L’augmentation et la propagation alarmante de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries pathogènes sont devenues un problème important de santé publique. Pour surmonter cette situation inquiétante, il y a un besoin croissant de nouveaux agents antimicrobiens avec des modes d’action innovants. La grande majorité des espèces bactériennes utilisent des peptides pour se défendre et se protéger contre d’autres microorganismes dans leur environnement. Ces peptides antimicrobiens possèdent des spectres d’activité et modes d’action très variés et représentent une source très intéressante pour découvrir et développer des agents antibactériens efficaces. L’objectif du projet consistait à faire le design et la synthèse d’analogues du peptide antimicrobien microcine J25 pour effectuer des études structure-activité et mieux comprendre les modes d’action. Comme la microcine J25 possède une structure particulière en lasso et extrêmement difficile à reproduire de façon synthétique, la stratégie était de faire le design par approche computationnelle d’analogues capables de mimer la structure de la microcine J25 sans passer par le lasso. Après leur synthèse, ces analogues ont été utilisés dans une étude structure-activité pour mieux comprendre l’impact de la structure sur le mode d’action et identifier les parties de la microcine J25 qui sont impliquées dans le transport et les interactions avec les cibles bactériennes. / The increasing and alarming spread of antibiotic resistance by pathogenic bacteria have become an important public health problem. To overcome this worrying situation, there is a growing need for new antimicrobial agents with innovative modes of action. The vast majority of bacterial species use peptides to defend and protect themselves against other microorganisms in their environment. These antimicrobial peptides possess a wide range of activity spectra and modes of action and are a very good source to discover and develop effective antimicrobial agents. The objective of this project was to design and synthesize analogues of the antimicrobial peptide microcin J25 to perform structure-activity studies for a better understanding of its modes of action. As the microcin J25 has a particular lasso structure that is extremely difficult to replicate synthetically, the strategy was to design by computational approach analogues capable of mimicking the microcin J25’s structure without the lasso topology. After synthesis, these analogs were used in a structure-activity study to better understand the impact of the structure on the mode of action and identify parts of the microcin J25 that are involved in the transport and interactions with bacterial targets.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Ce mémoire porte sur l'étude des mécanismes d'action de peptides cationiques à visée antimicrobienne longs de 14 acides aminés. Des études antérieures ont montré que la substitution de résidus leucine par des résidus lysine pouvait, dans certains cas, diminuer considérablement le caractère hémolytique des peptides, augmentant ainsi leur sélectivité pour les membranes bactériennes. Nous avons procédé à des études par spectroscopic RMN et infrarouge, appuyées par des simulations informatiques, afin d'étudier les interactions entre des peptides sélectifs et non-sélectifs et des membranes modèles zwitterioniques et anioniques. Les résultats permirent de proposer deux mécanismes distincts qui peuvent expliquer le comportement de l'ensemble des analogues étudiés. Les peptides non-sélectifs se positionneraient à la surface des bicouches et y formeraient des pores via un mécanisme semblable au modèle "sinking-raft". Les peptides sélectifs s'agrégeraient plutôt en plaques à la surface des bicouches, y causant des défauts conduisant à la perméabilisation des membranes.

