Le mercure (Hg) est un polluant métallique préoccupant de par sa toxicité et son omniprésence dans les écosystèmes aquatiques. Sous sa forme méthylée, il est capable de se bioaccumuler dans les organismes et d’être bioamplifié le long de la chaîne trophique. La méthylation du Hg est un processus biotique principalement attribué aux microorganismes sulfato-réducteurs (MSR). La rhizosphère des plantes aquatiques a été récemment identifiée comme un compartiment privilégié de la méthylation du Hg dans certains écosystèmes tropicaux et boréaux. Les objectifs de cette étude étaient de déterminer l’influence des plantes aquatiques sur la biogéochimie et la bioaccumulation du Hg et le rôle que jouent les MSR dans ce processus au sein des écosystèmes aquatiques landais. L’utilisation de traceurs isotopiques stables du Hg a permis d’identifier le compartiment « plantes aquatiques » comme un lieu privilégié des transformations des espèces mercurielles (méthylation/ déméthylation du Hg) et comme la principale source de méthylmercure (MeHg) dans ces écosystèmes tempérés. La combinaison des approches moléculaires (T-RFLP, clonage, séquençage) et culturales (isolement, détection de MeHg par biosenseur) a démontré l’implication de MSR du genre Desulfovibrio dans le processus de méthylation du Hg au sein de la rhizoplane aquatique. D’après une expérience menée en microcosmes utilisant un traceur isotopique du Hg, le MeHg formé au niveau de la rhizosplane aquatique serait biodisponible pour la chaîne trophique. Cette dernière observation est à relier à des concentrations en Hg significatives, observées in situ, pour certains poissons de fin de chaîne alimentaire. / Mercury (Hg) is a metallic pollutant worrying because of its toxicity and ubiquity in aquatic ecosystems. Its organic form is easily bioaccumulated in organisms and biomagnified along food webs. Hg methylation is a biotic process mainly attributed to sulfate-reducing prokaryotes (SRP). The rhizoplane of aquatic plants has recently been identified as the principal compartment involved in Hg methylation in some tropical and boreal ecosystems. The objectives of this study were to determine the influence of aquatic plants on the biogeochemistry and bioaccumulation of Hg and the role of SRP in this process in the aquatic ecosystems of the Landes (South Western France). The use of Hg stable isotopic tracers allowed to identify the "aquatic plants" compartment as the main place for Hg species transformations (methylation / demethylation of Hg) and the main source of methylmercury (MeHg) in these temperate ecosystems. The combination of molecular (T-RFLP, cloning, sequencing) and cultural (isolation, MeHg detection by biosensor) approaches demonstrated the involvement of populations related to the genus Desulfovibrio in the process of Hg methylation in the aquatic rhizoplane. According to an experiment conducted in microcosms using a Hg isotopic tracer, MeHg formed in the aquatic rhizoplane seems to be bioavailable to the food chain. This last observation is linked to significant Hg concentrations, observed in situ, for some carnivorous fishes (end of the food chain).

Les récepteurs nucléaires sont des facteurs de transcription qui exercent leur fonction via le contrôle de la transcription de leurs gènes cibles, une régulation qui est dépendante de cofacteurs associés. Les complexes transcriptionnels ainsi formés dialogueront avec l’environnement chromatinien (méthylation de l’ADN, remodelage des nucléosomes, modifications post-traductionnelles des histones) afin de promouvoir la répression ou l’activation transcriptionnelle des cibles géniques de ces récepteurs. Ce projet a identifié une interaction entre la lysine déméthylase LSD1 et le récepteur nucléaire orphelin ERRα dans des cellules humaines de cancers du sein. LSD1 protège ERRα d’une dégradation protéasomale de manière indépendante de son activité catalytique. Par ailleurs, LSD1 déméthyle H3K9 et H3K4 in vivo, mais est incapable in vitro de déméthyler H3K9. La présence de ERRα révèle cette activité de LSD1 sur H3K9, suggérant que le complexe ERRα -LSD1 agit comme un régulateur positif de la transcription. En ce sens, ERRα et LSD1 régulent un nombre important de gènes communs identifiés par RNAseq. Ainsi, 10 gènes activés ont été sélectionnés et le recrutement de ERRα et LSD1 a été examiné sur ces cibles géniques. En association avec les résultats obtenus in vitro, nous avons observé in vivo qu’en absence de ERRα ou LSD1, les gènes activés par ces deux partenaires présentent une augmentation de la marque répressive H3K9me2 sans affecter H3K4me2 au niveau du site d’initiation de la transcription. En conclusion, LSD1 interagit avec ERRα et inhibe