Le 2-éthylhexyl nitrate (2-EHN) est incorporé en quantité significative au gazole afin d'augmenter son indice de cétane. Ce composé est produit à raison de 100 000 tonnes par an, principalement en France. Les risques liés à son utilisation sont cependant mal connus car en cas de contamination de l'environnement, on ne sait pas s'il est biodégradable. Cette étude avait pour but (i) d'évaluer la capacité de biodégradation du 2-EHN par des bactéries sélectionnées, (ii) d'élucider la voie de dégradation, et (iii) d'identifier les enzymes impliquées. Les tests de biodégradation prenant en compte le caractère toxique et hydrophobe du substrat on été mis au point dans un premier temps. A l'aide de ces tests qui reposent sur la mise en oeuvre de cultures biphasiques, nous avons montré que plusieurs souches de Mycobacterium austroafricanum étaient capables de dégrader le 2-EHN. La souche la plus performante (IFP 2173), résistant à des concentrations de 2-EHN de 6 g.L-1, a été choisie pour étudier la voie de dégradation. Sur la base de bilans carbone et d'analyse du milieu de culture par chromatographie gazeuse (CG), j'ai découvert que la dégradation du 2-EHN était incomplète et donnait lieu à l'accumulation d'un métabolite. Ce métabolite a été identifié comme étant la β-méthyl-γ-butyrolactone par des analyses de CG-MS et LC-MS/MS. La structure de cette lactone indiquait que le 2-EHN était dégradé selon une voie enzymatique impliquant l'hydroxylation du groupement méthyle de la chaîne carbonée principale, son oxydation en aldéhyde et acide, et enfin un cycle de β-oxydation. <br>Dans un deuxième temps, les enzymes impliquées dans la voie de dégradation du 2-EHN ont été recherchées par une approche protéomique. Des analyses par électrophorèse bidimensionnelle ont mis en évidence qu'en présence de 2-EHN, la souche IFP 2173 déclenche la synthèse d'une panoplie d'enzymes spécialisées dans le métabolisme des acides gras, comme les enzymes de la β-oxydation, des alcool et aldéhyde déshydrogénases. Une analyse exhaustive du protéome de la souche IFP 2173 a permis d'identifier par LC-MS/MS plus de 200 protéines induites sur 2-EHN, notamment un cytochrome P450 de type alcane monooxygénase (CYP153). En outre, j'ai également identifié et cloné les gènes codant deux alcanes hydroxylases transmembranaires de types AlkB, qui n'ont pas été détectées par l'approche protéomique. Ainsi, la souche IFP 2173 possède trois alcane hydroxylases susceptibles de catalyser l'attaque initiale du 2-EHN. Pour déterminer laquelle de ces trois monooxygénases était responsable de cette réaction, leur gène respectif a été cloné dans des plasmides conçus pour l'expression soit chez E. coli, soit chez M. smegmatis mc². Nos résultats préliminaires montrent que dans certains cas les protéines recombinantes sont bien synthétisées. Ces constructions seront employées pour étudier l'activité des trois hydroxylases de IFP 2173 vis-à-vis des alcanes et du 2-EHN en particulier.

Depuis une dizaine d'années, les polymères hyperbranchés sont apparus dans la littérature. Ils possèdent un grand nombre de branchements ainsi qu'un grand nombre de groupes terminaux. La structure globulaire des polymères hyperbranchés les empêche de former des enchevêtrements. Il en résulte un avantage décisif pour leur application sous forme de revêtement de surface: les polymères hyperbranchés ont une viscosité plus faible à l'état fondu que les polymères linéaires. Cela permet aisément de les étaler sous forme de films minces sans utiliser de solvant. De plus, les polymères hyperbranchés possèdent un grand nombre de groupes terminaux qui peuvent être fonctionnalisés avec des monomères photoréticulables. Le but du travail de thèse est d'obtenir de nouveaux revêtements de surface, à partir de polymères hyperbranchés ou de polymères fortement branchés, qui trouveront leur application dans l'industrie chimique. La thèse s'articule autour de trois chapitres de synthèse suivis d'un chapitre traitant de la photoréactivité des oligomères linéaires, fortement branchés, et hyperbranchés. La première approche de synthèse envisagée est la copolymérisation alternante radicalaire. Divers maléimides ont été engagés dans des copolymérisations radicalaires avec des allyléthers sans succès. Lorsque ces derniers sont remplacés par des vinyls éthers, une copolymérisation alternante est observée. Néanmoins, une importante irreproductibilité est constatée, certains batchs donnant lieu à une gélification. La seconde voie de synthèse étudiée est l'approche classique de polycondensation de monomères de type AB2 . Le monomère AB2 est obtenu par addition de Michael de la diéthanolamine sur l'acrylate de méthyle. La polycondensation est concomitante avec l'acrylation des fonctions alcools. La compétition entre ces deux réactions limite les masses molaires accessibles bien que les réactions de transestérification soient catalysées par des dérivés du Zr et que la stoechiométrie ait été variée. La troisième voie de synthèse se base aussi sur la réaction de Michael. Des oligomères fortement branchés sont obtenus à partir de 1,6-hexanedioldiacrylate et d'éthylènediamine. Leurs analogues linéaires sont synthétisés en remplaçant l'éthylènediamine par la propylamine. Lors de ces synthèses, il est apparu que les oligomères fortement branchés ont une viscosité supérieure à celle des oligomères linéaires! Les oligomères hyperbranchés et acrylés, les oligomères linéaires et leurs analogues fortement branchés ont été étudiés du point de vue de leur photoréticulation sous rayonnement UV. Contrairement à ce qui était attendu, ils se sont montrés moins réactifs que les produits les plus performants de Cytec-Surface Specialties. Lors de cette étude, l'effet bénéfique des mines tertiaires sur l'inhibition par l'oxygène est apparu plus complexe que décrit dans la littérature.

