Le mécanisme d‘interaction d‘un composé xénobiotique avec la membrane est un des facteurs clés qui influence son mécanisme d‘action biologique et donc son action thérapeutique pour un principe actif. Une analyse précise des interactions intermoléculaires à l‘échelle atomique peut être obtenue par dynamique moléculaire, une méthode qui apparait plus que jamais comme une alternative élégante aux techniques expérimentales. Les simulations de dynamique moléculaire permettent d‘évaluer ces interactions avec une résolution temporelle et spatiale difficiles à atteindre avec les méthodes expérimentales. Ces informations constituent une pierre angulaire de la compréhension des mécanismes d‘action des xénobiotiques . Les résultats obtenus corrèlent généralement bien avec les données expérimentales. Dans ce travail théorique, nous avons utilisé des dynamiques moléculaires non -biaisées et biaisées (z-Contraint). Nous avons étudié les modes d‘insertion (positionnement et orientation), les coefficients de partition, et la capacité de différents xénobiotiques à traverser la bicouche lipidique (perméation passive). Plusieurs composés de différentes familles thérapeutiques ont été étudiés (antiviraux, immunosuppresseurs et antioxydants), tous étant utilisés en transplantation d‘organes ; les antioxydants sont étudiés en tant que protecteurs d‘organe contre les phénomènes d‘ischémie -reperfusion. Pour la perméation passive, les profils d‘ énergies, les coefficients de diffusion locaux et la résistance à la traversée ont été calculés pour finalement obtenir des coefficients globaux de perméabilité. Nous avons montré que ces techniques de calcul donnent une description qualitative du processus d‘insertion/perméation, montrant notamment le rôle de différentes propriétés physiques (ex., polarité, charge). Des résultats remarquables ont été obtenus pour les larges molécules. Malgré la taille, ces mol cules peuvent s‘ insérer dans la bicouche lipidique relativement facilement (faibles barrières énergétiques). Par contre, leur diffusion dans les différentes régions de la membrane peut augmenter d‘une manière signifiante. Ce travail donne une confiance accrue dans les méthodes de dynamique moléculaire pour devenir prédictive dans les années avenirs, et aide de façon concrète les pharmacologues dans la recherche de nouvelles stratégies thérapeutiques. / The mechanism of interaction between drugs or any xenobiotic and membrane is one of thekey factors that affect its biological of action, and so its therapeutic activity. A thoroughrationalization of the relationship between the intrinsic properties of the xenobiotics and theirmechanism of interaction with membranes can now be assessed with atomistic details.Molecular dynamics (MD) is a powerful research tool to study xenobiotics-membraneinteractions, which can access time and space scales that are not simultaneously accessibleby experimental methods. Semi-quantitative molecular and thermodynamic descriptions ofthese interactions can be provided using in silico model of lipid bilayers, often in agreementwith experimental measurements.The main goal of our investigation consisted to get in depth insight into the mechanisms ofinteraction/partitioning/insertion/crossing with/in/into/through membrane and drug deliveryusing MD. In this thesis, we have focused on both drugs used in renal transplantation (e.g.,antivirals, immunosuppressants) and antioxidants, which can also be used to protect organsalong the transplantation processes. We have provided a series of clues showing that MDsimulations can tackle the delicate process of drug passive permeation.Both, unbiased and biased MD (z-constraint) simulations have been used to elucidate thexenobiotics-membrane interactions (i.e., positioning and orientation) and to evaluate crossingenergies, diffusion coefficients, and permeability coefficients. These findings led us to drawqualitative structure-permeability relationships (SPR). We have carefully analyzed how thechemical and physical properties of xenobiotics affect the mechanism of interactions andthus permeability. The robustness of these MD-based methodologies has been determinedto qualitatively predict these pharmacological parameters. Hydrophobic compounds showeda favorable partitioning into the lipid bilayer and relatively low Gibbs energy of crossing thecenter of membrane (ΔGcross). Hydrophilic or charged compounds showed partitioning closeto membrane surface, in interaction with the polar head groups and water molecules; this hasbeen shown to dramatically increase ΔGcross. Amphiphilic compounds are intermediatecompounds in terms of membrane insertion/positioning/crossing. It clearly appears that theyshould be analyzed case by case, an analysis for which MD simulations could be particularlysupportive. Also the influence of size at predicting permeation has been studied (i.e.,relatively large drugs were tested). The molecular size has shown no significant influence onΔGcross whereas diffusion coefficients were significantly affected, depending on themembrane regions.

