A l'interface physico-chimie/biologie, ce travail s'intéresse à l'interaction de colloïdes lipidiques (virus, vecteurs modèles...) en contact avec des cellules vivantes en culture (HeLa). Par une approche cinétique statistique complétée d'une mesure de force locale, nous décrivons l'adhésion de particules fonctionnalisées présentant une affinité spécifique pour des récepteurs cellulaires. En raison de son intérêt (ciblage de tumeurs, voie rétrograde), le couple ligand/récepteur de la toxine de Shiga et de son récepteur Gb3 a été utilisé pour le ciblage des colloïdes (chapitre 1). Les mesures cinétiques réalisées sur ces colloïdes fonctionnalisés par la toxine de Shiga, confrontées à plusieurs modèles cinétiques originaux, ont alors permis de mettre en évidence les mécanismes impliqués dans l'accrochage des objets sur la surface cellulaire. En particulier, un modèle inspiré des mécanismes de polymérisation et s'appuyant sur des effets de coopérativité des récepteurs (recrutement par diffusion) a été retenu et permet de proposer une description microscopique des processus mis en oeuvre (2). De plus, des modifications physico-chimiques de la surface des colloïdes (polymères PEG, nature et densité du ligand) ont été envisagées (3 et 4). L'étude a permis notamment de quantifier l'effet du PEG sur l'adhésion des colloïdes et de proposer une interprétation de l'origine microscopique (répulsion par le glycocalyx). Par ailleurs, nous avons pu, en utilisant une technique de micromanipulation (Biomembrane Force Probe) mesurer localement la force de la liaison colloïde/cellule. Cette mesure a révélé une quantification des forces de rupture, suggérant l'existence de liens multiples (5). Enfin, l'étude de l'entrée et du devenir des particules à l'intérieur des cellules a été amorcée (6). Ce travail souligne ainsi de quelle façon des mesures physiques quantitatives peuvent permettre de proposer une description microscopique de mécanismes biologiques.

Les exosomes sont des microvésicules sécrétées par les cellules après la fusion des endosomes multivésiculaires avec la membrane plasmique. Ils permettent le transfert intercellulaire de protéines, mais aussi de lipides et d'ARN. Ils sont particulièrement étudiés dans le système immunitaire, car ils permettent la mise en route d'une réponse anti-tumorale par l'échange de molécules du CMH entre cellules dendritiques. Nous nous sommes intéressés au rôle que les exosomes pourraient jouer dans le système nerveux. Au cours de ma thèse, nous avons d'abord fait la démonstration que les neurones en cours de différentiation sécrètent des exosomes. Nous avons ensuite montré que les neurones matures en sécrètent également. Les exosomes neuronaux contiennent certaines sous-unités des récepteurs au glutamate (GluR1 et 2), et la protéine endogène du prion (PrPc). Nous avons également découvert que la partie C-terminale de la toxine du tétanos peut être sécrétée par voie exosomale. Enfin, nous avons mis en évidence que la sécrétion des exosomes par les neurones est directement reliée à l'activité synaptique glutamatergique, et à une entrée de Ca2+. A partir d'une lignée cellulaire, nous avons étudié la sécrétion des fragments de clivage de l'APP (amyloid precursor protein) en fonction de deux mutations retrouvées dans des cas familiaux de la maladie d'Alzheimer. Nous avons montré que les exosomes contiennent le fragment amyloïdogénique C99, et une autre étude a révélé qu'ils contiennent une partie du peptide Aβ sécrété. Les exosomes neuronaux pourraient donc jouer un rôle dans la physiologie normale de la synapse, en permettant l'échange de récepteurs aux neurotransmetteurs entre neurones. Ils pourraient également être impliqués dans la propagation de protéines pathogènes dont certaines sont mises en cause dans des maladies neurodégénératives comme Alzheimer et Creutzfeldt-Jacob.

