli and Salmonella spp., and curli play a key role in biofilm formation on inert and biologic surfaces. This work had consisted of the exploration of the biofilm life-style contribution in the survival of E. coli K-12 bacteria that produces curli in the presence of nickel. In that aim, physiological effect of soluble ions of nickel on the bacterial survival has been tested on inert supports such as polystyrene and stainless steel. We have shown that sub-inhibitory concentrations of nickel induce an increase in the biofilm thickness and density. This effect does not rely on physicochemical modifications on the bacterial surface, nor on RcnA activity, which is the only known efflux pump dedicated to nickel in E. coli. On the other hand, low concentrations of nickel induce curli expression and their production. Hence, the nickel-induced biofilm increase occurs through transcriptional activation of curli genes. This work also tried to find the nature of the relay that governs curli setting up in response to the presence of nickel. None of the curli principal regulators seem to be implicated in this curli production increase. Thus, our results suggest that nickel effect lies on a more global response phenomenon like oxidative stress, but the involved mechanism needs to be determined.

Chaque année, les épidémies de grippe, dont les principaux agents étiologiques sont les virus influenza de type A, ont un impact considérable sur la population en terme de morbidité et de mortalité. Le virus influenza A comporte à sa surface deux glycoprotéines, la neuraminidase et l’hémagglutinine. Ces deux protéines ont des fonctions antagonistes : l’hémagglutinine permet l’entrée du virus dans la cellule hôte et la neuraminidase, par son activité sialidase, libère les nouveaux virions formés. Bien que la prophylaxie du virus grippal repose essentiellement sur la vaccination, les antiviraux jouent un rôle important dans la lutte contre les épidémies de grippe et dans la stratégie développée en prévision d'une pandémie grippale. Les inhibiteurs de la neuraminidase (INAs) sont des antiviraux efficaces contre la grippe. Ils inhibent l’activité enzymatique de la neuraminidase et empêchent la libération des nouveaux virions formés. La démarche méthodologique qui a conduit à l’élaboration de molécules ciblant la neuraminidase laissait espérer une apparition limitée de résistance. Cependant, des cas de résistances aux INAs ont été mis en évidence lors d’études cliniques. Outre la nécessité d’une surveillance étroite, il est donc important d’étudier et de comprendre les diverses mécanismes susceptibles d’induire une résistance aux INAs. Le travail de cette thèse s’est ainsi porté sur la compréhension de la diversité des mécanismes de résistance. Dans un premier temps, nous avons étudié l’impact de mutations sur l’ensemble des résidus structuraux du site actif de la neuraminidase. Nous avons observé que la plupart de ces mutations n’altéraient pas les caractéristiques du virus et induisaient une légère baisse de sensibilité aux INAs. Par la suite, nous avons cherché à explorer les possibilités de synergie dans la résistance aux INAs par la combinaison de deux mutations structurales du site actif de la neuraminidase. Sur quatre virus produits, seul le virus possédant la double mutation E119V+I222L était viable, malgré une capacité réplicative in vitro altérée. La combinaison de ces deux mutations induit une synergie dans la résistance à l’oseltamivir. Enfin, nous avons voulu intégrer l’interaction fonctionnelle de la neuraminidase avec l’hémagglutinine. Nous avons montré que la combinaison d’une hémagglutinine de faible affinité pour les récepteurs sialylés permettait de restaurer un virus possédant une neuraminidase déficiente. Ainsi, un virus influenza peut se libérer de la fonction de la neuraminidase, cible des seuls antiviraux efficaces disponibles à l’heure actuelle. Les mécanismes de résistances aux inhibiteurs de la neuraminidase sont multiples. L’émergence durant les deux dernières saisons hivernales de virus résistants aux INAs sans pression de sélection a remis en question les hypothèses développées sur l’infectivité et la transmissibilité de souches résistantes, ouvrant de nouvelles perspectives quant à l’étude des mécanismes permettant l’obtention de virus épidémiogènes résistants aux INAs / Each winter, influenza epidemics have a considerable impact on the population in terms of morbidity and mortality. Influenza A virus is the main etiologic agents of influenza. They present at their surface two glycoproteins, the neuraminidase and the hemagglutinin. These two proteins have antagonist functions : the hemagglutinin allows