L’hémoglobine tronquée N de Mycobacterium tuberculosis (TrHbN) protège la respiration aérobie de Mycobacterium bovis BCG contre l’inhibition causée par le •NO. De plus, TrHbN catalyse efficacement la dioxygénation du •NO en NO3- (« réaction NOD », TrHbN-Fe2+–O2 + •NO  TrHbN-Fe3+ + NO3-) avec une constante bimoléculaire de 745 µM-1s-1 à 20°C. Cette haute efficacité, pratiquement limitée que par la vitesse de diffusion du substrat, a été associée en grande partie à la présence de deux tunnels hydrophobes visibles dans la structure de tridimensionnelle de TrHbN. L’objectif de cette thèse s’inscrit dans ce contexte, soit l’étude de la structure et de la dynamique de TrHbN à l’aide d’outils bio-informatiques, en particulier l’utilisation de simulations de dynamique moléculaire. Plusieurs simulations de dynamique moléculaire de TrHbN sous ses formes deoxy, oxygénée et cyanomet ont été menées. Ces simulations ont permis d’étudier la dynamique de la chaîne principale, du site actif et en particulier, celle des tunnels. Ces simulations ont révélé que les tunnels sont dynamiques, davantage complexes que le suggère la structure cristalline et que ceux-ci prennent place au cœur d’un repliement 2 sur 2 rigide. D’autres simulations incluant cette fois des molécules de •NO libres ont permis de mettre en évidence l’utilisation des tunnels de TrHbN par ceux-ci pour diffuser jusqu’au site actif. Ces simulations ont permis de proposer plusieurs hypothèses sur les routes utilisées et sur la diffusion des substrats du solvant vers le site actif. Pour valider ces hypothèses et pour pousser davantage nos connaissances, d’autres simulations couplées à diverses approches expérimentales ont été employées. D’abord, des simulations de TrHbN sous sa forme cyanomet couplées à une étude RMN approfondie ont permis de confirmer les résultats de DM quant à la rigidité du squelette de la protéine. De plus, ces derniers travaux ont révélé i) des mouvements lents (µs-ms) localisés le long des hélices B et G et ii) que la région pre-A n’est pas structurée contrairement à ce que suggère la structure cristalline. Enfin, d’autres simulations et des travaux de cinétiques enzymatiques ont été réalisés sur des mutants avec tunnel(s) obstrué(s). Ces travaux ont mené à des résultats démontrant que la matrice enzymatique de TrHbN est très plastique, permettant la diffusion du •NO malgré les mutations créées. Quoique notre compréhension sur les liens entre la structure et la fonction de TrHbN soit toujours incomplète, les travaux présentés dans cette thèse constituent un avancement considérable des connaissances. Plusieurs de nos découvertes mènent à une meilleure compréhension s’appliquant aux globines en général, aux protéines contenant un ou plusieurs tunnels et enfin, sur les mécanismes de diffusion des substrats gazeux à l’intérieur des enzymes. / The truncated hemoglobin N from Mycobacterium tuberculosis (TrHbN) protects aerobic respiration of Mycobacterium bovis BCG cells from the inhibitory effect of •NO. In addition, TrHbN catalyses the very rapid dioxygenation of •NO into the innocuous NO3- ions (NOD reaction: TrHbN-Fe2+–O2 + •NO  TrHbN-Fe3+ + NO3-) with a bimolecular rate constant of 745 µM-1s-1 at 20°C. This high efficiency was largely associated to the presence of two hydrophobic tunnels visible in the 3D-structure of TrHbN. In this context, the main goal of this thesis is to study TrHbN structure and dynamics with bioinformatics tools, especially molecular dynamics simulations. Several molecular dynamics simulations of TrHbN under its deoxy, oxygenated and cyanomet forms were conducted. These simulations allowed to study dynamics of TrHbN backbone, that of the active site and especially, that of the tunnels. As a main result, our simulations revealed that tunnels are highly dynamics, more complex than anticipated from the 3D-structure and that they are hosted