Les systèmes toxine-antitoxine (TA) sont très répandus au sein des génomes bactériens. Ces opérons bicistroniques de petite taille ont été découverts sur des plasmides à bas nombre de copies. Dans ce contexte génétique, les systèmes TA confèrent un avantage sélectif à leurs molécules-hôtes en tuant les bactéries-filles qui ne les ont pas héritées par le mécanisme de tuerie post-ségrégationnelle (PSK, post-segregational killing). Ces systèmes génétiques sont également appelés modules d’addiction étant donné qu’ils rendent la descendance des bactéries qui les contiennent dépendantes de leur présence. Alors que leur rôle dans les molécules d’ADN épisomiques est relativement bien établi, le sens biologique de la présence d’homologues à ces systèmes épisomiques au sein des chromosomes bactériens est sujet à d’intenses débats. L’idée que les systèmes TA chromosomiques confèrent un avantage sélectif a été mise en évidence dans plusieurs modèles. Selon ces modèles, les systèmes TA permettent aux bactéries de mieux faire face à des conditions environnementales stressantes. Entre-temps, la compréhension de l’évolution des génomes bactériens a connu des avancées significatives. L’impressionnante capacité d’adaptation des bactéries est aujourd’hui majoritairement attribuée au transfert horizontal de gènes (THG) provoqué par les éléments génétiques mobiles (phages, plasmides, transposons…). Dans le débat du rôle des systèmes TA chromosomiques, très peu d’attention a été accordée aux relations phylogénétiques et interactions entre systèmes plasmidiques et chromosomiques co-existant au sein d’un même hôte ainsi qu’à l’impact du THG sur leur évolution. Notre travail de thèse vise à mieux comprendre la biologie des systèmes TA en tenant compte de ces paramètres. Nous nous sommes intéressés à des systèmes homologues au système plasmidique ccdF. Nous avons étudié expérimentalement les 4 systèmes ccd (ccd1, ccd2, ccd3 et ccd4) qui co-habitent au sein du chromosome d’Erwinia chrysanthemi 3937 (une bactérie phytopathogène), leurs interactions intragénomiques et les interactions de ces systèmes avec le système plasmidique ccdF. Ce cadre expérimental a mené à la construction du modèle d’anti-addiction. Ce modèle propose que certains systèmes chromosomiques puissent conférer un avantage sélectif à leurs hôtes bactériens en interférant avec le PSK médié par leurs homologues plasmidiques. Cet avantage sélectif pourrait permettre la fixation de systèmes TA latéralement acquis au sein des populations bactériennes. Nous avons également recherché de nouveaux systèmes ccd au sein des génomes bactériens afin d’avoir un aperçu de leur distribution, des contextes génétiques dans lesquels ils existent et de l’implication du THG dans leur dispersion. Les réflexions qui ont accompagné notre recherche nous ont mené à proposer une synthèse sur le rôle des systèmes TA (plasmidiques et chromosomiques). Celle-ci se nourrit des avancées qui ont été effectuées, ces dernières années, dans la compréhension de l’évolution des génomes bactériens, de la théorie hiérarchique de la sélection naturelle et des processus non-adaptatifs et contingents qui pourraient expliquer la présence et la propagation des systèmes TA au sein des génomes bactériens sans que ceux-ci en soient les agents causaux.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Lille 1 : 2001. / Résumé en français et en anglais. Textes en français et en anglais. Bibliogr. f. 232-270. Notes bibliogr.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La cocontraction spastique, anomalie ubiquitaire de la commande motrice dans la population parétique, est l'une des formes d'hyperactivité musculaire handicapant le plus sévèrement le mouvement volontaire du sujet atteint de parésie spastique, au membre supérieur comme à la marche. Expliquée par une mauvaise distribution de la commande descendante, la cocontraction spastique est une contraction exagérée du muscle antagoniste, déclenchée par la commande sur l'agoniste, qui vient créer un couple d'opposition voire d'inversion du mouvement désiré. Ce phénomène longtemps sous estimé par cliniciens et chercheurs a été peu caractérisé d'un point de vue biomécanique et physiologique. Cette thèse a eu pour objectif de participer à cette caractérisation, au sein d'une population de sujets atteints d'une parésie spastique. Le présent travail a permis : l'étude des réactivités des cocontractions antagonistes face à des changements de la commande centrale (différents niveaux d'efforts) et des changements périphériques (muscle antagoniste relâché ou étiré) en condition statique (isométrique) ; sa quantification en condition dynamique (phase oscillante de la marche) et enfin sa sensibilité à un agent bloqueur de la jonction neuromusculaire (toxine botulique). Les résultats de ces études permettront aux cliniciens de mieux évaluer et intégrer dans leur examen le phénomène de cocontraction spastique, en dirigeant peut-être leur réflexion vers de nouvelles mesures thérapeutiques. Pour le biomécanicien et le neurophysiologiste, plusieurs outils d'évaluation sont présentés avec un canevas d'indices dynamométriques et électromyographiques susceptibles de faciliter la recherche ultérieure sur le phénomène de cocontraction spastique en particulier, et sur la parésie spastique de façon plus générale.

Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, das Vorkommen subklinischer und klinischer Eutergesundheitsstörungen in 33 Milchviehherden in Jalisco, Mexiko, aufzuzeigen. Von 2937 mittels CMT untersuchten Eutervierteln zeigten 1996 (66,9%) eine positive und hiervon 1087 (37%) eine deutlich bis stark positive Reaktion. Im Abgleich mit den bakteriologischen Untersuchungen ergab sich eine Prävalenz an subklinischen Mastitiden in Höhe von 43,7%. Klinische Mastitiden ließen sich zu 2,5% nachweisen. 53,8% der untersuchten Milchproben zeigten bakteriologisch keinen Keimgehalt. Aus den übrigen Proben konnten zu 15,6% KNS, 14,0% Corynebacterium spp. 6,7% S. agalactiae, 5,9% S. aureus, 4,1% coliforme Keime, 3,7% Streptococcus spp. und 1,7% sonstige Keime (Bacillus spp., Nocardia spp., Candida spp.) isoliert werden. Diese Ergebnisse zeigen, dass neben den kontagösen Mastitiserregern wie S. aureus und S. agalactiae minorpathogene Erreger zu einem hohen Anteil am Mastitisgeschehen in Jalisco beteiligt sind. Mit Hilfe der Pulsfeldgelelektrophorese konnte gezeigt werden, dass in jedem der Betriebe, in denen S. aureus isoliert werden konnte, überwiegend ein einzelner Genotyp für das Mastitisgeschehen verantwortlich war. Die betriebsspezifischen Genotypen zeigten überwiegend eine enge Verwandtschaft zu den Genotypen aus anderen Betrieben. Hierdurch konnte der kontagiöse Charakter dieses Mastitiserregers und ein dominierendes Vorkommen bestimmter S. aureus-Klone belegt werden. Durch die Besichtigung der Betriebe und Befragung der Betriebsleiter konnten Defizite in der Haltungs- und Melkhygiene aufgezeigt werden. Sie korrelierten statistisch signifikant mit erhöhter Mastitisprävalenz und mit erhöhten Nachweisraten von kontagiösen Mastitiserregern. Vorbeugende, kontrollierende und korrigierende Maßnahmen wurden vorgeschlagen und erörtert. Durch die genannten Programme zur Vorbeuge und Kontrolle der Mastitis könnte die Milchproduktion in Jalisco und Mexiko um bis zu 20% gesteigert und somit das starke Defizit des mexikanischen Milchsektors sowie die hohen Milchpulverimportmengen minimiert werden. Da die verminderte bakteriologische Qualität der Milch von an subklinischer Mastitis erkrankten Kühen außerdem, insbesondere vor dem Hintergrund des hohen Rohmilchkonsums, ein mögliches gesundheitliches Risiko für den Verbraucher darstellt, wurden 17 der aus den Betrieben isolierten S. aureus-Isolate auf ihr Toxinbildungsvermögen und ihre Toxin-Genmuster hin untersucht. Nur bei einem Stamm konnte ein Amplifikat für das SEI Gen nachgewiesen werden. Keiner der untersuchten Stämme beherbergte Gene für die SEA, SEB, SEC, SED, SEE, SEG, SEJ und das TSST-1. Trotz dieser geringen Nachweisrate sollte in Mexiko durch Einführung eines konsequent durchgeführten Mastitiskontrollprogramms Milch mit einer höheren hygienischen Wertigkeit produziert und somit das vom Lebensmittel Milch für den Verbraucher ausgehende gesundheitliche Risiko reduziert werden. / Aim of the present work was to prove the occurrence of subclinic and clinic disturbances of udder health in 33 herds of dairy cattle in Jalisco, Mexico. 1996 (66.9 %) out of 2937 udder quarters examined by means of CMT showed a positive reaction, 1087 (37%) out of these reactions were from clearly up to significantly positive reactions. Compared to the bacteriological examinations the prevalence for subclinic mastitides came up to 43.7%. On the other hand clinical mastitides could be proved in 2.5%. In 53.8% of the examined quarter milk samples there was no bacteriological pathogen content. From the rest of the samples we could isolate CNS (15.4%), Corynebacterium spp. (13.9%) S. agalactiae (6.6%), S. aureus (5.8%), coliform pathogens (3.6%) and others (Bacillus spp., Nocardia spp., Candida spp.) (1.7%). These results demonstrate a significant share of minor pathogens beside contagious mastitis pathogens as S. aureus and