La chimie des thiols est un outil puissant et polyvalent pour la préparation de polymères et de matériaux fonctionnels. La fonction thiol est cependant incompatible avec la polymérisation radicalaire. Au cours de cette thèse, l'évaluation de fonctions thiocarbonyl et thioester en tant que groupements protecteurs de thiols lors de polymérisations radicalaires contrôlées a montré que le groupement xanthate, ou dithiocarbonate, est un excellent groupement protecteur. Des copolymères polythiol linéaires bien définis ont ainsi pu être synthétisés à partir d'un monomère méthacrylate portant une fonction xanthate. Les polythiols pouvant conduire à des réactions de réticulation via la formation de ponts disulfure, des séquences monotopes de déprotection par aminolyse et fonctionnalisation des polythiols via différentes réactions thiol-X ont ensuite été mises au point. Les monomères fonctionnels xanthate ont ensuite été mis à profit pour synthétiser des polymères branchés. L'aminolyse d'une partie des xanthates avant la polymérisation permet en effet d'obtenir des monomères thiol et ainsi d'introduire du transfert aux thiols lors de la polymérisation. Les polymères branchés fonctionnels obtenus présentent des viscosités plus faibles, ainsi qu'une structure plus compacte, que leurs analogues linéaires. / Thiol chemistry is a versatile and powerful tool for the preparation of functional polymers and materials. However, thiols are incompatible with radical polymerization. In this thesis, thiocarbonyl and thioester moieties were evaluated as thiol protecting groups for controlled radical polymerizations. The xanthate, or dithiocarbonate, moiety proved to be the best all-around protecting group, and well-defined polythiol copolymers were prepared from a methacrylate monomer carrying a xanthate moiety. As polythiol are prone to gel formation due to the formation of disulfide bridges, one-pot deprotection and functionalization were carried out via aminolysis and subsequent functionalization with different thiol-X reactions. The functional monomer carrying a xanthate group was then used to prepare branched polymers. Partial aminolysis of the xanthate moieties leads to monomers carrying a thiol group, which introduced transfer to thiol during the polymerization. The functional branched polymers obtained have lower viscosities and a more compact structure than their linear analogues.