in a very rigid two-on-two fold. Other simulations, this time including free •NO molecules, highlighted the use of these tunnels to reach the buried active site. These simulations allowed to propose many hypotheses regarding the preferred routes and to propose diffusions mechanisms from the solvent to the active site. In order to validate our hypotheses and to push further our knowledge on TrHbN, other simulations coupled with some experimental approaches were performed. First, simulations on TrHbN under its cyanomet form coupled with a detailed NMR confirmed that the backbone of the protein is ridig. In addition, this work revealed i) the presence of µs-ms motions localized along B and G helices and ii) that the pre-A region is not structured in contrast to the alpha helice seen in the crystal structure. Finally, other simulations along with kinetics characterizations of obstructed tunnel mutants were conducted. As a main result, the latter work revealed that TrHbN core is quite plastic, allowing substrate diffusion despite the presence blocking mutations. Our comprehension on TrHbN is still incomplete, however the work presented in this thesis constitutes a considerable progress. Moreover, the work presented herein contributes to other fields of research, especially on globins, to tunnel-containing proteins and finally, to gaseous substrates diffusion inside proteins.

Le génome de l'agent étiologique de la tuberculose humaine, Mycobacterium tuberculosis, a été séquencé complètement et l' analyse a révélé l'existence de deux gènes, glbN et glbO, codant respectivement pour les hémoglobines 2/2 Mt-HbN et Mt-HbO. Chez M bovis BCG, l'homologue de Mt-HbO est exprimé de façon constitutive tandis que l'homologue de MtHbN est exprimé seulement en phase stationnaire, suggérant des fonctions différentes. MtHbN fixe l'O2 avec une grande affinité (8 nM) et possède une cavité optimisée pour la dioxygénation du NO en N03. En effet, les travaux présentés au chapitre 2 ont permis de démontrer, par inactivation génique, complémentation et spectrophotométrie ± stopped-flow ¿ que Mt-HbN possède une activité NO-dioxygénase très efficace et capable de protéger la respiration cellulaire contre les effets toxiques du NO. Mt-HbO possède, en plus d'une tyrosine en BIO, une tyrosine en CD 1 et un tryptophane en G8. Les chapitres suivants (3 - 5) décrivent mes travaux portant sur la caractérisation bio~himique et biophysique de Mt-HbO, et plus spécifiquement les réactions avec les ligands gazeux O2, CO et -NO et le H20 2. Par spectrophotométrie ± stopped-flow ¿, nous avons déterminé les constantes d'association et de dissociation de ligands gazeux chez la protéine sauvage ainsi que chez les variants Y(B1O)F, Y(CD1)F et W(G8)F. Les cinétiques d'association et de dissociation des ligands sont complexes et modulées par ces trois résidus distaux. Toutefois, le remplacement des résidus Y(CD1) et W(G8) montre davantage d'impact que celui de la Y(B10) avec, par exemple, des augmentations respectives de 25 à 115 fois pour la constante d'association de l'O2. De plus, des analyses de spectroscopie de résonance Raman (chapitre 4) ont démontré, en accord avec la structure cristalline, la participation des résidus Y(CD1) et W(G8) dans la formation d'un réseau complexe de ponts H stabilisant l'O2 lié au fer de l'hème. Le chapitre 5 décrit les travaux publiés portant sur la réaction entre la forme férrique de Mt-HbO et le H2O2. Cette étude a permis de constater que Mt-HbO possède une activité peroxydase significative, impliquant vraisemblablemnt des espèces spectrales différentes comparées à d'autres peroxydases très connues. Ces dernières observations ainsi que les fortes interactions avec 1'02 suggèrent que Mt-HbO et les autres trHbs du groupe II soient capables d'activer l'O2 et de catalyser des réactions d'oxydo-réduction de types peroxydase et oxygénase.

