Le froid altère les processus physiologiques tels que la photosynthèse et d'autres voies métaboliques telles que le métabolisme pariétal conduisant alors à une réduction de la biomasse. Des lignées pures de maïs présentant des caractères contrastés dans la structure de la paroi ou dans le processus photosynthétique ont été étudiées. Ces lignées ont été exposées à un froid modéré de manière prolongée et les variations d'efficacité photosynthétique et les modifications pariétales ont été caractérisées via des approches physiologiques, biochimiques et de transcriptomique. Le mutant naturel F2bm3 dont la teneur en lignines est réduite, augmente sa teneur en acides hydroxycinnamiques (HCA) associés aux parois, ainsi que celle en chlorophylle a et en violaxanthine en réponse au froid, indiquant une tolérance au froid accrue. Deux autres lignées sœurs ont été caractérisées. Les plantes CS présentent une croissance réduite en réponse au froid. Les plantes CT ont une meilleure activité photosynthétique et une meilleure redistribution des photoassimilats. Aucune corrélation entre la teneur en sucres pariétaux et en nucléotides sucres, issus des photoassimilats, n'apparait pour les CS et CT. En revanche l'accumulation de nucléotides oses tels que l’UDP-Glc, le GDP-Man et l’ADP-Glc observée chez CS, pourrait être un signal de la mort cellulaire programmée / Chilling may affect maize during early seedling growth by altering physiological process including photosynthesis and cell wall properties, leading to a biomass reduction. In our study, we investigated the photosynthetic variations and cell wall modifications in maize in response to a long chilling exposure. For this purpose, maize lines contrasted for these traits were selected and characterized using physiological, biochemical and transcriptomic approaches. A lignin deficient maize natural mutant F2bm3 developed a strategy to enhance its tolerance to chilling by increasing chlorophylle a, violaxanthine, cell wall bound hydroxycinnamic acids (HCA). HCA could reinforce the cell wall structure but also function as photoprotector. Two other lines CT and CS were investigated. Under chilling exposure, CS displayed a strong reduction in growth compared to CT. Chilling tolerance in CT was associated with higher chlorophyll content and a greater carbon partitioning. Like the first pair, we observed non-significant changes in cell wall composition in both lines and there was no correlation between the cell wall sugars and the nucleotides sugars contents. A strong accumulation of ADP-Glc, GDP-Man and a high content of UDP-Glc observed in CS, could be putative signaling molecules of programmed cell death

Titre de l'écran-titre (visionné le 2 octobre 2023) / Avec une offre alimentaire grandissante et l'arrivée constante de nouveaux produits sur le marché, il peut devenir difficile d'identifier les produits alimentaires plus sains et de suivre l'évolution de la qualité de l'offre alimentaire. Le profilage nutritionnel se définit comme la science visant à classifier les aliments selon leur composition nutritionnelle dans le but de prévenir les maladies chroniques et de promouvoir la santé. Les outils de profilage nutritionnel ont été développés, entre autres, pour la caractérisation de l'offre alimentaire. Ils permettent de caractériser la qualité nutritionnelle globale d'un aliment ou d'une boisson en tenant compte de plusieurs nutriments et/ou composantes d'intérêt de santé publique. Plusieurs outils de profilage nutritionnel ont été développés à travers le monde, mais une faible proportion d'entre eux ont été validés. De plus, la majorité de ces outils incluent les sucres totaux dans leur algorithme, malgré les plus récentes évidences scientifiques associant plutôt les sucres libres comme étant principalement reliés aux problèmes de santé. Actuellement, aucun outil de profilage nutritionnel caractérisant la qualité globale des aliments n'a été spécifiquement validé au pays. Dans l'optique de déterminer quel outil de profilage nutritionnel serait le plus adapté au contexte québécois pour caractériser l'offre alimentaire, nos travaux ont évalué la validité de trois outils de profilage nutritionnel - le Health Star Rating System, le Nutri-Score et le Nutrient Rich-Food Index 6.3 - dans une cohorte québécoise. Les travaux ont également permis d'évaluer si l'inclusion des sucres libres en remplacement des sucres totaux