Les études comparatives de la nicotine et de son métabolite obtenu par addition d'une fonction cétone en α par rapport à l'azote du noyau pyrrolidine, la cotinine, ont été réalisées par différentes approches expérimentales : interaction toxique chez la mouche et chez la souris, interaction avec les récepteurs nicotiniques à l'acétylcholine neuronaux et périphériques, étude du passage de la cotinine dans le cerveau et de sa régulation chez le rat, usage de la [125I]cotinine pour étudier les récepteurs de la cotinine, analyse autoradiographique de ces récepteurs, effets de l'administration de nicotine et de cotinine sur la modulation des récepteurs nicotiniques à l'acétylcholine neuronaux et purification du récepteur de la cotinine par chromatographie d'affinité. <br /> Les expériences réalisées, dans les conditions adoptées, ont montré que la métabolisation de la nicotine :<br /><br /> 1 - atténue sa toxicité de 50 fois, par pulvérisation, chez la mouche et de 250 fois, par voie intrapéritoneale, chez la souris.<br /> 2 - donne un produit d'oxydation (cotinine) relativement moins actif et un produit de déméthylation (nornicotine) relativement très actif. Le premier agit avec la nicotine par des mécanismes distincts (supra-additivité ou synergie), alors que le second agit avec la nicotine par des mécanismes communs (additivité ou antagonisme). L'hexaméthonium, un ganglioplégique, ne conférant pas de résistance à la toxicité du mélange de nicotine et de cotinine suggère une toxicité centrale.<br /> 3 - atténue son affinité pour les récepteurs nicotiniques à l'acétylcholine périphériques et neuronaux majeurs.<br /> 4 - atténue fortement son passage dans le cerveau du rat vigilant et soumet ce passage au contrôle du système nicotinique périphérique.<br /> 5 - atténue et modifie ses actions modulatrices sur les récepteurs nicotiniques à l'acétylcholine neuronaux.<br /> 6 - augmente sa sélectivité pour certains récepteurs nicotiniques à l'acétylcholine neuronaux mineurs.<br /><br /> Ainsi, la métabolisation de la nicotine atténue fortement sa toxicité, réduit ses activités et oriente de façon bénéfique ses propriétés pharmacologiques par une augmentation de sa sélectivité pour certains récepteurs nicotiniques à l'acétylcholine neuronaux

Au cours de la voie de maturation amyloïdogène, la βAPP subit l'action séquentielle de deux activités enzymatiques appelées sécrétases : la β-sécrétase puis la γ-sécrétase qui conditionne la longueur des peptides Aβ en C-terminal. L'activité γ-sécrétase dépendante des présénilines est portée par un complexe multi protéique composé d'au moins quatre partenaires : Aph-1, Pen-2, la nicastrine et les présénilines (PS1 ou PS2). Ces présénilines subissent une coupure protéolytique par une « présénilinase » qui génère deux fragments qui s'apparient en hétérodimère, forme biologiquement active au sein du complexe. La γ-sécrétase au sens générique du terme est impliquée dans la protéolyse de nombreux substrats et sa nature reste très discutée.<br />Dans une première partie de ma thèse, je me suis intéressé à la production du peptide amyloïde. Dans ce but, j'ai mis au point 3 dosages enzymatiques qui permettent de mesurer des activités de type γ- et ε-sécrétase hydrolysant la βAPP et ε-sécrétase clivant Notch. Ces dosages sont un outil permettant de répondre à plusieurs questions : l'activité g sécrétase est-elle portée par plusieurs enzymes, dépendantes ou indépendantes des présénilines ? Les activités g- et ε-sécrétase sont elles portées par une seule et même enzyme ? L'activité ε-sécrétase qui clive Notch est-elle identique à celle coupant la βAPP ?<br />Les premiers résultats obtenus avec le substrat dérivé du site γ-sécrétase sur la βAPP (JMV2660) ont permis la mise en évidence d'une activité γ-sécrétase dans un système cellulaire dépourvu de présénilines, activité qui, paradoxalement, conserve une sensibilité à un inhibiteur classique de γ-sécrétase qui interagit physiquement avec les présénilines. La mise au point des deux autres dosages a conduit à la mise en évidence de l'implication de plusieurs activités enzymatiques regroupées sous le terme générique γ-sécrétase. Au final, ces dosages, fiables et reproductibles, permettront de tester en routine et à haut débit des inhibiteurs capables de discriminer les différentes activités de type γ-sécrétase et ε-sécrétase.<br />Un autre aspect de mon travail de thèse a concerné la dégradation du peptide amyloïde et plus particulièrement les modifications qui se produisent au niveau de son extrémité N-terminale. Dans le cadre de cette étude, j'ai pu démontrer l'implication de l'aminopeptidase A dans la dégradation de l'extrémité N-terminale du peptide amyloïde grâce à une approche utilisant des inhibiteurs spécifiques et à la mise au point un essai enzymatique de l'activité gamma-sécrétase basé sur l'hydrolyse d'un substrat recombinant in vitro.<br />Nous disposons au laboratoire d'un inhibiteur d'aminopeptidase A sous forme de pro-drogue active in vivo, ainsi, nous pourrons confirmer ces résultats sur des modèles de souris transgéniques « alzheimerisées » mais également déterminer l'impact d'un traitement ciblant l'aminopeptidase A sur le développement de la pathologie.