Ce projet de thèse étudie la synthèse et les propriétés des triarylamines pour le transport d'électrons, d'ions ou de molécules d'eau, en se basant sur les propriétés d'auto-assemblage et de conductivité de certaines triarylamines, récemment découvertes par notre équipe. La thèse débute par une introduction sur la chimie supramoléculaire et les polymères supramoléculaires, et aborde ensuite dans son deuxième chapitre la synthèse et les propriétés d'analogues macrocycliques de triarylamine présentant des propriétés électromagnétiques intéressantes. Dans le chapitre suivant, ce travail de thèse explore l'applicabilité des triarylamines pour le transport biomimétique des ions métalliques et des molécules d'eau à travers des membranes de bicouches lipidiques. Le dernier chapitre de cette thèse s'intéresse ensuite à la fabrication de surfaces conductrices organiques / inorganiques hybrides par dopage de surfaces non conductrices avec des assemblages de triarylamines. / Based on the navel and highly interesting self-assembly properties found for certain triarylamines, together with the resulting conducting properties, this PhD project investigates the synthesis and properties of triarylamines towards the transport of electrons, ions or water molecules. The thesis starts with an introduction on supramolecular chemistry and supramolecular polymers, and then discuss in its second chapter the synthesis and properties of macrocyclic triarylamine analogues with interesting electromagnetic properties. ln the following third chapter this thesis work explores the applicability of triarylamines towards the biomimetic transport of metal ions and water molecules through lipid bilayer membranes. The last chapter of this thesis then deals with the fabrication of hybrid organic/inorganic conducting surfaces through doping of non-conducting surfaces with triarylamine assemblies.

La thèse est consacrée à l'étude de la signalisation lipidique comme un mécanisme universel de médiation des réponses cellulaires à phytohormones et élicitors jouant ainsi un rôle clé dans la réorganisation de métabolisme cellulaire pendant l'adaptation de la plante aux changements environnementaux.Phospholipase D (PLD) et son produit acide phosphatidic (PA) ont étés impliqués au cascades de signalisation induites par l’acide salicylique (SA) dans les cellules de garde de Arabidopsis thaliana. On a trouvé une activation de PLD et la production de PA dans les feuilles des plantes après le traitement par SA. En utilisant le marquage radioactif des phospholipides, l'analyse histochimique, les inhibiteurs de la signalisation lipidique et des lignées transgénique des plantes, nous avons montré la participation de la PLD et la NADPH-oxidase RbohD à la formation du superoxyde dans les tissues d’Arabidopsis et à la fermeture des stomates induite par SA.La cooperation entre le SA et l’acide abscisic (ABA) dans la réorganisation de transcriptome induite par ces hormones a été examinée dans la culture de la suspension cellulaire. Tant SA que l'ABA ont inhibé l'activité basale in vivo de phospholipase C dépendante de phosphatidylinositol (PI-PLC), tandis que SA (mais pas ABA) a incité aussi le phosphorylation de phosphatidylinositols. Les transcriptomes de cellules après le traitement par SA ou ABA ont été comparé à ceux obtenus aprés le traitement avec U73122 ou wortmannin. Nous avons trouvé des groupes de gènes, pour qui l'effet d'ABA et des inhibiteurs était semblable; des gènes dependants du SA via l'équilibre des phosphoinositides et des gènes dependants du SA via l’activité de PLD. Basé sur l'analyse bioinformatique de toutes les groupes de gènes choisis, nous proposons le règlement du niveaux des phosphoinositides comme un facteur important dans la regulation du transcriptome basal et également dans les changements du profile transcriptomique induits par l'effet du SA ou d'ABA.L'effet du peptide bactérien flg22 sur l’équilibre des phospholipides a été détecté tant dans des cellules de suspension que dans des plantules. Flg22 a induit l'accumulation de PA par l'activation de PI-PLC couplée a la diacylglycerolkinase 5 (DGK5), et egalement la diminution de niveau de phosphatidylinositol-4,5-biphosphate, qui est un substrat de PI-PLC. L'analyse des effects des inhibiteurs a révélé la participation des DGK et PI-PLC dans la production des espèces d'oxygène réactive (ROS) induite par flg22. La production du PA a été placée dans la cascade de la