Les métaux sont indispensables à la vie cellulaire car ils sont constitutifs des protéines. Les ions Ni, font partie intégrante des hydrogénases, enzymes primordiales pour le métabolisme énergétique. Paradoxalement, en excès, les métaux deviennent toxiques pour la cellule. Les bactéries luttent contre cette toxicité en produisant des systèmes de résistance ou d’adaptation. Les cellules procaryotes peuvent équilibrer les teneurs en métaux en contrôlant leur entrée ou leur efflux grâce à la biogenèse de transporteurs spécifiques. L’objectif de ces travaux de thèse a consisté à comprendre les mécanismes principaux permettant à la bactérie modèle Escherichia coli de s’adapter à de fortes variations en ions métalliques, en prenant comme modèle un stress provoqué par un excès d’ions Ni. Afin d’appréhender l’ensemble de la réponse cellulaire, l’effet de ce stress a été évalué sur l’expression de l’ensemble des gènes d’E. coli par des approches de transcriptomique couplées à une validation fonctionnelle. L’excès d’ions Ni induit le système d’efflux RcnRAB. En plus de la pompe d’efflux RcnA, ce système comporte une protéine périplasmique, RcnB, qui module le trafic des ions Ni ou Co via RcnA. Ces travaux ont montré que RcnB n’interagit pas avec les ions Ni ou Co mais de façon inattendue avec les ions Cu, définissant une nouvelle classe de cupro-protéines. Nous montrons que si RcnB n’intervient pas dans le contrôle de l’homéostasie du Cu, l’interaction avec ces ions est essentielle à sa fonction dans la modulation de l’efflux des ions Ni et Co. Ces résultats suggèrent des connexions entre les différents systèmes de maintien des homéostasies métalliques. Les résultats d’analyse transcriptomique montrent une forte modulation de l’expression des gènes impliqués dans les homéostasies du Cu et du Fe en présence d’un excès d’ions Ni, corrélée à une augmentation cellulaire de leur teneur mesurée par spectrométrie plasma. Ces métaux sont responsables de la production d’espèces réactives oxygénées entraînant de sérieux dégâts cellulaires, une des cibles privilégiée étant l’ADN. Nous montrons que les ions Ni ne provoquent pas de cassures de l’ADN et n’ont pas d’effet mutagène, par contre ils provoquent une modification importante de l’état de repliement de l’ADN. Nous proposons que ce relâchement de l’ADN soit dû à l’induction indirecte d’un stress oxydant. Ces travaux ont aboutis à l’identification du premier système de transport spécifique des ions Ni à travers la membrane externe chez E. coli. En résumé, un excès d’ions Ni affecte les systèmes spécifiques d’entrée et d’efflux des ions métalliques troublant les teneurs intracellulaires des autres métaux comme le Cu et le Fe. Ces métaux sont en partie responsables de la production de ROS létaux pour les cellules bactériennes. L’excès de Ni va induire une profonde reprogrammation génétique entraînant des changements physiologiques multifactoriels importants pour la survie bactérienne dans ces conditions de stress. / Metals are necessary components of all living cells because they are constitutive of many essential proteins. Nickel, for example, is required for hydrogenase activity, which is essential for the energetic metabolism. However, metals become toxic when present in excess. Prokaryotes can overcome this toxicity by using several systems of resistance or adaptation. Import systems must be repressed whereas export pathways activated. This work consists in bringing out the principal strategies established by Escherichia coli for accommodating a stress caused by an excess of Ni ions. In order to understand the cellular response, the effect of nickel stress has been evaluated in E. coli by a transcriptomic approach coupled to functional validation. Excess Ni induces the biosynthesis of the efflux system RcnRAB. In addition to the RcnA efflux pump, this system contains a periplasmic protein called RcnB. This protein modulates Ni and Co traffic. RcnB displayed no Ni or Co binding capacity but was shown to bing Cu ions. RcnB was characterized as a new family of cupro-protein. We showed that RcnB is not involved in the control of Cu homeostasis but that Cu binding is essential for its Ni and Co efflux function. Our results suggest connections between different systems of metals homeostasis. Indeed, RNA-Seq data analysis revealed that exposure to Ni induces strong variations of the expression of genes involved in Cu and Fe homeostasis. Our results correlated with an increase of intracellular Cu and Fe pools as assayed by plasma spectrometry. Both metals are involved in reactive oxygen species (ROS) production and generate serious cell damages, targeting DNA for example. We showed that Ni ions do not trigger DNA breakage and are not mutagenic. On the other hand, Ni stress has a strong effect on DNA folding. We propose that excess Ni causes DNA relaxation by the indirect induction of oxidative stress. Furthermore, we identified the first transport system specific for Ni ions localized in the outer membrane. This system, composed of YddA and YddB, allows the transfer of Ni ions accross the two membranes. The genes encoding these proteins are expressed in conditions evocative of a biofilm lifestyle. Moreover, this work showed that Ni stress promotes biofilm growth instead of a planktonic one. Indeed, in the presence of an excess of Ni ions, genes encoding flagella are down regulated whereas genes encoding adherence structures are up regulated. To conclude, an excess of Ni ions affects specific metals import and efflux systems unbalancing intracellular Fe and Cu contents. These metals in turn generate ROS that are toxic for the bacterial cells. Ni stress induces large transcriptomic modifications causing major physiological changes important for the survival of the bacteria.