the virus to enter the host cell and the neuraminidase, through its sialidase activity, releases progeny virions from host cells. Although prophylaxis of influenza is mainly based on vaccination, antiviral drugs play a very important role in the fight against epidemics of influenza and the strategy developed in anticipation of a flu pandemic. The neuraminidase inhibitors are effective antiviral against influenza. Through the inhibition of the neuraminidase enzymatic activity, they prevent the release of new virions formed. The introduction into clinical practice of new drugs requires monitoring in order to detect the potential emergence of resistance. Although the approach to the design of neuraminidase inhibitors has provided hope that resistance will be limited, resistance to NAIs already been observed in clinical, encouraging close monitoring. It is therefore important to continue to study and understand the various mechanisms of resistance to neuraminidase inhibitors. The work of this thesis has thus focused on understanding the diversity of resistance mechanisms. Initially, we studied the impact of mutations in all structural residues of the active site of neuraminidase. We observed that most of these mutations did not alter the characteristics of the virus and induced very limited resistance to antivirals. Subsequently, we then sought to explore opportunities for synergy in resistance by the combination of two structural mutations of the active site of neuraminidase. On four viruses produced, only the virus with the double mutation E119V+I222L in the active site of neuraminidase was viable, although its in vitro replicative capacity was impaired. The combination of these two mutations induced a synergistic resistance to oseltamivir. Finally, we wanted to integrate the functional interaction of neuraminidase with hemagglutinin. We have shown that the combination of a hemagglutinin low affinity for sialylated receptors allowed to rescue a virus with a deficient neuraminidase. Thus an influenza virus may discharge the function of neuraminidase, the target of the only available effective antivirals. The mechanisms of resistance to neuraminidase inhibitors are numerous. Plus, the circulation in the last two seasons of resistant viruses without selective pressure challenges the assumptions developed on the possible emergence of resistance in clinic. This opens new issues to consider in order to understand the mechanisms that allowed this emergence and transmission

Les analogues de nucléoside représentent une famille d'agents thérapeutiques très largement utilisée en chimiothérapie anticancéreuse. Cependant des phénomènes de résistance d'origine multifactorielle apparaissent chez les patients atteints de leucémie et il semble que la surexpression d'une enzyme, la 5'-nucléotidase cytosolique de type II (cN-II) soit un des facteurs impliqués. Nous nous sommes donc intéressés à la synthèse et à l'étude d'inhibiteurs potentiels de cN-II du type analogues de nucléoside phosphonate. Ce manuscrit rapporte dans un premier temps le contexte biologique des travaux de thèse, et les découvertes ayant supposés l'implication de la cN-II dans les mécanismes de résistance associés à l'utilisation clinique de nucléosides cytotoxiques. Le deuxième chapitre décrit la synthèse d'analogues phosphonates de l'uridine et de la cytosine modifiés en position 5, ainsi que leur évaluation biologique vis-à-vis de la cN-II purifiée. Enfin, la mise au point d'une stratégie inédite, via l'ouverture d'un époxynucléoside par un phosphite, a permis de synthétiser des béta-hydroxyphosphonates en série purique, et également d'obtenir les prodrogues bis(SATE) correspondantes. / Nucleosidic analogs are widely used as therapeutic agents in antitumoral chemotherapy. However, cellular resistance appears in a multifactorial manner in leukemic patient and it seems that the overexpression of a nucleotidase, the 5'-cytosolic nucleotidase (cN-II) is involved in this phenomenon. We focused our interest on the synthesis and the study of potential inhibitors belonging to the family of phosphonate nucleoside analogs. First, we reviewed literature data about the biological context of our research, especially concerning the involvement of cN-II in resistance phenomenon. Then, we described the synthesis of various phosphonate nucleosides bearing 5-modified uracil and cytosine as nucleobase, as well as their evaluation as inhibitors against the purified enzyme. Finally, a novel strategy for the synthesis of beta-hydroxyphosphonate nucleosides in purine series was designed and developed, and then applied to the synthesis of the corresponding bis(SATE) prodrugs.