Les champignons décomposeurs du bois jouent un rôle important dans le cycle du carbone en participant notamment au recyclage de la matière organique. Outre leur aptitude à minéraliser la biomasse lignocellulosique, ces organismes ont la capacité de dégrader des molécules potentiellement toxiques libérées lors de ce processus. Leur système de détoxication comprend différentes familles multigéniques dont les glutathion transférases. Ces enzymes ubiquitaires, sont regroupées en différentes classes dans le règne fongique, certaines d’entre elles étant étendues chez ces champignons. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse consistait à appréhender les fonctions des glutathion transférases de la classe Omega (GSTOs) étendue chez Trametes versicolor, un champignon de pourriture blanche. Une approche biochimique et structurale a été menée sur neuf protéines produites de façon recombinante. Dans un premier temps, une caractérisation enzymatique de ces isoformes a été réalisée à l’aide de substrats synthétiques montrant une similarité des propriétés catalytiques. Puis, à partir d’une banque de molécules pures et de mélanges complexes issus de différentes essences forestières, une méthode de screening à haut débit a permis d’identifier des ligands potentiels de ces enzymes. La résolution de la structure tridimensionnelle de trois isoformes a démontré l’état homodimérique de ces protéines et l’implication de deux sites de fixation dans la reconnaissance de ces ligands : le site H (présent dans chaque monomère) et le site L (à l’interface du dimère). Par exemple, l’isoforme TvGSTO3S est capable de fixer dans son site H plusieurs hydroxybenzophénones, mais également un flavonoïde, la dihydrowogonine. Dans ce dernier cas, cette interaction avec un ligand naturel issu d’extraits de bois de merisier a été démontré par une approche de cristallographie d’affinité. D’autre part, des expériences de co-cristallisation ont permis de détecter deux molécules d’un autre flavonoïde, la naringénine, dans le site L de l’isoforme TvGSTO6S. Enfin, une interaction spécifique impliquant les sites H et L de l’isoforme TvGSTO2S a été démontrée avec l’oxyresvératrol. L’analyse structurale a révélé que les deux configurations du stilbène étaient liées à la protéine : la configuration trans dans le site H et la configuration cis dans le site L. Ainsi, malgré une redondance fonctionnelle partielle, ces recherches ont démontré l’existence d’un spectre d’interactions spécifiques pour chaque isoforme testée. Le caractère étendu de la classe Omega indiquerait que ces enzymes seraient impliquées dans l’adaptation du champignon à son environnement. En effet, les ligands identifiés au cours de ces travaux suggèrent que les propriétés « ligandines » des TvGSTOs joueraient un rôle dans la détoxication des produits issus de dégradation du bois / Wood decaying fungi play an important role in the carbon cycle by participating in the recycling of organic matter. In addition to their ability to mineralize lignocellulosic biomass, these organisms have the ability to degrade potentially toxic molecules released during this process. Their detoxification system involves several multigenic families including glutathione transferases. These ubiquitous enzymes are grouped into several classes in the fungal kingdom, some of them are widespread in these fungi. In this context, the main objective of this thesis was to understand the functions of glutathione transferases of the Omega class (GSTOs) extended in Trametes versicolor, a white rot fungus. A biochemical and structural approach was led using nine recombinant proteins. Firstly, enzymatic characterization of these isoforms was performed using synthetic substrates, the obtained results demonstrating a similarity of catalytic properties. Then, using a library of pure molecules and another one of complex mixtures from different forest species, a high throughput screening method was applied to identify potential ligands for these enzymes. The resolution of the three-dimensional structure of three isoforms demonstrated the homodimeric state of these proteins and the involvement of two binding sites in the recognition of these ligands: the H site (present in each monomer) and the L site (at the dimer interface). For example, the isoform TvGSTO3S is able to bind several hydroxybenzophenones in its H site, but also a flavonoid, dihydrowogonin. In this case, this interaction with a natural ligand derived from wild-cherry tree extract was demonstrated by an affinity crystallography approach. On the other hand, co-crystallization experiments detected two molecules of another flavonoid, naringenin, in the L site of the isoform TvGSTO6S. Finally, a specific interaction involving the H and L sites of the isoform TvGSTO2S was demonstrated with oxyresveratrol. Structural analysis revealed that the presence of both configurations of the stilbene in the protein: the trans configuration in the H site and the cis configuration in the L site. Thus, despite partial functional redundancy, this research demonstrated the existence of a specific pattern of interactions for each tested isoform. The expansion of the Omega class could indicate that these enzymes are involved in the adaptation of the fungus in its environment. Indeed, the ligands identified during this work suggest that the "ligandin" properties of TvGSTOs play a role in detoxifying wood degradation products