Les médications intra canalaires, comme l’hydroxyde de calcium, sont utilisées en endodontie pour désinfecter le système radiculaire. Mais, les traitements endodontiques peuvent échouer en raison d’une infection persistante causée principalement par la subsistance de certaines bactéries dans le canal dentaire. Pour contrôler la croissance bactérienne, l’usage de peptides antimicrobiens comme la dermaseptine semble être une alternative prometteuse. Les objectifs de ce projet de recherche étaient de comparer les propriétés antibactériennes de la dermaseptine S1 (DS1) et de l’Ultracal XS (hydroxyde de calcium) sur la croissance d’Enterococcus faecalis et leur compatibilité respective sur les cellules souches de la pulpe dentaire. Méthode : E. faecalis est cultivé en présence ou non d’Ultracal XS (Ultradent), d’hydroxyde de calcium, de sulfate de baryum, de propylène glycol ou de DS1 (10, 50 and 100 µm/mL). La croissance bactérienne est évaluée pendant 24 h par spectrophotométrie. Les effets des différents composés sur les cellules souches pulpaires furent évalués par microscope optique à 24 et 48 h et par test de MTT à 48 h. Les données furent collectées de 3 expériences et soumises à une analyse statistique ANOVA à une issue et au test de Tukey. Résultats : L’Ultracal XS diminue légèrement la croissance bactérienne, alors que l’hydroxyde de calcium pur, le sulfate de baryum et le propylène glycol n’ont pas eu d’effet sur la bactérie. La DS1, même à de faibles concentrations, a significativement réduit la croissance bactérienne. L’effet inhibiteur a été présent pendant 24 heures, avec des concentrations de DS1 de 50 et 100 µm/mL. De plus, l’Ultracal XS et ses constituants ont montré un effet toxique important sur l’adhésion et la croissance des cellules souches pulpaires, alors que la DS1 montre seulement un effet toxique modéré à des concentrations de 100 µm/mL. Conclusion : L’Ultracal XS diminue modérément la croissance d’ E. faecalis alors que la DS1 la réduit de façon importante. Les effets toxiques au niveau des cellules souches pulpaires sont modérés pour la DS1 en comparaison avec l'Ultracal XS. Cette étude a démontré qu’il pourrait être intéressant d’utiliser les dermaseptines en médication intracanalaire en endodontie. / Intracanal medication is used in endodontics to disinfect the root canal system, but sometimes endodontic treatments fail due to the persistence of infection. Antimicrobial peptides such as dermaseptins might be a good alternative to calcium hydroxide for intracanal medication.Endodontic treatments can fail due to the persistence of infection. Antimicrobial peptidesmight be a good alternative to calcium hydroxide for intracanal medication. This study aimsto compare the antimicrobial properties of dermaseptin S1 (DS1) and Ultracal XS against E.faecalis growth and their compatibility with dental pulp stem cells (DPSC). Methods: E.faecalis cells were cultured in the presence or not of Ultracal XS (Ultradent), calcium hydroxide, barium sulfate, propylene glycol, or DS1 (10, 50, and 100 µm/mL). The bacterial growth was assessed over 24 h by spectrophotometry. The effect of the different chemicals on the shape and growth of DPSCs were evaluated using an optical microscope at 24 and 48h and an MTT assay after 48 h. Data were collected from 3 experiments and subjected tostatistical analysis using one-way ANOVA and Tukey’s test. Results: Ultracal XS, slightly decreased the growth of bacteria, while calcium hydroxide, barium sulfate, and propyleneglycol do not affect the growth of E. faecalis. Interestingly, DS1 significantly reduced thegrowth of E. faecalis. The inhibitory effect was present up to 24 h culture, with 50 and 100ug/ml of DS1. Ultracal XS and its constituents have a high toxic effect on DPSC adhesion and growth, while DS1 showed moderate adv erse effects only at high concentrations (100µg/ml). Conclusions: Ultracal XS moderately, while DS1 highly decreased the growth of E.faecalis. The toxic effect of DS1 on DPSCs was moderate compared to Ultracal XS. This study demonstrated the potential use of dermaseptin as an intracanal medication.

