Quelque soit la zone de culture, l'anacardier (Anacardium occidentale L.) est essentiellement cultivé pour la production de noix de cajou, filière d'une grande importance socio-économique notamment au Brésil. Le jus de cajou est un produit secondaire qui résulte du pressage du pédoncule hypertrophié de la noix appelé pomme de cajou (pseudo-fruit). Le traitement des pommes engendre de grands volumes de déchets solides qui sont soit mis en décharge, soit utilisés pour l'alimentation animale. Dans ce contexte, le travail a pour objectif de proposer et d'évaluer un nouveau procédé permettant d'accroître la valeur ajoutée de ce sous-produit en extrayant les caroténoïdes qu'il contient. Le procédé comporte 3 opérations successives : une extraction par pressage associée à une macération enzymatique, une concentration à froid de l'extrait par microfiltration tangentielle et une purification par diafiltration. La première opération a été optimisée à l'aide de 2 plans d'expériences : un plan de criblage de facteurs de Plackett-Burmam (matrice de Hadamard) pour sélectionner les paramètres opératoires les plus influents suivi d'un plan central composite pour les optimiser. La dose de pectinase utilisée durant la macération et la force appliquée lors du pressage sont les paramètres les plus influents sur le profil caroténoïdique de l'extrait. De fortes doses de pectinase associées à une force de pressage élevée permettent d'obtenir à la fois un extrait plus riche en caroténoïdes et une meilleure densité de flux de perméat en microfiltration. L'utilisation de plusieurs cycles successifs de pressage permet d'augmenter les teneurs en caroténoïdes de l'extrait mais augmente également son pouvoir colmatant en microfiltration. L'étude de la concentration de l'extrait par microfiltration tangentielle a montré qu'il est possible d'atteindre un facteur de réduction volumique (FRV) de 20 en maintenant des densité de flux de perméat supérieures à 100 L.h-1.m-2. Les caroténoïdes sont concentrés à hauteur du FRV choisi (jusqu'à 20 fois). La diafiltration a permis de purifier 5 fois les caroténoïdes par rapport à la matière sèche. Un modèle simple basé sur des bilans matières pour prévoir l'impact du FRV et du diavolume sur la composition de l'extrait a été développé et validé. L'extrait final obtenu présente une teneur en caroténoïdes de 70 mg.kg-1. Parmi les 11 molécules identifiées par HPLC-DAD, les caroténoïdes majoritaires sont les isomères cis et trans de l'auroxanthine, la β-cryptoxanthine et le β-carotène. Les extraits finaux obtenus se présentent sous forme de liquides visqueux de couleur jaune intense, faciles à disperser dans l'eau. Ils possèdent un fort potentiel d'utilisation dans la formulation des aliments comme colorant naturel. / Whatever is the area of plantation, cashew (Anacardium occidentale L.) is grown primarily for the production of nuts, a supply chain that has great socioeconomic importance, especially in Brazil. The cashew juice is a by-product that results from pressing the nut hypertrophied peduncle, known as cashew apple, a juicy pseudo fruit. Peduncle processing generates large volumes of industrial solid waste that are usually discarded or sometimes used as animal feed. In this context, this work aimed to propose and evaluate a new process that provides an added value to this industrial byproduct, extracting carotenoids that were contained therein. The process comprised three successive operations: an extraction by pressing associated to an enzymatic maceration, a cold concentration of the extract by crossflow microfiltration and a purification by diafiltration. The first operation was optimized with the use of two experimental designs: a Plackett-Burmam (Hadamard matrix) plan for factors screening to select the most influential operating parameters, followed by a central composite design for optimization. The dose of pectinase used during maceration and the applied force used during the pressing operation were the most influential parameters on the carotenoid extract profile. High doses of pectinase associated with a high pressing force led to a richer carotenoid extract and enhanced the permeate flux in microfiltration. The use of several successive cycles of compression increased the carotenoid content of the extract but also increased its fouling properties during microfiltration. The extract concentration by crossflow microfiltration study showed that it was possible to reach values of volumetric reduction ratio (VRR) of about 20, maintaining the permeate flux above 100 Lh-1.m-2. The carotenoids were concentrated in the same levels of FRV (up to 20 times). The diafiltration allowed purification of carotenoids 5 times in relation to the dry matter. A simple model, based on a mass balance to predict the impact of VRR and diavolume on the extract composition was developed and validated. The final extract obtained presented a carotenoid content of 70 mg.kg-1. Among the 11 compounds identified by HPLC-DAD, the main carotenoids were cis and trans isomers of auroxanthine, β-cryptoxanthin and β-carotene. The final extracts obtained were in the form of viscous liquids of a yellow intense color, and easily dispersed in water. These concentrates have a strong potential for use in the formulation of foods and beverages as a natural dye.

