Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Candida albicans est une levure de la flore digestive humaine, pouvant dans certaines conditions s’avérer être un pathogène opportuniste. Différents glycoconjugués de la paroi de la levure, en particulier le phosphopeptidomannane (PPM), sont impliqués dans l’interaction hôte-pathogène notamment via des beta-1,2 oligomannosides (β-Mans) terminaux intervenant dans les mécanismes de virulence de la levure. Les travaux de thèse visent à mieux comprendre les voies de biosynthèse des β-Mans par l’étude des enzymes impliquées (CaBmts). Dans ce contexte, la première enzyme étudiée a été CaBmt1, impliquée dans l’initiation de la β-mannosylation du PPM. La stratégie d’étude a consisté d’une part en la préparation d’un panel important de substrats accepteurs potentiels et leur caractérisation structurale par spectrométrie de masse et RMN, et d’autre part à l’étude de l’activité enzymatique de Bmt1p, enzyme recombinante produite chez Pichia pastoris, en présence des substrats naturels et de substrats de synthèse. Nous avons démontré que Bmt1p était capable in vitro de transférer successivement deux résidus de mannose en β-1,2 sur un tri-ou tétramannoside lié en α-1,2. Dans la seconde partie, nous nous sommes intéressés à la caractérisation de l’activité de CaBmt3, enzyme impliquée dans l’élongation des β-Mans du PPM ; la même démarche a été retenue pour l’étude. Les résultats obtenus montrent que Bmt3p transfère in vitro un seul résidu mannose en β-1,2 sur un tétramannoside constitué d’une chaine en α-1,2 avec un mannose terminal lié en β-1,2. L’ensemble de ces travaux sont un préalable à l’élaboration de nouvelles drogues anti-fongiques ciblant la synthèse de la paroi. / Candida albicans is a commensal yeast present in human digestive flora; nevertheless, this opportunistic pathogen may cause severe infections. Several cell wall components including phosphopeptidomannan (PPM) are involved in C. albicans-host cells interaction especially by terminal beta-1,2 oligomannosides (β-Mans) known as implicated in the yeast virulence mechanisms. The aim of our work is to better understand biosynthetic pathways of β-Mans by the characterization of CaBmts individual activities. In this context, the first enzyme to be studied was CaBmt1, involved in the initiation of β-mannosylation of PPM. The strategy is based firstly on the preparation of a large panel of potential acceptor substrates and their structural characterization by mass spectrometry and NMR. On the other hand, the study of enzymatic activity of Bmt1p, a recombinant soluble form produced in Pichia pastoris, was performed in the presence of the natural substrates and synthetic substrates. We established that Bmt1p can sequentially transfer in vitro two -1,2-mannosyl units onto a α1-2 linked tri-or tetramannoside. The second part of this work focused on the characterization of the activity of CaBmt3, the enzyme involved in the elongation of the β-Mans chain on the PPM; the same approach was used for the study. Our results demonstrated that Bmt3p can catalyse the in vitro transfer of one -1,2-mannosyl unit onto a tetramannoside containing a terminal β-1,2-Man linked to a α(1-2)Man chain. These data are a prerequisite for the design of new potential antifungal drugs that target the biosynthesis of cell wall.