La détérioration des aliments est un processus complexe caractérisé par toute modification d'un produit alimentaire qui le rend inacceptable pour le consommateur. Malgré l'hétérogénéité des matières premières et des conditions de transformation, la microflore qui se développe pendant le stockage et la détérioration des aliments peut être prédite sur la base de la connaissance de l'origine, de la base du substrat et de quelques paramètres de conservation principaux tels que la température, l'atmosphère, l'a[indice w] et le pH. Diverses techniques de conservation ont été employées avec un certain succès sur la base de telles connaissances. Parmi eux, les préservatifs synthétiques ont attiré beaucoup d'attention au cours des dernières décennies. Cependant, leurs effets indésirables sur les aspects nutritionnels et organoleptiques de l'alimentation, et sur la santé humaine (allergènes) ont limité leur utilisation comme conservateurs potentiels. Récemment, les conservateurs naturels d'origine végétale ont attiré beaucoup d'attention en raison de leur acceptation par les consommateurs, de leur faible toxicité et de leurs effets secondaires et de leur teneur élevée en bioactifs, y compris les polyphénols qui sont des antioxydants et antimicrobiens bien connus. Cependant, l'obtention d'un niveau de conservateur pour contrôler la croissance microbienne nécessite des doses très élevées de tels composés bioactifs, ce qui limite leur utilisation à des conditions spécifiques. L'option favorable consiste à utiliser des méthodes biochimiques pour améliorer le pouvoir antimicrobien des extraits de plantes, c'est-à-dire réduire la concentration efficace des extraits pour produire un niveau similaire d'effet antimicrobien. Dans ce travail, quatre méthodes biochimiques comprenant l'acide ascorbique (AA) les métaux de transition (TMs); les produits de dégradation de l'AA (DPAA); les produits de la réaction de Maillard (MRPs); et les systèmes laccase (Lac)-médiateur (Med) ou la peroxydase de raifort (HRP) -H₂O₂ ont été utilisés pour améliorer la propriété antimicrobienne d'extraits de plantes sélectionnés. Le criblage et l'optimisation de l'activité antimicrobienne ont été réalisés contre les bactéries Gram-positives B. subtilis et Gram-négatives E. coli, en utilisant l'extrait d'écorce de grenade (PPE) comme extrait de référence. Les paramètres optimisés ont ensuite été utilisés pour améliorer la puissance antimicrobienne des autres extraits sélectionnés. La méthode de modification la plus efficace a été déterminée et les extraits modifiés les plus puissants utilisant ces méthodes ont été testés pour leur effet antimicrobien à large spectre contre d'autres bactéries, moisissure, et levures. De plus, la caractérisation chimique des extraits modifiés a été réalisée par détermination du contenu phytochimique à l'aide de la chromatographie liquide ultra-performante couplée à la spectrométrie de masse à ionisation par pulvérisation d'électrons par (UPLC-ESI MS) et la méthode Folin ciolcatleu (FC). Enfin, l'effet antioxydant des puissants extraits modifiés a également été testé par les techniques de capacité antioxydante équivalente Trolox (TEAC), de pouvoir antioxydant réducteur ferrique (FRAP) et de piégeage des radicaux hydroxyles (HRS). Une amélioration significative (GI ~ 99,9 %) de l'effet antibactérien des extraits d'PPE et de zeste de mangue (MPE) contre E. coli et B. subtilis a été perçue avec l'acide p-coumarique AQ-DPAA et Lac-Med (PCOM). Le test de cinétique de destruction du temps des extraits modifiés à l'aide des méthodes ci-dessus a montré un maximum de 4.5 log₁₀ de réduction du nombre de bactéries de B. subtilis et de 4 log₁₀CFU/mL de réduction d'E. coli. La méthode de dilution en bouillon a montré une amélioration significative de l'effet antibactérien (GI ~ 99,9 %) de l'PPE et de l'MPE en utilisant les AA-TMs et les MRPs. Comparativement aux extraits non modifiés, un effet bactériostatique (réduction ≤3log10) contre E. coli et B. subtilis a été détecté avec ces extraits modifiés (MEs) par le test cinétique de destruction du temps. Ces extraits modifiés ont également montré un effet à large spectre contre d'autres bactéries, moisissures et leveurs. En outre, l'analyse de MEs ci-dessus à l'aide de UPLC-ESI MS a montré une concentration inchangée des polyphénols avec les AA-Cu (II) et l'AQ-DPAA et une réduction du niveau de certains polyphénols avec le Lac-PCOM et les MRPs. Un niveau élevé d'effets antioxydants a également été remarqué avec les MEs qui ont été modifiés à l'aide d'AA-Cu (II) et de MRPs. Enfin, ce travail a exploré la possibilité de maintenir la puissance antimicrobienne des extraits de plantes à faibles doses en modifiant ceux-ci par des moyens biochimiques. / Food spoilage is a complex process characterized by any change in a food product that renders it unacceptable to the consumer. Despite the heterogeneity in raw materials and processing conditions, the microflora that develops during storage and spoiling foods can be predicted based on knowledge of the origin, the substrate base, and a few main preservation parameters such as temperature, atmosphere, a[subscript w], and pH. Various preservation techniques have been employed with certain success based on such knowledge. Among