signalisation en aval de la reconnaissance du flg22 par le complexe de récepteur FLS2-BAK1, mais aprés la formation du ROS par NADPH-oxydase RbohD. Le rôle de DGK5 a été caractérisé dans la regulation du transcriptome; dans l’accumulation du callose induite par flg22 dans l’apoplast et dans la résistance au pathogène biotrophique Pseudomonas syringae pv tomato DC3000. Finalement, nous avons proposé un nouveau modèle de perception du flagellin qui inclut PI-PLC et DGK5.Le rôle de phosphoinositides dans les cascades de la signalisation d’auxin et cytokinin a été révélé dans la morphogenesis racinaire dans le mutant d'Arabidopsis pi4kb1b2 (muté dans deux isoformes de PI4K) et pi4kb1b2sid2 (contient la mutation supplémentaire de l'enzyme de biosynthèse du SA, permettant de séparer les effets du mutation en PI4K qui dependent du SA). Nous avons analysé l'anatomie de la meristem des racines, l'allongement de cellules corticales, la réponse gravitropic, les réponses aux hormones exogènes et nous avons montré la connexion entre l'activité PI4K avec les effets d’auxin et de cytokinin pendant le morphogenesis racinaire et gravitropism. Nos résultats élargissent la connaissance de la nature de la signalisation phytohormonale dans les plantes et peuvent être utilisés comme une base pour augmenter la résistance de céréales agricolement importantes aux contraintes de l’environnement / Thesis is devoted to the investigation of lipid signaling processes as a universal mechanism mediating cellular responses to phytohormones and elicitors thus playing a key role in cell metabolism remodeling during plant adaptation to environmental changes. Phospholipase D (PLD) and its product phosphatidic acid (PA) were found to be involved to the SA-induced signaling cascades in Arabidopsis thaliana guard cells. Using radioactive labeling of phospholipids we found an activation of PLD and production of PA in leaves of 4-week old plants after salicylic acid (SA) treatment. Using histochemical assay, inhibitor assay and transgenic lines knock-out by different isoforms of NADPH-oxidases, we showed the involvement of PLD and NADPH-oxidase RbohD to PA-mediated superoxide formation in Arabidopsis tissues infiltrated by SA and SA-induced stomatal closure. SA- crosstalk with abscisic acid (ABA) in transcriptome remodeling induced by these hormones was investigated in suspension cell culture. Both SA and ABA inhibited basal activity of phosphatidylinositol dependent phospholipase C (PI-PLC) in vivo, while SA (but not ABA) also induced the phosphorylation of phosphatidylinositols. Total transcriptomes of suspension cells after SA or ABA treatment were compared to those obtained from suspension cells treated with U73122 (PI-PLC inhibitor) or wortmannin (inhibitor of phosphatidylinositol-4-kinases (PI4K) that provide the substrate for PI-PLC catalyzed reactions). We found a specific gene clusters, for those the effect of ABA and inhibitors was similar; SA-dependent genes, regulated via the balance of phosphoinositides, and SA-dependent genes, regulated via PLD-mediated pathway. Based on the bioinformatic analysis of the promoters of all selected gene sets, we claim a phosphoinositides level regulation to be an important factor mediating basal cell transcriptome and expression changes induced by SA and ABA.The effect of bacterial peptide flg22 on phospholipid turnover was detected in both suspension cells and seedlings. Flg22 induced accumulation of PA by the activation of PI-PLC coupled with diacylglycerolkinase (DGK) and a corresponding parallel increase of phosphatidylinositol-4,5-biphosphate content, that is a substrate of PI-PLC. Inhibitor analysis revealed the involvement of Ca2+ ions in lipid signaling enzymes reaction to flagellin treatment. We showed the role of DGK and PI-PLC in production of reactive oxygen species (ROS) induced by flg22. PA-production was placed in signaling cascade downstream of flagellin recognition by FLS2-BAK1 receptor complex receptor, but upstream or ROS formation by NADPH-oxidase RbohD. DGK5 was found to be the main source of the detected PA. The role of DGK5 was characterized in basal transcriptome regulation and its flagellin-induced remodeling; in flg22-induced callose accumulation in apoplast and resistance to biotrophic pathogen Pseudomonas syringae pv tomato DC3000. We proposed a new model of flagellin perception that includes PI-PLC and DGK5. Role of phosphoinositides in auxin and cytokinin signaling