L'adaptation à l'environnement est essentielle pour la survie de tout organisme, des bactéries à l'Homme. Pour s'adapter rapidement aux milieux extrêmement variés et aux fluctuations environnementales, les procaryotes ont adopté des systèmes élaborés, capables de détecter et de réagir aux molécules vitales ou toxiques à leur développement. Outre les facteurs de stress tels que température, pH, la cellule doit s'adapter aux variations de concentration de nutriments et de gaz diatomiques. En effet, la modification d'un ou plusieurs paramètres de l'environnement déclenche une altération de l'expression des gènes, permettant des changements dans la composition protéique et ainsi une adaptation du métabolisme aux nouvelles conditions. Un paramètre environnemental particulièrement essentiel est le taux d'oxygène. Le passage à la vie limitée en oxygène, ou inversement, a été particulièrement étudié chez les bactéries. Celles-ci disposent de plusieurs chaînes de transporteurs d'électrons et utilisent à tout moment celle qui leur est la plus favorable sur le plan énergétique. En présence d'oxygène, accepteur d'électrons le plus favorable, les bactéries utilisent la respiration oxygènée, qui se caractérise par la synthèse d'enzymes du type cytochrome oxydase, alors qu'en absence d'oxygène ou en condition de basse pression d'oxygène (ou hypoxie), elles mettent en place la respiration par le nitrate, caractérisée par la synthèse de quinones respiratoires comme intermédiaires (Pelmont J., 1993). Le transporteur final de la voie " nitrate " est la nitrate réductase, enzyme clé inhibée par l'oxygène. La présence d'oxygène diatomique impose donc aux bactéries de profonds changements de leur métabolisme, soit parce qu'elles doivent réajuster leur système de production d'énergie, soit parce qu'elles doivent lutter contre la toxicité de l'oxygène ; pour cela elles disposent de tout un arsenal enzymatique. La connaissance des processus biochimiques par l'intermédiaire desquels ces adaptations sont réalisées est essentielle à la compréhension du fonctionnement cellulaire.

Chez le porc, les trois gènes du CMH de classe I non classiques (gènes SLA-Ib) SLA-6, -7 et -8 sont peu étudiés alors que ce sont des candidats majeurs comme homologues fonctionnels des gènes humains HLA-E, -F et -G qui font l'objet de travaux soutenus de par leur rôle dans la tolérance fœto-maternelle lors de la grossesse chez la femme notamment. Notre objectif a consisté à analyser le polymorphisme, la transcription et l'expression des protéines de ces trois gènes d'intérêt. Nous avons montré que les trois gènes sont transcrits dans une large gamme de tissus, avec une expression prépondérante dans les tissus lymphoïdes, le système digestif et les poumons. Les trois gènes expriment des transcrits qui codent pour des protéines de pleine longueur dont la traduction et la prédiction de conformation sont compatibles avec la présentation de peptides à la surface cellulaire. Les gènes SLA-6 et -7 expriment des transcrits alternatifs qui pourraient coder pour des isoformes solubles, alors qu'un unique transcrit a été trouvé pour le gène SLA-8. Un épissage alternatif dans la région 3' non codante en aval du codon de terminaison a également été identifié pour SLA-7, suggérant l'existence de mécanismes de régulation post-transcriptionnelle pour ce gène. Les analyses de polymorphisme ont confirmé des variations nucléotidiques limitées mais mis en évidence une variation du nombre de copies du gène SLA-7 selon les animaux. Des analyses sont encore en cours pour caractériser la spécificité d'anticorps monoclonaux dirigés contre les molécules SLA-Ib dans des expériences de transfections transitoires en cultures de cellules. Nos résultats sont une contribution importante à la caractérisation des gènes SLA-Ib chez le porc et permettront de poursuivre avec des approches plus fonctionnelles visant l'analyse de leurs possibles fonctions dans des mécanismes liés à l'immuno-tolérance.