them, synthetic preservatives have gained much attention in past decades. However, their undesired effects on the nutritional and organoleptic aspects of food and human health (allergens) have limited their use as potential preservatives. Recently, plant-derived natural preservatives have gained lot of attention due to their consumer acceptance, for their lower toxicity and side effects and high content in bioactive compounds, including polyphenols which are well-known antioxidants and antimicrobials. However, obtaining a preservative level to control microbial growth requires very high doses of such bioactive compounds, which limits their use to only specific conditions. A favorable option is to use biochemical methods to enhance the antimicrobial potency of the plant extracts (Exts) (i.e., to reduce the effective concentration of the extracts to produce a similar level of antimicrobial effect). In this work, four biochemical methods including ascorbic acid (AA)- transition metals (TMs); degradation products of AA (DPAA); Maillard reaction products (MRPs); and Laccase (Lac)-Mediator (Med) or horseradish peroxidase (HRP) -H₂O₂ systems were used to enhance the antimicrobial property of selected plant extracts. The screening and optimization of the antimicrobial activity were performed against gram-positive B. subtilis and gram-negative E. coli bacteria, using pomegranate peel extract (PPE) as the reference extract. The optimized parameters were further used to enhance the antimicrobial potency of the other selected extracts. The most efficient method of modifications was determined and the most potent modified extracts using those methods were tested for their broad-spectrum antimicrobial effect against other bacteria, fungi, and yeast. In addition, chemical characterization of the modified extracts was performed by determination of phytochemical content using ultraperformance liquid chromatography combined with electron spray ionization mass spectrometry (UPLC-ESI MS) and Folin Ciolcatleu (FC) method. Finally, the antioxidant effect of the potent modified extracts was also tested by Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), Ferric reducing antioxidant power (FRAP), and hydroxyl radical scavenging (HRS) techniques.. A significant enhancement (GI~99.9 %) in antibacterial effect of PPE and mango peel extracts (MPE) against E. coli and B. subtilis were perceived with the AQ-DPAA and Lac-Med) p-coumaric acid (PCOM) compared to unmodified extracts. The time kill assay of the extracts modified using above methods showed maximum of 4.5 log₁₀ reduction in bacterial count of B. subtilis and 4 log₁₀CFU/mL reduction of E. coli. The broth dilution method showed a significant enhancement in antibacterial effect (GI~99.9 %) of PPE and MPE using AA-Cu (II) and MRPs. Compared to non modified extracts bacteriostatic effect (≤3log₁₀ reduction) against E. coli and B. subtilis were detected with these modified extracts (MEs) by the time kill assay. These modified extracts also showed broad spectrum effect against other bacteria yeast and fungi. Furthermore, the analysis of the above MEs using UPLC-ESI MS showed unchanged concentration of the polyphenols with AA-TMs and AQ-DPAA and reduction in level of certain polyphenols with Lac-PCOM and MRPs. Elevated level of antioxidant capacities was also noticed with the MEs which were modified using AA-Cu (II) and MRPs. Overall, this work explored the possibility of achieving the preservative level of plant extracts at their low doses using the above-mentioned biochemical means

L’augmentation des bactéries résistantes aux antibiotiques et la diminution du nombre de nouveaux antimicrobiens ont créé un besoin de développer de nouveaux agents antimicrobiens ayant un mode d’action diminuant le risque de développement d’une résistance. L’une des familles ayant un tel potentiel est celle des peptides antimicrobiens. Pour étudier les facteurs agissant sur l’activité biologique des peptides antimicrobiens, un peptide développé dans notre laboratoire, qui comprend des acides aminés 21-couronne-7-L-phénylalanine, est utilisé comme modèle pour la synthèse de plusieurs analogues. Les modifications comprennent : l’ajout à différentes positions d’acides aminés cationiques, différentes longueurs de peptides, différentes grosseurs d’éthers-couronnes et une modification avec un complexe de Zn²⁺. Chaque analogue est caractérisé par des études de dichroïsme circulaire, des études fluorimétriques et des tests d’activité antimicrobienne et d’activité hémolytique. Les résultats ont permis d’identifier plusieurs tendances quant à la position de charges cationiques, la structure secondaire et l’activité des peptides.