Contexte : Pour les personnes ayant le diabète, il est recommandé de maintenir un taux d'hémoglobine A1c (HbA1c) ≤7,0% (≤53 mmol/mol) afin d'éviter les complications associées à une concentration élevée de glucose sanguin (ou hyperglycémie). Chez les personnes ayant le diabète, les défis pour atteindre cet objectif peuvent être plus ou moins importants, dépendemment de plusieurs facteurs, dont l'âge, le sexe et le statut socio-économique. En collaboration avec une équipe de personnes ayant le diabète, de chercheurs, et de professionnels de la santé, nous avons exploré les taux d'HbA1c de personnes ayant le diabète de type 1 ou de type 2 au Canada en tenant compte de l'âge, du sexe et du statut socioéconomique. La question de recherche de cette étude a été élaborée par les personnes vivant avec le diabète et est basée sur la méthodologie de recherche axée sur le patient. Aucune étude au Canada n'examine cette question. Méthodes : La base de données est constituée de dossiers médicaux électroniques de 123 543 (au 1er juillet 2021) personnes ayant un diabète de type 1 ou 2 et vivant au Canada. Les données sont jusqu'à présent recueillies auprès de patients traités dans des cabinets de médecine familiale de 5 provinces canadiennes : l'Ontario, l'Alberta, le Manitoba, le Québec, et Terre-Neuve-et-Labrador respectivement. Elles comprenaient 947 543 résultats d'HbA1c mesurés entre 2010 et 2019 chez 90 770 personnes vivant avec le diabète de type 1 ou de type 2 au Canada. Le nombre moyen des répétitions est de 6.58 avec un écart-type de 6.52 pour les personnes ayant le diabète type 1. Le nombre moyen des répétitions est de 10.45 avec un écart type de 8.54 pour les personnes ayant le diabète de type 2. J'ai analysé les résultats pour le diabète de type 1 et de type 2 séparément. J'ai effectué des analyses descriptives des données, incluant une analyse de la proportion des taux d'HbA1c qui étaient ≤7 %. J'ai ensuite utilisé des équations d'estimation généralisées pour analyser les effets respectifs de l'âge et du sexe et du statut socioéconomique, et de l'interaction entre l'âge et le sexe. Résultats : Chez les personnes ayant le diabète de type 1, la proportion de participants ayant un taux d'HbA1c ≤7,0 % représentait respectivement 30,5 % et 21,0 % chez les hommes et les femmes. Chez les personnes ayant le diabète de type 2, le taux d'HbA1c ≤7 % représentait respectivement 55,0 % et 59,0 % des résultats chez les hommes atteints et les femmes atteintes. Les valeurs d'HbA1c étaient plus élevées pendant l'adolescence (10 à 18 ans) par rapport aux autres âges, et chez les personnes vivant dans des zones à faibles revenus par rapport aux personnes vivant dans des zones à revenus plus élevés. Les femmes avaient un taux d'HbA1c plus faible pendant les années de fertilité (20-39 ans) et plus élevé pendant les années de ménopause (40-59 ans). Les patients et les patientes partenaires de l'équipe de recherche ont reconnu que les courbes observées reflétaient bien leur propre expérience avec le diabète. Ils et elles ont suggéré que ces résultats soient communiqués aux professionnels de la santé. Discussion : Une proportion importante de personnes ayant le diabète au Canada ne maintiennent pas les objectifs de contrôle glycémique recommandés par les lignes directrices. Ces objectifs peuvent être particulièrement difficiles à atteindre pour les personnes qui traversent l'adolescence et la ménopause ou qui vivent avec moins de ressources financières. / Background: Clinical guidelines for people with diabetes recommend maintaining hemoglobin A1c (HbA1c) ≤7.0% (≤53 mmol/mol) to avoid microvascular and macrovascular complications associated with elevated blood glucose or hyperglycemia. People with diabetes of different