Le latex de Carica papaya est un milieu riche en cystéine protéinases. Celles-ci ont été régulièrement utilisées en cosmétique ou pour l’attendrissement de la viande. Mais ces protéines ont aussi un intérêt pharmaceutique. En effet, le latex est bien connu pour posséder une activité antifongique mais aussi une activité anthelminthique. Ces effets sont régulièrement attribués aux cystéine protéinases qui se trouvent en concentration importante dans le latex. Malgré ces concentrations importantes en protéinases, d’autres protéines restent actives dans ce milieu. C’est le cas de la glutamine cyclase, qui a été extraite intacte de ce milieu et cristallisée. Sa structure nous a révélé une architecture particulière en ‘’-propeller‘’ à cinq pales avec double fermeture. Cette structure lui confère sa très grande stabilité. Les industries pharmaceutiques sont aussi à la recherche de protéines très stables et résistantes aux protéinases endogènes. Nous avons donc entrepris l’étude du protéome de Carica papaya afin de mettre en évidence d’autres protéines minoritaires relativement stables pouvant conférer au latex son activité anthelminthique. Cette analyse a permis la mise en évidence de différentes protéines appartenant à diverses familles des « pathogenesis related protéins » (PR-proteins): une -1,3 glucosidase, une analogue à la barwin, une thaumatine et deux chitinases. Nous nous sommes particulièrement intéressés à ces deux dernières au cours de cette thèse. Une caractérisation de ces deux protéines a permis de montrer que celles-ci étaient bien deux protéines distinctes, identifiées comme chitinases majeure et mineure selon leur abondance dans le latex. Elles sont relativement stables et résistantes à la protéolyse. Une analyse de la séquence de la chitinase majeure a montré que celle-ci était homologue à la chitinase issue de l’orge et une analyse de sa structure révèle la présence d’une grande concentration en prolines localisées principalement dans les neuf boucles de sa structure. Cela pourrait expliquer sa grande résistance vis à vis des cystéine protéinases. La cristallisation de cette même chitinase en présence de N-acétyl-glucosamine comme additif, a conduit à une structure contenant trois molécules de GlcNac, deux dans le centre actif de notre protéine et une participant au réseau cristallin. Aucune structure de chitinase n’avait encore pu être obtenue en co-cristallisation avec un substrat. A partir des deux GlcNac observés dans le centre actif, nous avons reconstruit un complexe chitinase/(GlcNac)4. L’analyse de ce complexe a permis de mettre en évidence de nouvelles interactions entre (GlcNac)4 et les acides aminés du centre actif ainsi que de confirmer le mécanisme de la famille GH 19. Des tests préliminaires sur nématodes ont finalement confirmé l’activité anthelminthique du latex et montré que la chitinase pouvait aussi être un bon nématocide

L'énergie nucléaire constitue aujourd'hui une partie importante de la production d'électricité dans le monde, notamment en France. Dans les réacteurs nucléaires, le combustible le plus utilisé est le dioxyde d'uranium. Dans cette thèse, nous nous intéressons plus particulièrement aux modifications de la structure cristalline du combustible irradié liées à l'augmentation de son taux de combustion. Nous avons confirmé que, pour des conditions proches du combustible irradié, une lacune de miscibilité existe dans le ternaire U-Nd-O. Comme (U,Nd)O2 est un matériau modèle du combustible, nous avons recherché l'existence d'une lacune de miscibilité pour le combustible irradié, qui serait alors considéré comme un point dans un pseudo diagramme de phases. Des mesures par diffraction des rayons X sur combustible irradié ont donné des résultats cohérents avec cette hypothèse. Fort de ce résultat nous proposons une nouvelle interprétation de l'évolution de la microstructure du combustible irradié en fonction du taux de combustion qui s'appuie sur l'existence de cette lacune de miscibilité. / The nuclear energy represents today an important fraction of electricity production in the world and especially in France. The most used nuclear fuel today is the uranium dioxide UO2. In this thesis, we have studied the crystallographic structure evolution of this material related to the increase of its burn-up.We have confirmed that, under conditions similar of those of irradiated nuclear fuel, a miscibility gap exists in the (U1-yNdy)O2 system. As (U1-yNdy)O2 system can be considered as a model of the fuel, we have search for the existence of a miscibility gap in the irradiated fuel, which would be considered as a ternary pseudo diagram de phases. XRD measurements of theses system give us results consistent with this hypothesis.Based on this evidence, we propose a new interpretation of the microstructure evolution of the irradiated fuel as a function of the burn-up.