L'un des phénomènes les plus importants survenus pendant la maturation du fruit de tomate est le changement de couleur du vert au rouge. Ce changement a lieu dans les plastes et correspond à la différenciation des plastes photosynthétiques, les chloroplastes, en plastes non-photosynthétiques qui accumulent des caroténoïdes, les chromoplastes. Dans cette thèse, nous présentons d'abord une introduction bibliographique sur le domaine de la transition chloroplaste-chromoplaste, en décrivant les modifications structurales et physiologiques qui se produisent pendant la transition. Puis, dans le premier chapitre, nous présentons des observations microscopiques de plastes isolés à trois stades de mûrissement, puis des enregistrements en temps réel de la fluorescence des pigments sur les tranches de fruits de tomate. Il a été possible de montrer que la transition chloroplaste-chromoplaste était synchrone pour tous les plastes d'une seule cellule et que tous les chromoplastes proviennent de chloroplastes préexistants. Dans le deuxième chapitre, une approche protéomique quantitative de la transition chloroplaste-chromoplaste est présentée, pour identifier les protéines différentiellement exprimées. Le traitement des données a identifié 1932 protéines parmi lesquelles 1529 ont été quantifiées par spectrométrie de masse. Les procédures de quantification ont ensuite été validées par WESTERN blot de certaines protéines. La chromoplastogénèse comprend les changements métaboliques suivants : diminution de l'abondance des protéines de réaction à la lumière et du métabolisme des glucide, et l'augmentation de la biosynthèse des terpénoïdes et des protéines de stress. Ces changements sont couplés à la rupture de la biogenèse des thylakoïdes, des photosystèmes et des composants de production d'énergie, et l'arrêt de la division des plastes. Dans le dernier chapitre nous avons utilisé la lincomycine, un inhibiteur spécifique de la traduction à l'intérieur des plastes, afin d'étudier les effets sur la maturation des fruits et sur l'expression de gènes nucléaires impliqués dans la maturation. Les résultats préliminaires indiquent que l'inhibition de la traduction des protéines dans les plastes affecte la maturation du fruit en réduisant l'accumulation de caroténoides. L'expression de plusieurs gènes nucléaires a été modifiée mais une relation claire avec le phénotype altéré de maturation n'a pas pu être établie. Au total, notre travail donne de nouveaux aperçus sur le processus de différenciation chromoplaste et fournit des données nouvelles ressources sur le protéome plaste / One of the most important phenomenons occurring during tomato fruit ripening is the color change from green to red. This change takes place in the plastids and corresponds to the differentiation of photosynthetic plastids, chloroplasts, into non photosynthetic plastids that accumulate carotenoids, chromoplasts. In this thesis we first present a bibliographic introduction reviewing the state of the art in the field of chloroplast to chromoplast transition and describing the structural and physiological changes occurring during the transition. Then, in the first chapter we present an in situ real-time recording of pigment fluorescence on live tomato fruit slices at three ripening stages. By viewing individual plastids it was possible to show that the chloroplast to chromoplast transition was synchronous for all plastids of a single cell and that all chromoplasts derived from pre-existing chloroplasts. In chapter two, a quantitative proteomic approach of the chloroplast-to-chromoplast transition is presented that identifies differentially expressed proteins. Stringent curation and processing of the data identified 1932 