Par ce travail expérimental, nous essayons d’établir un lien entre les propriétés mécaniques de gels d’actine branchés de levure et la composition biochimique des réseaux. L’actine est un polymère semi-flexible qui fait partie du cytosquelette. De nombreux partenaires protéiques de l’actine (notés ABPs par la suite) se lient aux filaments d’actine et les agencent en différents types de réseaux. Arp2/3 est un complexe protéique qui génère la croissance de réseaux d’actine branchés. Les réseaux d’actine branchés en croissance intéressent tout particulièrement physiciens comme biologistes car ils sont capables de développer des forces nécessaires à de nombreux processus vitaux pour la cellule, comme l’endocytose. Nous avons ici étudié les propriétés mécaniques de gels d’actine branchés reconstitués in vitro, en nous focalisant sur le rôle d’un type d’ABPs en particulier, les protéines de réticulation. Il nous a été possible de quantifier et de comparer l’effet de trois protéines de réticulation différentes sur la mécanique des réseaux d’actine branchés de levure.Afin de mener à bien cette étude, nous avons combiné deux puissantes techniques expérimentales.Nous avons utilisé une technique de mesure des propriétés mécaniques basée sur l’utilisation de colloïdes superparamagnétiques développée au laboratoire. Cette technique permet de réaliser des mesures quantitatives et à haut débit sur des gels polymères très fins (quelques centaines de nanomètres d’épaisseur). Les réseaux ont été reconstitués in vitro grâce à la fonctionnalisation des billes superparamagnétiques avec Las17, une protéine que notre collaborateur biologiste a identifiée comme suffisant à activer Arp2/3 chez la levure. Nous avons de plus combiné deux approches complémentaires en travaillant à la fois sur des extraits cellulaires de levure contenant toutes les ABPs des réseaux Arp2/3 et à la fois sur des mélanges de quelques protéines purifiées.L’approche « top-down » est basée sur l’utilisation d’extraits cellulaires de mutants de la levure n’exprimant pas une ou des protéine(s) d’intérêt(s), et l’approche « bottom-up » sur l’addition de la protéine étudiée dans le système simplifié de quelques protéines purifiées. / In this experimental work we tried to quantify the mechanical properties of yeast branchedactin networks with regard to their biochemical composition. Actin is a semi-flexible biopolymerthat is assembled as part of the cytoskeleton. Proteins partners of actin (ABPs) shape itsfilaments into different type of networks. Arp2/3 is a protein complex that has the propertyto generate branched actin gels. Growing branched actin networks are of particular interest forboth biologists and physicists because of their ability to generate forces necessary to many vitalprocesses such as endocytosis. Here we study in vitro the mechanical properties of such networks,and we focus on the role of one type of actin binding proteins, the crosslinkers. This family ofproteins appears to play a role in both the elastic, viscous and plastic properties of the gels. Weare able to quantify and to compare the impact of three different crosslinkers on branched actinnetworks in yeast.In order to conduct said study, we combined two powerful experimental methods. We used asuperparamagnetic particle-based mechanical measurement technique that was developed in thelab and allows quantitative, high-throughput measurements on very thin gels. And the networkswere reconstituted in vitro by functionalization of the magnetic particles with Las17, which hasbeen showed to activate Arp2/3 for the yeast by our biologist collaborator. We furthermoreworked on both yeast extracts containing all the ABPs of the Arp2/3 networks, and with setsof a few purified proteins, in order to combine a « top-down » (use of mutations in yeast toprevent the expression of protein(s) of interest) and a « bottom-up » (addition of a protein ofinterest in a simplified system) approaches.

La nutrition est un élément clé du maintien de la performance opérationnelle chez le chien de service, lequel fait souvent face à des périodes de travail intense suivies de périodes de récupération de courte durée, l’enchaînement des efforts se répétant fréquemment sur plusieurs jours. Afin d’optimiser la performance, d’éviter l’émergence de pathologies liées à l’effort physique et aux contraintes mentales, et d’améliorer la récupération, l’alimentation est maintenant intégrée de manière prépondérante dans la préparation des athlètes de haut niveau que sont ces chiens. Les objectifs de ce travail furent de : (1) concevoir un supplément nutritionnel de mise/maintien en condition et en étudier les impacts biologiques lorsqu’il est distribué avant et pendant l’effort physique, en s’intéressant plus particulièrement à son adaptation au métabolisme spécifique de l’effort demandé ; (2) concevoir un supplément nutritionnel de récupération et en étudier les impacts biologiques lorsque distribué après l’effort physique en s’axant sur les capacités de récupération à court terme. Le premier supplément développé dans cette thèse se présente sous forme extrudée spécialement conçu, et contenant des acides gras à chaînes courtes et moyennes, associés à un complexe antioxydant. Distribué une heure avant, et au bout de vingt minutes d’effort dans un protocole de course en continu chez le chien de recherche de personnes, il a généré une amélioration de la réponse de l’organisme à l’exercice via un impact positif sur les paramètres physiologiques cardiovasculaires, l’augmentation des triglycérides circulants en début d’effort, et la moindre expression plasmatique de marqueurs pro-inflammatoires et du stress oxydatif dans le groupe supplémenté. Notre deuxième étude, portant sur une supplémentation post-effort chez le chien militaire, a pour objectif d’observer l’impact d’un mélange de maltodextrines (1,5g/kg de poids corporel) et protéines auparavant sélectionnée (0,3g/kg de poids corporel) distribué immédiatement après effort, durant trois périodes d’exercice intense séparées par une heure de repos au