dans l'algorithme de ces outils améliore leur performance. Les résultats de cette étude ont permis de démontrer que les trois outils évalués pourraient être utilisés au Québec, mais qu'aucun de ces outils ne se démarque des deux autres. De plus, le remplacement des sucres libres par les sucres totaux ne semble pas avoir une réelle valeur ajoutée actuellement. Ce mémoire met donc en lumière le potentiel d'utilisation d'outils de profilage nutritionnel au Québec et les différentes considérations à prendre en compte lors du choix d'un outil. / With a growing food supply and the constant arrival of new products on the market, it can become difficult to identify healthier food products and to monitor the quality of the food supply. Nutrient profiling is defined as the science of classifying foods according to their nutritional composition to prevent chronic diseases and promote health. Nutritional profiling models have been developed, among other applications, for the characterization of the food supply. They evaluate the overall nutritional quality of a food or drink by considering several nutrients and/or components of public health interest. Several nutritional profiling models have been developed around the world, but only a small proportion of them have been validated. Furthermore, most of these models include total sugars in their algorithm, despite recent scientific evidence associating free sugars as being primarily related to health problems. Currently, no nutritional profiling tool characterizing the overall quality of foods exists in Canada or Québec. To determine which nutritional profiling model would be the most adapted to the Québec context to characterize the food supply, our work evaluated the validity of three nutritional profiling tools - the Health Star Rating System, the Nutri-Score and the Nutrient Rich-Food Index 6.3 - in a Québec cohort. The work also assessed whether the inclusion of free sugars as a replacement for total sugars improves the performance of these three models. The results of this study showed that the three tools evaluated could be used in Québec, but that none of these tools stood out from the other two. In addition, the replacement of free sugars by total sugars does not seem to have any real added value at present. This thesis therefore highlights the potential use of nutritional profiling models in Québec and the various considerations to be considered when choosing a nutrient profiling model.

Le travail décrit dans ce manuscrit rassemble les résultats obtenus au cours de ma thèse de doctorat. Ils s'inscrivent dans le domaine de la glycobioinformatique. Ils ont impliqué des développements de bases de données structurales et des applications en modélisation moléculaire des interactions protéines-sucres. Les méthodes de modélisation moléculaire ont été utilisées dans la reconstruction et dans la prédiction des structures tridimensionnelles de polysaccharides et d'oligosaccharides, ces dernières étant également établies par une approche de type "haut-débit" par application d'un algorithme génétique à des fins de minimisation énergétique. Les données ainsi générées ont été organisées sous la forme de bases de données relationnelles, proprement annotées (PolySca3DB et BiOligo) qui sont en libre accès pour consultation sur internet. Ces méthodes de modélisation moléculaire ont été appliquées à la caractérisation, par RMN en solution, des conformations de basse énergie d'une souche pathogène d'un polysaccharide de la bactérie E. coli. D'autres bactéries pathogènes de type gram négatif, interagissent avec des oligosaccharides par l'intermédiaire de protéines secrétées, telles que des lectines. Nous avons testé, au travers de l'utilisation de méthodes d'amarrage moléculaire, la possibilité d'identifier de manière automatique, la nature de ces interactions, en prenant comme cibles des épitopes oligosaccharidiques fucosylés. Les résultats de ces recherches ont été comparés, de manière critique, à ceux issus de l'application de bio-puces à sucres et de calorimétrie isotherme de titration. Les conclusions et perspectives de ces travaux sont présentées dans un article de revue consacré à l'application des méthodes de chimie computationnelle dans l'étude des interactions protéines-glucides qui viennent compléter l'arsenal des outils dédiés au champs de recherche couvert par la glycobiologie structurale et moléculaire.