S. agalactiae in masititis incidents in Jalisco. By means of the pulsed-field-gel-electrophoresis we proved that in each of those farms where S. aureus had been isolated, only one genotype was responsible for mastitis incidents. The farm specific genotypes mostly showed a close relationship to the genotypes of other farms. Therefore the contagious character of mastitis pathogens and the dominating occurrence of certain S. aureus clones could be proved. By inspecting the farms and questioning work managers deficits in hygienic keeping and milking could be demonstrated. Statistically they correlate significantly with an increased mastitis prevalence and increased proving rates of contagious mastitis pathogens. Prophylactic, controlling and correcting measurements were supposed and discussed. Those prophylactic and controlling programmes for mastitis could elevate milk production in Jalisco and Mexico by up to 20% and therefore reduce the large deficit in the Mexican milk sector as well as the large amount of import of powdered milk. The decreased bacteriological quality of milk of cows with subclinical mastitis means a possible health risk for the consumer, especially considering the consumption of raw milk. Therefore 17 S. aureus isolates of those farms were examined according to their toxigenic ability and their toxin gene pattern. Only in one strain an amplification for the SEI gene could be proved. None of the examined strains contained genes for SEA, SEB, SEC, SED SEE, SEG, SEJ and TSST-1. In spite of this low proving rate milk of a higher hygienic value should be produced in Mexico by introducing a mastitis controlling programme carried out consequently and thereby reducing the health risk of milk as a comestible for the consumer.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2009. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

L'interaction symbiotique entre la bactérie du sol Sinorhizobium meliloti et la plante de la famille des légumineuses Medicago sp. conduit au développement d’un nouvel organe racinaire: la nodosité. Au sein de cet organe, les bactéries différenciées en bactéroïdes, réduisant l’azote atmosphérique en ammoniac directement assimilable par la plante, favorisant ainsi sa nutrition azotée. En échange, la plante, grâce à son activité photosynthétique, fournit aux bactéroïdes des composés carbonés. Cette association à bénéfice mutuel n’est toutefois pas permanente. En effet, quelques semaines seulement après l'établissement de la symbiose, une sénescence définie par une dégradation des bactéroïdes puis des cellules végétales, est observée. Cette étape du développement nodositaire est aujourd’hui encore peu étudiée et mal comprise.L’objectif premier de ce travail était donc d’analyser le rôle du bactéroïde dans cette rupture symbiotique. Pour cela, nous nous sommes plus particulièrement intéressés au rôle des systèmes Toxine Antitoxine (TA) de type VapBC de S. meliloti. En effet, ces opérons sont, dans la littérature, connus pour être impliqués dans la réponse aux stress, la persistance et/ou la mort bactérienne ainsi que la survie de la bactérie au sein de la cellule hôte. Dans un premier temps, nous avons développé une analyse globale du rôle des 11 systèmes VapBC chromosomiques de S. meliloti dans l’interaction symbiotique par des analyses in silico et de phénotypes de mutants d'invalidation du gène de la toxine en interactions avec Medicago sp. Deux études ont été réalisés de façon plus détaillées sur deux modules vapBC (VapBC5 et VapBC7). / The symbiotic interaction between the soil bacterium Sinorhizobium meliloti and the legumes plant Medicago sp. led to the development of a new root organ: the nodule. In this nodule differenciated bacteria into bacteroids, reducing atmospheric nitrogen into ammonia directly assimilated by the plant, thus promoting its nitrogen nutrition. In exchange, the plant, thanks