La protéine LEAFY (LFY) est un régulateur clé du développement floral. L'augmentation graduelle de son expression conduit à la transition florale, phénomène très soudain, suite à laquelle LFY intervient dans la mise en place des organes floraux par l'activation directe de l'expression des gènes homéotiques APETALA1 (AP1), APETALA3, et AGAMOUS (AG). Selon des théories de l'évolution, LFY serait également l'acteur majeur à l'origine de la naissance des plantes à fleur (Angiospermes). Malgré l'abondance des données génétiques concernant LFY, les bases moléculaires relatives au mode d'action de la protéine sont très peu comprises. LFY est l'unique membre d'une famille de facteur de transcription spécifique au règne végétal et sa séquence ne ressemble à nulle autre. Mon travail de thèse, marqué par l'obtention de la structure 3-D du domaine de liaison à l'ADN de LFY (LFY-C) d'Arabidopsis thaliana lié aux séquences régulatrices d'AP1 et AG, fournit une importante source de compréhension du mode de fonctionnement de cette protéine originale. LFY-C adopte un nouveau repliement globulaire à 7 hélices ! et forme des contacts base-spécifiques avec le petit et le grand sillon de l'ADN. Après avoir montré par approche biochimique classique que LFY-C liait l'ADN de façon coopérative sous forme de dimère, la structure du complexe LFY-C/ADN révèle que ce mécanisme résulte de contacts entre les monomères de LFY-C mettant en jeu deux résidus basiques. Cette coopérativité pourrait en partie expliquer la capacité de LFY à déclencher la transition florale. Les données cristallographiques indiquent également des similarités structurales inattendues avec les protéines HTH comme les facteurs de transcription à homéodomaine ou paired impliqués dans le développement animal. Enfin, en permettant d'étudier sous un nouvel angle les orthologues de LFY tout au long du règne végétal, ces données alimentent l'espoir de parvenir un jour à comprendre comment sont apparues les fleurs sur Terre.

Le virus d'Epstein-Barr (EBV) est un gamma herpesvirus humain largement répandu dans le monde. Il est responsable de la mononucléose infectieuse et associé à diverses pathologies lymphoprolifératives. L'une des protéines lytiques précoces d'EBV est la dUTPase, enzyme hydrolysant le dUTP en dUMP prévenant ainsi sa mésincorporation dans l'ADN. Les structures cristallographiques et les études enzymatiques de plusieurs mutants de cette protéine ont permis d'étudier le mécanisme catalytique en détail. Le motif C terminal et notamment le résidu phénylalanine conservé sont essentiels à l'activité de l'enzyme contrairement au pont disulfure reliant les deux extrémités de la dUTPase. Le magnésium, cofacteur de la réaction est impliqué dans l'affinité pour le substrat. Ces éléments permettent d'avoir une vision précise du fonctionnement de cette enzyme. Nous avons étudié une autre protéine précoce du cycle lytique, EB2, facteur d'export des ARNm viraux. Les complexes décrits dans la littérature n'ont pas pu être clairement reproduits dans nos conditions expérimentales. Toutefois nos travaux ont permis d'optimiser les conditions de purification de deux constructions C terminales de la protéine et les analyses biophysiques soulèvent des questions sur l'état d'oligomérisation de cette protéine, ces hypothèses étant intéressantes à développer par la suite.