sa dégradation, conduisant à une coopération transcriptionnelle de ces protéines. Pour la première fois, un rôle direct de ERRα sur l’environnement chromatinien a été identifié via l’activité de LSD1 sur des marques répressives d’histones. / Nuclear receptors are transcription factors that cooperate with chromatin associated factors to promote their activities. These transcriptional complexes are able to modulate the chromatin landscape to repress or promote transcription. Interestingly, there is an intricate cross-talk between these complexes and the chromatin environment that can influence each other to coordinate gene expression led by nuclear receptors. Post-translational modifications of histones regulate in part, DNA accessibility and the activities of nuclear receptors. One of these histone modifiers is LSD1, which is known to demethylate lysines 4 (H3K4) and 9 (H3K9) on histone 3. This manuscript focuses on the discovered LSD1-ERRα complex in human cancer cell lines. LSD1 interacts with ERRα, hence, modulates ERRα protein stability via a demethylation independent manner. Moreover, LSD1 is able to demethylate H3K4me2 in vitro but not H3K9me2. Interestingly, we observed that ERRα is able to switch LSD1 activity toward H3K9me2 to promote gene transcription without any additional cofactor in vitro. To confirm this effect in vivo, a transcriptomic analysis on mammary cancer cells was performed and highlights common target genes between ERRα and LSD1. We selected 10 genes activated by both and verified ERRα and LSD1 recruitment on these targets. Moreover, upon knock-down of ERRα or LSD1, the transcriptional start sites of activated genes -bound and regulated by both proteins- are enriched in the repressive mark H3K9me2. Altogether, these results describe a positive regulation of ERRα by LSD1 which in turn, drives the demethylase activity on H3K9me2 to promote transcription. Finally, these data highlight a direct function of ERRα on chromatin landscape.

La méthylation de l'ADN génomique est l'un des principaux mécanismes épigénétiques qui conduisent à des changements stables et héréditaires de l'expression des gènes sans que cela s’accompagne de la modification de la séquence d'ADN sous-jacente. Elle fait référence à l'addition d'un groupement méthyl sur le carbone 5 des cytosines (5meC). Ces dernières années, l’étude des mécanismes régulant la mise en place et le maintien de de cette méthylation est devenu un thème de recherche importante, en raison de son rôle essentiel dans la régulation du fonctionnement du génome des plantes et des mammifères. La distribution des 5meC sur l’ensemble du génome d’un organisme, encore appelé méthylome, peut être déterminée par différentes méthodes dont le séquençage de l’ADN génomique après traitement au bisulfite de sodium (WGBS ou méthyl C séq). Chez les végétaux, la méthylation de l’ADN peut se produire dans tous les contextes de séquence incluant les motifs symétriques CG et CHG et le contexte dissymétrique CHH (H pouvant être A, T ou C). En fonction du contexte de séquence, la méthylation des cytosines est mise en place et maintenue par trois types différents d'ADN méthyltransférase. [ ] Chez la plante-modèle Arabidopsis, la déméthylation active de l'ADN joue un rôle essentiel dans l'empreinte maternelle et la déméthylation l’ADN génomique lors du développement de l’albumen, mais elles ne semblent pas jouer de rôle essentiel pendant le développement de la plante chez cette espèce. La méthylation de l’ADN génomique peut aussi être perdue après la réplication de l’ADN, lorsque les mécanismes devant assurer son maintien ne sont pas actifs. On parle alors de déméthylation passive de l’ADN génomique. [ ] En conclusion, les observations présentées dans ce travail fournissent un cadre de travail permettant d’analyser les mécanismes moléculaires responsables de la déméthylation de l'ADN se produisant pendant la maturation des fruits de tomate. Ici, nous présentons une analyse complète des conséquences d’une réduction de l’expression du gène de SlDML2 sur le trancriptome et le métabolome des fruits, tout au long de leur développement. La corrélation entre les profils d’expression de gènes réalisées lors de ce travail ( variété WVA106) et les changements de la distribution de la méthylation de l’ADN telles que décrites chez la variété Ailsa craig montre qu’en plus d'un rôle général dans la régulation des gènes directement impliqués dans plusieurs voies métaboliques, plusieurs gènes codant pour des facteurs de transcription ainsi que des régulateurs épigénétiques sont également susceptibles d'être directement contrôlés par la méthylation de leur région promotrice. Cependant, nous ne pouvions pas établir une