to its photosynthetic activity, provides carbon compounds to the bacteroids. This mutual benefit association is however not permanent. Indeed, just weeks after the establishment of the symbiosis, senescence defined by a degradation of Bacteroides and plant cells, is observed. This stage of development is poorly understood in particularly about bacterial signal.The primary objective of this study was therefore to analyze the role of bacteroids in this symbiotic rupture. For this, we are particularly interested in the role of VapBC toxin antitoxin systems (TA) of S. meliloti. Indeed, in the literature, they are known to be involved in the stress response, persistence and / or bacterial death and the survival of the bacteria within the host cell. At first, we developed a global analysis of the role of 11 VapBC chromosomal systems in S. meliloti symbiotic interaction. After an in silico study, we studied the symbiotic phenotype with Medicago sp., Of each of the bacterial toxin mutants invalidation. Given the results, we, as a second step, developed a detail analysis of phenotypes obtained with two of these mutants: vapC5- and vapC7-.

L'îlot génomique Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) est un élément intégratif et mobilisable, support de nombreux gènes de résistance aux antibiotiques, et identifié chez de nombreux genres bactériens. Le transfert de SGI1 requiert spécifiquement la présence d'un plasmide conjugatif du groupe d'incompatibilité IncA/C. Les régulateurs globaux AcaCD des plasmides IncA/C activent l’excision de SGI1 qui, une fois sous forme d’un intermédiaire extrachromosomique circulaire, va pouvoir être transféré en utilisant la machinerie de conjugaison encodée par les plasmides IncA/C (mobilisation conjugative en trans). Depuis la description de SGI1, plusieurs études ont relaté une apparente stabilité de SGI1 au cours des générations bactériennes. Cependant, des observations préliminaires indiquaient des difficultés de cohabitation entre SGI1 et les plasmides IncA/C. L’objectif de ce travail était d’étudier la stabilité de SGI1 et sa compatibilité avec les plasmides conjugatifs IncA/C dont dépend sa mobilité. L’opéron putatif S026- S025 de SGI1 a été identifié comme constituant un système Toxine-Antitoxine (TA) qui a été appelé sgiAT. Le rôle de ce système TA dans la stabilité de SGI1 a été mis en évidence en présence d'un plasmide IncA/C. De plus, l’incompatibilité entre SGI1 et les plasmides IncA/C a été démontrée expérimentalement pour la première fois. La stabilité de SGI1 est liée à son intégration chromosomique. Cependant, lorsque SGI1 est excisé du chromosome et donc vulnérable (il peut être perdu), c’est-à-dire en présence d’un plasmide IncA/C, le système TA sgiAT joue un rôle important dans le maintien de SGI1 dans les populations bactériennes. / The multidrug resistance Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) is an integrative mobilizable element identified in several enterobacterial pathogens. This chromosomal island requires specifically the presence of a conjugative IncA/C plasmid to be excised and transfered by conjugation (mobilization in trans). Preliminary observations suggest stable maintenance of SGI1 in the bacterial host but paradoxically also incompatibility between SGI1 and IncA/C plasmids. Here, using a Salmonella enterica serovar Agona clonal bacterial population as model, we demonstrate that a Toxin-Antitoxin (TA) system encoded by SGI1 plays a critical role in its stable host maintenance when an IncA/C plasmid is concomitantly present. This system, designated sgiAT for Salmonella genomic island 1 Antitoxin and Toxin respectively, thus seems to play a stabilizing role in a situation where SGI1 is susceptible to be lost through plasmid IncA/C-mediated excision. Moreover and for the first time, the incompatibility between SGI1 and IncA/C plasmids was experimentally confirmed.