proteins among which 1529 were quantified by spectral counting. The quantification procedures have been subsequently validated by immune-blot evaluation of some proteins. Chromoplastogenesis appears to comprise major metabolic shifts (decrease in abundance of proteins of light reactions and carbohydrate metabolism and increase in terpenoid biosynthesis and stress-related protein) that are coupled to the disruption of the thylakoid and photosystems biogenesis machinery, elevated energy production components and loss of plastid division machinery. In the last chapter, we have used lincomycin, a specific inhibitor of protein translation within the plastids, in order to study the effects on fruit ripening and on the expression of some ripening-related nuclear genes. Preliminary results indicate that inhibiting protein translation in the plastids affects fruit ripening by reducing the accumulation of carotenoids. The expression of several nuclear genes has been affected but a clear relationship with the altered ripening phenotype could not be established. Altogether, our work gives new insights on the chromoplast differentiation process and provides novel resource data on the plastid proteome

Les cyanobactéries sont des organismes photosynthétiques capables de convertir le CO₂ en composés organiques et de produire de l’oxygène en utilisant l’énergie lumineuse. Néanmoins, de fortes intensités lumineuses saturent l'appareil photosynthétique, ce qui conduit à la production d'espèces réactives de l'oxygène, dangereuses pour la cellule. Pour y faire face, la photoactive orange carotenoid protein (OCP) induit une dissipation thermique de l’énergie excédentaire récoltée par le complexe d’antennes, le phycobilisome (PBS), afin de diminuer l’énergie arrivant aux centres photochimiques. L'OCP est composé de deux domaines), le domaine C-terminal (CTD) et le domaine N-terminal (NTD), reliés par un domaine de liason flexible (linker). Pendant la photoactivation, le caroténoïde est transféré vers le NTD, les domaines se séparent et le NTD peut interagir avec le PBS. Trois familles d'OCP coexistent (OCPX, OCP1 et OCP2) dans les cyanobactéries modernes. Outre l'OCP, de nombreuses cyanobactéries contiennent également des homologues des domaines OCP, le CTDH et HCP. Les HCP sont une famille de protéines caroténoïdes présentant différents traits photoprotecteurs. La plupart d'entre eux sont de très bons quenchers d'oxygène singulet, et un subclade est capable d'interagir avec le PBS et d'induire une dissipation de l'énergie thermique comme l'OCP. Le rôle de CTDH était inconnu. La présence de ces homologues parallèlement à l'OCP a conforté l'idée générale que l'OCP a une origine évolutive modulaire et que la CTDH et HCP pourraient interagir pour former un complexe OCP-like ayant des caractéristiques et une fonction similaires à celles de l'OCP. Dans cette thèse, je présente la première caractérisation des protéines CTDH. Les CTDH sont des dimères se liant à une molécule de caroténoïde. Le rôle principal de la CTDH est de transférer son caroténoïde au HCP. De plus, les CTDH sont capables de récupérer les caroténoïdes des membranes contrairement aux HCP. Ces résultats suggèrent fortement que les CTDH sont des transporteurs de caroténoïde qui assurent le chargement en caroténoïde sur les HCP. Ce nouveau mécanisme de translocation des caroténoïdes pourrait être multidirectionnel. La résolution de deux structures tridimensionnelles de l'ApoCTDH d'Anabaena a montré que la queue C-terminale du CTDH (CTT) peut adopter différentes conformations. De plus, l'analyse de mutation a démontré que le CTT joue un rôle essentiel dans la translocation des caroténoïdes. Enfin, je rapporte une caractérisation