relation stricte entre la diminution de la méthylation de l'ADN et l'induction de l'expression des gènes, car de nombreux gènes présentant une diminution du niveau de méthylation de l'ADN dans leur région promotrice pendant la maturation des fruits sauvages correspondent à des gènes normalement réprimés. Ceci suggère que la méthylation active de l'ADN serait nécessaire à leur répression pendant le processus de maturation. Ainsi la relation entre la déméthylation de l'ADN et l'expression des gènes pourrait être plus complexe et ne se limiterait pas à la simple hypothèse de départ de ce travail: la déméthylation de l'ADN est nécessaire à l'expression de gènes induits au cours de la maturation. La déméthylation active de l'ADN pourrait également être nécessaire à la répression de gènes exprimés uniquement lors des phases précoces du développement des fruits et réprimés lors du murissement. / DNA methylation is one of the epigenetic mechanisms that lead to stable and heritable changes in gene expression without alteration on DNA sequence. DNA methylation refers to the addition of a methyl group to the fifth position of the cytosine ring. In recent years, DNA methylation is becoming more and more widely studied, because of its importance in mammals and plants. Methylated cytosines distribution can be determined across the genome at single-nucleotide resolution, that is methylome, using whole genome bisulfite-sequencing (BS-seq) approaches. [ ] Solanum lycopersicum (tomato) is an important agronomic crop and the main model to study the development and ripening process of climacteric fleshy fruit. Recent studies have now shown that the development and ripening of fleshy fruits relies on the establishment and maintenance of differential transcription patterns and complex regulatory pathways that involve both genetic and hormonal controls are operating at these developmental phases. However, it appears that a full understanding of fruit development and ripening will not be achieved based only on genetic models as suggested by recent studies, which showing an important decrease in global methylation level and demethylation at specific promoters during fruit ripening. [ ] In conclusion, the observations presented in this work provide a framework for analysis of the molecular mechanism of DNA demethylation during fruit ripening of tomato. Here, we provide a comprehensive analysis of the knock down SlDML2 on the trancriptome, metaoblom and DNA methylation in the promoter analysis. The large transcriptional reprogramming that occured in mutant during fruit ripeing was correlated alterations in DNA methylation. Here we highlight the central role of active DNA demethylation during tomato fruit ripening. In addition to a general role in the regulation of genes directly involved in several metabolic pathways, we also found that several transcription factors as well as epigenetic regulators are also likely under direct methylation control. However, we could not establish a district relationship between DNA reduction of DNA methylation and induction of gene expression, as not all DEGs containing a type-a DMRs (decreased DNA methylation during fruit ripening) do not correspond to genes normally induced in WT and repressed in transgenic plants. Some were corresponding to an opposite situation and in a few cases more complex methylation pattern (several DMRs) were also found. Indeed these conclusions are based on methylation analysis obtained in another variety. They might however reflect the situation of WVA106 fruits, although some variations are expectable when the methylome of DML RNAi fruits will be analyzed. Hence the relationship between DNA demethylation and gene expression might be more complex than expected, and not limited to the starting hypothesis of this work: DNA demethylation is an absolute requirement for the expression of critical ripening induced genes. This is indeed clearly in this study, but the analysis presented here also suggest that DNA demethylation might also be necessary for the repression of several genes as well. In addition, from the rencent study in Arabidopsis, ROS1 were found preferentially targets transposable elements (TEs) which are closer to protein coding genes and intergenic regions, which suggesting that ROS1 may prevent DNA methylation spreading from TEs to nearby genes. While in tomato, as our analysis, we found the methylation level of promoter of a number of genes was altered during fruit ripening, therefore, through methylome analysis, we will also get the preference of DNA methylation on TE, this analysis will give us idea that demethylation in fleshy fruit may has other distinct function as it is in Arabidopsis.