Cette thèse porte sur la détermination des mécanismes de perturbation membranaire de peptides amphiphiles synthétiques de 14 et 21 acides aminés par spectroscopies de RMN à l'état solide et infrarouge. Des études antérieures ont démontré que les peptides 14- et 21- mères possèdent des activités membranaires s'apparentant à celles observées pour les peptides antimicrobiens naturels et leurs analogues. Dans le but de mieux comprendre la nature des interactions impliquées dans leurs modes d'action, et ainsi faire le design et la synthèse de peptides synthétiques possédant une activité antimicrobienne sélective, nous avons étudié les peptides 14- et 21-mères en interaction avec différentes membranes lipidiques modèles. Les membranes modèles utilisées dans cette étude sont les vésicules multilamellaires zwitterioniques et anioniques, les bicouches lipidiques orientées entre des plaques de verre et les bicelles. Dans un premier temps, nous avons étudié l'effet des peptides 14- et 21-mères sur la conformation des têtes polaires et l'ordre orientationnel des chaînes acyle des phospholipides constituant les membranes modèles par spectroscopie de RMN du phosphore-31 et du deutérium. Ces résultats ont révélé que les peptides modèles perturbent davantage la région polaire des bicouches lipidiques, et ont un effet moindre sur les chaînes acyle des lipides. Nous avons également déterminé par spectroscopie de RMN de Pazote-15 que les peptides 14- et 21-mères adoptent une orientation en surface des bicouches orientées entre des plaques de verre. Des mesures de distances hétéronucléaires intermoléculaires ont également confirmé la proximité du peptide 14-mère avec les têtes polaires des lipides DMPC. Dans un dernier temps, nous avons étudié les interactions membranaires et la diffusion rotationnelle du peptide 21-mère en interaction avec des bicelles par RMN P, H et 15N. Les résultats ont révélé que le peptide 21-mère stabilise la structure des bicelles et n'adopte pas une distribution circulaire d'orientation dans le plan des bicelles. Finalement, la dynamique du peptide 21-mère incorporé à des vésicules multilamellaires de DMPC a été étudiée par des expériences en RMN du carbone-13 via l'analyse du nombre et de l'intensité des bandes de rotation, et ces analyses ont révélé que le peptide 21-mère est immobilisé dans son interaction membranaire. / This thesis is related to the determination of the membrane perturbation mechanisms of 14 and 21 amino acid amphipathic synthetic peptides by solid-state NMR and infrared spectroscopies. Previous studies have shown that the 14- and 21-mer peptides exhibit membrane activities similar to those observed for natural antimicrobial peptides and their related analogues. To better understand the type of interactions that are involved in the modes of membrane perturbation of the 14- and 21 -mer peptides, and then to plan the design and synthesis of synthetic peptides with selective antimicrobial activity, we have studied the interaction between the peptides and a variety of model membranes. The types of model membranes used in these studies are zwitterionic and anionic multilamellar vesicles, oriented bilayers stacked between glass plates and bicelles. We first investigated the effects of the 14- and 21-mer peptides on the conformation of polar headgroups and orientational order of lipid acyl chains by phosphorus-31 and deuterium NMR spectroscopy. The results reveal that the 14- and 21-mer model peptides perturb to a greater extent the polar region of phospholipid bilayers, and to a lesser extent the lipid hydrophobic acyl chains. Nitrogen-15 NMR results indicate that the 14- and 21-mer peptides reside at the surface of bilayers stacked between glass plates. Also, intermolecular heteronuclear distance measurements confirm the proximity of the 14-mer peptide to DMPC lipid polar headgroups. We have also studied the membrane interaction and rotational diffusion of the 21- mer peptide in interaction with bicelles by 31P, 2H and 15N NMR. The results reveal that the 21-mer peptide stabilizes the bicelle structure and do not show a circular orientational distribution in the bicelle planar region. Finally, the 21-mer peptide dynamics has been studied by l3C NMR experiments via the analysis of the number and intensity of spinning sidebands, and the results suggest that the 21-mer peptide is immobilized upon binding.