Le récepteur de facteur de croissance épidermique (EGFR) est une cible commune de thérapie anticancéreuse. Aujourd'hui, la recherche de nouvelles molécules inhibitrices de ce récepteur se tourne vers des substances naturelles. Un des composés naturels les plus prometteurs qui ont montré une activité anti-EGFR est la curcumine, un polyphénol présent dans les rhizomes de Curcuma longa. Il y a de nombreux rapports décrivant son effet sur l'activité kinase du récepteur, le rendement d'autophosphorylation, le niveau d'expression et les processus liés à la fonction EGFR comme la prolifération cellulaire. Néanmoins, l'ensemble des mécanismes d’intercation de la curcumine avec l'de l'EGFR n’est pas entièrement élucidée. Nous avons démontré que le mode d'action de la curcumine est double. La curcumine est capable d'inhiber partiellement, mais directement l'activité enzymatique du domaine intracellulaire de l'EGFR. Mais le travail présenté attire l'attention sur le rôle de l'environnement de la membrane de l'EGFR au niveau d'action de la curcumine. Nous avons montré que l'insertion de curcumine dans la membrane plasmique aboutit à sa rigidification et par conséquent la limitation de la diffusion du récepteur. Le suivi de particules à l'unité analyses a confirmé que le coefficient de diffusion de l'EGFR dans la membrane des cellules cancéreuses diminué de manière significative en présence de la curcumine, susceptibles d'influencer la dimérisation du récepteur et l'activation tour à tour. / Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) is a common target of anticancer therapy. Nowadays the search for new molecules inhibiting this receptor is turning towards natural substances. One of the most promising natural compounds that have shown an anti-EGFR activity is curcumin, the polyphenol found in the rhizomes of Curcuma longa. There are numerous reports describing its effect on the receptor kinase activity, the autophosphorylation yield, the expression level and the processes related to EGFR function like cell proliferation. Nevertheless, the entire mechanism of how curcumin interact with the EGFR is not fully elucidated. We demonstrated that the mode of action of curcumin is dual. Curcumin is able to inhibit directly but partially the enzymatic activity of the EGFR intracellular domain. But the presented work brings attention to the role of the EGFR membrane environment at the curcumin action level. We showed that the curcumin insertion in plasma membrane leads to its rigidification and as a consequence to limitation of the receptor diffusion. Single particle tracking analyses confirmed that the diffusion coefficient of EGFR in the cancer cell membrane significantly decreased in the presence of the curcumin, which might influence the receptor dimerization and in turns its activation.

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L'activité cellulolytique est recherchée chez des champignons filamenteux microscopiques isolés de sols environnant les sources thermales des régions Guelma (Hammam Debagh) et de Mila (Hammam Grouz-Atmania et Hammam Safsaf-Teleghma). 88 souches fongiques sont isolées, appartenant à six genres différents : Aspergillus, Alternaria, Emericella, Fusarium, Penicillium et Trichoderma. Leur sélection (test au papier filtre et le test des plaques à trous), montre que seule la souche J2 possède une activité cellulolytique importante, comparable à celle de la souche T. reesei Rut C-30. Cet isolat appartient à l'espèce Trichoderma longibrachiatum Rifai. A 35°C, notre isolat ne montre pas de différences significatives des activités papier filtre et endoglucanase par rapport à T. reesei Rut C-30, mais l'activité β-glucosidase produite par notre isolat est deux fois plus que celle produite par cette dernière. Avec un taux d'ensemencement de 106spores/ml, la souche est en activité maximale. Un bon rendement en enzyme est obtenu avec des spores âgées de 6 jours. La souche D choisie du sous-clonage, est cultivée en fermenteur de 4 litres sur le milieu minéral Mandel Avicel 1%, et produit un maximum d'activité papier filtre 1.88UI/ml, d'activité endoglucanase 11.22UI/ml et d'activité β-glucosidase 0.64UI/ml après 128 heures, 144 heures et 120 heures d'incubation, respectivement. Les enzymes papier filtre et endoglucanase sont optimalement active à 60°C et 55°C, respectivement. Un pH optimum de 4.0 et 5.0 pour l'activité papier filtre, alors que l'activité endoglucanase à un pH optimum de 4.0. L'activité endoglucanase est thermostable, elle résiste à un traitement thermique pendant 5 heures à 70°C, 80% de son activité originale est maintenue. La demi-vie de l'activité papier filtre est de 3 heures à 60°C. Le substrat CMC améliore la stabilité thermique de ces enzymes. Ces enzymes sont stables à 50°C pendant 5 heures dans une gamme de pH de 3.0 à 6.0 et 4.0 à 6.0, respectivement. L'EDTA (5 mM), provoque une forte diminution des enzymes, alors que, le β-mercaptoethanol (5 mM) conduit à leur activation. Les cations divalents calcium (Ca2+) et zinc (Zn2+), provoquent une augmentation et une amélioration des activités enzymatiques en présence de l'EDTA. L'extrait enzymatique brut est capable d'hydrolyser les substrats cellulosiques insolubles, cette enzyme peut ainsi être classée comme un type endo et exo de la cellulase. Par ces caractéristiques, production de l'enzyme, thermostabilité et pH acide, notre souche sauvage Trichoderma longibrachiatum peut être attractive en industrie pour la production de la cellulase.Mots clés : Moisissures, isolement, écosystèmes extrêmes, cellulase, thermostabilité. / Filamentous fungi found in soils surrounding the hydrothermal stations of regions in the east of Algeria: Guelma (Hammam Debagh) and Mila (Hammam Grouz-Atmania, Hammam Safsaf-Teleghma), are screened for the presence of cellulase activity. 88 fungal strains were isolated and identified from six kinds: Aspergillus, Alternaria, Emericella, Fusarium, Penicillium and Trichoderma. Their selection (filter paper test and test of perforated plates) shows that only the strain J2 has a significant cellulolytic activity. This isolate belongs to the species of Trichoderma longibrachiatum Rifai. At 35°C, our isolate shows equivalent activities filter paper and endoglucanase than T. reesei. On the other hand the β-glucosidase activity of our isolate was until twice more important than T. reseei one. With an inoculum size of 106 spores/ml the strain produces the maximum enzyme activities. A good yield of enzyme is obtained with spores aged of six days. The strain D allowed from subcloning cultivated in 4 liter fermenter on Mandels medium with cellulose Avicel (1%) produces maximum activities of filter paper (1.88UI/ml), endoglucanase (11.22UI/ml) and β-glucosidase (0.66UI/ml) after 128 hours, 144 hours and 120 hours, respectively. The optimum temperatures were 55°C and 60°C for endoglucanase and FPA, respectively. The endoglucanase was optimally active at pH 4.0, and the FPA was optimal at pH 4.0 and 5.0. The endoglucanase was thermostable at 70°C after 5 hours incubation, preserved 80% of the original activity. The half-life of the filter paper activity appeared to be 3 hours at 60°C. These activities were stable at 50°C after 5 hours incubation in a pH range of 3.0 to 6.0 and 4.0 to 6.0, respectively. The EDTA (5mM) causes a significant diminution of the enzymes, while the β-mercaptoethanol (5mM) leading to their activation. Divalent cations calcium (Ca2+) and zinc (Zn2+) cause an increase and improvement of enzymes activities in the presence of EDTA (5mM). The crude enzyme extract is able to hydrolyse insoluble cellulosic substrates. This enzyme can be classified as an endo and exo type of the cellulase. These results suggested that the no-mutated strain Trichoderma longibrachiatum should be an attractive producer for cellulases production.Keywords: Fungi; isolation; extreme ecosystems; cellulase; thermostability.