Chez les mammifères, la méthylation est une marque épigénétique ciblant la cytosine principalement dans un contexte CpG pour produire une 5mC. 5mC est très sensible à une déamination spontanée ou enzymatique, conduisant à la formation d'un mésappariement G/T. La 5mCpeut également être oxydée pour former successivement la 5hmC, la 5fC et la 5caC. Ces modifications de la 5mC participent aux processus actifs de déméthylation de l’ADN. Chez les mammifères, la thymine, dans le mésappariement G/T, est clivée par TDG et MBD4. TDG est également en mesure d'exciser 5fC et 5caC. Cette thèse avait pour but de clarifier la fonction de TDG et MBD4 dans la dynamique de la 5mC. Nous avons montré que MBD4 est associée aux protéines de réparation des mésappariements. Les tests enzymatiques, in vitro, montrent que le complexe MBD4/MMR a une activité bifonctionnelle (glycosylase/lyase) spécifique pour G/T, qui est régulée par la méthylation. Pour TDG, nous avons ciblé cette enzyme dans les cellules MEF et caractérisé la distribution des cytosines modifiées. Les résultats montrent des profils de méthylation/oxydation d'ADN qui sont régulés par TDG et surviennent principalement au niveau des répétitions de CA et dans les rétroéléments spécifiques de la lignée souris. / In mammals, methylation is an epigenetic mark targeting cytosine mainly in a CpG context, producing 5mC. 5mC is highly sensitive to a spontaneous or enzymatic deamination leading to G/Tmismatch. 5mC can also be oxidized to 5- 5hmC, 5fC and 5caC. These modifications of 5mC participate in the active demethylation processes. In mammals, the thymine in G/T mismatch is cleaved by TDG and MBD4 glycosylases. TDG is able also to excise the 5fC and 5caC.This thesis was to clarify the function of TDG and MBD4 in the dynamics of 5mC. We showed that MBD4 is associated with PMS2, MLH1, MSH2 and MSH6 proteins, four proteins involved in DNA mismatch repair (MMR). The in vitro enzymatic tests show that MBD4/MMR complex has a bifunctional glycosylase/lyase activity specific for G/T and is regulated by methylation.For TDG, we targeted this enzyme in MEF cells and characterized the distribution of modified cytosines. The results show that DNA methylation/oxidation patterns are regulated by TDG and occur mainly at CA repeats and at the mouse-lineage specific retro-elements.

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Les polyphénols et les phénols sont des molécules organiques largement présentes dans le règne végétal et souvent évaluées pour leur potentiel pharmacologique. Ces travaux de thèse concernent la synthèse totale de gallotannins, une classe importante de polyphénols, et l’hémisynthèse de la norbergénine, un C-arylglucoside naturel. Les gallotannins font partie des tannins hydrolysables dont la biosynthèse conduit à des structures chimiques caractérisées par la présence, sur un cœur glucopyranose, de plusieurs unités galloyle liées les unes aux autres par des liaisons méta-depside. Aucune synthèse chimique de ces composés n’ayant été décrite à ce jour, nous avons réalisé la synthèse totale de gallotannins naturels et de leurs anomères non naturels porteurs de motifs di- ou tri-galloyle depside. Ces travaux ont également permis d’étudier l’équilibre méta-para de ces motifs en solution. Quant à l’hémisynthèse de la norbergénine, elle a été réalisée avec succès en une seule étape à partir de la bergénine, un C-arylglucoside commercial, par réaction de O-déméthylation oxydante au SIBX (version stabilisée commerciale du iodane_λ5 IBX). Cette réaction chimiosélective a également été appliquée à des 2-méthoxyphénols et a notamment permis l’obtention de l’hydroxytyrosol à partir de l’alcool homovanillique. / Polyphenols and phenols are organic molecules widely found in the plant kingdom and very often evaluated for their pharmacological potential. This thesis work describes the total synthesis of gallotannins, an important class of polyphenols, and the hemisynthesis of norbergenin, a natural C-arylglucoside. The gallotannins belong to the hydrolysable tannins whose biosynthesis leads to chemical structures characterized by the presence, on a glucopyranose core, of several galloyl units linked ones to the others by meta-depside bonds. No chemical synthesis of these compounds have been reported to date, so we completed the total synthesis of several naturally occurring meta-depsidic gallotannins and their non natural anomers that contain di- or tri-galloyl motifs. This work also allowed the study of the meta-para equilibrium of these motifs in solution. For the norbergenin hemisynthesis, it was successfully achieved in a one step reaction from bergenin, a commercial C-arylglucoside, by a SIBX-mediated oxidative O-demethylation (SIBX = commercially available stabilized version of the λ5 _iodane IBX). This chemoselective reaction was also applied to 2-methoxyphenols and notably allowed the hemisynthesis of hydroxytyrosol from homovanillyl alcohol.