Au laboratoire, une famille de tyrosine kinases propres aux bactéries et ne présentant aucune ressemblance structurale avec les protéine-kinases d'origine eucaryote a été identifiée. Ces enzymes, appelées BY-kinases, sont notamment impliquées dans la biosynthèse des polysaccharides extracellulaires, mais leurs rôles précis ainsi que leurs mécanismes catalytiques sont encore peu compris.Dans la première partie de ce travail, nous avons caractérisé le rôle physiologique de la phosphorylation sur la tyrosine de la protéine Ugd, une UDP-glucose déshydrogénase, par les BY-kinases Wzc et Etk d'E. coli. Nous avons démontré que la phosphorylation d'Ugd sur un site commun à Wzc et Etk augmente son activité. Nous avons également établi que la phosphorylation d'Ugd par Wzc participe à la régulation de la quantité d'acide colanique produit, tandis que la phosphorylation d'Ugd par Etk influence la résistance de la bactérie à la polymyxine.Nous avons également effectué une analyse structure-fonction du domaine cytoplasmique de deux BY-kinases, CapA1/CapB2 de S. aureus et Wzc d'E. coli. Nous avons montré que ces deux protéines s'associent en octamère, grâce au motif EX2RX2R et qu'elle s'autophosphoryle selon un mécanisme intermoléculaire. Nous avons, de plus, identifié le mécanisme d'activation de ces protéines et révélé l'importance d'un domaine particulier dans l'autophosphorylation de Wzc et la biosynthèse de l'acide colanique.La caractérisation structurale et fonctionnelle des BY-kinases représente une approche prometteuse et originale en vue de l'élaboration de molécules inhibant spécifiquement leur activité et pouvant affecter le pouvoir virulent des bactéries pathogènes.

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

Le virus d'immunodéficience humaine 1 (VIH-1) cible spécifiquement les cellules CD4+ et empêche ainsi l'activation de cellules T cytotoxiques et B lors d'une infection secondaire. Le VIH-1 antagonise également la plupart des facteurs de restriction de l'hôte, y compris la tétherine. En l'absence de la protéine virale Vpu, la tétherine inhibe le relarguage de particules virales et provoque leur dégradation. La tétherine est également capable d'induire une signalisation pro-inflammatoire en réponse au bourgeonnement viral ainsi que d'activer le récepteur de cellules dendritiques ILT7. L'objectif principal de cette étude consistait à élucider les bases structurales de l'interaction entre la tétherine et ILT7. Malgré de nombreuses difficultés rencontrées dans la production recombinante de ILT7, on a pu déterminer la structure cristallographique du domaine N-terminale du récepteur. La ligation de la tétherine à l'ectodomaine entier de ILT7, mais pas au domaine N-terminal, a également été montré. Ces résultats constituent une base solide pour la caractérisation plus détaillée de l'interaction. / Human immunodeficiency virus 1 (HIV-1) specifically infects CD4+ T cells, thereby preventing an appropriate activation of cytotoxic T cells and B cells in response to opportunistic pathogens. In addition, HIV-1 antagonises host restriction factors, including tetherin. In the absence of the viral protein Vpu, tetherin potently inhibits virus particle release from infected cells. Tetherin also triggers proinflammatory signaling upon sensing virus assembly, and activates the dendritic cell receptor ILT7. The principal objective of this thesis was to elucidate the structural details underlying the interaction of tetherin with ILT7. Despite difficulties in the production of recombinant ILT7, the crystal structure of the N-terminal ILT7 domain could be determined. Furthermore, binding of tetherin to full-length ILT7, but not to the N-terminal domain, could be confirmed by SPR. These results provide a solid basis for the more detailed characterisation of the interaction.