moléculaire du linker reliant les domaines de différents OCP modernes et son rôle au cours de l'évolution de l'OCP. Tout d’abord, j’ai caractérisé les OCP des trois subclades, y compris l’OCPX non caractérisé. OCPX et OCP2 présentent une désactivation rapide par rapport à OCP1. Alors que OCP1 et OCPX peuvent dimériser, OCP2 est stable en tant que monomère. Enfin, j'ai constaté que le linker est essentiel pour la désactivation de l'OCP et qu'il régule la photoactivation. Dans OCP1 et OCPX, le linker ralentit la photoactivation, tandis que dans OCP2, il augmente le taux de photoactivation. L'analyse bioinformatique complète cette caractérisation et fournit une image claire de l'évolution de l'OCP pour répondre efficacement aux conditions de stress. / Cyanobacteria are photosynthetic organisms capable of CO₂ conversion into organic compounds and production of O2 by using light energy. Nevertheless, high light intensities saturate the photosynthetic apparatus leading to production of reactive oxygen species, which are dangerous for the cell. To cope with this, the photoactive Orange Carotenoid Protein (OCP) induces thermal dissipation of the excess energy harvested by the antenna complex, the phycobilisome (PBS) to decrease the energy arriving at the photochemical centers. The OCP is composed of two domains connected by a flexible linker, the C-terminal domain (CTD) and the N-terminal domain (NTD). During photoactivation, the carotenoid is translocated to the NTD, the domains separate and the NTD is able to interact with the PBS. Three OCP families co-exist (OCPX, OCP1 and OCP2) in modern cyanobacteria. In addition to the OCP, many cyanobacteria also contain homologs of OCP domains, the CTDH and HCP. The HCPs are a family of carotenoid proteins with different photoprotective traits. Most of them are very good singlet oxygen quenchers, and one sub-clade is able to interact with the PBS and to induce thermal energy dissipation like OCP. The role of CTDH was unknown. The presence of these homologs in parallel to the OCP supported the general idea that the OCP has a modular evolutionary origin and that the CTDH and HCP can interact forming an OCP-like complex with similar characteristics and function than the OCP.In this thesis, I present the first characterization of the CTDH proteins. CTDHs are dimers binding a carotenoid molecule. The main role of the CTDH is to transfer its carotenoid to the HCP. In addition, CTDHs are able to uptake carotenoids from membranes but not HCPs. These results strongly suggested that the CTDHs are carotenoid carriers that ensure the proper carotenoid loading into HCPs. This novel carotenoid translocation mechanism could be multidirectional. The resolution of two tridimensional structures of the ApoCTDH from Anabaena showed that the C-terminal tail of the CTDH (CTT) can populate different conformations. Moreover, mutational analysis demonstrated that the CTT has an essential role in carotenoid translocation. Finally, I report a molecular characterization of the flexible linker connecting the domains of different modern OCPs and its role during the evolution of the OCP. First, I characterized OCPs from the three subclades, including the uncharacterized OCPX. OCPX and OCP2 present a fast deactivation compared with OCP1. While OCP1 and OCPX can dimerize, OCP2 is stable as monomer. Finally, I found that the linker is essential for the OCP deactivation and it regulates the photoactivation. In OCP1 and OCPX the linker slows down the photoactivation, while in OCP2 it increases the photoactivation rate. Bioinformatic analysis complements this characterization and provides a clear picture of the evolution of the OCP to respond efficiently to stress conditions.