La quinone réductase 2 ou QR2 est une enzyme qui, comme son homologue QR1, joue un rôle de détoxification des quinones, molécules fortement réactives, en les réduisant en hydroquinones. Cependant, il a été observé au niveau cellulaire et tissulaire que l'activité de cette flavoprotéine pouvait avoir des effets délétères en déclenchant une surproduction d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). D'autre part, on observe une surexpression ou une sous expression de QR2 dans certaines maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer. Dans ce contexte, ce travail a porté sur l'étude des espèces oxygénées réactives produites lors du cycle redox quinone / QR2 et leurs variations en fonction de la nature de la quinone, sur protéine purifiée et sur modèles cellulaires comparativement à QR1. Les propriétés d'oxydo-réduction des substrats, co-substrats et inhibiteurs de QR2 étudiées par électrochimie ont permis de les classer en fonction de leur capacité à être réduits. L'activité enzymatique de la protéine, qu'elle soit purifiée ou intracellulaire, a été suivie par différentes méthodologies (résonance paramagnétique électronique, spectroscopie UV-visible et de fluorescence, U(H)PLC-MS, microscopie confocale de fluorescence). La production du radical superoxyde est observée en présence de lignées cellulaires surexprimant ou non QR1 et QR2. Les quinones sont réduites enzymatiquement pour donner des hydroquinones via l'activité des quinones réductases (QR1 et QR2) et des semiquinones via l'activité de réductases à un électron (CytP540 réductase par exemple). La réoxydation de ces produits est responsable d'une production plus ou moins forte de radicaux superoxydes selon la structure initiale de la quinone et l'affinité pour les différentes réductases. La ménadione provoque une production cellulaire de superoxyde plus importante en l'absence de QR1 et QR2. Ces analyses ont également démontré que, comme son homologue QR1, QR2 est capable de réduire les ortho-quinones dont certaines catécholquinones (aminochrome, dopachrome, adrénochrome) reconnues pour leur toxicité neuronale. / Quinone reductase 2 or QR2 is an enzyme that, like its counterpart QR1, plays a role in detoxification of the highly reactives quinones by reducing them into hydroquinones. On one hand, it has been observed at the cellular and tissue level that the activity of this flavoprotein could have deleterious effects by triggering an overproduction of reactive oxygen species (ROS). On the other hand, overexpression or under expression of QR2 has been observed in some neurodegenerative diseases such as Parkinson's disease and Alzheimer's disease. In this context, this work focused on the study of reactive oxygen species produced during the quinone / QR2 redox cycle and their variations depending on the nature of the quinone, on both purified protein and cell models, in comparison to QR1. The redox properties of the substrates, co-substrates and inhibitors ok QR2 studied by electrochemistry allowed to classify them according to their capacity to be reduced. The enzymatic activity of the protein, either purified or intracellular, was followed by various methodologies (electron paramagnetic resonance, UV-visible and fluorescence spectroscopy, U(H)PLC-MS, confocal fluorescence microscopy). Production of superoxide radical is observed in the presence of cell lines overexpressing or not QR1 and QR2. Quinones are reduced enzymatically to form hydroquinones via the activity of quinone reductase (QR1 and QR2) and semiquinone via the activity of one electron reductases (e.g. CytP540 reductase). Reoxidation of these products is responsible for a greater or lesser production of the superoxide radical, according to the initial structure of the quinone and the affinity for different reductases. Menadione causes a higher production of cellular superoxide in the absence of QR1 and QR2. These analyzes have also shown that, like its counterpart QR1, QR2 is capable of reducing ortho-quinones including catecholquinones (aminochrome, dopachrome, adrenochrome) known for their neuronal toxicity.