cascades was revealed studying root morphogenesis in Arabidopsis mutant pi4kb1b2 deficient for two PI4K genes, and pi4kb1b2sid2 that had additional mutation it key enzyme of SA biosynthesis, thus allowing us to separate SA-dependent and independent effects of the PI4K deficiency. pi4kb1b2 mutant plants exhibit the dwarf phenotype both in leaf and root parts, while pi4kb1b2sid2 show the normal rosette growth compared to WT, but still shorter roots. We analyzed root meristem anatomy, cortical cells elongation, gravitropic response, responses to exogenic hormones and firstly showed the connection of PI4K activity with auxin and cytokinin effects during root morphogenesis and gravitropism. Our results broaden the knowledge about the nature of plant phytohormonal signaling and can be used as a basis for increasing the resistance of agriculturally important crop plants to environmental stresses

La prévalence du syndrome métabolique (MetS) est en constante augmentation dans les pays industrialisés. La stéatose hépatique, caractérisée par une accumulation massive de lipides dans les hépatocytes est une des manifestations du MetS. Parmi les SNP (Single Nucleotide Polymorphism) associés au MetS et à la stéatose hépatique, le SNP I148M de l’adiponutrine/PNPLA3 (Patatin-like Phospholipase Domain-Containing) est décrit comme un nouveau marqueur de la stéatose et également de la sévérité des différentes atteintes hépatiques des NAFLD (Non-alcoholic Fatty Liver diseases). L’objectif de ma thèse a été de déterminer le rôle de l’adiponutrine dans le foie, d’une part, en étudiant sa régulation transcriptionnelle par les facteurs de transcription SREBP1c (Sterol Responive Element Binding Protein) et ChREBP (Carbohydrate Responsive Element Binding Protein) en réponse à l’insuline et au glucose et d’autre part, en étudiant l’impact de sa surexpression sur le métabolisme glucido-lipidique dans le foie de souris. L’adiponutrine est régulée de façon semblable aux enzymes lipogéniques et semble avoir un impact sur le métabolisme lipidique dans le foie. Comme l’adiponutrine, différents SNP des médiateurs de la voie Wnt/β-caténine sont également associés au syndrome métabolique et au diabète. La voie Wnt/β-caténine joue un rôle déterminant dans la zonation du lobule hépatique. Nous nous sommes intéressés à la régulation de cette voie par les conditions nutritionnelles et dans un contexte physiopathologique de stéatose et de résistance à l’insuline. Nos résultats montrent la régulation de cette voie par les hormones pancréatiques (insuline et glucagon) dans le foie favorisant ainsi l’orientation métabolique des hépatocytes en fonction des besoins. De plus, cette voie est dérégulée dans le foie d’animaux résistants à l’insuline, suggérant qu’elle pourrait avoir une fonction dans ce désordre métabolique. / The prevalence of metabolic syndrome (MetS) has increased in industrial countries. The hallmark of MetS in the liver is an excessive accumulation of triglyceride, which is called hepatic steatosis. Different SNP (Single Nucleotide Polymorphism) are associated with hepatic steatosis or MetS. One of them is found on adiponutrin/PNPLA3 (Patatin-like Phospholipase Domain-Containing) gene (SNP I148M) and is now considered as a new marker of hepatic steatosis and severity of NAFLD (Non-alcoholic Fatty Liver diseases). In order to understand the physiological role of adiponutrin in the liver, we studied its transcriptional regulation by SREBP1c (Sterol Responive Element Binding Protein) and ChREBP (Carbohydrate Responsive Element Binding Protein), mediators of insulin and glucose respectively. Moreover, by overexpressing adiponutrin in mice liver, we investigated its role in hepatic carbohydrate and lipid metabolism. We showed that adiponutrin is regulated as lipogenic genes and could have a role lipid metabolism. As for adiponutrin I148M, different SNP are found on substrats of Wnt/β-catenin pathway, a major pathway controlling acinus zonation. We examined the regulation of this pathway by nutritionnal status and in a pathophysiological context of insulin resistance and steatosis. We showed that Wnt/β-catenin pathway is regulated by pancreatic hormones (insulin and glucagon) in the liver in order to adapt hepatocyte phenotype to energetic needs. Moreover, this pathway is dysregulated in insulin resistant mice liver. These data may suggest a link between Wnt/β-catenin pathway deregulation and hepatic metabolic disorders.

Cette thèse vise à développer un capteur d’ions cuivre dans des échantillons humains tels que le plasma ou les urines où l’accumulation des ions induit la maladie de Wilson. Le manque d’outil de diagnostic efficace et non invasif rend cette maladie traitable, potentiellement fatale. Notre capteur, basé sur la technologie des transistors à effet de champ de type metal-oxide-semiconducteur, a l’originalité d’utiliser une monocouche de lipide de type DC8,9PC de 2.4 nm d’épaisseur comme diélectrique de grille. Nous démontrons dans cette thèse que ces lipides peuvent être chimiquement modifiés en de monocouches, à stabilité mécanique et électrique élevée, transformées en sondes spécifiques par greffage sur le groupement de tête des lipides d’une fonction chélatante spécifique aux ions cuivre. La monocouche lipidique est formée à la surface du canal semiconducteur du transistor par fusion vésiculaire et est stabilisée par réticulation des lipides suivant un protocole que nous avons développé. Dans une première partie, nous décrivons la fabrication du transistor ainsi que l’ingénierie chimique des lipides avec le chélateur. Des mesures, en solutions aqueuses contenant des ions cuivre et d’autres ions potentiellement compétiteurs, ont validé la sensibilité et la spécificité du capteur. La deuxième partie est dédiée à l’optimisation des monocouches en tant qu’isolants électriques stables. Nous introduisons dans cette thèse la notion de double polymérisation des lipides dans la monocouche avec réticulation des chaînes aliphatiques et des groupements de tête. Nous démontrons que celle-ci conduit à l’amélioration drastique des propriétés mécaniques et électriques des monocouches. / This thesis aims at developing a sensor for the detection of Cu2+ in human samples such as urine. Copper is an ion of pathological interest in the body and its accumulation in tissues is responsible for the Wilson disease. While the disease can be effectively treated, the lack of efficient and non-invasive diagnosis techniques makes it potentially deadly. Our project aims for developing an efficient, sensitive, specific, and low cost sensor device based on metal-oxide-semiconductor field effect transistor technology and has the originality of using a 2.4 nm thick monolayer of DC8,9PC lipids as gate dielectric. We demonstrate that such lipids can be chemically engineered to allow the fabrication of monolayers with high mechanical and electrical stability and to confer them specific probe function. Specificity of the sensor is given by the grafting of a copper specific chelator to the lipids head-groups. The lipid monolayer is formed on the transistor semiconducting channel by the vesicle fusion. In the first part of the thesis, we describe the fabrication of the transistor including the chemical engineering of the lipids with the chelator. Sensitivity and specificity measurements were realized in aqueous solutions containing copper ions and potentially competitive ions. The second part is dedicated to improving the performances of the lipid monolayer as a stable insulator. We introduce in this thesis the concept of double polymerization of the lipids in the monolayer with a reticulation at both the levels of their aliphatic chains and their head-groups. We demonstrate that that leads to drastic improvements of both the mechanical and electrical properties of the monolayer.

L'huile de lin est considérée comme une des plus riches en acide linolénique (oméga- 3), avec certaines variétés de lin oléagineux produisant jusqu'à 65% d'acide a-linolénique. Cette huile utilisée depuis longtemps en industrie chimique pour la confection de peintures, vernis, agents tensioactifs, présente aussi des bénéfices pour la santé humaine avec un apport journalier d'environ 2 g.f 1 (diminution de la pression artérielle, prévention de thrombose...). Il parait donc raisonnable aujourd'hui d'augmenter la production de l'huile de lin riche en oméga-3 pour répondre à ces différents besoins. La sélection de cultivars producteurs d'huile de la qualité demandée devient impérative. Pour cela, des connaissances sur les mécanismes de synthèse et d'accumulation AG polyinsaturés (PUFA) dans les graines de lin sont à acquérir. Dans ce contexte, nous avons évalué le rôle des enzymes de type LPAAT dans l'accumulation des PUFA dans le but de sélectionner des isoformes compétitives dans leur accumulation au niveau des TAG. Les gènes Lpaat ont été isolés à partir des graines de lin âgées de 20 JAF, phase active de remplissage en huile. La fonctionnalité des protéines correspondantes a été testée par complémentation dans une souche JC201 d’E. coli déficiente en