Le travail décrit dans ce manuscrit rassemble les résultats obtenus au cours de ma thèse de doctorat. Ils s'inscrivent dans le domaine de la glycobioinformatique. Ils ont impliqué des développements de bases de données structurales et des applications en modélisation moléculaire des interactions protéines-sucres. Les méthodes de modélisation moléculaire ont été utilisées dans la reconstruction et dans la prédiction des structures tridimensionnelles de polysaccharides et d'oligosaccharides, ces dernières étant également établies par une approche de type “haut-débit” par application d'un algorithme génétique à des fins de minimisation énergétique. Les données ainsi générées ont été organisées sous la forme de bases de données relationnelles, proprement annotées (PolySca3DB et BiOligo) qui sont en libre accès pour consultation sur internet. Ces méthodes de modélisation moléculaire ont été appliquées à la caractérisation, par RMN en solution, des conformations de basse énergie d'une souche pathogène d'un polysaccharide de la bactérie E. coli. D'autres bactéries pathogènes de type gram négatif, interagissent avec des oligosaccharides par l'intermédiaire de protéines secrétées, telles que des lectines. Nous avons testé, au travers de l'utilisation de méthodes d'amarrage moléculaire, la possibilité d'identifier de manière automatique, la nature de ces interactions, en prenant comme cibles des épitopes oligosaccharidiques fucosylés. Les résultats de ces recherches ont été comparés, de manière critique, à ceux issus de l'application de bio-puces à sucres et de calorimétrie isotherme de titration. Les conclusions et perspectives de ces travaux sont présentées dans un article de revue consacré à l'application des méthodes de chimie computationnelle dans l'étude des interactions protéines-glucides qui viennent compléter l'arsenal des outils dédiés au champs de recherche couvert par la glycobiologie structurale et moléculaire. / This thesis presents an account of two important facets of glycobioinformatics, comprising database development and molecular modeling of 3D structures of carbohydrates alongside the simulation of protein-carbohydrate interactions. Classical molecular modeling techniques were used to reconstruct 3D polysaccharide structures from experimentally determined atomic coordinates, or known starting points about their structures were used as guidelines to model them. A genetic algorithm search was employed as a high-throughput technique to characterize low energy conformers of bioactive oligosaccharides. The data generated were organized into two open-access relational databases, namely, PolySac3DB and BiOligo, for use by the scientific community. The validation of the molecular techniques used were performed using solution phase NMR experiments on four entero aggregative pathogenic E. coli strains, and were found to be robust and realistic. Further, the impact of the presentation of human fucosylated oligosaccharide epitopes to lectins from opportunistic gram negative bacteria, was investigated in a screening study using molecular docking studies, which could help in evaluating the feasibility of using automated docking procedures in such instances as well as deciphering binding data from glycan array experiments and also correlated to isothermal calorimetry data. On comparison with high-resolution experimental crystal complexes, automated docking was found to delineate the present level of applicability, while emphasizing the need of constant monitoring and possible filtering of the results obtained. Finally, a review of the present status of the computational aspects of protein-carbohydrate interaction studies is discussed in the perspectives of using molecular modeling and simulation studies to probe this aspect of molecular and structural glycobiology.

L’effet direct ou indirect de la consommation de sucres libres sur la santé cardiométabolique est un sujet controversé et complexe. Depuis quelques années, l’intérêt pour ce nutriment s’est accru. On distingue deux principaux types de sucres (sucres libres, en opposition aux sucres naturellement présents; faisant référence au fait qu’ils soient extraits ou non de leur matrice alimentaire d’origine), qui ne seraient pas associés de la même manière à des variables de santé. Comme il n’existe aucune méthode chimique permettant de distinguer les sucres libres des sucres naturellement présents, on ne retrouve généralement que les teneurs en sucres totaux sur les étiquettes de valeurs nutritives et dans les bases de données nutritionnelles. Une différenciation manuelle des sucres totaux doit donc être faite afin de caractériser l’apport en sucres libres et naturellement présents des populations et de le comparer aux recommandations nutritionnelles en vigueur. Nos travaux ont permis de caractériser ces apports dans la population adulte québécoise, pour la première fois. Une fois que les sucres libres et naturellement présents ont été différenciés, on a pu étudier les associations de la consommation de sucre selon le type (libre ou naturellement présent) et selon la source (liquide (boissons) ou solide (aliments)) avec des marqueurs de santé cardiométabolique. Nos travaux à ce sujet, bien qu’ils s’appuient sur des données observationnelles transversales et qu’on ne puisse donc pas tirer de relations de cause à effet, s’inscrivent dans une littérature émergente, relativement peu abondante, controversée et qui mérite qu’on s’y attarde avec nuances. Ce mémoire présente mes travaux portant sur le sucre, effectués durant mon projet de maîtrise, leur