Le système immunitaire inné génère des réponses inflammatoires contre les pathogènes ou les cellules dangereuses mais est aussi impliqué dans l'élimination tolérogène des cellules apoptotiques. La reconnaissance des cibles est médiée par un grand nombre de protéines membranaires et solubles. Parmi celles-ci, on trouve les protéines de reconnaissance du complément : C1q, MBL (« mannose-binding lectin) et ficolines. Bien que les propriétés structurales de reconnaissances de la MBL aient été extensivement étudiées, celles des ficolines et du C1q restent à établir. Ceci était l'objectif de la première partie du projet présenté ici. Nous avons analysé par cristallographie aux rayons X la structure des domaines de reconnaissance de ces protéines en présence ou en absence de plusieurs ligands connus. Nous avons montré que les ficolines H et M possédaient un seul site de fixation, conservé au sein des domaines de type fibrinogène. Ce site conservé ne semble pas actif dans la ficoline L, mais de nouveaux sites ont été mis en évidence, créant une surface de reconnaissance étendue favorable à la fixation de larges polymères. Nous avons également trouvé un nouveau site de fixation de la phosphosérine sur C1q. Des propriétés particulières de la ficoline M ont été mises en évidence : la fixation de Neu5Ac, un marqueur du soi, et un changement conformationnel dépendent du pH. Comme l'étude des propriétés de reconnaissance de quelques récepteurs isolés ne lève pas le voile sur le comportement particulier des phagocytes en présence de débris cellulaires, nous avons commencé un nouveau projet afin de comprendre les voies de signalisations activées dans le phagocyte en réponse aux cellules apoptotiques. De nombreuses données suggèrent que le complexe GEF : DOCK/ELMO est commun à de nombreuses voies de signalisation mais aussi un point de régulation. Mon travail dans ce second projet était d'initier la mise en place d'outils cellulaires afin d'étudier le comportement de ce complexe dans différentes lignées cellulaires modèles. J'ai développé un test quantitatif de phagocytose ainsi que des outils pour détecter et sur-exprimer ELMO1. Nous avons également observé la re-localisation de cette protéine dans les coupes phagocytiques.

Le squelette dépendant de la spectrine, localisé sous la bicouche lipidique, est un échafaudage essentiel de toutes les cellules animales. La Spectrine (Sp), structure géante, robuste mais flexible d'hétéro tétramères (αβ)2, constitue les filaments de ce réseau, dont chaque nœud interagit avec des filaments d'actine. Les fonctions du squelette de Sp, qui sont bien définies dans le globule rouge (rôle dans sa forme, dans sa résistance aux forces de cisaillement et dans sa déformabilité) sont moins bien connues dans les cellules non-érythroïdes. La Sp non-érythroïde pourrait participer à l'établissement et/ou au maintien de sous-domaines membranaires spécialisés dans l'accumulation de protéines de membrane (telles que les canaux ioniques, les pompes ioniques, les récepteurs et les molécules d'adhérence) comme nous le font penser les invalidations de la Sp-β non-érythroïde. Cependant le rôle de la Sp-α non-érythroïde est moins bien établi. Chez les mammifères, la Sp-α est codée par deux gènes: un pour Sp-αI, principalement exprimée dans l'érythrocyte mature, le second pour Sp-αII qui est exprimée dans toutes les cellules nucléées. Pour étudier les fonctions de la Sp-αII, nous avons utilisé une approche de SiRNA sur des cellules de mélanome humain. Nos données montrent que la diminution de Sp-αII est associée à I) un arrêt en G1 du cycle cellulaire II) une perte d'adhérence des cellules malgré l'augmentation de quelques intégrines III) des modifications dans l'organisation du réseau d'actine.

