Le lépidoptère Spodoptera frugiperda est un ravageur important des cultures mais aussi l'organisme source de la lignée cellulaire Sf9, utilisée pour la production de protéines recombinantes dans le système d'expression baculovirus/cellule d'insecte. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié la transcription chez le baculovirus AcMNPV aux temps précoces de l'infection. Nous montrons tout d'abord que les régions homologues (hrs) portées par le génome de ce virus contiennent de nombreux motifs de reconnaissance pour des facteurs de transcription de type AP1/CREB, et que ces sites fixent spécifiquement des protéines de la cellule-hôte, Sf9. Par ailleurs, dans le contexte de l'infection, ces sites sont nécessaires à la transactivation médiée par le facteur viral très précoce IE1 qui se fixe lui aussi sur les hrs. Cette étude montre pour la première fois l'implication de facteurs cellulaires dans ce mécanisme de transactivation virale. La progression de ces travaux a cependant été freinée par le peu de données disponibles sur les gènes exprimés par Sf9. Pour en faciliter l'accès, nous avons donc construit une banque d'ADNc, dont l'exploitation fait l'objet de la deuxième partie de ce mémoire. Son criblage a permis d'obtenir la séquence complète de l'ADN complémentaire du gène hsp90 chez S. frugiperda, et d'en déterminer les principales caractéristiques. Par ailleurs, le séquençage à grande échelle de la banque a conduit à la constitution d'une banque d'ESTs, permettant l'identification de la quasi-totalité des gènes de protéines ribosomales. L'analyse de leur séquence a révélé l'existence de particularités qui semblent restreintes aux insectes et aux lépidoptères, un résultat inattendu compte tenu de la grande conservation de ces gènes entre espèces.

Les œstrogènes (E2), via le récepteur aux œstrogènes (ER), contrôlent l'expression de nombreux gènes impliqués dans la croissance, la différenciation cellulaire et les fonctions reproductrices. La régulation de ces gènes résulte de la fixation du ER sur une séquence d'ADN : Elément de Réponse aux Œstrogènes (ERE). ER joue un rôle majeur dans le cancer du sein, il est donc important de comprendre les mécanismes moléculaires qui modulent in vivo son activité. Nous observons que, comparé à l'EREconsensus, les ER présentent une affinité vis-à-vis d'un EREimparfait (rtvtgERE), une activité cellulaire et une sensibilité à E2 plus faible. Une étude in vitro du comportement conformationnel, thermodynamique et dynamique des ER a démontré un rôle du réseau électrostatique au sein des ER dans leurs différences de fonctionnalité. Nous avons recherché et comparé l'impact de la liaison au ligand sur l'activité cellulaire de deux ER : hERalpha et rtERS. La reconstitution de leur mécanisme d'action chez la levure a montré que hERalpha est un facteur d'activation de la transcription plus puissant que rtERS et qu'il est plus sensible à E2. Nous observons aussi que la présence de ligand induit une relocalisation des ER au sein de foci. Une étude cinétique de l'activation transcriptionnelle et de la relocalisation subcellulaire des ER en présence de ligand nous pousse à distinguer ces deux aspects. Nous suggérons qu'un fort niveau de phosphorylation de ER par les kinases activées en présence de ligand, augmente son caractère anionique conduisant à empêcher sa fixation à l'ADN ou à l'en dissocier. Ainsi, ER pourrait être recruté par des complexes dans le noyau ou dans le cytoplasme et formé ces foci.

L'expression des gènes codant pour le Système de Sécrétion de Type III (SST3), facteur de virulence majeur de Pseudomonas aeruginosa, est activée par ExsA. Ce facteur de transcription appartient à la famille des régulateurs de type AraC/XylS caractérisés par un domaine de fixation à l'ADN comportant deux motifs hélice-tour-hélice. L'activité de ces protéines est généralement régulée par la fixation d'un ligand sur un domaine supplémentaire non conservé. Ce ligand peut être de nature protéique dans le cas de certains régulateurs contrôlant la synthèse de SST3. Ainsi, l'activité transcriptionnelle de ExsA est inhibée par l'anti-activateur ExsD. L'étude de la fonctionnalité de ExsA et de ses domaines par des approches in vitro et in vivo a révélé que le domaine C-terminal de ExsA est bien le domaine de fixation à l'ADN et que deux monomères se fixent sur le promoteur de l'opéron des gènes de régulation du SST3 (pC). Ce domaine isolé possède une affinité pour pC et une activité transcriptionelle inférieure à celle de ExsA. En effet, la fixation efficace de ExsA sur le promoteur pC requiert sa dimérisation à travers son domaine N-terminal. La dernière hélice  de ce domaine N-ter semble jouer un rôle majeur dans la dimérisation de ExsA. Le deuxième objectif de ma thèse était de comprendre l'interaction entre ExsA et ExsD et d'identifier le mécanisme grâce auquel l'inhibiteur empêche ExsA d'activer la transcription des gènes du SST3. Après co-production des deux protéines, le complexe ExsA/ExsD a été purifié puis caractérisé. ExsA et ExsD forment un complexe hétérodimérique au sein duquel l'inhibiteur empêche le facteur de transcription de se fixer à l'ADN.