La fièvre Q est une zoonose mondialement répandue due à Coxiella burnetii. Elle peut engendrer des troubles de la reproduction chez les ruminants. De plus, ces derniers constituent la principale source d'infection pour l'Homme. Il est donc nécessaire de lutter contre la propagation de C. burnetii en troupeaux bovins pour améliorer les performances de ces élevages et limiter le risque zoonotique. L'objectif de cette thèse a été de mieux comprendre la propagation de l'infection au sein d'un troupeau bovin laitier, afin de mieux la contrôler. Un modèle épidémiologique stochastique, individu-centré et en temps discret représentant la propagation intra-troupeau de C. burnetii a été développé. Ses paramètres ont été estimés à partir de données de terrain en utilisant une approche Bayésienne. Une forte hétérogénéité entre vaches excrétrices ayant été rapportée, les voies et niveaux d'excrétion ont été explicitement représentés dans une variante du premier modèle. Les paramètres influençant le plus la dynamique d'infection, identifiés par une analyse de sensibilité, étaient les niveaux d'excrétion, les caractéristiques de la bactérie dans l'environnement et certains traits physiologiques des animaux. Enfin, trois stratégies de vaccination ont été représentées dans le modèle et leurs efficacités à long terme ont été comparées par simulation. La vaccination des vaches et génisses pendant 10 ans s'est avérée la stratégie la plus efficace. En conclusion, outre une meilleure compréhension de la dynamique d'infection, ce travail fournit une aide à la priorisation des besoins de recherche et à la définition des mesures efficaces pour contrôler la fièvre Q en troupeaux bovins laitiers.

L'activité des NO-synthases (NOS), unique source de monoxyde d'azote (NO) chez les mammifères, s'inscrit dans des processus de signalisation (régulation de la pression artérielle, communication neuronale) et de cytotoxicité (réponse immunitaire non spécifique). Pour rendre compte de cette dualité physiologique, une partition de leur cycle catalytique a été proposée : une voie produirait du NO (signalisation), et une autre conduirait à la formation de peroxynitrite (ONOOH, PN), molécule hautement oxydante aujourd'hui associée à de nombreuses pathologies. Cependant le PN doit être activé in vivo pour exercer sa toxicité, réaction qui peut être catalysée par des porphyrines à fer et donc potentiellement par les NOSs. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était d'étudier le devenir du PN synthétisé par les NOSs et d'analyser les paramètres favorisant sa production afin d'expliquer le rôle cytotoxique de l'isoforme inductible et la spécificité physiologique de chaque isoforme. Tout d'abord, nous avons étudié l'interaction des NOSs avec PN. Nous avons mis en évidence par une analyse cinétique que quelles soient les conditions expérimentales, le PN synthétisé au site actif de l'enzyme n'était pas libéré mais pris en charge par l'hème pour former d'autres oxydes d'azote. Nous avons proposé un mécanisme en plusieurs étapes pour cette réaction, qui mène à l'isomérisation ou à l'activation du PN suivant que le pH est alcalin ou acide. Dans le cas d'une activation du PN, nous avons observé un intermédiaire pour NOS avec un maximum d'absorption autour de 443 nm qui pourrait correspondre à un complexe oxoferryl, FeIV=O, et qui serait formé par rupture homolytique de la liaison O-O du complexe NOS-PN [FeIII-OONO] avec libération concomitante d'un radical •NO2. Des études comparatives de réactivité du système {NOS + PN} pour les différentes isoformes ont montré que la paire {FeIV=O...•NO2} conduit soit à l'augmentation des processus d'oxydation à un électron et de nitration de composés extérieurs, soit à la détoxication partielle ou totale du PN. La balance entre ces deux voies (toxicité versus détoxication) semble dépendre de la capacité des différentes isoformes à libérer ou à piéger les radicaux •NO2. Ainsi la diversité de réaction entre NOS et PN (génération ou extinction d'un stress oxydant) pourrait rendre compte de la spécificité physiologique des différentes isoformes. Ensuite, nous nous sommes intéressés à caractériser les paramètres physico-chimiques qui peuvent contrôler la production de PN par les NOSs ou l'oxydation du complexe FeII-NO. Dans un premier temps nous avons développé une nouvelle méthodologie de spectroélectrochimie, qui devrait permettre la mesure fiable du potentiel redox du couple FeII-NO/FeIII-NO. Nous avons mis en évidence des effets distincts du substrat L-arginine et du co-facteur H4B des NOSs sur la stabilisation de la structure en dimère de la protéine. Nous avons également démontré que l'utilisation de l'analogue H2B du co-facteur naturel ne peut être utilisé en tant que mime pour des expériences de réactivité puisqu'il n'assure pas cette structuration. Dans un deuxième temps nous avons étudié les propriétés structurales et électroniques des complexes FeII-NO par spectroscopie RPE classique et à impulsions. Nous avons mis en évidence l'existence de trois géométries pour les complexes FeII-NO, et avons pu établir une relation d'équilibre thermique entre deux d'entre elles, intrinsèquement contrôlée par l'environnement de l'hème (présence et nature du substrat, type d'isoforme). Ces résultats indiquent que les études structure/fonction des complexes FeII-NO ne doivent pas être menées à basse température pour représenter la réalité physiologique des NOSs. En conclusion, ces travaux représentent la première étude de l'interaction entre le PN et les NOSs et mettent en évidence leur capacité à générer, amplifier ou éteindre un stress oxydant cellulaire. Ils ouvrent des perspectives nouvelles et originales pour la compréhension des paramètres induisant ce stress in vivo, ou contrôlant la spécificité biologique des différentes isoformes. 5