importance, ainsi que ce que leurs retombées suggèrent pour améliorer les stratégies de santé publique en lien avec la consommation de sucre, de façon plus générale, et de boissons sucrées, de façon plus précise. / The direct or indirect effect of the consumption of free sugars on cardiometabolic health is a controversial and complex topic. In recent years, interest in this nutrient has increased. There are two main types of sugars (free sugars, as opposed to naturally occurring sugars; referring to whether or not they are extracted from their original food matrix), which appear not to be associated in the same way with health variables. Since there is no chemical method to distinguish free sugars from naturally occurring sugars, only the total sugar content is generally found on nutrition facts labels and in nutrient databases. Manual differentiation of total sugars must therefore be made in order to characterize the intake of free and naturally occurring sugars in populations and to compare it with current dietary recommendations. Our work has made it possible to characterize these intakes in the Quebec adult population for the first time. Once free and naturally occurring sugars were differentiated, we were able to study the associations of sugar consumption by type (free or naturally occurring) and by source (liquid (beverages) or solid (foods)) with cardiometabolic health markers. Our work, although based on cross-sectional observational data and from which we cannot therefore draw causal relationships, is part of an emerging literature that is relatively sparse, controversial, and deserves a nuanced approach. This master’s thesis presents the work I did on sugar during my master's project, its importance, as well as what its repercussions suggest for improving public health strategies about sugar consumption, more generally, and sugar-sweetened beverages, more specifically.

Le débourrement des bourgeons axillaires conditionne la ramification, donc l’établissement de l’architecture chez les végétaux. L’azote est impliqué dans la croissance des jeunes organes tels que les axes secondaires (axes II) issus du débourrement des bourgeons. Plusieurs études ont démontré que la concentration en acides aminés augmente dans la sève au cours de la reprise de croissance printanière, dont le débourrement des bourgeons est une étape importante. L’identité et l’origine des acides aminés impliqués dans le débourrement et les premières phases d’allongement des axes II n’ont pourtant pas encore été clairement établies. Ce travail a pour objectif de comprendre, chez Rosa hybrida, les phénomènes nutritionnels sous-jacents à l’apparition de différents phénotypes de ramification. Pour ce faire, nous avons fait varier la concentration et les périodes d’apport de nitrate dans la solution nutritive au cours de la croissance, avant et après l’initiation du débourrement par décapitation. Nous avons montré in planta que la concentration d’asparagine augmente dans la sève et dans l’ensemble des tissus pendant l’allongement des axes II et provient tout d’abord majoritairement des réserves puis, après la décapitation, en quantité de plus en plus importante de l’absorption courante. Cet acide aminé est le seul capable, en présence de sucres, d’initier une croissance efficace des axes II in vitro, notamment en contribuant à placer le statut des régulateurs de croissance dans un contexte favorable au débourrement. Une approche par RNAseq a mis en évidence 848 séquences potentiellement impliquées dans le débourrement en réponse au nitrate. Parmi elles, le couple Asparaginase / Asparagine synthétase s’exprime respectivement durant la phase de dormance ou le débourrement, ce qui renforce l’importante de l’asparagine dans ce phénomène. Ces deux échelles d’approche ont permis de compléter le modèle intégratif du débourrement en intégrant la nutrition des nouveaux organes. / Axillary bud outgrowth is an essential process of plant branching to set-up its architecture. Nitrogen is implicated in the development of young organs such as secondary axes (axes II) resulting from bud outgrowth. Several studies have previously shown that amino acid concentration increase in the xylem sap during spring regrowth whom bud outgrowth is an essential step. The exact nature of the amino acids implicated in the bud outgrowth and initial axe II elongation have not yet been determinated. The present work aims to understand in Rosa hybrida the nutrition processes implicated in the set-up of different branching phenotypes. To achieve this goal, we brought different nitrate concentrations to the plant before and after bud outgrowth initation by apex removing. We showed in planta that asparagine concentration increases in the sap and in the tissues during axes II growth, initialy originating from internal stores and, after decapitation, increasingly coming from current uptake. This amino acid is the sole able to evoke in vitro an efficient elongation of axes II in the presence of sugar throught the establishment of growth regulators metabolism status that is favorable to the outgrowth process. Transcriptome study using RNAseq features 848 sequences that are potentially implicated in bud outgrowth in response to nitrate. Among them, the expression of Asparaginase takes place during dormancy while, in contrast, Asparagine synthase gene is active during bud outgrowth, highlighting the importance of asparagine in this phenomenon. These approaches conducted at two different scales contribute to append with nitrogen nutrition the integrated model of bud outgrowth.