Cette thèse a pour objectif de développer une méthode électrochimique permettant de cribler à haut débit des inhibiteurs d'enzymes. Pour cela, une enzyme cible a été sélectionnée pour son intérêt thérapeutique, la transcétolase (TK) : elle est impliquée dans de nombreuses pathologies (cancer, maladies neurodégénératives, diabète…) et dans la survie de certains parasites pathogènes. Afin de mesurer l'activité de la TK, deux systèmes rapporteurs ont été développés, à l'aide de plaques de criblage électrochimique (PCE) constituées de 96 électrodes indépendantes. Le premier système rapporteur repose sur un système bienzymatique nécessitant l'intervention d'une enzyme auxiliaire, la galactose oxydase (GAOx) sous forme libre ou immobilisée dans la laponite. Cette enzyme est capable d'oxyder les produits de réaction de la TK et de produire du peroxyde d'hydrogène. Le format 96 des PCE a permis d'optimiser rapidement la détection électrochimique par ampérométrie pulsée par intermittence (IPA) d'activité oxydase et seulement 10 minutes sont nécessaires pour réaliser 96 mesures simultanées. Parallèlement, afin d'exploiter au maximum le système à 96 électrodes, cette détection d'activité oxydase a également été réalisée, en 10 minutes par électrochimiluminescence. Cette méthode offre l'avantage d'être plus sensible et moins variable que par IPA, mais limite l'utilisation de matrice d'immobilisation d'enzymes. La GAOx a ensuite été utilisée pour mesurer l'activité TK, cependant, les conditions réactionnelles n'étant pas optimales en présence du système bienzymatique (TK-GAOx), des temps d'incubation longs sont nécessaires et sont peu adaptées au criblage d'inhibiteurs de la TK. Un second système rapporteur ne nécessitant plus d'enzyme auxiliaire et faisant intervenir uniquement un seul substrat de la TK a été optimisé. Ce système repose sur l'oxydation de l'intermédiaire réactionnel formé par la fixation du cofacteur (la thiamine pyrophosphate) et du substrat sur l'enzyme par le ferricyanure. Cette méthode permet de mesurer 96 activités TK en seulement 7 minutes et a aisément été utilisée pour cribler une bibliothèque de molécules. Le criblage de 1360 molécules a permis d'identifier un nouvel inhibiteur de cet enzyme, présentant une CI50 de 63 μM. Le système électrochimique a également été utilisé pour déterminer le mécanisme d'inhibition (non compétitive pure partielle) et la constante d'inhibition associée (3,4 μM). Ces résultats sont inédits dans le domaine de l'électrochimie et offrent un large éventail d'applications que ce soit pour le criblage d'activité enzymatiques ou d'inhibiteurs d'enzymes / This thesis focuses on the development of a new electrochemical method allowing the high throughputscreening of enzyme inhibitors. For this purpose, a target enzyme has been selected for its therapeutic interest,transketolase (TK): this enzyme is involved in many diseases (cancer, neurodegenerative diseases, diabetes ...) and inthe survival of pathogenic parasites. To measure TK activity, two reporter systems have been developed by usingelectrochemical plates, composed of 96 independent electrodes.The first one is based on a bienzymatic system, requiring the use of an auxiliary enzyme, galactose oxidase(GAOx), in its soluble form or immobilized in laponite. This enzyme is able to oxidize TK products and producehydrogen peroxide. The 96-well format allowed to quickly optimize the electrochemical detection of oxidase activityby intermittent pulse amperometry (IPA) of oxidase activity and only 10 minutes are required to perform 96simultaneous measurements. In parallel, in order to harness the 96-well electrochemical system, this detection ofoxidase activity was also carried out in 10 minutes using electrochemiluminescence. This method is more sensitiveand less variable than IPA but is limited to the use of soluble enzymes. However, the reaction conditions are notoptimal for the bienzymatic system (TK-GAOx): long incubation times are required and are poorly adapted for thescreening of TK inhibitors.A second reporter system no longer requiring an auxiliary enzyme and involving only one TK substrate hasbeen optimized. This system relies on the oxidation by ferricyanide of the reactional intermediate resulted of thebinding of the cofactor (thiamine pyrophosphate) and the substrate. This method allows to measure 96 TK activitiesin only 7 minutes and was easily used to screen an in-house chemical library. The screening of 1360 molecules leadto the identification of a new TK inhibitor with an IC50 of 63 μM. This electrochemical system was also used todetermine the mechanism of inhibition (partial non-competitive mechanism) and the associated inhibition constant(3.4 μM). These results are innovative in the field of electrochemistry and offer a wide range of applications forenzymatic activity screening or the screening of enzymes inhibitors