Les parodontites sont des maladies chroniques inflammatoires causées par un biofilm bactérien. Elles sont la première cause de perte des dents dans les pays industrialisés et représentent donc un coût important pour la société. Le biofilm buccal est composé de plus de 500 espèces différentes, parmi lesquelles Porphyromonas gingivalis est reconnue comme une cause majeure du développement des symptômes. Cette bactérie à Gram négatif est considérée comme anaérobie bien qu’elle tolère des concentrations faibles en oxygène, ce qui favorise la colonisation de la cavité orale. Notre objectif était de mettre en évidence les processus biologiques conférant à P. gingivalis sa résistance à l’oxygène et au stress oxydant, mais également ceux impliqués dans la transition métabolique en concentrations variables d’oxygène. Des analyses in silico des génomes de souches de P. gingivalis ont révélé la présence d’un système respiratoire dépendant de l’oxygène, impliquant une cytochrome bd oxydase CydAB. Nous avons construit un mutant de P. gingivalis ATCC 33277 par délétion des gènes cydAB. Nos travaux ont montré que ce mutant était plus sensible que la souche parentale aux espèces réactives de l’oxygène (ROS) dont le peroxyde d’hydrogène et le générateur d’anion superoxyde paraquat. De plus, nous avons démontré que CydAB était impliquée dans le phénotype aérotolérant de P. gingivalis, et que cette enzyme consommait effectivement l’oxygène grâce à une étude par oxygraphie à haute résolution. Les mécanismes de régulations en réponse aux ROS et à l’oxygène sont encore mal connus, notamment en ce qui concerne la régulation positive de l’expression des gènes cydAB en présence d’oxygène. Deux gènes codant des régulateurs de type FNR ont été identifiés dans le génome de P. gingivalis, l’un d’entre eux codant un régulateur de la réponse au stress nitrosant, HcpR. Le second gène PGN_1569 a fait l’objet de notre étude. Par mutation et par analyses transcriptomiques, nous avons démontré que ce régulateur s’autorégulait négativement et activait l’expression de 4 groupes de gènes en anaérobie, n’incluant pas les gènes cydAB. L’expression de ces gènes est par ailleurs contrôlée par d’autres régulateurs redox, OxyR et/ou SigH et/ ou RprY. Cette étude met donc en évidence une connexion entre FNR et les autres régulateurs de la réponse au stress oxydant chez P. gingivalis. Des études complémentaires permettront de caractériser la fonction encore hypothétique des protéines codées par le régulon FNR. Il est intéressant de noter que l’absence de FNR confère à P. gingivalis une plus grande capacité à former un biofilm en anaérobie / Periodontal diseases are chronic inflammatory infections caused by bacteria in oral biofilm they are the first cause of loss of tooth in industrial countries with an important cost for the society. The biofilm comprises more than 500 bacterial species. Amongst them, Porphyromonas gingivalis, a Gram-negative bacterium, is well known as a major causative agent of periodontitis. Although considered as mainly anaerobe, P. gingivalis tolerates low oxygen concentration, therefore enhancing its ability to colonize the oral cavity. Our aim was to decipher the biological processes underpinning the resistance of P. gingivalis to oxygen and reactive oxygen species (ROS) and to characterise the transition from anaerobiosis to hypoxia. In silico studies of P. gingivalis genomes have revealed the presence of a putative oxygen-dependent respiratory system involving a cytochrome bd oxidase CydAB. We constructed a mutant deleted for cydAB genes in the P. gingivalis ATCC 33277 strain. Our study showed that cydAB mutation increased the sensibility of the mutant to reactive oxygen species such as the anion-superoxide generator paraquat and hydrogen peroxide. Moreover we demonstrated that CydAB is involved in the aerotolerance of P. gingivalis, and in oxygen consumption, as demonstrated by high resolution respirometry assay. Many regulations in response to ROS and oxygen are still unexplained in P. gingivalis, including the activation of cydAB expression by oxygen exposure. Two genes encoding FNR-like regulators were identified in the genome of P. gingivalis. One of them encodes the HcpR regulator which controls part of the nitrosative stress response. The second gene PGN_1569 was the focus of our study. By mutation and transcriptome analysis, we demonstrated that this FNR-like regulator repressed its own transcription and activated the expression of 4 gene clusters in anaerobiosis, but not including cydAB genes. The expression of these 4 gene clusters is also controlled by other redox regulators, OxyR and/or SigH and/or RprY. Therefore, this study pointed out the interplay between FNR and known oxidative stress response regulators of P. gingivalis. Further work will study the functions of the hypothetical proteins encoded by the FNR regulon. Interestingly, the fnr mutant displayed higher ability than the wild-type strain to form biofilm in anaerobiosis.