La Sucrose non-fermenting Related Kinase (SnRK1), en interaction avec ses deux sous unités : b et g (SNF4), est un important régulateur du métabolisme et des réponses aux stress chez les plantes. Le but de cette thèse est d'étudier le rôle de MtSNF4b, une sous unité g spécifique des graines de Medicago truncatula, pendant l'imbibition en relation avec la germination. Une analyse physiologique de la germination des graines RNAi MtSNF4b au cours de la post maturation à sec montre que les graines n'exprimant pas MtSNF4b perdent leur dormance plus rapidement que les graines de type sauvage. Une analyse transcriptomique comparative entre des embryons RNAi MtSNF4b et types sauvages montre que la plupart des gènes sont réprimés dans les graines RNAi MtSNF4b et sont liés au stress biotiques. Ces gènes codent des pathogenesis related protéines de type PR-10, des chitinases ou des facteurs de transcription de type WRKY et des enzymes impliquées dans le métabolisme secondaire, notamment les voies métaboliques des phénylpropanoïdes et des isoflavonoïdes pour la biosynthèse de la médicarpine. Cependant, aucune différence dans la sensibilité des semences imbibées de type sauvage et RNAi MtSNF4b à deux souches de Xanthomonas par l'analyse de dynamiques de tailles des populations bactériennes n'a pu être mise en évidence. Des résultats préliminaires d'une étude de double hybride mettent en évidence plusieurs candidats potentiellement impliqués dans la régulation de ces gènes. La protéine MtSNF4b semble connecter la post maturation à sec avec les mécanismes de défenses dans les graines dormantes de Medicago truncatula.

Des travaux récents ont montré que le transfert d'espèces neutres à travers différents types de membranes est modifié selon la composition ionique. En présence de sels, le flux de soluté est augmenté, ce qui peut conduire à une dégradation des performances des procédés. Ce travail présente les résultats d'une étude expérimentale dans laquelle les flux de diffusion de sucre dans différentes matrices ioniques, eau et électrolytes, ont été déterminés à travers des membranes échangeuses d'ions. Une procédure spécifique a été mise au point pour déterminer l'impact des différentes interactions sur les flux de solutés. Les résultats montrent que, dans les conditions étudiées, la modification du transfert de matière est due principalement aux interactions entre le matériau membranaire et la solution. Une corrélation a été établie entre l'échelle d'hydratation des contre-ions de la membrane et le flux de soluté.