ages, sexes, and socioeconomic statuses may differ in their ease of attaining this goal. As a team of people with diabetes, researchers, and health professionals, we aimed to explore patterns in HbA1c results among people with type 1 or type 2 diabetes in Canada according to age, sex, and socioeconomic status. Methods: The dataset consisted of 947,543 HbA1c results measured from 2010 to2019 among 90,770 people living with type 1 or type 2 diabetes in Canada. I analysed results from people with type 1 diabetes and people with type 2 diabetes separately. I first conducted descriptive analyses, including examining the proportion of HbA1c results ≤7.0%. I then used generalized estimating equations to analyze the effects of age and sex, adjusting for socioeconomic status on HbA1c, along with an interaction term between sex and age. Results: Among people with type 1 diabetes, HbA1c results at or below 7.0% represented 30.5% and 21.0% of results among male and female people, respectively. Among people with type 2 diabetes, HbA1c results represented 55.0% and 59.0% of results among male and female people, respectively. HbA1c values tended to be higher during adolescence and among people living in lower income areas. Female people tended to have lower HbA1c during childbearing years (20 to 39 years) and higher HbA1c during menopausal years (40 to 59 years). Team members living with diabetes ("patient partners") confirmed that the patterns we observed reflected their own life courses with diabetes. They suggested these results be communicated to health professionals. Discussion: A substantial proportion of people with diabetes in Canada are insufficiently supported to maintain guideline-recommended glycemic control goals. These goals may be particularly challenging for people who are going through adolescence and menopause, or living with fewer financial resources.

Le paludisme, une maladie inflammatoire, est caractérisé par une production du facteur de nécrose tumoral (TNF)-α, du facteur d'inhibition de migration des macrophages (MlF) et d'interféron (lFN)-y, qui inhibent les précurseurs érythropoïétiques de la moelle osseuse. Dans ce contexte, le MlF est sécrété durant les infections par Plasmodium, et sa synergie avec l'lFN-y et le TNF-α contribue à inhiber la différenciation érythropoïétiques et la production d'hémoglobine (Hb). Cet travail à démontrer que la neutralisation in vivo du MlF avec un anticorps monoclonal durant l'infection par Plasmodium chabaudi adami DK amène à une diminution du pic de la parasitémie et de façon inattendue à une production accrue de TNF-α en début d'infection et au pic d'infection. La neutralisation du MlF altère la production d'IFN-y et l'IL-10 durant l'infection. Au moment où la parasitémie est faible, une diminution significative de la production d'lFN-y, accompagnée par une chute importante de l'IL-10, est observée dans la rate de souris infectées et traitées avec l'anti-MIF. Par contre, au pic de l'infection, la production de l'IFN-y et l'IL-10 augmente chez les souris traitées avec l'anti-MIF. En plus de ces effets inhibiteurs au pic de l'infection, la neutralisation du MlF entraîne une diminution du pourcentage de réticulocytes en circulation en début d'infection et cet effet est accompagné par une légère diminution des érythrocytes basophiliques (EryA) dans la rate. La concentration d'hémoglobine sanguine était plus élevée chez les souris traitées avec l'anticorps anti-MIF, et ce, au pic de l'infection, ce qui suggère que la neutralisation du MlF, par son effet sur la parasitémie, diminue la destruction des érythrocytes par le parasite. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Paludisme, Hémoglobine, Cytokine inflammatoire, MlF, Parasitémie.