Lors de mon cursus universitaire à Orsay, j'ai eu l‘opportunité de suivre des enseignements variés, tous (ou presque ...) dispensés avec passion. Ces professeurs m'ont conforté dans mon amour de la Science, avec un intérêt tout particulier pour l'étude des systèmes complexes : la compréhension du fonctionnement de la cellule, de l'organe et de l'individu m'apparaissait alors riche de mille promesses !<br />J'ai lu avec intérêt les deux volumes du “Heller”, captivé par l'ingéniosité de nos aînés pour élucider le fonctionnement des plantes. Toutefois, déjà à l'époque, je ressentais une certaine frustration car l'analyse s'arrêtait à un niveau “descriptif”. Je rêvais de pouvoir descendre à un niveau “explicatif” (par la suite, j'ai appris qu'on disait “moléculaire”). Imaginer un instant qu'on puisse un jour visualiser la cascade d'interactions moléculaires qui va de l'application de l'acide abscissique à la chute des feuilles me comblait d'aise.<br />Comprendre cet enchaînement nécessite d'appréhender le fonctionnement de chacune des protéines impliquées, or ces fonctions sont portées par les structures tridimensionnelles des protéines. C'est là que tout devient plus compliqué ! En effet, il suffit de consulter les bases de données et d'y comparer l'abondance relative des structures primaires de protéines à celle des structures tertiaires pour mesurer la difficulté d'aborder la troisième dimension ! Même avec les progrès réalisés au tournant du millénaire, déterminer toutes les structures 3D de toutes les protéines étudiées semble hors de portée. On réalise alors le grand intérêt de construire une “Pierre de Rosette” qui fera correspondre structures primaires, structures tertiaires et fonctions. De même qu'on sait déjà traduire une séquence de nucléotides en une séquence d'acides aminés, il est primordial de percer les lois qui nous permettront de replier une séquence d'acides aminés en une structure tridimensionnelle. Nous pourrons ainsi, à moindre effort, obtenir les structures 3D in silico, en analyser le fonctionnement et les interactions. Cela est d'autant plus important en cette ère de post-génomique qui voit s'accumuler des milliers de séquences inconnues, issues des programmes de séquençage systématique.