cours d’une même journée. Nos résultats montrent une moindre augmentation plasmatique des marqueurs de l’inflammation et des témoins de lésions musculaires dans le groupe supplémenté. Des études complémentaires sont indispensables à envisager pour adapter la supplémentation à chaque typologie d’effort (endurance, mixte, résistance), en testant différents apports qualitatifs et quantitatifs. Elles permettront également de préciser les moments optimaux de distribution de celle-ci (prise unique ou fractionné, délai par rapport à l’effort), et de l’adapter aux conditions environnementales (en particulier les climats chauds, sources de nombreux problèmes chez les chiens de service projetés en opérations extérieures). / Nutrition is a key point in order to maintain performance during operationnal missions in the service dog, who often faces intense periods of work, followed by short resting periods, with a high number of working periods during several consecutive days. To optimise performance, reduce pathologies related to an intense physical exercise and mental stress and improve recovery, nutrition is now considered as one of the most important point in those elite athletes. This work objective were : (1) to develop a nutritionnal supplementation to set and maintain physical conditions when distributed before and during physical exercise, focusing our approach on the necessary adaptation to the specific metabolism involved during the exercise ; (2) to develop a nutritionnal supplementation for the recovery period, distributed just after the exercise and study the consequences of its distribution on biological markers during short term recovery period. The first supplement develop in this work contain short and medium chains fatty acids associated with an antioxidant complex. Given one hour before the work, and after a twenty minutes run during a continuous running test performed on search and rescue dogs, this supplement shows positive impacts on cardiovascular parameters, an increase of triglycerids at the onset of exercise, a reduction of plasmatic expression of proinflammatory and oxidative stress markers in the supplemented group. Our second study focusses on postexercise nutritionnal supplementation in the military dog, in order to observe impacts on a mix of maltodextrins (1.5g/kg body weight) and proteins (0.3g/kg body weight) provided just after the exercise, during three periodsof intense exercise separated by one hour rest periods during a single day. Our results include a reduction of plasmatic inflammatory markers production and of mucular lesions markers in the supplemented group. Further studies are required in order to adapt nutitionnal supplementation to each type of exercise (endurance, mix, resistance), by testing different qualitative and quantitative inputs. They will also permit to precise optimal timing for its distribution (single or fractionned inputs, timing before or after the exercise), and to adapt it to environmental conditions (especially hot climate, that is a cause of numerous problems for service dogs sent to oversees operations).

Depuis une dizaine d'années, les polymères hyperbranchés sont apparus dans la littérature. Ils possèdent un grand nombre de branchements ainsi qu'un grand nombre de groupes terminaux. La structure globulaire des polymères hyperbranchés les empêche de former des enchevêtrements. Il en résulte un avantage décisif pour leur application sous forme de revêtement de surface: les polymères hyperbranchés ont une viscosité plus faible à l'état fondu que les polymères linéaires. Cela permet aisément de les étaler sous forme de films minces sans utiliser de solvant. De plus, les polymères hyperbranchés possèdent un grand nombre de groupes terminaux qui peuvent être fonctionnalisés avec des monomères photoréticulables.<p>Le but du travail de thèse est d'obtenir de nouveaux revêtements de surface, à partir de polymères hyperbranchés ou de polymères fortement branchés, qui trouveront leur application dans l'industrie chimique.<p><p>La thèse s'articule autour de trois chapitres de synthèse suivis d'un chapitre traitant de la photoréactivité des oligomères linéaires, fortement branchés, et hyperbranchés.<p><p>La première approche de synthèse envisagée est la copolymérisation alternante radicalaire. Divers maléimides ont été engagés dans des copolymérisations radicalaires avec des allyléthers sans succès. <p>Lorsque ces derniers sont remplacés par des vinyls éthers, une copolymérisation alternante est observée. Néanmoins, une importante irreproductibilité est constatée, certains batchs donnant lieu à une gélification.<p><p>La seconde voie de synthèse étudiée est l'approche classique de polycondensation de monomères de type AB2 .Le monomère AB2 est obtenu par addition de Michael de la diéthanolamine sur l'acrylate de méthyle. La polycondensation est concomitante avec l'acrylation des fonctions alcools. La compétition entre ces deux réactions limite les masses molaires accessibles bien que les réactions de transestérification soient catalysées par des dérivés du Zr et que la stoechiométrie ait été variée.<p><p>La troisième voie de synthèse se base aussi sur la réaction de Michael. Des oligomères fortement branchés sont obtenus à partir de 1,6-hexanedioldiacrylate et d'éthylènediamine. Leurs analogues linéaires sont synthétisés en remplaçant l'éthylènediamine par la propylamine. Lors de ces synthèses, il est apparu que les oligomères fortement branchés ont une viscosité supérieure à celle des oligomères linéaires!<p><p>Les oligomères hyperbranchés et acrylés, les oligomères linéaires et leurs analogues fortement branchés ont été étudiés du point de vue de leur photoréticulation sous rayonnement UV. Contrairement à ce qui était attendu, ils se sont montrés moins réactifs que les produits les plus performants de Cytec-Surface Specialties. Lors de cette étude, l'effet bénéfique des mines tertiaires sur l'inhibition par l'oxygène est apparu plus complexe que décrit dans la littérature. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished