Die Photodynamische Inaktivierung von Mikroorganismen (PDI) ist eine vielversprechende Methode zur Bekämpfung verschiedener Mikroorganismen. Grundlage der PDI ist die Generierung von reaktiven Sauerstoffspezies in toxischer Dosis, insbesondere von Singulettsauerstoff (1O2). Die Generierung von 1O2 erfolgt durch die Wechselwirkung eines Photosensibilisators mit Licht und molekularem Sauerstoff. Ein direkter Nachweis von 1O2 ist nur durch die Detektion seiner Phosphoreszenz bei 1269 nm (1O2 Lumineszenz) möglich. Die Kinetik der 1O2 Lumineszenz erlaubt Rückschlüsse auf die Mikroumgebung des Photosensibilisators. Die Phosphoreszenz-Quantenausbeute des 1O2 ist sehr gering und die spektrale Lage der 1O2 Lumineszenz bedingt geringe Detektionseffizienz und hohes Rauschen. Daher erfordert die zeitaufgelöste Detektion der 1O2 Lumineszenz hohen Aufwand an Technik und Fachwissen. Bisher gelang die zeitaufgelöste Detektion von 1O2 Lumineszenz an Mikroorganismen nur in Suspensionen. In dieser Arbeit werden Grundlagen für die Nutzung der orts- und zeitaufgelösten Detektion der 1O2 Lumineszenz auf Oberflächen als Werkzeug für die Evaluierung der PDI auf Oberflächen vorgestellt. Um diese Grundlagen zu schaffen, wurde ein Messplatz zur orts- und zeitaufgelösten Detektion von 1O2 Lumineszenz auf Oberflächen geplant, konstruiert, charakterisiert und getestet. In Untersuchungen an vier verschiedenen Mikroorganismen mit zwei Photosensibilisatoren gelingt erstmals der direkte, zeitaufgelöste Nachweis von 1O2 an Oberflächen kultivierter Mikroorganismen. Durch den Vergleich von Fluoreszenz-Scans und 1O2 Lumineszenz-Scans können Aussagen über das Diffusionsverhalten der Photosensibilisatoren und das 1O2 Lumineszenz Quenching der Mikro-organismen getroffen werden. Eine Analyse der 1O2 Lumineszenzkinetik zeigt, dass die Detektion der 1O2 Lumineszenz und die Bestimmung der 1O2 Lumineszenzkinetik im Zeitraum der PDI aller untersuchten Mikroorganismen möglich ist. / The Photodynamic Inactivation of Microorganisms (PDI) is a promising method to combat different microorganisms. The mechanism of PDI is based on the selective generation of reactive oxygen species, particularly of singlet oxygen (1O2), in a lethal dose. 1O2 is generated via the interaction of a photosensitizer with light and molecular oxygen. The only method for directly detecting 1O2 is the measurement of its characteristic phosphorescence at 1269 nm (1O2 luminescence). The kinetics of the 1O2 luminescence can be utilized to draw conclusions about the microenvironment of the photosensitizer. Due to the extremely low phosphorescence quantum yield of 1O2 and low detection efficiency because of its spectral position, the detection of 1O2 luminescence requires a considerable amount of specialised knowledge and technical efforts. Hitherto, the time-resolved detection of 1O2 luminescence at microorganisms has only been successful in suspensions. This thesis presents fundamentals for the use of laterally and time-resolved detection of 1O2 luminescence as a tool for evaluating PDI of microorganisms on surfaces. To provide these fundamentals, a setup for lateral and time-resolved 1O2 luminescence detection was planned, constructed and characterised. In studies regarding four different microorganisms and two photosensitizer, the direct time-resolved detection of 1O2 luminescence on the surface of cultured microorganisms was succeeded for the first time. The comparison of fluorescence and 1O2 luminescence scans allows gathering information about the diffusion properties of the photosensitizer as well as the quenching properties of the microorganisms. The analysis of the 1O2 luminescence kinetics exemplifies, that the determination of the 1O2 luminescence kinetics is possible over the period of the microorganisms’ PDI.

A chaque instant notre organisme est confronté à des agents pathogènes de nature très variable. Pourtant, malgré toutes les agressions rencontrées, il maintient une certaine intégrité. Cette dernière résulte de la mise en place d’un système de défense perfectionné, fruit de la collaboration étroite de diverses cellules :le système immunitaire. Parmi toutes les cellules qui le composent, les cellules dendritiques jouent un rôle prépondérant. Disséminées dans la plupart de nos organes et tissus, elles surveillent, en alerte du moindre danger. Elles orchestrent la réponse immune :elles sont capables d'initier et polariser une réponse immune ou d'instaurer la tolérance. De nombreux traitements thérapeutiques tentent d’exploiter leurs capacités intrinsèques. Ces cellules présentent en effet un grand potentiel dans la vaccination anti-tumorale et antivirale, dans l’acceptation de greffes et le contrôle de maladies auto-immunes. Toutefois, de nombreux éclaircissements restent encore à apporter que ce soit sur l’ontogénie des cellules dendritiques, leur rôle ou leur propre biologie. <p><p>Aussi, le dessein de ce travail était d’approfondir nos connaissances fondamentales sur les propriétés moléculaires et la biologie des cellules dendritiques afin de mieux appréhender la nature et l’amplitude des réponses qu’elles induisent. A cette fin, nous avons identifié deux nouveaux gènes qu’elles expriment préférentiellement et nous avons essayé de caractériser leur fonction. L’avènement de l’utilisation de la technique d’ARN interférence dans les systèmes de mammifères et le développement des vecteurs lentiviraux nous sont apparus comme des outils présentant un réel potentiel pour répondre à nos questions. Nous avons donc généré des souris qui sur- ou sous- expriment le gène d’intérêt, par infection lentivirale d’embryons, pour tenter de cerner son rôle in vivo. Cette méthode de transgénèse était très prometteuse car rapide, efficace, peu onéreuse et sollicitait peu de compétences pour la manipulation des embryons. Cependant, l’approche s’est révélée plus laborieuse que prévu. Nous avons en effet rencontré de nombreux phénomènes de variégation et de « silencing » qui a rendu plus ardue l’utilisation des souris transgéniques. Néanmoins, nous pensons aujourd’hui être à même d’élaborer une stratégie de sélection des souris générées par transgénèse lentivirale qui ne développeraient probablement pas les problèmes rencontrés. Au cours de l’étude, nous avons également observé une fluctuation de l’activité du promoteur CAG pendant le développement thymique, pointant l’importance du choix d’un promoteur optimal en fonction du projet de recherche. Enfin, l’analyse des souris, bien que préliminaire, suggère un rôle potentiel d’un des gènes examinés dans la différenciation, la mobilisation ou la survie des cellules dendritiques, des macrophages et des lymphocytes B.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In comparison to men, the number of X-linked genes is doubled in women as they have two chromosomes X while men are hemizygotes for X-linked genes. This imbalance is compensated by X inactivation (XCI) process, also known as primary X-inactivation, occurring in the early stage of embryogenesis. X inactivation is a random process and females are mosaics of two cell populations. The ratio of expressed alleles in women can be random (50:50) or skewed (≥80:20). The skewed X inactivation may occur due to selection when one of the alleles is preferentially inactivated (secondary X inactivation). In this study XCI status in heterozygous females with various severity of phenotypic symptoms and traits in selected X linked inherited metabolic diseases is analysed, with the focus being Fabry disease - the deficiency of the enzyme alpha-galactosidase A encoded by GLA gene. Moreover, XCI in one family with X linked agammaglobulinemia is examined. Mutant alleles and XCI status based on various loci, different methodical approaches and different tissues is subjected to examination. For the first time, the direct analysis of GLA gene transcript to detect the allele ratio was used alongside with the single-nucleotide polymorphisms in the IDS and LAMP genes for allele-specific expression (ASE) and the AR, RP2 and...

<p>Modeling microbial inactivation has a great influence on the optimization, control and design of food processes. In the area of food safety, modeling is a valuable tool for characterizing survival curves and for supporting food safety decisions. The modeling of microbial behavior is based on the premise that the response of the microbial population to the environment factors is reproducible. And that from the past, it is possible to predict how these microorganisms would respond in other similar environments. Thus, the use of mathematical models has become an attractive and relevant tool in the food industry.</p> <p>This research provides tools to relate the inactivation of microorganisms of public health importance with processing conditions used in nonisothermal and non-thermal food processing technologies. Current models employ simple approaches that do not capture the realistic behavior of microbial inactivation. This oversight brings a number of fundamental and practical issues, such as excessive or insufficient processing, which can result in quality problems (when foods are over-processed) or safety problems (when foods are under-processed). Given these issues, there is an urgent need to develop reliable models that accurately describe the inactivation of dangerous microbial cells under more realistic processing conditions and that take into account the variability on microbial population, for instance their resistance to lethal agents. To address this urgency, this dissertation focused on mathematical models, combined mathematical tools with microbiological science to develop models that, by resembling realistic and practical processing conditions, can provide a better estimation of the efficacy of food processes. The objective of the approach is to relate the processing conditions to microbial inactivation. The development of the modeling approach went through all the phases of a modeling cycle from planning, data collection, formulation of the model approach according to the data analysis, and validation of the model under different conditions than those that the approach was developed.</p> <p>A non-linear ordinary differential equation was used to describe the inactivation curves with the hypothesis that the momentary inactivation rate is not constant and depends on the instantaneous processing conditions. The inactivation rate was related to key process parameters to describe the inactivation kinetics under more realistic processing conditions. From the solution of the non-linear ordinary differential equation and the optimization algorithm, safety inferences in the microbial response can be retrieved, such as the critical lethal variable that increases microbial inactivation. For example, for nonisothermal processes such as microwave heating, time-temperature profiles were modeled and incorporated into the inactivation rate equation. The critical temperature required to increase the microbial inactivation was obtained from the optimization analysis. For non-thermal processes, such as cold plasma, the time-varying concentration of reactive gas species was incorporated into the inactivation rate equation. The approach allowed the estimation of the critical gas concentration above which microbial inactivation becomes effective. For Pulsed Electric Fields (PEF), the energy density is the integral parameter that groups the wide range of parameters of the PEF process, such as the electric field strength, the treatment time and the electrical conductivity of the sample. The literature has shown that all of these parameters impact microbial inactivation. It has been hyphothesized that the inactivation rate is a function of the energy density and that above a threshold value significant microbial inactivation begins. </p> <p>The differential equation was solved numerically using the Runge-Kutta method (<i>ode45</i> in MATLAB ®). The<i> lsqcurvefit</i> function in MATLAB ® estimated the kinetic parameters. The approach to model microbial inactivation, whether when samples were subjected to nonisothermal or to non-thermal food processes, was validated using data published in the literature and/or in other samples and treatment conditions. The modeling approaches developed by this dissertation are expected to assist the food industry in the development and validation process to achieve the level of microbial reduction required by regulatory agencies. In addition, it is expected to assist the food industry in managing food safety systems through support food safety decision-making, such as the designation of the minimal critical parameter that may increase microbial inactivation. Finally, this dissertation will contribute in depth to the field of food safety and engineering, with the ultimate outcome of having a broad and highly positive impact on human health by ensuring the consumption of safe food products.</p>

Le but de ce travail est de déterminer l'importance des ionisations « K » sur l'ADN en tant qu'événements physiques critiques à l'origine des effets biologiques des rayonnements ionisants en particulier dans les cellules humaines. Les rayons X ultra-mous sont utilisés comme sonde des événements d'ionisations de cœur. Un test décisif consiste à comparer les effets biologiques à 250eV et 350eV (avant et après le seuil K du carbone). Les résultats montrent un fort accroissement de l'efficacité biologique pour l'inactivation cellulaire et la production d'aberrations chromosomiques d'échange au passage du seuil K du carbone, corrélé avec celui des événements de cœur produits dans les atomes de l'ADN. L'irradiation en ions lourds a permis de retrouver le comportement paradoxal des sections efficaces d'inactivation cellulaire en fonction du TEL. La contribution des événements « K » à l'inactivation cellulaire des rayonnements usuels de bas TEL est estimée à ~75%.

Les MAP kinases sont des enzymes essentielles impliquées dans 7 voies de signalisation distinctes qui permettent à la cellule de répondre de manière adéquate aux stimuli extra-cellulaires. Chez les mammifères, les MAP kinases les mieux caractérisées sont Erk1/2, Jnk, p38 et Erk5. Ces enzymes jouent un rôle important dans l’embryogenèse, la prolifération et la différenciation cellulaire ainsi que dans la réponse au stress. Erk4 est un membre atypique de la famille MAP kinase. D’une part, la boucle d’activation de Erk4 possède un motif SEG au lieu du motif TXY, très conservé chez les MAP kinases. D’autre part, Erk4 possède une extension en C-terminal du domaine kinase qui n’est pas présente chez les MAP kinases classiques. Jusqu’à présent aucune fonction n’a été attribuée à Erk4. De plus, la voie de signalisation ainsi que le mode de régulation conduisant à l’activation de Erk4 ne sont pas connus. Le seul substrat de Erk4 identifié jusqu’à maintenant est la MAPKAP kinase MK5. L’impact fonctionnel de cette interaction n’est également pas connu. Afin d’en apprendre davantage sur la MAP kinase atypique Erk4, nous avons étudié le mécanisme d’activation de cette kinase ainsi que sa fonction physiologique par une approche de délétion génique chez la souris. En ce qui concerne l’activation de Erk4, nous avons montré que la boucle d’activation de Erk4 (S186EG) est constitutivement phosphorylée in vivo et que cette phosphorylation n’est pas modulée par les stimuli classiques des MAP kinases dont le sérum et le sorbitol. Cependant, nous avons observé que la phosphorylation de la S186 augmente en présence de MK5 et que cette augmentation est indépendante de l’activité kinase de l’une ou l’autre de ces kinases. De plus, nous avons établi que la phosphorylation de la boucle d’activation de Erk4 est requise pour l’interaction stable entre Erk4 et MK5 ainsi que pour l’activation, et la relocalisation cytoplasmique de MK5. Ainsi, notre étude a permis de révéler que Erk4 est régulée de manière différente des MAP kinases classiques et que la phosphorylation de la boucle d’activation de Erk4 joue un rôle essentiel dans la régulation de l’activité de MK5. Parallèlement, nos résultats mettent en évidence l’existence d’une “Erk4 kinase”, dont le recrutement et/ou l’activation semble être facilité par MK5. Afin identifier la fonction physiologique de Erk4, nous avons généré des souris Erk4-déficientes. L’inactivation génique de Erk4 est viable et les souris ne présentent aucune anomalie apparente. Dans le but d’expliquer l’absence de phénotype, nous avons regardé si l’expression de Erk3, le paralogue de Erk4, pouvait compenser la perte de Erk4. Notre analyse a révélé que l’expression de Erk3 dans les souris Erk4-/- n’augmente pas au cours du développement embryonnaire ou dans les tissus adultes afin de compenser pour la perte de Erk4. Par la suite, nous avons adressé la question de redondance entre Erk4 et Erk3. Dans notre laboratoire, les souris Erk3-déficientes ont également été générées et le phénotype de ces souris a récemment été analysé. Cette étude a révélé que l’inactivation génique de Erk3 entraîne un retard de croissance intra-utérin, un défaut de maturation pulmonaire et la mort néo-natale des souriceaux. Nous avons donc regardé la contribution de Erk4 dans ces phénotypes. L’analyse des souris Erk4-/- a révélé que l’inactivation de Erk4 n’entraîne pas de retard de croissance ou de maturation du poumon. De plus, nous avons montré que l’inactivation additionnelle de Erk4 dans les souris Erk3-/- n’accentue pas le phénotype des souris Erk3-déficientes. Ainsi, notre étude a révélé que contrairement à Erk3, Erk4 n’est pas essentielle au développement murin dans des conditions physiologiques. Parallèlement, nous avons montré que Erk4 et Erk3 possèdent des fonctions non-redondantes in vivo. / MAP kinases are essential enzymes implicated in 7 distinct signaling pathways that allow cells to respond appropriately to extracellular stimuli. In mammals, Erk1/2, Jnk, p38 and Erk5 are the best characterized MAP kinases. These enzymes play important roles in embryogenesis, cell proliferation and differentiation and in response to cellular stresses. Erk4 is an atypical member of the MAP kinase family. First, its activation loop is composed of an SEG motif instead of the well conserved TXY motif found in MAP kinases. Second, Erk4 has a C-terminal extension following the kinase domain that is not present in classical MAP kinases. Despite its identification more than a decade ago, the function of Erk4 remains elusive. Moreover, the signaling pathway as well as the regulatory mechanism leading to Erk4 activation in still