Les adénovirus sont des virus icosaédriques non enveloppés à ADN double brin. Bien que ces virus soient très étudiés dans le but d'une application possible en thérapie génique, le manque de connaissances fondamentales, notamment structurales, est probablement à l'origine du faible succès rencontré lors des premiers essais effectués. Dans le cadre d'un programme général d'étude structurale des protéines de l'adénovirus, nous nous sommes intéressés aux protéines mineures et particulièrement à la protéine IX. Cette dernière est localisée sous forme de 4 trimères au centre de chaque face du virus. Grâce à des reconstructions 3D à partir des images de cryo-microscopie électronique, d'une part, d'un adénovirus humain décoré par des Fabs ciblant le domaine C-terminal de la protéine IX et, d'autre part, d'un adénovirus canin dans lequel le domaine C-terminal de la protéine IX a été fusionné avec la GFP, nous avons pu localiser le domaine C-terminal à la surface de la capside. En combinant ces résultats avec des données biophysiques obtenues pour différents mutants de la protéine IX, nous avons proposé un modèle de son intégration au sein de la capside. Nous avons en particulier montré que la protéine IX formait un maillage localisé entre les différents capsomères.<br /> Nous nous sommes également intéressés à une autre protéine structurale de l'adénovirus : la tête de fibre courte de l'adénovirus aviaire. Nous avons résolu la structure cristallographique de cette protéine à 2 Å de résolution. Cette structure a été comparée avec d'autres structures de tête de fibre d'adénovirus déjà connues. Nous avons pu en déduire que, malgré de faibles homologies de séquences, les structures tertiaire et quaternaire des têtes de fibre étaient conservées au sein de la famille des adénovirus. La construction d'un arbre phylogénique basé sur les structures atomiques des têtes de fibre nous a permis de mettre en évidence une nouvelle filiation entre les adénovirus infectant différentes espèces. La structure a également conduit à des hypothèses quand à la nature des récepteurs cellulaires de l'adénovirus aviaire.<br />La troisième protéine structurale à laquelle nous nous sommes intéressés est la base du penton de l'adénovirus humain de sérotype 3. Cette protéine pentamérique peut s'associer par douze pour former un assemblage hautement symétrique : le dodécaèdre. Grâce à leur cavité de 80Å et leur capacité à entrer dans les cellules, ces particules dodécaédriques ont été proposées comme véhicule de transfert de gène en thérapie génique potentielle. Nous avons réussi récemment à améliorer des cristaux de cet assemblage pour arriver à une diffraction des rayons X allant jusqu'à une résolution de 3.5 Å. La résolution de la structure est en cours.

La F1-ATPase des mitochondries de coeur de boeuf est inactivée par les dérivés 2',3'-dialdéhydiques de l'ATP, ADP et AMP (dialATP, dialADP, dialAMP). L'analyse de la cinétique d'inactivation enzymatique montre qu'en l'absence de Mg2+, l'inactivation résulte de la fixation d'une mole d'analogue de nucléotide par unité active de F1-ATPase. L'analogue le plus efficace est le dialADP, suivi par le dialAMP et le dialATP. L'utilisation de nucléotides radioactif montre que l'inactivation complète nécessite la fixation d'environ 11 moles de dialADP par mole de F1. Après correction pour le marquage non-sélectif, le le nombre de dialADP fixés spécifiquement est de 3 par F1. Par électrophorèse sur gel de polyacrylamide en présence de dodécylsulfate de sodium (SDS), le dialADP se fixe de manière covalente principalement sur les sous-unités alpha et beta.

Francisella tularensis est l'agent étiologique de la tularémie, zoonose transmissible à l'Homme par des animaux infectés. Cette bactérie hautement pathogène est classée parmi les agents du risque biologique provoqué en raison de sa transmission par voie respiratoire, de sa faible dose infectieuse, d'un fort taux de létalité et de l'absence de vaccin homologué. Actuellement, peu de données sont connues sur la physiopathologie de la tularémie et sur les mécanismes de virulence de F. tularensis. La plupart des études à ce sujet ont été menées chez F. novicida, peu pathogène pour l'Homme. Par ailleurs, l'étude de F. tularensis a été ralentie par le manque d'outils moléculaires spécifiques. Dans ce travail, nous avons caractérisé chez F. philomiragia deux nouveaux plasmides naturels et développé à partir de ceux-ci des vecteurs navettes, utilisables pour la complémentation de mutants et pour le suivi de l'infection in vitro et in vivo. D'autre part, nous avons développé une méthode de mutagenèse dirigée de F. tularensis, qui nous a permis d'obtenir un mutant déficient en phosphatase acide A. L'AcpA, enzyme inhibitrice du stress oxydant des cellules phagocytaires, a été reconnue comme un des facteurs de virulence de F. novicida et, par extrapolation, de F. tularensis. Pour tester cette hypothèse, nous avons développé un modèle d'infection par voie respiratoire chez la souris. Nous avons ainsi confirmé la faible DL50 de F. tularensis et montré que l'AcpA n'est pas impliquée dans sa virulence. L'extrapolation des conclusions de F. novicida à F. tularensis n'est donc pas justifiée, il s'avère indispensable de disposer de modèles d'études basés sur F. tularensis.