Les glutathion transférases (GSTs) constituent une famille multigénique d’enzymes présentes dans les trois domaines du vivant. Cette présence ubiquitaire souligne l’origine sans doute très ancienne de ces enzymes ainsi que des fonctions fondamentales conservées au cours de l’évolution. Ces enzymes sont impliquées notamment dans la détoxication cellulaire de molécules toxiques et dans le métabolisme secondaire. Les analyses phylogénétiques regroupent les GSTs des organismes photosynthétiques au sein de quatorze classes qui peuvent être séparées en deux grands groupes selon le résidu catalytique : les GSTs à sérine catalytique qui possèdent des activités de conjugaison du glutathion (GSH) et/ou peroxydase tandis que les GSTs à cystéine catalytique présentent des activités thioltransférase, déshydroascorbate réductase et de déglutathionylation. Les GSTs à sérine catalytique de la classe Phi (GSTF) sont présentes chez les organismes photosynthétiques et certains basidiomycètes. Chez les plantes, cette classe comprend un nombre de gènes plus important que les autres classes de GSTs. Ceux-ci sont parmi les plus régulés en réponse à divers stress et ils ont été fortement étudiés chez les plantes céréalières en raison de l’activité de détoxication des herbicides des protéines correspondantes. Pourtant, à quelques exceptions près, les rôles physiologiques des GSTFs restent inconnus et la redondance d’isoformes dans cette classe reste incomprise. Par des approches moléculaires, biochimiques et structurales, l’analyse structure-fonction des huit GSTFs de l’arbre modèle Populus trichocarpa a été réalisée au cours de cette thèse. L’analyse phylogénétique des GSTFs chez les organismes photosynthétiques a montré que cette classe est apparue au moment de l’apparition terrestre des végétaux et que différents groupes pouvaient être identifiés avec des motifs catalytiques distincts. L’analyse transcriptionnelle a montré que les gènes relatifs aux GSTFs de peuplier sont principalement exprimés dans les fleurs femelles, les pétioles et les fruits. Certains aspects du mécanisme réactionnel ont été caractérisés en déterminant notamment les paramètres cinétiques et d’interaction des huit GSTFs et de plusieurs variants mutés pour des résidus clés vis-à-vis de substrats modèles. Les structures de cinq des huit GSTFs ont été résolues et ces protéines dimériques adoptent un repliement GST canonique et des spécificités structurales au niveau du site actif ont pu être observées. De plus, au regard de la capacité des orthologues des GSTFs à lier des hormones et des flavonoïdes ainsi que de l’expression récurrente des GSTFs de peuplier dans les fruits et les fleurs femelles, deux organes riches en ces molécules, il peut être supposé qu’elles ont aussi des propriétés de type ligandine. Des résultats préliminaires ont également été obtenus pour la recherche de substrats physiologiques à partir de métabolites extraits de différents organes de peuplier. A terme, l’identification de ces substrats permettra de déterminer le mode d’action (catalytique vs ligandine) de chaque enzyme et d’identifier clairement les fonctions in planta de ces enzymes / Glutathione transferases (GSTs) belong to a multigenic family whose presence in most eukaryotes, prokaryotes and archaea reflects their widespread nature and very likely important functions. These enzymes represent a major group of enzymes involved in xenobiotic detoxification and secondary metabolism. From the most recent genomic and phylogenetic analyses, the GST family is subdivided into 14 classes that can be separated into two main groups based on the catalytic residue which is either a serine (Ser-GST) or a cysteine (Cys-GST). Ser-GSTs usually catalyze glutathione (GSH) conjugation and/or peroxide reduction. On the other hand, Cys-GSTs cannot perform GSH-conjugation reactions but instead catalyze thiol-transferase, dehydroascorbate reductase and deglutathionylation reactions. Ser-GSTs from the Phi class (GSTF) are present in photosynthetic organisms and some basidiomycetes. This class is composed of a large number of genes compared to other GST classes which are amongst the most stress-inducible. The corresponding proteins have been extensively studied in crops with regard to their detoxification activities toward herbicides. However, with a few exceptions, very little is known about their roles in planta and it is not well understood why this class has expanded. By combining molecular, cellular, biochemical and structural approaches, the eight isoforms from the model tree Populus trichocarpa have been characterized during this PhD project. Phylogenetic analysis of GSTFs in the green lineage shows that the apparition of this class is concomitant with the appearance of terrestrial plants and that different groups can be distinguished based on the active site signature. RT-PCR analysis of the eight isoforms of GSTFs showed that transcripts mostly accumulate in female flowers, petioles and fruits. Some aspects of the reaction mechanism have been characterized by determining kinetic parameters of the eight poplar GSTFs and of several mutated variants for key residues towards model substrates. The structures of five GSTFs have been solved and these dimeric proteins display a typical GST fold but specificities have been observed at the catalytic site level. Moreover, considering the demonstrated capacity of GSTF orthologs to bind hormones, anthocyanins or flavonoids, and the consistent high expression of poplar GSTFs in female flowers and fruits, two organs rich in these molecules, we speculate that they may also possess ligandin properties. Preliminary results have been obtained regarding the nature of the substrates in various poplar organs by analyzing protein thermostability in the presence of putative ligands. In order to assess whether a functional redundancy between poplar Phi GSTs exists and to identify their mode of action (catalytic vs ligandin functions), we started to isolate and identify physiological substrates