Chez les mâles, la testostérone joue un rôle important dans l'expression des signaux sexuels attractifs pour la femelle. Cependant, de nombreuses études mettent en évidence l'effet négatif de la testostérone sur les défenses immunitaires ou la résistance aux parasites. Selon l'hypothèse du handicap immunitaire (ICHH, Folstad et Karter, 1992), ce compromis permettrait d'assurer l'honnêteté du signal sexuel ; les mauvais mâles ne pouvant pas exprimer de signaux sexuels de bonne qualité tout en gérant l'immunosuppression due à la testostérone. Ma thèse a pour objectif de définir le rôle de la testostérone dans l'honnêteté des signaux sexuels dans un contexte de communication multimodale. Elle permet également de comprendre les mécanismes physiologiques par lesquels la testostérone module les signaux sexuels acoustiques et visuels chez les mâles Hyla arborea, un amphibien connu pour utiliser ces deux types de signaux pour attirer les femelles. Nos résultats montrent que les signaux sexuels acoustiques et visuels chez cette espèce sont testostéronedépendants. En revanche, puisque la testostérone n'a pas d'effet immunosuppresseur dans notre étude, elle ne serait pas le médiateur direct de l'honnêteté des signaux chez cette espèce. D'un point de vue physiologique, l'effet de la testostérone sur le chant s'explique par l'amélioration des propriétés contractiles des muscles du tronc responsables du chant lié à une augmentation de l'efficacité mitochondriale. D'autre part, les analyses biochimiques montrent que la couleur du sac vocal varie linéairement avec la quantité de pigments caroténoïdes présents dans le plasma, qui pourrait être testostérone-dépendant. Enfin, cette thèse montre également que la testostérone agit sur le comportement de chasse permettant l'acquisition de ressources énergétiques et de caroténoïdes pour le chant et la couleur des mâles / In males, testosterone plays an important role on attractive sexual signal expression. However, numerous studies highlighted that testosterone also has negative effects on immunity defenses and parasite resistance capacity. According to the immunocompetence handicap hypothesis (ICHH, Folstad and Karter, 1 992), this trade-off assures signal honesty because only good males could express powerful signals while managing the immunosuppression of testosterone. My thesis aims to define the role of testosterone on the signal honesty in a multimodal communication context. Moreover it allows us to understand some physiological mechanisms involved in the modulation of acoustic and visual signals in males Hyla arborea, an amphibian known to use both acoustic and visual signals to attract females. Our results show that acoustic and visual signals are testosterone-dependent. In contrast, since testosterone has no immunosuppression effect in our study, it would not be the direct mediator of the signal honesty in this species. From a physiological point of view, the testosterone effects on calls could be explained through the positive effect of testosterone on trunk muscle mitochondrial efficacy and their contractile properties. Besides, biochemical analyses show that vocal sac coloration varies with the amount of carotenoid pigments present in the plasma that could be testosterone-dependent. Finally, this thesis also assumes that testosterone acts on the hunting behavior permitting the acquisition of energy resources and carotenoids for singing and coloration of males

Ce travail concerne l'influence de la température sur la structure et la dynamique des protéines collectrices de lumière des bactéries pourpres dans leur environnement natif, les membranes intracytoplasmiques.<br />Pour mener à bien ces études, nous avons développé au laboratoire une approche de “calorimétrie fonctionnelle” dans les membranes intracytoplasmiques par des techniques de spectroscopie d'absorption, de dichroïsme circulaire et de Raman de résonance. Nous avons analysé l'effet de la température sur les propriétés spectrales de la protéine LH1 en utilisant les molécules de bactériochlorophylles comme marqueur naturel de l'assemblage des polypeptides transmembranaires, constituant l'anneau de LH1. Il existe dans la littérature de nombreuses études sur les processus d'auto-assemblage de ces protéines antennes, mais toutes réalisées après solubilisation en présence de détergent. C'est pourquoi nos études ont été réalisées sans ajout de détergent ou autres agents chaotrophes, mais directement sur les membranes intracytoplasmiques contenant la protéine LH1 surexprimée naturellement, dans le but de comparer les chemins de dissociation-réassociation de ces protéines selon qu'elles sont extraites ou non de leur milieu natif.<br />Nous avons montré que la variation de température autour de valeurs proches des conditions physiologiques révèle la dynamique de la structure des protéines LH1 et LH2. Ces résultats mettent en évidence l'existence d'un équilibre entre deux formes spectrales démontrant une flexibilité conformationnelle des protéines antennes dans leur environnement natif. <br /> A des températures élevées, nous montrons qu'il est possible de dissocier de manière réversible la protéine LH1, mais que le processus de dissociation et réassociation de la protéine suit un chemin différent de celui observé à partir de la protéine solubilisée.<br /> Ces études montrent l'importance des interactions entre bactériochlorophylles pour l'oligomérisation et le fonctionnement des protéines antennes dans leur “milieu naturel”