L'ARN polymérase II sert à la transcription de petits ARN non codants et à la transcription des ARN messagers. La première étape de l'activation de la transcription est la reconnaissance de régions de l'ADN par les activateurs spécifiques. Ceci permet le recrutement de coactivateurs, des facteurs généraux (GTF) et de Pol II pour former le complexe de préinitiation (PIC). Au cours de ma thèse, nous nous sommes concentré sur le rôle du Médiateur, un complexe multiprotéique qui joue un rôle essentiel dans ce processus. Nous avons découvert une interaction génétique entre MED31 qui code pour la sous-unité la mieux conservée du Médiateur et DST1 qui code le facteur d'élongation TFIIS. De façon surprenante, notre étude a révélé un nouveau rôle pour TFIIS qui intervient au cours de l'initiation de la transcription en conjonction avec le Médiateur pour recruter Pol II sur la région promotrice des gènes. Ensuite, nous avons identifié une interaction directe entre Med11 et Rad3, des sous-unités de la tête du Médiateur et de TFIIH. Nous avons alors poursuivi notre étude sur cette interaction et sur celles entre Med11 et ses partenaires au sein du complexe: Med17 et Med22. Des mutants qui affectent ces interactions présentent des défauts de recrutement de TFIIH, de TFIIE et de Pol II ou déstabilisent l'association des modules de TFIIH. Nous avons également mis à jour le rôle du Médiateur sur la phosphorylation du CTD de Pol II via la stabilisation de TFIIK sur la région promotrice. L'ensemble de nos résultats révèle un rôle essentiel du Médiateur dans les recrutements des facteurs généraux au cours de l'initiation et suggère un assemblage branché pendant la formation du PIC

Non-photochemical quenching (NPQ) is the process by which plants exposed to high light conditions dissipate the potentially harmful excess energy as heat. It is thought to involve conformational changes in the light-harvesting complexes of photosystem II (LHCII). The work reported here involves an investigation of LHCII from various perspectives, describing energy transfer between the pigments bound as well as the role of the protein in NPQ. The 510 nm band in the 77K absorption spectra of LHCII trimers belongs to one of the luteins (lutein 2) in each monomer. The red-shift of this band may be caused by specific interaction(s) between the monomers during their association into trimers. The presence of the red-shifted lutein 2 in the unusual Lhcb3-Lhcb5 trimers from antisense Lhcb2 Arabidopsis plants is consistent with this interpretation. This lutein was found to be efficient in transferring energy to chlorophyll a. Analysis of the spectroscopic features of spinach thylakoids before and after de-epoxidation suggests the occurrence of a conformational change in the light-harvesting antenna, resulting in the remaining violaxanthin becoming more strongly involved in energy transfer to the PSII core. The quenching mechanism in LHCII was investigated. LHCII immobilised in a gel matrix showed quenching without protein aggregation, the transition to the quenched state involving a conformational change in which the neoxanthin and lutein 1 domains were affected. By monitoring the twisting of the neoxanthin molecule detected by resonance Raman spectroscopy, the same conformational change that accompanies the formation of the quenched state in vitro was observed in vivo upon NPQ induction. Transient absorption spectroscopy applied to purified LHCII in the quenched state showed the pathway for energy dissipation, involving energy transfer from chlorophyll a to the S1 excited state of lutein 1, which then decays to its ground state, dissipating the energy as heat.