Les médications intra canalaires, comme l'hydroxyde de calcium, sont utilisées en endodontie pour désinfecter le système radiculaire. Mais, les traitements endodontiques peuvent échouer en raison d'une infection persistante causée principalement par la subsistance de certaines bactéries dans le canal dentaire. Pour contrôler la croissance bactérienne, l'usage de peptides antimicrobiens comme la dermaseptine semble être une alternative prometteuse. Les objectifs de ce projet de recherche étaient de comparer les propriétés antibactériennes de la dermaseptine S1 (DS1) et de l'Ultracal XS (hydroxyde de calcium) sur la croissance d'Enterococcus faecalis et leur compatibilité respective sur les cellules souches de la pulpe dentaire. Méthode : E. faecalis est cultivé en présence ou non d'Ultracal XS (Ultradent), d'hydroxyde de calcium, de sulfate de baryum, de propylène glycol ou de DS1 (10, 50 and 100 µm/mL). La croissance bactérienne est évaluée pendant 24 h par spectrophotométrie. Les effets des différents composés sur les cellules souches pulpaires furent évalués par microscope optique à 24 et 48 h et par test de MTT à 48 h. Les données furent collectées de 3 expériences et soumises à une analyse statistique ANOVA à une issue et au test de Tukey. Résultats : L'Ultracal XS diminue légèrement la croissance bactérienne, alors que l'hydroxyde de calcium pur, le sulfate de baryum et le propylène glycol n'ont pas eu d'effet sur la bactérie. La DS1, même à de faibles concentrations, a significativement réduit la croissance bactérienne. L'effet inhibiteur a été présent pendant 24 heures, avec des concentrations de DS1 de 50 et 100 µm/mL. De plus, l'Ultracal XS et ses constituants ont montré un effet toxique important sur l'adhésion et la croissance des cellules souches pulpaires, alors que la DS1 montre seulement un effet toxique modéré à des concentrations de 100 µm/mL. Conclusion : L'Ultracal XS diminue modérément la croissance d' E. faecalis alors que la DS1 la réduit de façon importante. Les effets toxiques au niveau des cellules souches pulpaires sont modérés pour la DS1 en comparaison avec l'Ultracal XS. Cette étude a démontré qu'il pourrait être intéressant d'utiliser les dermaseptines en médication intracanalaire en endodontie. / Intracanal medication is used in endodontics to disinfect the root canal system, but sometimes endodontic treatments fail due to the persistence of infection. Antimicrobial peptides such as dermaseptins might be a good alternative to calcium hydroxide for intracanal medication. Endodontic treatments can fail due to the persistence of infection. Antimicrobial peptides might be a good alternative to calcium hydroxide for intracanal medication. This study aims to compare the antimicrobial properties of dermaseptin S1 (DS1) and Ultracal XS against E. faecalis growth and their compatibility with dental pulp stem cells (DPSC). Methods: E. faecalis cells were cultured in the presence or not of Ultracal XS (Ultradent), calcium hydroxide, barium sulfate, propylene glycol, or DS1 (10, 50, and 100 µm/mL). The bacterial growth was assessed over 24 h by spectrophotometry. The effect of the different chemicals on the shape and growth of DPSCs were evaluated using an optical microscope at 24 and 48 h and an MTT assay after 48 h. Data were collected from 3 experiments and subjected to statistical analysis using one-way ANOVA and Tukey's test. Results: Ultracal XS, slightly decreased the growth of bacteria, while calcium hydroxide, barium sulfate, and propylene glycol do not affect the growth of E. faecalis. Interestingly, DS1 significantly reduced the growth of E. faecalis. The inhibitory effect was present up to 24 h culture, with 50 and 100 ug/ml of DS1. Ultracal XS and its constituents have a high toxic effect on DPSC adhesion and growth, while DS1 showed moderate adverse effects only at high concentrations (100 µg/ml). Conclusions: Ultracal XS moderately, while DS1 highly decreased the growth of E. faecalis. The toxic effect of DS1 on DPSCs was moderate compared to Ultracal XS. This study demonstrated the potential use of dermaseptin as an intracanal medication.