La malaria est un des fléaux les plus dévastateurs dans les pays en voie de développement. L’absence d’un vaccin et la résistance aux agents antimalariaux disponibles démontrent le besoin urgent d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Les phosphoinositides (PIP) sont des composants essentiels des membranes cellulaires chez les eucaryotes jouant un rôle important dans la signalisation intracellulaire, la synthèse d’ADN et le trafic protéique, par exemple. Malgré leur importance chez les eucaryotes, on en connaît peu sur leurs fonctions chez le parasite de la malaria Plasmodium falciparum. Dans notre laboratoire, nous avons réalisé un criblage par inactivation génique de 36 effecteurs potentiels de la voie métabolique PIP pour identifier les gènes qui sont essentiels à la prolifération chez P. falciparum. Notre étude a montré que 72% des gènes potentiellement impliqués dans la voie métabolique des PIP ne pouvaient être inactivés et sont donc potentiellement essentiels pour la survie du parasite. L’analyse d’une souche knock-out pour la protéine PfPX, ayant un domaine de liaison aux PIP de type Phox, a démontré un ralentissement sévère de la croissance du parasite. La caractérisation de la protéine PfPX a révélé qu’elle se localisait à la membrane de la vacuole digestive, le site où le parasite digère l'hémoglobine (Hb) de l'hôte afin de subvenir à ses besoins en acides aminés. Nous avons montré que les parasites dépourvus de la protéine Phox accumulaient plus d'Hb et que celle-ci était piégée dans des vésicules à proximité de la vacuole digestive, suggérant un rôle pour cette protéine dans la fusion des vésicules d’Hb avec la membrane de la vacuole digestive. Globalement, nos résultats ont révélé que les PIP ont un rôle important dans le transport de l'Hb chez P. falciparum / Malaria is one of the most devastating curses in developing countries. The absence of a vaccine and resistance to available antimalarial agents demonstrate the urgent need to identify new therapeutic targets. Phosphoinositides (PIPs) are essential components of cell membranes in eukaryotes, playing an important role in intracellular signaling, DNA synthesis and protein trafficking, for example. Despite their importance in eukaryotes, little is known about their functions in the malaria parasite Plasmodium falciparum. In our laboratory, we screened 36 putative effectors of the PIP pathway by gene inactivation to identify the genes that are essential for proliferation in P. falciparum. Our studies showed that 72% of genes possibly involved in the PIP pathway could not be inactivated and are therefore potentially essential for parasite survival. Analysis of a knockout strain for PfPX protein, having a Phox-like PIP binding domain, demonstrated a severe slowdown in parasite growth. Characterization of the PfPX protein revealed that it was localized to the food vacuole membrane, the site where the parasite digests the hemoglobin (Hb) of the host in order to meet his needs in amino acids, and in vesicular type structures. We have shown that parasites lacking the Phox protein accumulate more Hb and that it is trapped in vesicles near the digestive vacuole, suggesting a role for this protein in the fusion of Hb vesicles with the membrane of the digestive vacuole. Overall, our results revealed that PIPs play an important role in the transport of P. falciparum Hb

L'analyse de la structure cristallographique de l'hémoglobine tronquée N de Mycobacterium tuberculosis (trHbN) a mis en évidence deux tunnels hydrophobes reliant le site actif à l'extérieur de la protéine. TrHbN a la capacité de protéger la respiration aérobique en phase stationnaire de Mycobacterium bovis de l'inhibition par le NO, possiblement grâce à son activité NO-dioxygénase. De plus, trHbN présente une des affinités pour l'oxygène les plus élevées observées pour une globine (K<i = 9 nM). Ces caractéristiques pourraient dépendre des tunnels de trHbN qui, par leur topologie, leur taille et leur caractère hydrophobe, pourraient servir à la migration sélective de ligands apolaires. Pour étudier cette hypothèse, des mutants aux entrées des tunnels obstruées ont été conçus in silico dans un premier temps, par une approche rationnelle. L'effet de ces mutations a été étudié par dynamique moléculaire d'une part et par spectroscopie et enzymologie d'autre part. Cette approche a montré que ces mutations n'ont pas perturbé le repliement de la protéine, la dynamique des résidus impliqués dans la stabilisation de ligands exogènes ou les caractéristiques spectrales de trHbN. De plus, la stabilisation d'une molécule d'eau au site distal est demeurée l'étape limitante de l'association de ligands à Thème. L'obstruction partielle à l'addition du NO à trHbNFen02 pour les mutants du tunnel court indique que celui-ci, ainsi que des voies de migration autres que les tunnels cristallographiques sont impliqués dans la migration de substrats apolaires au site distal.