L'arthrose (OA) est une maladie articulaire dégénérative, classée comme la forme la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée par la dégénérescence du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale, et le remodelage de l’os sous-chondral. Ces changements structurels et fonctionnels sont dues à de nombreux facteurs. Les cytokines, les prostaglandines (PG), et les espèces réactives de l'oxygène sont les principaux médiateurs impliqués dans la pathophysiologie de l'OA. L'interleukine-1β (IL-1β) est une cytokine pro-inflammatoire majeure qui joue un rôle crucial dans l'OA. L'IL-1β induit l'expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2), la microsomale prostaglandine E synthase-1 (mPGES-1), la synthase inductible de l'oxyde nitrique (iNOS), ainsi que leurs produits la prostaglandine E2 (PGE2) et l'oxyde nitrique (NO). Ce sont des médiateurs essentiels de la réponse inflammatoire au cours de l'OA qui contribuent aux mécanismes des douleurs, de gonflement, et de destruction des tissus articulaires. Les modifications épigénétiques jouent un rôle très important dans la régulation de l’expression de ces gènes pro-inflammatoires. Parmi ces modifications, la méthylation/ déméthylation des histones joue un rôle critique dans la régulation des gènes. La méthylation/ déméthylation des histones est médiée par deux types d'enzymes: les histones méthyltransférases (HMT) et les histones déméthylases (HDM) qui favorisent l’activation et/ou la répression de la transcription. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’expression des gènes de la COX-2, la mPGES-1, et l’iNOS. L'objectif de cette étude est de déterminer si la méthylation/déméthylation des histones contribute à la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS dans des chondrocytes OA humains induits par l'IL-1β. Nous avons montré que la méthylation de la lysine K4 de l'histone H3 (H3K4) par SET-1A contribue à l’activation des gènes COX-2 et iNOS dans les chondrocytes humains OA induite par l'IL-1β. Nous avons également montré que la lysine K9 de l’histone H3 (H3K9) est déméthylée par LSD1, et que cette déméthylation contribue à l’expression de la mPGES-1 induite par IL-1β dans les chondrocytes humains OA. Nous avons aussi trouvé que les niveaux d'expression des enzymes SET-1A et LSD1 sont élevés au niveau du cartilage OA. Nos résultats montrent, pour la première fois, l'implication de la méthylation/ déméthylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS. Ces données suggèrent que ces mécanismes pourraient être une cible potentielle pour une intervention pharmacologique dans le traitement de la physiopathologie de l'OA. / Osteoarthritis (OA) is a disabling disease classified as the most common form of arthritis worldwide. It is characterized by cartilage degeneration, synovium inflammation, and subchondral bone remodeling resulting in a loss of joint function. These structural and functional changes are due to numerous factors. Cytokines, prostaglandins (PG), and reactive oxygen species are the major mediators implicated in the pathophysiology of OA. Interleukin-1 (IL-1) is a major pro-inflammatory cytokine that plays a crucial role in OA. IL-1 induces the expression of Cyclo-oxygenase-2 (COX-2), microsomal prostaglandin E synthase-1 (mPGES-1), inducible nitric oxide synthase (iNOS), as well as their products prostaglandin E2 (PGE2) and nitric oxide (NO). These are critical mediators of the inflammatory response during OA causing pain, swelling, and joint tissue destruction. The activation of these pro-inflammatory genes results from different changes at the level of chromatin known as epigenetic modifications. Epigenetic modifications such as DNA methylation and histone modifications play a crucial role in gene expression. Among these modifications, histone methylation/demethylation is the most critical one. Histone methylation/demethylation is mediated by two types of enzymes: histone methyltransferases (HMT) and histone demethylases (HDM) which can either activate or repress transcription. It is therefore necessary to understand the molecular mechanisms which underlie the regulation of COX-2, mPGES-1, and iNOS expression. The objective of this study is to investigate whether histone methylation/demethylation can modulate COX-2, mPGES-1, and iNOS expression in IL-1 induced OA human chondrocytes. We demonstrated that histone H3 lysine K4 (H3K4) methylation by SET-1A contributes to IL-1-induced COX-2 and iNOS expression in human OA Chondrocytes. We showed also that LSD1-mediated demethylation of histone H3 lysine 9 (H3K9) contributes to IL-1β-induced mPGES-1 expression in human OA chondrocytes. We found that levels of SET-1A and LSD1 expression are elevated in OA cartilage as compared with normal cartilage. Our data demonstrates, for the first time, the implication of histone methylation/demethylation in COX-2, mPGES-1, and iNOS regulation suggesting that these mechanisms could be a potential target for pharmacological intervention in the treatment of the pathophysiology of OA.