L'objectif global de cette étude est de fonctionnaliser les surfaces d'alliage de titane Ti6Al4V ELI (Ti) par des molécules bioactives dans le but de prévenir les infections sur une prothèse d'amputation transcutanée intra-osseuse (ITAP). Dans cette optique, deux stratégies ont été élaborées : l'une pour promouvoir l'attachement des cellules de la peau autour de l'implant et l'autre pour prévenir l'adhésion bactérienne à l'interface matériau-tissu. En premier lieu, la surface de Ti a été modifiée par la fibronectine (Fn), une glycoprotéine d'adhésion présente dans la matrice extracellulaire (MEC), qui favorise l'adhésion cellulaire. La Fn a été adsorbée ou greffée sur la surface de Ti. Deux bras d'ancrage différents ont été employés afin de greffer la Fn, soit la dopamine/l'anhydride glutarique (TiDopGA[indice g]Fn) et les phosphonates (TiPhos[indice g]Fn). Ces dernières conduisent à des groupes terminaux d'acide carboxylique sur le substrat, permettant le greffage covalent avec les groupements fonctionnels (NH₂) de la Fn. Le succès de chaque étape de modification a été vérifié par XPS et angle de contact. La quantité de protéine et la disponibilité des sites d'adhésion RGD (arginine-glycine-acide aspartique) de la Fn adsorbée ou greffée sur chacun des bras d'ancrage ont été évaluées par ELISA. L'effet des surfaces modifiées avec la Fn a été évalué sur la prolifération et l'étalement des fibroblastes d'une part et sur la force d'attachement des feuillets dermiques d'autre part. La Fn greffée via les phosphonates a une plus grande bioactivité et une meilleure activité biologique que celle greffée via la dopamine/l'anhydride glutarique ou lorsqu'elle a été adsorbée. La force d'arrachement des feuillets dermiques était significativement plus élevée autour des surfaces greffées de Fn via les phosphonates, par rapport aux surfaces non traitées. Par conséquent, cette étude met en évidence l'importance d'une sélection appropriée du bras d'ancrage pour contrôler étroitement les interactions cellulaires à l'interface tissu/implant. Le second volet de ce projet repose sur la fonctionnalisation de la surface de Ti par la vancomycine (Vanc), une glycopeptide ayant des propriétés antibactériennes. La Vanc a été greffée de façon covalente via les phosphonates (TiPhos[indice g]Vanc) selon une méthodologie similaire à celle utilisée pour greffer la Fn. Le greffage et la stabilité de la Vanc ont été confirmés par XPS et angle de contact. La surface modifiée par la Vanc permet de réduire l'adhésion des bactéries Staphylococcus epidermidis, bactéries responsables de la majorité des cas d'infections cutanées pour les implants percutanés, comparativement à la surface de Ti non traitée. Ces résultats soutiennent l'effet antibactérien des surfaces de Ti lorsqu'elles sont fonctionnalisées par la Vanc de façon covalente. / The overall goal of this study is to functionalize titanium alloys materials (Ti6Al4V ELI) using biomolecules in order to prevent infections on Intraosseous Transcutaneous Amputation Prosthesis (ITAP). In this context, two strategies have been developed: one to promote attachment of skin cells around the implant and the other to reduce bacterial adhesion at the material-tissue interface. First of all, the Ti6Al4V ELI was modified by fibronectin (Fn), an adhesion glycoprotein found in most extracellular matrices, which promotes cell recognition and adhesion. Fn was adsorbed or grafted onto the surface of Ti6Al4V ELI. Two different linkers were used to graft the Fn, dopamine/glutaric anhydride (TiDopGA[subscript g]) and phosphonate (TiPhos[subscript g]). The linking arms lead to terminal carboxylic acid groups on the substrate, allowing covalent grafting with the amine functions of Fn. The success of each modification step was assessed by XPS and contact angle. The quantity of protein and the availability of RGD adhesion sites of the Fn adsorbed or grafted via the two investigated linking arms were evaluated by ELISA. The effect of the Fn-modified surfaces was evaluated on the proliferation and spreading of fibroblast cells and on the attachment strength of the dermal layers. It has been evidenced that Fn grafted via phosphonates has a greater bioactivity and a better biological activity than Fn grafted via dopamine/glutaric anhydride or when adsorbed. The peeling force of the dermal layers was also significantly higher around surfaces grafted with Fn via phosphonates, compared to untreated surfaces. Therefore, this study highlights the importance of appropriate selection of the anchor arm to closely control cellular interactions at the tissue/implant interface. The second part of this study is based on the functionalization of the Ti6Al4V ELI surface by vancomycin (Vanc), a glycopeptide with antibacterial properties. Vanc was covalently grafted via phosphonate (TiPhos[subscript g]Vanc) using a similar methodology to that used to graft Fn. The grafting and stability of the Vanc was confirmed by XPS and contact angle. The Vanc-modified surface reduces the adhesion of Staphylococcus epidermidis bacteria, the bacterium responsible for the majority of skin infections in percutaneous implants, compared to the surface of untreated Ti6Al4V ELI. These results confirm the antibacterial effect of the Ti6Al4V ELI surfaces when covalently functionalized by the Vanc.