uncharacterized. The only identified substrate of Erk4 is the MAPKAP kinase MK5, but the functional relevance of this interaction is still unknown. To gain information about the atypical MAP kinase Erk4, we decided to study the activation mechanism of Erk4 and its physiological function using a gene targeted deletion approach in mice. Regarding the activation of Erk4, we showed that the activation loop of Erk4 (S186EG) is constitutively phosphosphorylated in vivo and that this phosphorylation is not modulated by classical MAP kinase stimuli such as serum and sorbitol. However, we observed that phosphorylation of S186 increases in the presence of MK5 and we showed that this increase is independent of the kinase activity of either kinases. Moreover, we established that phosphorylation of Erk4 activation loop is required for the stable interaction between Erk4 and MK5 as well as for the activation and cytoplasmic relocalisation of MK5. Thus, our study reveals that Erk4 is differently regulated than classical MAP kinases and that Erk4 activation loop phosphorylation is important for its role in the regulation of MK5 activity. In parallel, our results revealed the existence of an “Erk4 kinase” whose recruitment and/or activation seems to be facilitated by MK5. To gain information about the physiological function of Erk4 we generated Erk4 deficient mice. Gene-targeted inactivation of Erk4 is viable and these mice present no gross abnormality. To explain the absence of phenotype, we analyzed the expression of Erk3, the paralog of Erk4, to determine if it could compensate for the loss of Erk4. Our analysis revealed that Erk3 expression in Erk4-/- mice is not up-regulated during embryogenesis nor in adult mice tissues in order to compensate for the loss of Erk4. We next addressed the question of redundancy between Erk4 and Erk3. In our laboratory, Erk3-/- deficient mice were also generated and the phenotype of these mice was recently analyzed. This study revealed that gene inactivation of Erk3 leads to intra-uterine growth retardation, lung maturation defect and neo-natal lethality. We then investigated the contribution of Erk4 in these phenotypes. The analysis of Erk4-/- mice revealed that inactivation of Erk4 did not delay intra-uterine growth nor cause pulmonary maturation defect. Moreover, we showed that additional loss of Erk4 in Erk3-/-mice does not accentuate Erk3-deficient mice phenotype. Thus, this study reveals that, contrary to Erk3, Erk4 is dispensable for mice development under normal condition and that Erk4 and Erk3 have non-redundant functions in vivo.

Pour répondre à un enjeu de santé publique, les entreprises de charcuterie ont fortement réduit la teneur en sel dans leurs produits cuits. Cette thèse avait pour objectif d'apporter des éléments scientifiques qui permettent de répondre à la question suivante : jusqu'où est-il possible de diminuer la teneur en sel sans affecter la qualité du jambon cuit supérieur fabriqué sans polyphosphate ? Le travail s'est intéressé au traitement thermique et à deux phénomènes clés pour la qualité du jambon cuit : l'adhésion entre les muscles, qui permet d'assurer ensuite la tenue de tranche, et le transfert de masse qui définit le rendement à la cuisson de l'opération. L'adhésion de deux pièces de viande est liée à la formation d'un limon qui gélifie lors du traitement thermique. Notre étude confirme que la présence d'une faible teneur en sel améliore significativement l'adhésion. Par contre, dès que la concentration en sel dans la viande dépasse 0,8%, l'adhésion ne varie plus dans les conditions de malaxage imposées. Les résultats ont été interprétés par le fait que l'augmentation de la teneur en sel n'était pas suffisante pour modifier l'état de liaison entre le gel et la surface de la viande, là où se situerait la rupture. L'étude sur les transferts de masse confirme que la présence de sel entraîne une diminution des pertes de poids à la cuisson. Mais, dès que du sel est ajouté, l'effet de sa concentration sur la perte de poids est négligeable. Ainsi, dans nos conditions expérimentales, il serait possible de réduire la teneur en sel dans le jambon cuit jusqu'à 0,8% sans affecter le rendement de l'opération et l'adhésion. Un modèle a été développé afin de prédire, d'une part, les pertes de poids à la cuisson de produits faiblement salés et, d'autre part, leur sécurité microbiologique à l'issue du traitement thermique. Le modèle a permis de prédire l'effet des différents scenarii de fabrication sur le rendement et la valeur pasteurisatrice. Il pourra être utilisé pour optimiser la fabrication de produits de charcuterie cuite à faible teneur en sel.