L'étude du système Ce-Ni-Ge a permis d'établir une corrélation étroite entre les propriétés physiques de ces germaniures (gouvernées par l'état fondamental du cérium résultant d'une compétition entre deux types d'interactions : effet Kondo et interaction magnétique de type RKKY) et leur composition chimique. Ainsi, au sein du diagramme de phase ternaire Ce-Ni-Ge, nous avons établi que: (i) les germaniures riches en Ni sont soit des composés de valence intermédiaire (CeNiGe, Ce3Ni4Ge4 et CeNi4.25Ge0.75), soit des systèmes "fermions lourds" (CeNi2Ge2 et CeNi9Ge4). Notons que pour la séquence CeNi2Ge2 → Ce3Ni4Ge4 → CeNiGe, le caractère de valence intermédiaire est de plus en plus marqué; (ii) les germaniures les plus riches en Ge (>50 % atomique) sont antiferromagnétiques à basse température; dans ces composés (Ce2NiGe6, Ce3Ni2Ge7, CeNiGe3, Ce2Ni3Ge5 et CeNiGe2) l'ion cérium est trivalent; les structures magnétiques de ces composés ont été déterminées par diffraction neutronique, la valeur du moment magnétique de Ce3+ (ainsi que la température de Néel) diminue des composés les plus riches en Ge aux composés les moins riches en Ge (propriété associée à la force de l'effet Kondo).

L'étude des systèmes ternaires U - Cu - X (X = Si ou Ge) a permis de mettre en évidence trois nouvelles phases: U3Cu4Si4, U3Cu4Ge4 et UCuGe1,77. Leurs propriétés structurales et magnétiques ont été étudiées et les structures magnétiques des deux premières ont été déterminées. La substitution du cuivre au silicium dans la solution solide UCuxSi2-x (0,28 ≤ x ≤ 0,96) est à l'origine de transitions structurales et magnétiques selon les séquence α-ThSi2(quadratique) → AlB2(hexagonal) → Ni2In(hexagonal) et non magnétique → ferromagnétique → antiferromagnétique. L'évolution des propriétés magnétiques reflète la compétition entre les interactions de type Kondo et RKKY. Désordre cristallographique et frustrations magnétiques sont à l'origine d'un état "verre de spin" au passage ferro-antiferromagnétique. Les propriétés structurales et magnétiques des composés GdNi3X2 (X =Ga, Al, Sn) se sont avérées fortement dépendantes de la nature de l'élément X et du traitement thermique des échantillons. L'augmentation de la taille de X favorise une transition structurale de type CaCu5 → HoNi2,6Ga2,4 ainsi qu'un passage ferro → antiferromagnétique. Une structure cristallographique modulée commensurable (équivalente à une surstructure aHoNi2,6Ga2,4 × aHoNi2,6Ga2,4 × 2cHoNi2,6Ga2,4) est observée pour GdNi3Al2. L'insertion d'hydrogène dans Gd3Ni6Al2 et GdNi3Al2 affaiblit considérablement les interactions magnétiques.

Ce mémoire de thèse présente le développement d'un dispositif expérimental spécialement conçu pour l'étude de la diffraction d'atomes rapides et son utilisation pour suivre la croissance de couches minces sur un bâti d'épitaxie. Des études de surfaces de KBr(100) et de NaCl(100) avec ce nouveau dispositif sont présentées. Nous nous sommes intéressés notamment à la forme du potentiel que les atomes perçoivent lorsqu'ils diffusent sur une surface de KBr(100). Nous avons également mis en évidence lors de ces études un nouveau régime de diffraction qui semble correspondre à des mouvements longitudinaux et normaux cohérents. Grâce à des images mieux résolues, nous avons montré comment la diffraction d'atomes rapides permet d'observer et quantifier des défauts topologiques comme la mosaïcité. Une étude d'une surface d'Argent (110) est aussi présentée. Elle a permis d'observer la diffraction d'atomes rapides sur les métaux, montrant ainsi que GIFAD est applicable aux trois types de matériaux (isolants, semi-conducteurs et métaux) et que les processus d'excitations électroniques sur ces surfaces ne détruisent pas complètement la cohérence. Enfin des premiers résultats de GIFAD en tant que technique de suivi de croissance par épitaxie sont présentés dans ce travail.