La germination est un processus en continuité avec la fécondation, l'embryogénèse et la maturation de la graine. Il débute avec l'imbibition mais est soumis à des contrôles internes et externes : balance hormonale qui régule les acteurs de la germination et conditions environnementales. Ce travail apporte des informations sur la germination des semences de Medicago truncatula. Chez cette espèce, la germination résulte uniquement de la croissance cellulaire par élongation. La restructuration des parois joue un rôle clé et serait la cible de l'acide abscissique (ABA). Elle correspond à la modification de la composition en oses et à l'évolution des structures internes à l'échelle des polymères ; notamment, l'apparition de callose et des changements au niveau des ramifications des pectines. Les parois sont riches en arabinose, présentent une hétérogénéité tissulaire, et délimitent des structures en fuseaux dans l'axe embryonnaire. Le gène MtSAP1 a été étudié au niveau structural et fonctionnel. Il code pour une protéine possédant les domaines A20 et AN1. Chez les mammifères ses homologues régulent les processus inflammatoire et la mort cellulaire. Chez le riz, les protéines A20/AN1 joueraient un rôle dans la transmission du signal de stress. Le travail effectué ici montre que MtSAP1 s'exprime dans l'axe embryonnaire dans la semence en fin de maturation. Son expression chute durant la germination et il est fortement induit par l'ABA et par l'hypoxie. Des interactions existent entre MtSAP1 et des protéines liées au développement et aux stress. Son rôle pourrait s'exercer au niveau de la transmission du signal stress lié à la dessiccation et le faible taux d'oxygène.

<p>The work described in this thesis aims to achieving surface patterning through chemical activation of thiolated silicon oxide surfaces, resulting in a spatially controlled covalent immobilization of biomolecules with high resolution.</p><p>Existing chemical methods to immobilize molecules on surfaces do not reach below the micrometer scale while the ones allowing for spatial control mostly lead to non-covalent adsorption of molecules on surfaces, or require several successive chemical reactions to obtain the final covalent immobilization. Methods with improved chemical processes and novel surface modification techniques had to be developed. </p><p>A basic need for studying interactions of biomolecules on chemically modified surfaces with high resolution is the ability to obtain a simple, inexpensive method resulting in ultraflat densely packed and reproducible organic monolayers. Therefore, a new method for silicon oxide chemical derivatization, fulfilling these requirements, was developed. </p><p>Thiol derivatized silicon oxide surfaces allow for a diversity of activation reactions to occur, resulting in thiol-disulfide exchange. The electrooxidation of surface-bound thiol groups was investigated as a way of generating reactive thiolsulfinates/thiolsulfonates, by application of a positive potential difference to the silicon surfaces. Peptide molecules containing thiol groups were successfully immobilized to the electroactivated surfaces. In addition, this new chemical activation method offers the possibility to release the bound molecules in order to regenerate the surfaces. Subsequently, the thiolated surfaces can be reactivated for further use.</p><p>Since the activated area depends directly on the size of the electrodes used for the oxidation, nanoscale activation of the thiolated surfaces was performed by use of an AFM tip as counter-electrode. Electrooxidized patterns, with a line width ranging from 70 nm to 200 nm, were obtained. A thiol-rich protein, b-galactosidase, was selectively immobilized onto the electroactivated patterns.</p><p>An electrochemical version of microcontact printing was developed in order to activate large surface areas with micrometer scale patterns. Conductive soft polymer stamps were produced using an evaporated aluminum coating. Patterned electroactivation of thiols was achieved, and polystyrene beads were subsequently specifically immobilized onto the patterns.</p><p>As a conclusion, these different projects resulted in a strategy enabling the achievement of nanoscale and microscale positioning and immobilization of biomolecules on silicon surfaces, with potential reversibility and reuse of the surfaces.</p>