La consommation de polyphénols, micronutriments largement répandus dans lesaliments d’origine végétale, a été associée à la diminution du risque de développement denombreuses pathologies telles que maladies cardiovasculaires, maladies neurodégénérativesou cancers. Cet effet des polyphénols s’explique en partie par leurs propriétés antioxydanteset anti-inflammatoires. Du fait de leur faible absorption au niveau de l’intestin grêle, lespolyphénols sont présents en grande quantité dans le côlon où ils peuvent exercer cespropriétés. L’inflammation intestinale fait interagir le système immunitaire intestinal avecde nombreux facteurs environnementaux et est fréquemment associée à une augmentationdu stress oxydant via la production d’espèces réactives de l’oxygène par les cellulesimmunitaires. De nombreuses études ont montré, sur des modèles animaux d’inflammationintestinale, les effets protecteurs de certains polyphénols. La verveine odorante (Aloysiatriphylla (L’Hérit.) Britton) est une plante médicinale connue pour ses vertus thérapeutiquesdigestives et anti-spasmodiques et couramment consommée en infusion. L’infusé deverveine odorante contient de grandes quantités de polyphénols (acides phénoliquescomplexes et dérivés de flavones) et ses propriétés antioxydantes ont été mises en évidenceaussi bien in vitro qu’in vivo.L’objectif de cette thèse a donc été d'évaluer l’effet d’une consommation préventived’un infusé de verveine odorante à dose nutritionnelle (40 g/l et 4 g/l) sur le développementd’une inflammation intestinale modérée chez le rat. Des rats Wistar ont consommé commeboisson l’infusé de verveine seul pendant deux semaines puis associé à un agentinflammatoire, le sulfate de dextran sodique (DSS), à 4% pendant 7 ou 9 jours. L’effet de laverveine a été évalué sur différents paramètres cliniques (diarrhée, saignements rectaux,poids corporel), marqueurs de l’inflammation (longueur du côlon, score histologique,activité myéloperoxydase, cytokines) et du stress oxydant (peroxydation lipidique,glutathion, défenses antioxydantes enzymatiques). Les cellules immunitaires ont étéidentifiées dans le sang ainsi que dans les structures lymphoïdes secondaires par cytométrieen flux. Enfin l’étude du métabolisme des polyphénols en situation inflammatoire ou non aété initiée par l’analyse de l’excrétion urinaire des dérivés polyphénoliques.Lors d’une inflammation de 7 jours, la consommation préventive d’infusé deverveine à 40 g/l et 4 g/l retarde l’apparition de diarrhée et de saignements rectaux, limite larétraction du côlon et la diminution de la prise de poids des rats. Malgré l’absence d’effetsur l’activité myéloperoxydase, l’infusé à 40 g/l atténue les altérations histologiques de lamuqueuse colique induites par l’inflammation. L’infusé à 4 g/l stimule l’activité de lasuperoxyde dismutase et réduit la peroxydation lipidique. Les deux infusés modulent lespopulations de cellules immunitaires dans les structures lymphoïdes secondaires (ganglionsmésentériques et plaques de Peyer), en particulier les lymphocytes B et les lymphocytes Tcytotoxiques. L’excrétion urinaire des polyphénols de la verveine est faible et n'est pasaffectée par l'inflammation. Lors d’une inflammation de 9 jours, les deux infusés limitentl’augmentation d’activité de la myéloperoxydase. Seul l’infusé à 40 g/l limite la rétractiondu côlon, stimule l’activité de la glutathion réductase et diminue les taux d’IL-6 et deTNF-α. Ainsi, nous avons montré qu’une consommation préventive d’un infusé de verveineodorante offre des effets protecteurs lors de l’inflammation intestinale en agissant àdifférents niveaux. L’exploration des voies de signalisation impliquées pourrait permettre demieux comprendre les effets protecteurs de cette boisson de consommation courante. / Polyphenols are micronutrients widely distributed in foods of plant origin and theirconsumption has been associated with a decreased risk of various pathologies such ascardiovascular diseases, neurodegenerative diseases and cancer. This effect of polyphenolsis sustained by their antioxidative and anti-inflammatory properties. Due to their poorabsorption in the small intestine, high amounts of polyphenols reach the colon where theycan exert such properties. Intestinal inflammation results from an interaction between gutimmunity and various environmental factors and is frequently associated with an increase ofoxidative stress. Numerous studies have shown protective effects of polyphenols in animalcolitis models. Lemon verbena (Aloysia triphylla (L’Hérit.) Britton) is a medicinal herbknown for its digestive and antispasmodic properties and is widely consumed as an infusion.Lemon verbena infusion contains large amounts of polyphenols (complex phenolic acidsand flavone glycosides) and their antioxidative properties have been shown in vitro and invivo.The aim of the present thesis was to evaluate the effects of a preventive consumptionof lemon verbena infusion at nutritional doses (40 g/l and 4 g/l) on the development of amoderate colitis in the rat. Wistar rats ingested lemon verbena infusion alone as a drink fortwo weeks and then associated with the inflammatory agent dextran sulfate sodium (DSS) at4% for 7 or 9 days. Effects of lemon verbena were evaluated on several clinical parameters(diarrhoea, rectal bleeding, body weight), inflammatory markers (colon length, histologicalscore, myeloperoxidase activity, cytokines) and oxidative stress markers (lipid peroxidation,glutathione, antioxidative enzymatic defenses). Immune cells were identified in blood andgut associated lymphoid structures using flow cytometry. Moreover, the study of polyphenolmetabolism was initiated by the analysis of urinary polyphenol metabolites in healthy andcolitis rats.During a 7 days inflammation, the preventive consumption of lemon verbenainfusion at 40 g/l and 4 g/l delays apparition of diarrhoea and rectal bleeding, limits thecolon length reduction and the decrease of body weight gain. Despite no effect onmyeloperoxidase activity, the 40 g/l infusion attenuates colonic mucosa alterations due tothe colitis. The 4 g/l infusion increases superoxide dismutase activity and reduces lipidperoxidation. Both infusions modulate immune cell populations in gut associated lymphoidstructures (mesenteric lymph nodes and Peyer patches), especially B cells and cytotoxic Tcells. Urinary excretion of lemon verbena polyphenols is low and not modified byinflammation. During a 9 days inflammation, both lemon verbena infusions limitmyeloperoxidase increase. Only the 40 g/l infusion reduces colon retraction, increasesglutathione reductase activity and reduces colonic IL-6 and TNF-α levels.Thus, we have shown that the preventive consumption of a lemon verbena infusionprovided protection against intestinal inflammation at different levels. Exploration ofvarious signalling pathways could allow better insight into the protective effects of thiscommon beverage.