Ce travail avait pour objectif i) d'analyser les caractéristiques physiologiques et musculaires(déterminées d'après des biopsies) de rameurs poids légers entraînés, ii) de proposer une méthode de153calcul pour estimer de façon non-invasive la quantité de lactate accumulé dans l'organisme (QTLS) au cours d'un exercice épuisant sur ergomètre aviron d'après la modélisation de la cinétique lactique pendant la récupération et iii) d'explorer l'influence des caractéristiques musculaires, et de l'aptitude à échanger et à éliminer le lactate sur la capacité anaérobie des rameurs appréciée par la mesure du déficit maximal d'O2 cumulé (DMOC).Premièrement, les rameurs étudiés possédaient un rapport masse musculaire - masse corporelle élevé et leurs paramètres physiologiques et musculaires étaient caractéristiques des athlètes spécialisées en endurance.Dans un deuxième temps, nous avons démontré que QTLS était corrélé positivement à DMOC.Cette relation supporte notre hypothèse et confirme la cohérence de la méthode proposée pour calculer QTLS.Dans une dernière étude, les résultats ont démontré que DMOC était corrélée positivement à l'aptitude à éliminer le lactate. Cette dernière était également significativement corrélée à la densité capillaire et au contenu musculaire en MCT4, une protéine impliquée dans le cotransport lactate-proton à travers le sarcolemme.

Cette thèse porte sur le développement de matière molle programmable, de nature synthétique ou biologique, afin d'obtenir des systèmes physico-chimiques (ADN, protéines, petits volumes de liquides...) permettant de nouvelles propriétés contrôlables par la lumière. Dans un premier temps, nous développons une nouvelle famille d'agents de compaction, les polyamines photosensibles. Ces dernières permettent de mettre en place un photocontrôle dynamique de l'état de compaction de l'ADN avec une efficacité 100 fois plus grande que celles décrites précédemment dans la littérature. Ensuite nous appliquons le photocontrôle de la compaction de l'ADN à la régulation de fonctions protéiques. L'enzyme cible, la beta-lactamase, est tout d'abord placée dans un édifice hybride protéine-ADN géant. La présence des ADN géants augmente l'activité enzymatique, qui peut être modulée par la modification de l'état de compaction de l'ADN. Une seconde stratégie repose sur le photocontrôle de la compaction d'un ADN codant pour la beta-lactamase, qui, utilisé avec un milieu d'expression reconstitué, permet de réguler par la lumière la production de protéines, et donc leurs fonctions, avec une bonne résolution spatiale et temporelle.Finalement, l'introduction d'un tensioactif photosensible dans des systèmes microfluidiques conduit au photocontrôle par un éclairement simple (une diode) d'une gamme très vaste d'opérations microfluidiques impliquant aussi bien des gouttes individuelles (optofluidique digitale pour la synthèse organique) que des écoulements au sein de canaux microfluidiques (mélange photo-induit). / The aim of the thesis is to develop optically programmable soft matter systems (DNA, proteins, small volumes of fluids) in order to achieve new and drastic property changes upon illumination. We first focus on photosensitive polyamines, a new class of compaction agents, and on their exceptional performances including photoreversible control of DNA compaction at a high efficiency (up to 100 times more efficient than agents reported in literature).The photocontrol of DNA compaction is then exploited as a light-based trigger for protein functions. The activity of an enzyme of interest, beta-lactamase, is first enhanced by creating a hybrid protein-DNA conjugate. We go on to show how the regulation of DNA compaction impacts the protein function. Another DNA compaction-based strategy uses the genetic information contained in the DNA and a commercially available, cell-free, reconstituted expression system to produce a functional enzyme under optical control. The conversion of non-photosensitive substrates is therefore photoregulated without any chemical modification of the target enzyme.The introduction a photosensitive surfactant in microfluidic systems allows a straightforward illumination (diode) to give rise to a wide array of operations, from the optical manipulation of individual floating droplets (digital optofluidics for organic synthesis) to the photoactivation of flowing liquids in microfluidic channels (photogenerated droplets, photoinduced mixing).