The work described in this thesis aims to achieving surface patterning through chemical activation of thiolated silicon oxide surfaces, resulting in a spatially controlled covalent immobilization of biomolecules with high resolution. Existing chemical methods to immobilize molecules on surfaces do not reach below the micrometer scale while the ones allowing for spatial control mostly lead to non-covalent adsorption of molecules on surfaces, or require several successive chemical reactions to obtain the final covalent immobilization. Methods with improved chemical processes and novel surface modification techniques had to be developed. A basic need for studying interactions of biomolecules on chemically modified surfaces with high resolution is the ability to obtain a simple, inexpensive method resulting in ultraflat densely packed and reproducible organic monolayers. Therefore, a new method for silicon oxide chemical derivatization, fulfilling these requirements, was developed. Thiol derivatized silicon oxide surfaces allow for a diversity of activation reactions to occur, resulting in thiol-disulfide exchange. The electrooxidation of surface-bound thiol groups was investigated as a way of generating reactive thiolsulfinates/thiolsulfonates, by application of a positive potential difference to the silicon surfaces. Peptide molecules containing thiol groups were successfully immobilized to the electroactivated surfaces. In addition, this new chemical activation method offers the possibility to release the bound molecules in order to regenerate the surfaces. Subsequently, the thiolated surfaces can be reactivated for further use. Since the activated area depends directly on the size of the electrodes used for the oxidation, nanoscale activation of the thiolated surfaces was performed by use of an AFM tip as counter-electrode. Electrooxidized patterns, with a line width ranging from 70 nm to 200 nm, were obtained. A thiol-rich protein, b-galactosidase, was selectively immobilized onto the electroactivated patterns. An electrochemical version of microcontact printing was developed in order to activate large surface areas with micrometer scale patterns. Conductive soft polymer stamps were produced using an evaporated aluminum coating. Patterned electroactivation of thiols was achieved, and polystyrene beads were subsequently specifically immobilized onto the patterns. As a conclusion, these different projects resulted in a strategy enabling the achievement of nanoscale and microscale positioning and immobilization of biomolecules on silicon surfaces, with potential reversibility and reuse of the surfaces.

L'atrophie optique autosomique dominante (ADOA) et la maladie de Charcot-Marie-Tooth de type 2A (CMT2A) sont deux neuropathies héréditaires respectivement liées aux mutations des gènes OPA1 et MFN2. Les protéines OPA1 et MFN2 sont impliquées dans la dynamique de fusion des mitochondries. Ces organites intracellulaires sont essentiels dans les processus de synthèse d'ATP. L'hypothèse d'un déficit énergétique impliqué dans la physiopathologie de ces neuropathies devait alors être testée. Nous avons mis en évidence une baisse d'efficacité des phosphorylations oxydatives dans les fibroblastes de peau de patients atteints d'ADOA et de CMT2A. Ce découplage est associé à une baisse d'activité du complexe IV et à une augmentation de l'activité du complexe V dans le cas de l'ADOA. Dans le cas de la CMT2A, le découplage est associé à une augmentation de l'activité et de la quantité de la translocase des nucléotides adényliques (ANT). Une étude sur mitochondries isolées de cerveaux d'un modèle murin MFN2(R94Q) de CMT2A montre une baisse d'activité des complexes II et V associée à l'ouverture du canal mitochondrial potassique sensible à l'ATP (mKATP). Nos résultats montrent qu'OPA1 et MFN2, deux protéines de la dynamique mitochondriale ont un rôle majeur dans la régulation énergétique mitochondriale.