DANS L'ETUDE DES PROCESSI D'EVOLUTION DU DEVELOPPEMENT, LES FACTEURS DE TRANSCRIPTION SONT IMPORTANTS CAR ILS REGULENT L'EXPRESSION GENIQUE AU COURS DU DEVELOPPEMENT. PARMI CES FACTEURS, LES RECEPTEURS NUCLEAIRES (RNS) ONT UN STATUT PARTICULIER CAR LEUR ACTIVITE EST REGULEE PAR UN LIGAND. DURANT MA THESE, JE ME SUIS INTERESSEE A L'EVOLUTION DES RNS CHEZ LES CHORDES (TELS QUE LES VERTEBRES, LES TUNICIES ET L'AMPHIOXUS) EN ETUDIANT DEUX RNS PARTICULIERS : LES RECEPTEURS AUX OESTROGENES (ER) ET AUX HORMONES THYROÏDIENNES (TR), CHEZ L'AMPHIOXUS BRANCHIOSTOMA FLORIDAE. AINSI, J'AI ETUDIE LE ROLE DE TR DANS L'EVOLUTION DE LA METAMORPHOSE CHEZ LES CHORDES. BIEN QUE LA PLUPART DES CHORDES METAMORPHOSENT, LES MODIFICATIONS MORPHOLOGIQUES CORRESPONDANTES SONT TRES VARIABLES D'UNE ESPECE A L'AUTRE. CETTE VARIABILITE MORPHOLOGIQUE SE REFLETE-TELLE DANS LE DETERMINISME MOLECULAIRE DE LA METAMORPHOSE ? CE DERNIER EST ENCORE MAL CONNU EN DEHORS DES MODELES VERTEBRES CLASSIQUES CHEZ QUI LA METAMORPHOSE EST INDUITE PAR LA FIXATION DES HORMONES THYROÏDIENNES (HTS) SUR TR. PAR DES APPROCHES BIOINFORMATIQUES ET BIOCHIMIQUES, J'AI ETABLI QUE LE PROTOCHORDE AMPHIOXUS PRODUIT DES HTS PAR UNE VOIE METABOLIQUE HOMOLOGUE A CELLE DES VERTEBRES. J'AI ALORS MONTRE QUE LES HTS REGULENT LA METAMORPHOSE DE L'AMPHIOXUS, EN MODULANT L'ACTIVITE DE TR, COMME CHEZ LES VERTEBRES. J'AI AINSI PROPOSE QUE LA CONSERVATION DU DETERMINISME MOLECULARE (LE COUPLE TH/TR) DE LA METAMORPHOSE CHEZ LES CHORDES EN REVELE L'HOMOLOGIE, ALORS QUE LES AUTRE PARTIES DE LA VOIE DE REGULATION ONT ETE MOINS CONSERVEES AU COURS DE L'EVOLUTION ET EXPLIQUENT LA DIVERSITE MORPHOLOGIQUE QUE L'ON OBSERVE DE NOS JOURS.

Le diagnostic biologique des maladies à prions du vivant du patient repose sur la recherche de protéine 14.3.3 dans le liquide céphalo-rachidien. Le dosage conjoint de la néoptérine permet d'améliorer nettement sa spécificité. Cependant, les performances analytiques ne sont pas suffisantes pour établir un diagnostic de certitude. Dans la quête d'un marqueur supposé plus spécifique, nous avons recherché la protéine prion pathologique résistante à la protéinase K (PrPres) dans le nerf péronier. Malgré l'optimisation de notre méthode, nous ne l'avons détecté que dans un cas sur trois. Cela nous a conduit à utiliser et valider la streptomycine comme ligand exogène pour concentrer la PrPres. Nous avons démontré sa capacité à concentrer la PrPres d'origine cérébrale et amygdalienne; sa sensibilité analytique s'avère être équivalente, pour une faible quantité de tissu initiale (5 mg), à celle de l'acide phosphotungstique. Par ailleurs, nous avons pu correctement classer, à partir d'un nombre significatif d'échantillons cérébraux, les patients EST des patients non atteints d'une EST avec une sensibilité et une spécificité de 100 %. Ainsi, nous disposons d'un outil susceptible d'augmenter la sensibilité des techniques initialement utilisées pour détecter la PrPres dans des nerfs facilement accessibles par biopsie.