Les espèces chimiques dérivées par réduction incomplète de l'oxygène, les ROS pour « Reactive Oxygen Species », et espèces réactives dérivées de l'azote, les RNS pour « Reactive Nitrogen Species », sont potentiellement toxiques pour les cellules, car leur pouvoir oxydant leur confère une grande réactivité sur la plupart des molécules biologiques. Des systèmes cellulaires existent, qui assurent leur maintien à des concentrations non toxiques. Cependant, l'oxygène est nécessaire aux cellules pour son rôle d'accepteur final d'électrons dans la chaîne respiratoire, et certains ROS ou RNS sont nécessaires à l'accomplissement de diverses fonctions biologiques. En particulier, l'H2O2 participe en tant que second messager à la signalisation cellulaire en aval de l'engagement de certains récepteurs à des facteurs de croissance. Notre objectif est de documenter le rôle possible de ces espèces réactives dans la signalisation cellulaire chez les mammifères, en mettant en évidence des protéines cibles de l'oxydation, et en étudiant l'effet fonctionnel de ces oxydations. Nous avons choisi d'étudier la formation de ponts disulfures en réponse peroxyde d'hydrogène H2O2 et au monoxyde d'azote NO dans la protéine Keap1, qui régule l'activité du facteur de transcription Nrf2, et le facteur de transcription Bach2. Nrf2 et Bach2 sont deux facteurs de transcription de la famille des protéines à CNC-bZip, et contrôlent tous deux l'expression de gènes régulés en cis par des séquences de type ARE, pour « Antioxidant Responsive Element".

Une lésion du foie est une cause potentielle de mortalité lors d'un accident de la route. D'une part, les conséquences corporelles des accidents de la route ont été colligées dans le département de la Côte d'Or, avec un intérêt spécifique pour les lésions hépatiques. Une lésion abdominale était présente chez 14 % des blessés hospitalisés. Dix-sept pour cent des lésions abdominales intéressaient le foie. La présence d'une lésion abdominale était un facteur de gravité des blessures. D'autre part, un protocole expérimental était élaboré afin de connaître le comportement du foie lors d'un choc. Des corps donnés à la science ont été soumis à des décélérations brutales frontales et latérales. Nous avons mis en évidence des caractéristiques non connus du comportement du foie en cas de choc et nous proposons des modèles de comportement. Une meilleur connaissance de l'épidémiologie et de la biomécanique des lésions hépatique est indispensable afin d'améliorer leur prévention.

Etude des signaux électrophysiologiques intra-cérébraux et imagerie de sources électriques appliquées aux interactions entre les épilepsies et la cognition

La Trisomie 21, ou syndrome de Down, est causée par la présence d'une troisième copie du chromosome 21. De récentes analyses ont démontré une surexpression des gènes en 3 copies avec des effets de compensation ou d'amplification pour certains d'entre eux. Cependant, l'impact de l'effet de dosage génique sur l'ensemble du transcriptome est encore débattu. C'est pourquoi nous avons mené une analyse de l'expression des gènes chez la souris Ts1Cje, un modèle murin de la Trisomie 21, au cours du développement postnatal du cervelet. En effet, nous avons montré dans ce modèle une diminution de la prolifération dans le cervelet à la naissance ainsi qu'une diminution du volume du cervelet chez l'adulte. L'analyse statistique de données de puces à ADN a révélé un effet majeur de dosage génique des gènes en 3 copie ainsi que de gènes présents sur un fragment délété de 2 Mb que nous avons pour la première caractérisé par hybridation génomique comparative. Cet effet de dosage génique n'influe que modérément sur le transcriptome : 2,4 à 7,5% des gènes exprimés sont régulés. De plus, nous n'avons trouvé que 13 gènes significativement régulés tout au long du développement postnatal du cervelet dont 6 correspondants à des gènes en 3 copies. Enfin, l'analyse de transcriptome à partir de dissections de la couche granulaire externe de cervelet, où nous avons démontré une réduction de la prolifération à la naissance, a révélé un effet majeur de dosage génique mais pas de déstabilisation globale du transcriptome. Toutes ces données suggèrent qu'un nombre restreint de gènes présents en 3 copies sont responsables du phénotype présent dans le cervelet des souris Ts1Cje. Nous proposons une liste courte de gènes candidats.