La dureté du grain de blé est un des paramètres fondamentaux de la texture de l’albumen. Ce caractère, essentiel pour la valeur d’utilisation des farines, est fortement lié à l’absence ou à la modification des puroindolines. Afin de mieux comprendre la fonction biologique de ces protéines dans le grain de blé (Triticum aestivum L.), nous avons étudié à quatre stades de développement du grain la localisation subcellulaire des puroindolines par immunocytochimie et les protéomes dans deux lignées de blé quasi-isogéniques pour la dureté. Dès la fin de la cellularisation de l’albumen, les puroindolines sont localisées sur la face interne des membranes vésiculaires et dans les corps protéiques en formation, structures dans lesquelles s’accumulent les protéines de réserve du grain. L’analyse par AFFFF (Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation) des deux lignées Hard et Soft, qui diffèrent essentiellement par l’absence du gène Pina dans la lignée Hard, a montré une corrélation entre la dureté et la taille des polymères de protéines de réserve. L’analyse protéomique des fractions albumines/globulines et amphiphiles des grains en développement a révélé une augmentation des protéines de la machinerie de repliement et de réponse au stress dans la lignée Hard, par rapport à la lignée Soft. Les deux approches méthodologiques utilisées semblent également mettre en évidence une cinétique de développement du grain raccourcie dans la lignée Hard. Ces observations suggèrent que les puroindolines interagissent avec les protéines de réserve du grain et suivent le même routage cellulaire. Elles pourraient être impliquées dans les mécanismes de repliement et d’assemblage des prolamines. / Wheat grain hardness, a major trait for endosperm texture and flour end-use properties, is strongly associated to absence or modification of puroindolines. To gain insight into biological function of those proteins in bread wheat kernel (Triticum aestivum L.), puroindolines’ subcellular localization was sought by immunocytochemistry and proteomes were analyzed at four stages of developing kernels in two near-isogenic lines for hardness, differing mainly in the absence of Pina in the Hardline. As early as the end of endosperm cellularisation, puroindolines were localized onto vesicular membranes and into protein bodies, where storage proteins accumulate. Using AFFFF (Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation), we observed a correlation between hardness and storage protein polymer size. Proteomic analyses of the albumin/globulin and amphiphilic fractions revealed an increase in folding and stress-related proteins in the Hard line, as compared to the Soft one. Both ultrastructural and proteomic studies suggested also that the Hard/Soft genotype affects the kinetics of kernel development. These lines of evidence imply that puroindolines interact with storage proteins and display the same routage. Puroindolines could therefore be involved in prolamines folding and assembly mechanisms.