Le cancer du sein représente une cause de mortalité élevée chez la femme. Le cancer du sein est un cancer hormono-dépendant. De ce fait, il est extrêmement important de définir le rôle joué par les différents acteurs protéiques de la signalisation hormonale, notamment la signalisation œstrogénique. Parallèlement aux effets nucléaires de ERa où l'hormone lie le récepteur nucléaire et régule la transcription génique, il existe une voie dite non génomique. L'équipe a montré que les œstrogènes induisent la méthylation de ERa, qui est un prérequis au recrutement de la Pl3K et de la tyrosine kinase Src, conduisant à l'activation de molécules de signalisation telles que les MAPK et Akt, induisant prolifération et survie cellulaire. Durant ma thèse, j'ai pu démontrer que le complexe mERa/Src/Pl3K existe in vivo et constitue un nouveau biomarqueur indépendant de mauvais pronostique. La recherche de nouveaux partenaires du complexe mERa/Src/Pl3K nous a permis d'identifier le suppresseur de tumeur LKB1 et l'arginine déméthylase JMJD6. De façon surprenante, l'étude de l'expression de LKB1 par immunohistochimie dans une cohorte de tumeurs mammaires a montré une dualité fonctionnelle selon sa localisation subcellulaire. De plus, nous avons démontré que JMJD6 s'associe à ERa méthylé lorsque le récepteur est complexé à Src et Pl3K, et permet ainsi la déméthylation de ERa et la dissociation du complexe mERa/Src/Pl3K. Ce travail a ainsi pu mettre en évidence que les différents acteurs de cette signalisation peuvent constituer des éléments clés au diagnostique mais également lors de la décision thérapeutique, puisque qu'il existe des drogues peuvant cibler cette voie de signalisation / Estrogen receptor a {ERa}, belonging to the superfamily of hormone nuclear receptors, regulates many physiological processes, notably the growth and survival of breast tumor cells, acting as a ligand-dependent transcription factor. Besides to the well described transcriptional effects, estrogen also mediate extranuclear events called non genomic signaling via its receptor. /n fact, team shows that ERa is methylated and that this event is a prerequisite for the recrutement of Src and P/3K and the activation of Akt which orchestrate cell proliferation and survival. During my PhD, / demonstrated that the non genomic signaling complex mERa/Src/P/3K exists in vivo and is operative. /n addition, the complex is found to be an independent prognostic factor for disease free survival. This is an emergent concept that estrogen non genomic pathway is operative in vivo and can constitute a new therapeutic targets. The search for new partners of the complex has allowed us to identify the tumor suppressor LKB1 and arginine demethylase JMJD6. Expression of LKB1 in immunohistochemistry revealed dual properties based on its subcellular localization. When LKB1 is complexed with mERa/Src/P/3K it may acquire oncogenic properties. /n addition, JMJD6 interacts with methylated ERa when the receptor is associated with Src and P/3K, and allows the demethylation of ERa and the dissociation of the complex mERa/Src/P/3K. This work showed that estrogenic non genomic players can constitute new therapeutic targets in Breast tumors

Le mercure (Hg) est un métal lourd ubiquiste et très toxique. Présent à l’état de traces dans la colonne d’eau des milieux aquatiques, il peut cependant atteindre des concentrations très élevées en fin de chaine alimentaire car il a la particularité d’être bioaccumulé et bioamplifié dans les organismes sous forme de méthylmercure (MeHg). L’identification et la caractérisation des transformations amenant à la formation de MeHg (méthylation) ou à sa dégradation (déméthylation) sont donc de première importance pour évaluer son devenir dans les milieux aquatiques. L’utilisation du comportement des isotopes stables du Hg, à la fois en laboratoire mais aussi dans des échantillons environnementaux, a permis d’évaluer l’influence des processus biotiques et abiotiques mis en jeu dans les système aquatiques sur les transformations et donc la spéciation du Hg dans de tels environnements. Le fractionnement isotopique du Hg, pouvant être dépendant et/ou indépendant de la masse, s’est également avéré être un outil performant pour étudier sa bioaccumulation dans plusieurs membres de la chaîne alimentaire endémique du Lac Baikal (Russie). Les signatures isotopiques mesurées dans ces échantillons ont permi d’améliorer la connaissance sur la distribution, les sources et les transformations affectant les espèces du Hg dans l’écosystème de ce grand lac faisant partie du patrimoine mondial de l’UNESCO depuis 1996 et étant la plus grande réserve d’eau douce liquide de surface mondiale. / Mercury (Hg) is a toxic and ubiquitous heavy metal. Only present at trace levels in the water column of aquatic systems, it can reach high amounts in food web end-members because of its ability to bioaccumulate and biomagnify in organisms as methylmercury (MeHg). Hence, the characterization of the transformations leading to the formation (methylation) and the degradation (demethylation) of MeHg is of great concern to evaluate its fate in aquatic environments. The use of the Hg stable isotopes, during laboratory experiments or in environmental samples, allowed to identify and characterize several biotic and biotic pathways involved in Hg transformations and speciation in aquatic systems. The study of Hg mass-dependent and/or mass-independent fractionation was also a competitive tool to assess its bioaccumulation process in several members of the Lake Baikal endemic food chain (Russia). Measured Hg isotopic signatures in such samples provided insight about Hg species fate and sources within the ecosystem of this lake, which has been nominated as a world heritage site by UNESCO in 1996 and constitutes the world’s largest freshwater lake in terms of volume.