Le cruor bovin, la matière solide du sang, est un déchet des abattoirs produit en très grande quantité dans le monde. Ce coproduit est composé principalement d'hémoglobine, une protéine riche en peptides bioactifs après son hydrolyse enzymatique. Cependant, lors de l'hydrolyse conventionnelle par la pepsine, des agents chimiques sont nécessaires pour ajuster et réguler le pH de la solution et, les hydrolysats finaux produits contiennent des niveaux élevés en sels minéraux. Pour pallier ces inconvénients, il a été proposé d'appliquer dans cette étude, pour la première fois, une technologie verte, appelée électrodialyse avec membrane bipolaire (EDMB), comme méthode alternative à l'hydrolyse enzymatique conventionnelle de l'hémoglobine afin d'obtenir des peptides bioactifs purifiés. Les objectifs de cette thèse étaient de tester la faisabilité de ce nouveau procédé pour la production de peptides bioactifs à partir d'hémoglobine bovine, d'établir les conditions optimales, d'éviter le colmatage membranaire et d'appliquer un nouveau procédé original d'EDMB à « multiple-étapes » permettant la production de peptides bioactifs déminéralisés sans ajout de produits chimiques. Des configurations bipolaires/monopolaires (anioniques ou cationiques) utilisant les ions H⁺ et OH⁻ générés par les membranes bipolaires pour réguler le pH ont été étudiées et comparées à un procédé conventionnel utilisant des acides et des bases chimiques. La configuration d'EDMB formée avec les membranes cationiques a permis la production d'hydrolysats contenant une faible concentration en sels minéraux mais avec la présence d'un colmatage sur la membrane cationique, alors que la configuration d'EDMB utilisant des membranes anioniques a permis la production d'hydrolysats sans colmatage mais avec une concentration en sel similaire à celle de l'hydrolyse conventionnelle (contrôle). En se basant sur ces résultats, une nouvelle configuration d'EDMB à trois compartiments a été mise en place et étudiée pour dénaturer l'hémoglobine, inactiver la réaction enzymatique et déminéraliser l'hydrolysat peptidique en simultané. Une déminéralisation de 85% a été atteinte. Cependant, un colmatage a encore été observé sur la membrane anionique en raison de la précipitation de l'hème. Pour cette raison, une étape supplémentaire de décoloration a été réalisée avant la déminéralisation pour éviter le colmatage en utilisant l'acide électro-généré. Les peptides décolorés et déminéralisés récupérés ont montré une activité antioxydante, une activité antibactérienne contre plusieurs souches bactériennes (Gram+ et Gram-) et pour la première fois une activité antifongique contre de nombreuses souches de moisissures et de levures. Dans un contexte d'économie circulaire, cette technologie durable s'avèrerait efficace pour effectuer plusieurs opérations simultanément et présente un potentiel important au niveau industriel pour l'hydrolyse du sang, puisqu'elle produit des bio-peptides purifiés ayant une faible teneur en sels minéraux et pouvant être utilisés comme conservateurs naturels sur la viande. / Bovine cruor, a slaughterhouse waste, is produced in large quantities all around the world. This co-product is mainly composed of hemoglobin, a protein rich in bioactive peptides after its enzymatic hydrolysis. However, during conventional hydrolysis, chemical agents are necessary to adjust or regulate the pH of the solution and the final hydrolysates produced contain high levels of mineral salts. Therefore, in this study we applied for the first time a green technology named electrodialysis with bipolar membrane (EDBM) as an alternative method to the conventional enzymatic hydrolysis of hemoglobin to obtain purified bioactive peptides. The main objectives of the present thesis were to test the feasibility of this new process to produce bioactive peptides from bovine hemoglobin, to establish the optimal conditions while avoiding membrane fouling and to apply a new original « multiple-step » EDBM process allowing the production of demineralized bioactive peptides without the addition of chemical salts. Bipolar and monopolar (anionic or cationic) configurations using the