Une base de données regroupant l'ensemble des peptides antimicrobiens provenant de protéines laitières et décrits dans la littérature a été réalisée, révélant le fait que peu de peptides antimicrobiens ont été identifiés à partir d'un mélange de protéines du lactosérum ou de produits laitiers. D'autre part, un hydrolysat d'isolat de protéines sériques a été fractionné par chromatographie liquide haute performance afin de séparer spécifiquement des fractions contenant des peptides antimicrobiens. Cinq fractions antimicrobiennes ont été obtenues et les peptides responsables de l'activité ont été identifiés. En parallèle, cinq extraits peptidiques hydrosolubles ont été isolés de fromages canadiens. Deux de ces extraits ont révélé une activité antimicrobienne et confirme la présence de peptides antimicrobiens dans les produits laitiers. Les protéines laitières ont ainsi démontré leur capacité à générer des peptides antimicrobiens après hydrolyse.

L'obésité est devenue un problème mondial, qui est définie comme une augmentation du poids. L'obésité peut être influencée par la diète, la génétique, les médicaments et l'environnement. Les traitements pour l'obésité comme les interventions diététiques et les médicaments, cependant, échouent souvent, tandis que les interventions chirurgicales ont des taux de succès élevé. Le microbiote intestinal s'est avéré être impliqué dans le développement de l'obésité. Le microbiome est un ensemble de microbiote composé majoritairement de bactéries commensales et mutualistes, vivant en symbiose avec l'hôte et intervenant dans la digestion, le système immunitaire et le contrôle des pathogènes. Le microbiote intestinal est également impliqué dans la régulation du système endocannabinoïde (ECS). L'endocannabinoidome, l'extension du ECS, est un système de signalisation lipidique complexe, qui s'est avérée être dérégulée pendant l'obésité. Récemment, le peptide antimicrobien exprimé par le foie 2 (LEAP2) s'est avéré être un antagoniste du récepteur à la ghréline, à la suite d'une gastrectomie verticale. Cependant, sa régulation, son rôle physiologique et mécanisme d'action ne sont pas bien connus. Nous émettons l'hypothèse que Leap2 est dérégulée durant l'obésité et l'endotoxémie métabolique, et pourrait être régulée par le microbiote intestinal et/ou l'ECS, et en réponse à différent type de chirurgie bariatrique. Par conséquent, j'ai analysé l'expression de Leap2 dans différents modèles de rongeurs d'obésité, de souris sans germes (GF), de rats ayant subi quatre chirurgies bariatriques différentes, ainsi que des modèles in vitro. Nous montrons que dans certains modèles d'obésité, l'expression de Leap2 est modifiée dans l'intestin grêle. Ces changements peuvent être associés à des altérations du microbiome intestinal, comme les expériences sur des souris GF qui ont montré que l'expression de Leap2 était augmentée dans le jéjunum, et que cela est inversé à la suite d'une recolonisation avec une transplantation fécale. Enfin, nous montrons que, in vitro, le récepteur Pparg régule fortement l'expression de Leap2 dans les entérocytes dérivés des Caco-2. / Obesity has become a worldwide problem, and is defined as an increase in body weight, which can be influenced by diet, genetics, drugs and the environment. Treatments of obesity such as dietary interventions and drugs, however, often fail, whereas surgical interventions have high success rates. The gut microbiome has been shown to be involved in the development of obesity. The microbiome is the assembly of microbiota and their molecular warehouse. The microbiota is composed of mostly commensal and mutualist bacteria, living in symbiosis with the host, and is involved in the regulation of digestion, immune system and control of pathogens. Gut microbiota have been suggested to be involved in the regulation of the endocannabinoid system (ECS). The endocannabinoidome, an extension of the ECS, is a complex lipid signalling system that has been found to be dysregulated during obesity. Recently, liver-expressed antimicrobial peptide 2 (LEAP2) was shown to be an antagonist of the ghrelin receptor, following vertical sleeve gastrectomy. However, its regulation, physiological roles and mechanisms of action are not well known. We hypothesize that Leap2 expression is dysregulated during obesity and metabolic endotoxaemia, and might be regulated by the gut microbiome and/or the ECS and in response to different types of bariatric surgery. Therefore, I analyzed Leap2 expression in different rodent models of obesity, germ-free (GF) mice and rats that underwent four different types of bariatric surgery, as well as in vitro models. We show that in some models of obesity Leap2 expression is altered in the small intestine. These changes might be associated with alterations in the gut microbiome, as experiments in GF mice showed that Leap2 expression is increased in the jejunum of GF mice, and that this is reversed upon conventionalization of the mice with fecal microbiota transplantation. Finally, we show that, in vitro, Pparg receptor strongly upregulates Leap2 expression in Caco-2-derived enterocytes.