Ce travail de thèse avait pour objectif d'étudier le rôle de l'hippocampe (HPC) ventral et des noyaux reuniens (Re) et rhomboïde (Rh) du thalamus dans les processus cognitifs qui sous-tendent la mémoire spatiale chez le Rat. Par l'utilisation d'approches complémentaires combinant l'imagerie cérébrale, la lésion excitotoxique, l'inactivation fonctionnelle réversible et des évaluations comportementales, nos résultats ont mis en évidence : (1) l'implication spécifique de l'HPC ventral uniquement dans le rappel d'informations spatiales ; (2) un rôle-clé des noyaux Re et Rh dans la persistance d'un souvenir spatial ; (3) l'implication des noyaux Re et Rh dans le labyrinthe du double-H, un nouveau test nécessitant d'une part, l'utilisation d'informations spatiales dépendant de l'intégrité de l'HPC dorsal, et d'autre part, une flexibilité comportementale, impliquant le cortex préfrontal médian. Ainsi, l'ensemble de ces résultats permet de proposer l'existence d'un circuit HPC-préfronto-thalamique impliqué dans divers aspects du traitement des informations spatiales.

Most bacterial infections can be correlated to contamination of consumables such as food and water. Upon contamination, boil water advisories have been ordered to ensure water is safe to consume, despite the evidence that heat-killed bacteria can induce genomic instability of exposed (intestine) and distal cells (liver and spleen). We hypothesize that exposure to components of heat-killed Escherichia coli O157:H7 will induce genomic instability within animal cells directly and indirectly exposed to these determinants. Mice were exposed to various components of dead bacteria such as DNA, RNA, protein or LPS as well as to whole heat-killed bacteria via drinking water. Here, we report that exposure to whole heat-killed bacteria and LPS resulted in significant alterations in the steady state RNA levels and in the levels of proteins involved in proliferation, DNA repair and DNA methylation. Exposure to whole heat-killed bacteria and their LPS components also leads to increased levels of DNA damage. / xiv, 132 leaves : ill. (chiefly col.) ; 29 cm

Human autopsy or biopsy tissue samples, mouse models and cell cultures of various types represent the most common materials in the investigation of cell pathogenesis of inherited diseases. This dissertation is devoted to all these approaches in the study of two X-linked lysosomal storage diseases, Fabry disease (FD,α-galactosidase A (AGAL) deficiency) and mucopolysaccharidosis type II (MPSII, idunorate-2- sulfatase (IDS) deficiency). The primary goal of the work was analysis of lipid blood group B antigens with terminal α-galactose (B-GSL) in the pancreas of FD patients with blood group B (FD-B).,In addition to the main glycosphingolipid (GSL) substrate, globotriaosylceramide (Gb3Cer), B-GSLs represent another minor substrate of AGAL. The deposition of undegraded B-GSL has been demonstrated in FD-B pancreas where it was significantly higher than in other organs such as the kidneys and lungs which accumulate mainly Gb3Cer. High concentration of lipid and non-lipid B-antigens was primarily confirmed in exocrine acinar epithelial cells of FD-B, accompanied by massive accumulation of ceroid (secondary sign of lysosomal storage). Unlike acini, the endocrine portion of the pancreas remained unaffected by accumulation of AGAL substrates. This interesting phenomenon of cell biology shows how a specific...