Au cours de cette thèse, deux sujets distincts ont été étudiés : d’une part la synthèse d’analogues de la coelentérazine, substrat de différentes luciférases, pour une application en imagerie in vivo, et d’autre part la synthèse d’analogues du (-)-EGCG, inhibiteur de la kinase Dyrk1a, impliquée notamment dans les troubles cognitifs rencontrés dans la trisomie 21.La problématique du premier sujet consistait à obtenir des analogues de la coelentérazine conservant leur activité sur deux luciférases, la luciférase Renilla et l’aequorine, tout en induisant un déplacement vers le rouge de la bioluminescence produite par ces enzymes. L’aequorine, sensible au calcium, représentait la cible biologique principale du projet.Sept analogues dont six originaux ont été obtenues par des méthodes de synthèse classiques, et leurs activités ont pu être testées sur les deux luciférases choisies, avec des résultats probants : malgré des émissions de lumière moins intenses que celles obtenues avec la coelentérazine native, plusieurs molécules ont entrainé un déplacement vers le rouge de la longueur d’onde d’émission de lumière par bioluminescence allant jusqu’à 27 nm pour l’aequorine et plus de 120 nm pour la luciférase Renilla.Le second sujet, de chimie médicinale classique, a principalement consisté à la synthèse d’analogues du gallate d’épigallocatéchine (EGCG) au squelette simplifié, et au sein desquels le cycle pyranique caractéristique des catéchines a été remplacé par un carbocycle. Plusieurs molécules ont pu être synthétisées, dont deux présentant le motif hexaphénol. Leur activité inhibitrice de Dyrk1a a pu être testée in vitro et l’une d’entre elle s’est déjà révélée plus active que l’EGCG. / During this thesis, two distinct projects were studied: on the one hand, the synthesis of coelenterazine analogs, substrate of several luciferases, in the purpose of using them for in vivo imaging, and on the other, the synthesis of (-)-EGCG analogs, inhibitor of the Dyrk1a kinase, which interests us for the role it plays in the mental retardation existing in the Down Syndrome disease.The problematic of the first project consisted in obtaining coelenterazine analogs that would not only maintain their activity on two luciferases, the Renilla luciferase and aequorine, but they should also induce a red-shift of the bioluminescence produced by these enzymes. Because of its sensitivity to calcium, aequorine was the main biologic target of this project.Seven analogs, of which six had an original structure, were synthesized through usual synthetic methodologies and their activities on both aequorine and Renilla luciferase were tested in vitro, with interesting results: even if the intensities of light emission were weaker than those obtained with native coelenterazine, several molecules produced a red-shift of the emission wavelength of bioluminescence, up to 27nm for aequorine and more than 120nm for the Renilla luciferase. The second project, of classical medicinal chemistry, mainly consisted in the synthesis of epigallocatechin gallate analogs (EGCG) with a simplified backbone and in which the pyranic ring typical of catechins was replaced by a carbocycle. Several molecules were synthesized, two of them possessing the hexaphenol motif. Their inhibiting activity of Dyrk1a was tested in vitro and one already showed a better activity than natural EGCG.