Les cyanoglucosides non-cyanogènes se trouvent dans de nombreuses plantes en particulier médicinales, mais n'ont été qu'assez peu étudiés. En particulier la Ménisdaurine, dont la synthèse n'a jamais été réalisée, nous a paru un objectif intéressant. Le produit de départ, choisi en fonction de travaux antérieurs, est un dérivé de la 7-oxanorbornanone. La première voie étudiée avait comme étape-clé l'addition électrophile sur une double liaison mais n'a pas abouti. Nous avons ensuite envisagé l'ouverture d'un époxyde suivie de réduction. Ayant observé que le cycle époxy peut être ouvert par migration intramoléculaire d'un groupement méthoxy en présence d'iode, nous avons réalisé la même réaction avec un groupement phenylthio. L'ouverture de l'époxyde a ainsi été effectuée de façon totalement régio- et stéréo-sélective dans des conditions pratiquement neutres, ce qui n'avait jusque là pas été rapporté dans la littérature. Une étude mécanistique a confirmé que cette réaction se déroulait bien en deux étapes : formation d'un hémimercaptal sur la fonction cétone suivie d'une ouverture de l'époxyde par attaque exclusivement intramoléculaire. Le remplacement de l'iode par l'iodure de zinc conduit à des rendements encore supérieurs. Le groupement phenylthio étant facilement enlevé par réduction, cette voie est très efficace pour réduire sélectivement un époxyde en alcool. La suite de la synthèse conduit à l'aglycone protégée souhaitée puis la glycosidation a été réalisée avec un rendement de 80%. La(-)-Ménisdaurine naturelle a été obtenue (et caractérisée sous forme de son pentaacétate) en 10 étapes et 3% de rendement global.

Les glycosaminoglycannes (GAGs) sont des molécules polysaccharidiques polysulfatées intervenant dans des processus aussi variés que la prolifération, différenciation ou migration cellulaire, la coagulation sanguine ou l‟infection virale. Il est généralement admis qu‟une séquence particulière de GAG doit être associée à une fonction biologique spécifique. Les structures chimiques globales des GAGs sont connues. Cependant, contrairement au séquençage des gènes ou des protéines, la détermination de la séquence saccharidique exacte impliquée dans une fonction biologique particulière n‟est encore pas possible. Le séquençage « glycomique » constitue donc un enjeu majeur. L‟une des technologies les plus novatrices pour aborder ce problème de séquençage des GAGs semble être l‟impression moléculaire. En effet, elle permet d‟obtenir des polymères (MIPs pour Molecular Imprinted Polymer) spécifiquement imprimés par la forme structurale d‟une molécule cible.En nous appuyant sur des travaux antérieurs réalisés avec des modèles saccharidiques sulfatés simples, nous avons appliqué cette technologie à la reconnaissance de glycannes sulfatés complexes d‟intérêt biologique tels qu‟une héparine de bas poids moléculaire ou un mimétique ayant une activité anticoagulante. Il a été démontré une reconnaissance spécifique et sélective selon la molécule étudiée à l‟aide de MIPs spécialement conçus pour chaque GAG. De plus, nous avons obtenu des MIPs qui, en immobilisant temporairement un sucre, permettraient leur substitution de façon stéréospécifique. La détermination des conditions optimales de synthèse des MIPs s‟est avéré une étape nécessaire à l‟obtention d‟une bonne reconnaissance. Ces travaux ouvrent des perspectives d‟application de la technique d‟impression moléculaire à l‟analyse des séquences de GAGs d‟intérêt biologique / Glycosaminoglycans (GAGs) are polysulfated polysaccharide molecules involved in many biological processes such as cellular proliferation, differentiation or migration, blood clotting or viral infection. It is generally admitted that a particular GAG sequence is connected to a specific biological function. Depending on their composition in disaccharides, GAGs are classified into subfamilies whose overall chemical structures are known. Unlike gene or protein sequencing, determination of the exact saccharidic sequence involved in a particular biological function is not yet possible with the available technological tools. "Glycomics" is a real challenge nowadays. One of the most innovative technologies to achieve this goal seems to be the molecular imprinting. Indeed, it provides polymers (MIPs for Molecular Imprinted Polymer) imprinted by the structural form of a target molecule.Based on previous studies performed with simple sulfated saccharides, this technology has been applied to the recognition of complex sulfated glycans. MIPs were achieved demonstrating specific and selective recognition for a Low Molecular Weight Heparin or a synthetic anticoagulant mimetic. Other MIPs were able to temporally immobilize sugars which make them available for stereo-specific modifications. Screening of optimal synthesis conditions of MIPs appeared a necessary step to obtain a specific and selective recognition. These studies open further possibilities to analyze GAG sequences carrying biological functions by the molecular imprinting technology