La bactérie hyperthermophile Thermotoga maritima a été cultivée dans un fermenteur dans lequel la concentration en O2 a été rigoureusement contrôlée. A 80°C et pH 7, il a été démontré que T. maritima pouvait survivre à des expositons de durées variables à l’O2 et qu’elle était capable de le consommer. La vitesse spécifique de consommation de l’O2 a été estimée à 73.6 µmoles O2.min-1.g protéines-1 lors d’une courte exposition à l’O2 (30 min). De longues expositions à l’O2 (20 h) nous ont permis de démontrer que la présence d’O2 ralentissait la croissance de T. maritima et conduisait à un shift du métabolisme vers la production de lactate aux dépens de l’acétate et à un arrêt de production d’H2. Dans ces conditions, il a été constaté que 73% du glucose était consommé selon un métabolisme partiellement oxydatif faisant intervenir simultanément les deux voies Embden-Meyerhof et Entner-Doudoroff de la glycolyse. En l’occurrence, l’oxydation incomplète du glucose est corrélée à la réduction de l’O2 en eau. Les études transcriptomiques ont montré que cette réduction de l’O2 résultait d’une cascade de réactions intermédiaires faisant intervenir des enzymes de type peroxydases [activation de l’expression des enzymes Ahp (alkyl hydroperoxyde réductase), Bcp1 et Bcp2 (thiol peroxydase thioredoxin-dépendante)] qui acheminent les électrons libérés via les radicaux libres. D’autres enzymes comme la rubréryhtrine et la neelarédoxine interviendraient pour détoxiquer les espèces réactives d’O2. Les électrons libérés seraient au final utilisés pour réduire l’O2 en H2O par l’enzyme FprA, dont l’expression varie en fonction du potentiel redox du milieu de culture. Ce schéma est proposé comme un des éléments essentiels du dispositif enzymatique permettant la consommation de l’O2 et la protection des cellules contre les effets des espèces réactives de l’oxygène chez T. maritima. / Batch cultures of the hyperthermophilic bacterium Thermotoga maritima were performed in a bioreactor where O2 concentrations in the gas phase were strictly controlled. At 80°C and pH 7, we demonstrated that T. maritima survived despite being exposed to oxygen at different times and that it consumed it. O2 uptake rate was estimated at 73.6 µmoles O2 min-1g proteins-1 during a short exposure to O2 (30 minutes). A long time exposure of T. maritima cultures to oxygen (20h) led to a drastic reduction in growth, together with a shift in glucose metabolism towards lactate instead of acetate production and a stop in H2 production. Under these conditions, it has been observed that 73% of glucose was partially oxidised by using both Embden-Meyerhof and Entner-Doudoroff glycolytic payhways. Uncomplete oxidation of glucose is correlated to a reduction of O2 to H2O. Transcription analyses revealed that this reductive process of O2 involved enzymes like peroxidases [activation of alkyl hydroperoxide reductase (ahp), bcp1 and thioredoxin-dependent thiol peroxidase (bcp 2)]. Moreover, genes encoding reactive oxygen species (ROS)-scavenging systems (neelaredoxin and rubrerythrin), were found to be upregulated during oxygen exposure. The oxygen reductase FprA, which expression was shown to depend on the redox level of the culture medium, is proposed as a primary consumer of O2. All these enzymes are essential for T. maritima to consume O2 consumption and to fight against the toxic effects of ROS in cells.

La vigne est sensible à de nombreuses maladies cryptogamiques qui vont altérer la qualité des raisins et des vins. Depuis plusieurs années, l’Esca est devenue un fléau pour la viticulture moderne, car elle est responsable de la mort des pieds de vigne lorsqu’elle se présente sous forme apoplectique. Sa forme chronique est liée à la présence d’un cortège de champignons pathogènes dans le tronc et les bras, qui vont provoquer le plus souvent des symptômes foliaires. L’altération de la photosynthèse que cela provoque, va avoir des conséquences sur la maturation du fruit. Cependant, peu de travaux de recherche ont été menés pour caractériser précisément l’impact de cette maladie sur le métabolisme et la composition chimique des baies de raisin. Notre étude avait pour but d’apprécier, grâce à une approche protéomique, les conséquences de cette maladie sur la qualité des raisins. Nos travaux ont permis de mettre en évidence que l’expression de symptômes foliaires d’Esca provoque une modification d’abondance des protéines liées aux mécanismes de défense et de stress oxydatif de la pellicule du raisin. Il est également observé un changement de capacité antioxydante par modulation des teneurs en peroxyde d’hydrogène, en glutathion ou en pyridoxine. Les concentrations en molécules d’intérêt œnologique comme les acides aminés, les amines biogènes ou les tannins sont également modifiées en présence de symptômes foliaires d’Esca. / The vine is susceptible to many fungal diseases that will affect the quality of grapes and wines. For several years, Esca has become the bane of modern viticulture because it is responsible for the death of the vines when presented in the form apoplectic. Its chronic form is associated with the presence of a procession of pathogenic fungi in the trunk and arms that will most often cause leaf symptoms. The alteration of photosynthesis that this causes will affect fruit ripening. However, little research has been conducted to characterize precisely the impact of this disease on the metabolism and chemical composition of grape berries. Our study aimed to assess, using a proteomic approach the disease's impact on the quality of grapes and get specific markers. Our work allowed us to demonstrate that the expression of foliar symptoms of Esca causes a change in abundance of proteins related to defense mechanisms and oxidative stress in the grape skin. It is also observed a change in antioxidant capacity by modulating levels of hydrogen peroxide, glutathione or pyridoxine. The concentrations of molecules of oenological interest such as amino acids, biogenic amines or tannins are also modified in the presence of foliar symptoms of Esca.