H⁺ and OH⁻ generated by the bipolar membranes to regulate the pH were investigated and compared to a conventional process using chemical acid and base. The EDBM configuration formed with cationic membranes allowed the production of hydrolysates containing a low concentration of mineral salts but with fouling formation on the cationic membrane, while EDBM configuration formed with anionic membranes allowed the production of hydrolysates without fouling but with a salt concentration similar to the control. Based on these results, a new three-compartment EDBM configuration was carried-out to denaturate the hemoglobin, inactivate the enzymatic reaction, and demineralize the hemoglobin hydrolysate simultaneously. A demineralization level of 85% has been achieved. However, fouling was still observed on the anionic membrane due to hem precipitation. For this reason, an additional step of discoloration was tested before the demineralization to avoid fouling using the electrogenerated acid. The discolored and demineralized peptides recovered showed antioxidant activity, antibacterial activity against multiple bacterial strains (Gram+ and Gram-), and for the first time, antifungal activity against several molds and yeasts strains. Moving towards a circular economy, this sustainable technology was found to be effective in performing multiple operations simultaneously and has a great potential for industrial hydrolysis of blood, since it produces purified biopeptides with a low mineral content that can be used as natural preservatives on meat.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce travail de thèse est consacré au développement de biocapteurs électrochimiques en utilisant des argiles ou des hydroxydes doubles lamellaires (HDL), riches en fer, comme matrices d'immobilisation de l'hémoglobine (Hb). Le but était de mettre en évidence la contribution des propriétés redox de ces matériaux dans l'amélioration des performances des biocapteurs par un phénomène de catalyse redox. L'hémoglobine est une métalloprotéine qui contient des porphyrines au fer (hème) comme sous-unité prosthétique. Une orientation privilégiée de cette biomolécule à la surface d'une électrode permet le transfert direct d'électrons entre le site actif de la protéine et l'électrode. Les propriétés électro-catalytiques de l'Hb immobilisée ont été étudiées pour la réduction du peroxyde d'hydrogène et ont permis la réalisation de différents biocapteurs ampérométriques. Nous avons immobilisé l'Hb dans plusieurs argiles cationiques contenant du fer : la nontronite de Garfield, des montmorillonites ferrifères synthétiques ou naturelles, ainsi qu'une montmorillonite synthétique servant de référence. Les propriétés électrochimiques de ces argiles ont été évaluées en voltammétrie cyclique et en impédancemétrie, en relation avec leurs propriétés structurales. Les isothermes d'adsorption de l'Hb dans ces argiles ont été établis montrant une forte affinité de l'Hb pour la nontronite. Nous avons montré que les argiles riches en fer octaédrique, notamment la nontronite, améliorent le transfert direct d'électrons entre l'Hb et l'électrode. L'immobilisation de l'Hb dans des HDL, de compositions différentes (MgAl et ZnAl) a été réalisée par adsorption et coprécipitation. Il faut noter que le fer situé en site octaédrique dans les HDL (MgFe) n'est pas électroactif et ne peut donc pas intervenir dans le processus électro-enzymatique. Les caractérisations physico-chimiques et morphologiques des biohybrides Hb-HDL ont été faites par plusieurs techniques, comme la DRX, IR, UV, MEB et MET, montrant une dénaturation partielle de la structure tertiaire de la protéine par la formation de liaisons hydrogènes entre la biomolécule et les feuillets hydroxylés des HDL; ce qui limite l'accessibilité de l'hème au transfert électronique direct. Outre l'immobilisation de l'Hb dans les HDL, nous avons également intercalé une métalloporphyrine chargée négativement, la FeTSPP, dans trois HDL de compositions différentes : Zn2Al, Mg2Al et Zn2Cr et nous avons réalisé la première étude électrochimique avec ces matériaux.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.