Il y a une dizaine d'années, de nouvelles flavoenzymes nommées hydroxylases flavine-dépendantes à deux composants ont été identifiées chez certains microorganismes. Le rôle physiologique de ces enzymes est maintenant bien connu. Elles sont impliquées dans les processus de biosynthèse et de biodégradation d'une multitude de molécules organiques. Ces hydroxylases sont composées de deux enzymes distinctes. La première est une flavine réductase qui catalyse la formation de flavine réduite nécessaire au fonctionnement de la seconde enzyme, une monooxygénase flavine-dépendante. Au début de notre projet, le mécanisme enzymatique de ces nouvelles hydroxylases était encore inconnu. Pour comprendre le détail de leur fonctionnement, nous avons choisi d'étudier le système ActVA-ActVB, un nouveau membre de la famille des hydroxylases flavine-dépendantes impliqué dans la dernière étape de biosynthèse de l'actinorhodine, un antibiotique naturel synthétisé par Streptomyces coelicolor. La caractérisation préalable de ActVB avait permis de montrer que cette enzyme était une NADH:FMN oxydoréductase capable de catalyser la réduction du FMN par le NADH selon un mécanisme de type séquentiel ordonné. Nos résultats ont permis d'identifier ActVA-Orf5, une monooxygénase flavine-dépendante capable d'utiliser la flavine réduite fournie par ActVB pour catalyser l'hydroxylation du précurseur de l'actinorhodine, la DHK. Le mécanisme de transfert de flavine entre les deux protéines a été étudié. Pour cela, les constantes de dissociation du FMNox et FMNred vis-à-vis de ActVA et ActVB ont été déterminées. Nos donnés montrent clairement qu'à l'état réduit, la flavine est bien plus affine pour la monooxygénase ActVA que pour la réductase ActVB alors qu'à l'état oxydé, elle possède une meilleure affinité pour la réductase que pour la monooxygénase. Cette différence d'affinité permet d'orienter le transfert de flavine d'une protéine à l'autre sans nécessiter d'interaction entre les deux protéines. Nous avons montré de plus que ActVA avait la capacité de stabiliser un intermédiaire activé de l'oxygène, une espèce électrophile nommée C(4a)-hydroperoxyflavine, au sein de son site actif. Cet intermédiaire réagit très rapidement avec la DHK nucléophile pour former son analogue hydroxylé : la DHK-OH. En accord avec ce mécanisme, il semble que le pouvoir nucléophile du substrat est très important pour cette réaction car seule la forme réduite à deux électrons de DHK (hydroquinone) est hydroxylée. D'autre part, ActVA ne semble pas être très spécifique car elle parvient également à catalyser l'hydroxylation de l'énantiomère de la DHK, la NNM-A et de l'analogue lactonique de la NNM-A, la NNM-D. Finalement le système ActVA-ActVB n'a pas la capacité de dimériser la DHK-OH pour former l'actinorhodine et l'enzyme intervenant dans la dernière étape de cette biosynthèse reste à identifier.

L'objectif de ma thèse est d'étudier des oligonucléotides et mononucléotides par de nouvelles techniques de fragmentation comme l'EDD (Electron-Detachment-Dissociation) et l'EID (Electron-Induced-Dissociation) qui font intervenir un bombardement d'électrons. Les échantillons sont d'abord ionisés par une source electrospray (ESI) qui permet une ionisation douce. Au cours de mon travail de thèse, je me suis intéressé à l'étude de petits oligonucléotides (ADN et ARN simples brins) et de mononucléotides par EDD et EID. Tout d'abord nous optimisons les différents paramètres qui ont permis d'obtenir en ESI les espèces multichargées pour étudier les processus EDD, EID d'oligonucléotides à des états de charge différents, afin d'obtenir le maximum d'ions fragments. Ces spectres seront comparés avec les spectres SORI-CID (Collision-Induced-Dissociation) et IRMPD (Infrared-Multiphoton-Dissociation) pour mettre en évidence les spécificités de l'EDD et EID par rapport au SORI-CID. Les spectres EDD et EID montrent quelques ions fragments qui ne sont pas observés dans les spectres SORI-CID et IRMPD parce que ces derniers ne conduisent pas aux ions radicalaires. Grâce aux ions fragments radicalaires obtenus en EDD et en EID, nous avons pu accéder au séquençage d'oligonucléotides riches en thymine pour lesquels il est difficile d'obtenir des informations par les méthodes conventionnelles. Enfin nous avons utilisé des techniques particulières de la technologie ICR et qui seront présentées dans ce manuscrit

Les champignons produisent une grande variété de composés/métabolites biologiquement actifs qui peuvent être utilisés à des fins médicinales et pharmaceutiques. Les mitorubrines, membres de la famille des azaphilones, constituent un ensemble particulièrement intéressant de métabolites secondaires, présentant une grande étendue d'activités biologiques (e.g. antimicrobienne, antibactérienne, antipaludique). Ce travail présente le développement de plusieurs approches de spectrométrie de masse permettant de résoudre la diversité structurelle naturelle et la complexité des azaphilones extraits des champignons Hypoxylon fragiforme. La première partie de ce manuscrit est dédiée au développement et à la validation d'une méthodologie analytique impliquant la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse haute résolution pour la détection efficace et précise de traces d'azaphilones dans des extraits fongiques complexes. En outre, des expériences de spectrométrie de masse en mode tandem (par dissociation induite par collision, CID) et d'échange hydrogène/deutérium ont été effectuées pour élucider et caractériser les azaphilones et leurs analogues azotés chez Hypoxylon fragiforme. La deuxième partie est consacrée à l'application de ces différentes stratégies analytiques pour la caractérisation approfondie d'une nouvelle famille de métabolites secondaires dérivés des azaphilones, les mitorubramines. Enfin, ces différents métabolites secondaires ont été purifiés pour confirmer leur structure chimique par spectroscopie RMN