Le cancer de la vessie est le deuxième cancer urologique après le cancer de la prostate. Le développement de nouveaux agents anticancéreux est nécessaire pour le traitement de cette maladie complexe, car, en dépit d'un large éventail de traitements, aucune augmentation de la survie des patients n'a été observée. - Les effets du GW501516, un agoniste de PPARbeta/delta, n'ont jamais été explorés dans des cellules cancéreuses de la vessie. Nous montrons qu'un traitement par 25 µM de GW501516, pendant 24 h, induit la mort cellulaire par apoptose de cellules dérivées d'un carcinome urothélial invasif mais pas de cellules dérivées d'un cancer urothélial "de bon pronostic". Une stimulation de courte durée par 25 µM de GW501516 induit une augmentation du taux d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) qui est associée à une phosphorylation de la protéine de survie Akt. L'apoptose induite par le GW501516 est concomitante à une diminution de l'expression d'une molécule d'adhérence, la cadhérine N qui est une protéine transmembranaire impliquée dans la progression tumorale. Pour la première fois dans un modèle de carcinome, nous montrons que la cadhérine N est la cible d'un clivage protéolytique, libérant des fragments solubles qui peuvent être biologiquement actifs. Le GW501516 module ce clivage à des temps qui précèdent la mort cellulaire. En effet, le GW501516 régule l'expression de protéases telles que ADAMIO à l'origine du clivage de la cadhérine N. - Les fragments de la cadhérine N pourraient intervenir dans les processus de survie ou de mort cellulaires. Par conséquent, cette étude novatrice ouvre le débat quant à la portée thérapeutique du GW501516 dans le traitement du cancer. / Bladder cancer is the most common cancer of the genitourinary tract worldwide and accounts for 5% of ail cancer deaths in human. Despite of a wide range of treatments, no substantial improvement in survival of patients with advanced-stage or metastatic disease has been achieved. The development of nove! effective chemotherapeutic agents is required for the treatment ofthis aggressive disease. Anticancer action of GW501516, an agonist of PPARbeta/delta, has never been investigated in bladder tumor cells. Our results indicated that a 24h treatment by 25 µM of GW501516 induced cell death through both extrinsic and intrinsic apoptotic pathways in T24 cells, derived from an undifferentiated high grade carcinoma but not in RT4 cells, derived from a low grade papillary tumor. GW501516 induced also an early up-regulation of ROS production which was associated with an increase ofphosphorylated Akt level, implicated in cell survival. Apoptosis induced by GW501516 is concomitant with a decrease of N-cadherin expression which is a cell adhesion molecule implicated in tumor progression. For the first time in carcinoma mode!, we showed that N-cadherin was cleaved by proteases, leading to the release of soluble fragments which could be biologically active. Our results indicated that GW501516 modulates N-cadherin cleavage before cell death through the regulation of protease expression such as ADAM l O. N-cadherin fragments could be implicated in cell survival or cell death. By inducing apoptosis of urothelial cancer ce lis and by modulating N-cadherin shedding, GW501516 could be a potential efficient chemotherapeutic drug for bladder cancer through endovesical instillations.

La formation de ponts disulfure constitue une modification post-traductionnelle des protéines importante pour de nombreux processus physiologiques, jouant un rôle particulier dans le repliement, la catalyse et la régulation de leur activité. Ce travail concerne l'étude des relations structure-fonction d'oxydoréductases de peuplier appartenant à deux familles de la superfamille des thiorédoxines, les glutathion peroxydases (Gpxs) et les protéine disulfure isomérases (PDIs).L'étude biochimique fine de la Gpx5 a permis de montrer que cette peroxydase réduit le peroxynitrite, propriété inconnue pour ce type de Gpx et de détailler plusieurs étapes du mécanisme catalytique (formation de l'acide sulfénique, changement structural entre formes réduites et oxydées, régénération par les Trxs). La dimérisation de la Gpx5 n'est pas requise pour son activité mais pourrait jouer un rôle dans la reconnaissance de certains substrats. Enfin, l'inactivation de la cystéine peroxydatique par suroxydation suggère que les Gpxs pourraient également avoir une fonction dans la signalisation en réponse aux peroxydes.Concernant les PDIs, suite à une analyse phylogénétique détaillée amenant à proposer une nouvelle classification en 9 classes chez les organismes photosynthétiques, la caractérisation biochimique de plusieurs isoformes présentant des organisations modulaires distinctes et appartenant à trois classes de PDIs a été entreprise. Aucune activité enzymatique typique n'a été identifiée pour la PDI-A, alors que les PDI-L1a et -M possèdent à la fois une activité oxydase et réductase. Les deux modules a de la PDI-M catalysent des réactions spécifiques, de réduction ou d'oxydation. / Protein activity and folding can be regulated by post-translational modifications that can impact on their physiological functions. One of these is the formation/reduction of disulfide bridges. The aim of the present work is to study the structure-function relationship of protein members of the thioredoxin superfamily, the protein disulfide isomerases (PDI) and the glutathione peroxidases (Gpx).A precise biochemical study has allowed us to demonstrate that this enzyme is an efficient peroxynitrite scavenger, a new finding for this type of protein and allowed investigating several steps of the Gpx5 catalytic mechanism (i.e. sulfenic acid formation, structural changes between reduce dand oxidized forms, Trx-mediated recycling). We also demonstrate that the dimer form of Gpx5 is not absolutely required for peroxide reduction but probably involved in peroxide specificity. Finally, the capability of the peroxidatic cysteine to be overoxidized brings some new clues in favor of an additional signaling function for Gpx5.Concerning PDIs, a detailed phylogenetic analysis of photosynthetic organisms allowed us to identify 9 classes of PDIs and to propose a new nomenclature that fits all these organisms. The biochemical characterization of isoforms of interest has allowed us to highlight some specificity of PDI-L1a and PDI-M in terms of reduction or oxidation reactions catalyzed. A detailed analysis of PDI-M isoform also indicates that the two Trx modules of this protein show differential oxidation or reduction capacities. We could not detect any activity for PDI-A isoforms, leaving us to wonder whether this enzyme is simply active or possesses highly specific protein partners.

Un concept qui a fait son apparition ces dernières années est l’utilisation de micronutriments comme agents thérapeutiques connus pour leurs propriétés anti-inflammatoires, antioxydantes, cardio-protectrices ou anticancéreuses. Dans notre travail, nous nous sommes intéressés à l’étude des mécanismes d’actions in vivo et in vitro du resvératrol et de deux formulations naturelles, l’une impliquée dans les effets antioxydants (produit « X ») et l’autre (produit « Y ») destinée à corriger les désordres de nature lipidique de sujets présentant un syndrome métabolique. Nous avons caractérisé les effets pro-différenciateurs d’un polyphénol naturel, le resvératrol, sur cellules squelettiques musculaires C2C12 en culture. L’étude a montré que ce polyphénol permet d’induire l’expression de facteurs de la différenciation musculaire (Myogénine, Scrp3) et d’augmenter le taux de la myosine, protéine impliquée dans la contraction musculaire. Enfin, le resvératrol permet de moduler l’expression de microRNA, comme par exemple miR-133b impliqué dans les mécanismes de différenciation musculaire. Les résultats sur le stress oxydant montrent que le produit « X » est capable, à la fois, de moduler de façon modérée l’expression des gènes des défenses anti-radicalaires au niveau du muscle gastrocnémiens (Sirt1, Sod1, Ucp2, Nrf1) mais aussi au niveau des cellules musculaires squelettiques murines C2C12 (Prdx1, Nrf2, Pgc1α) en culture. Les résultats au niveau des gastrocnémiens ont montré également une élévation du potentiel global des défenses anti-radicalaires par dosage KRL. Une diminution du taux de ROS intracellulaires a été observée avec sonde DHE dans les cellules C2C12 en culture. L’étude des mécanismes d’action de « Y » a montré qu’il est capable de moduler de façon modérée l’expression des gènes du métabolisme énergétique (Gs1, Srebp1c, Fabp3, Vlcad, Pparβ) dans les cellules C2C12. Nos résultats montrent également que « Y » induit un effet anti-inflammatoire par la diminution du nombre de lymphocytes sous un régime riche en calorie. Toutefois, « Y » n’est pas un agoniste de PPARα et de PPARγ dans nos conditions. L’ensemble des résultats obtenus au cours de ce travail confirme que les micronutriments sont capables d’induire des effets au niveau génique quoique de façon modérée. Des études à long terme sont nécessaires pour comprendre et confirmer réellement leur impact sur l’organisme / A concept that has emerged in recent years is the use of micronutrients as therapeutic agents known for their anti-inflammatory, antioxidant, cardio-protective or anticarcinogenic proprieties. In this work, we studied the in vivo and in vitro mechanism of action of resveratrol and two natural formulations, one involved in the antioxidant effects (product "X") and the other (product "Y") involved in the correction of lipid disorders in people affected by metabolic syndrome. We characterized the pro-differentiating effect of a natural polyphenol, resveratrol, on C2C12 skeletal muscle cell line. This study showed that this polyphenol can induce the expression of muscle differentiation factors (myogenin, Scrp3) and increases the level of myosin, a protein involved in muscular contraction. Finally, resveratrol can modulate the expression of microRNA, such as miR-133b involved in the muscular differentiation process. Concerning oxidative stress, the results shows that "X" is capable both, to slightly modulate expression of anti-radicalar defense genes in gastrocnemius muscle (SIRT1, SOD1, UCP2, NRF1) but also, in C2C12 murine skeletal muscle cells (PRDX1, NRF2, PGC1α). The results in the gastrocnemius showed a rise of the overall radicalar defense potential by using KRL assay. A decrease of intracellular ROS was observed with the DHE probe in C2C12 cells. The study of "Y" has shown that it is able to slightly modulate the expression of genes involved in energetic metabolism (Gs1, Srebp1c, Fabp3, VLCAD, Pparβ) in C2C12 cells. Our results also shown that "Y" induces an anti-inflammatory effect by reducing the number of lymphocytes in mice fed by a High Fat/ High Sucrose diet. However, "Y" is not an agonist of PPARα and PPARγ in our conditions. The overall results obtained in this work confirms that micronutrients can induce slightly effects on gene expression. Long-term studies are needed to understand and confirm their true impact on organism