activité LPAAT. Une caractérisation de ces enzymes a été effectuée par des tests in vitro et in vivo. Les résultats ont montré la présence d'une isoforme, nommée LPAAT2A, dont l'activité LPAAT présente une spécificité et sélectivité élevées vis-à-vis des PUFA. Dans un 2ème temps, nous avons mesuré in vitro et in vivo le potentiel des enzymes LPAAT provenant de litchi et de lin vis-à-vis des AG de type cyclopropanique. Ces AG possèdent des propriétés physico-chimiques intéressantes pour l'industrie des lubrifiants et des cosmétiques et sont produits par une enzyme spécifique « la CFA synthase ». Nous avons généré des lignées d'Arabidopsis exprimant la CFA synthase d’E.coli puis co-exprimé le gène Lpaat de litchi. Une augmentation de la teneur en AGC (AG cycliques) dans les lignées transgéniques obtenues reflète la spécificité de la LPAAT de litchi vis-à-vis des AGC. Nous nous sommes aussi intéressés aux enzymes de types sPLA2a (phospholipase A2). L'isolement du gène correspondant a été effectué à partir des graines de lin pendant la phase active de remplissage en huile. La caractérisation de son activité a été effectuée par des tests in vitro et in vivo. Les résultats ont montré que l'expression du gène sP/a2a de lin dans les graines d' Arabidopsis provoque une augmentation du poids de la graine ainsi qu'une augmentation du contenu en acide linolénique dans les TAG. L'ensemble de ces résultats montre l'existence d'un système enzymatique endogène chez le lin efficace vis-à­vis des PUFA et qui semble stimuler le métabolisme lipidique une fois exprimé chez Arabidopsis. / Flaxseed oil contain high amount of oméga-3 and present different industrials applications and human health benefits. ln this work, we aimed to identify enzymes allowing the accumulation of high level of omega-3 in linseed plants. ln this context, we evaluated the role of Lysophophatidic acid acyltransferases (LPAAT) and Phospholipases A2 (PLA2) enzymes in the accumulation of omega-3 by in vitro and in vivo approaches. Results showed the presence of a LPAAT2A isoform into flax genome having a high specificity and selectivity toward omega-3. Expression of Lpaat2A and sPia2a gene in Arabidopsis seeds increase seed weight, oil production and omega-3 content (up to 10% and 11%) in transformant seeds respectively. These results showed the presence in linseed plant of an efficient enzymatic system toward omega-3 accumulation. Furthermore, we have evaluated in vitro and in vivo the potential of Litchi and flax LPAAT enzymes toward the production of cyclopropane fatty acids (CFA). These fatty acids are naturally produced by a specific enzyme «CFA synthase» with physico-chemical properties interesting to lubricant and cosmetics industries. ln this context, we have generated Arabidopsis lines expressing E. coli Cfa synthase with or not co-expression of litchi Lpaat gene. Result showed an increase of 25% in the content of CFA in transgenic line co-expressing Cfa synthase and litchi Lpaat comparing to the transgenic lines expressing the CFA synthase. This increase in the level of CFA in transgenic seeds reflects the specificity of Litchi LPAAT toward CFA.

La littérature des dernières décennies regorge de références concernant les bienfaits des acides gras oméga 3, tels que l’EPA (C20:5 n-3) et le DHA (C22:6 n-3) qui jouent un rôle essentiel dans la prévention de nombreuses pathologies comme les maladies neurodégénératives (type Alzheimer). Les sources majeures d’EPA et DHA sont celles d’origine marine. C’est dans ce contexte que cette étude a choisi de s’intéresser aux phospholipides provenant de têtes de saumon. L’objectif était de les extraire, de purifier la phosphatidylcholine (PC) issue du mélange de lipides et d’en déterminer ses propriétés d’auto-assemblage en bicouches. Une approche expérimentale par la caractérisation physico-chimique de ce PC a été complétée par une étude théorique du même composé en utilisant les techniques de simulation par dynamique moléculaire qui a permis une caractérisation à l’échelle moléculaire des bicouches lipidiques. La caractérisation a permis d’aboutir au profil détaillé de la composition du mélange PC saumon, d’élaborer le diagramme de phase PC –eau, de déterminer les propriétés d’empaquetage d’hydratation de ce lipide. Les paramètres choisis pour l’étude en dynamique moléculaire ont permis de reproduire de manière fidèle les résultats expérimentaux, validant ainsi le modèle et les conditions de simulations déterminés au préalable. La caractérisation des propriétés structurales de la PC de saumon sous forme de multicouches a permis d’approfondir la compréhension des mécanismes d’interactions à l’échelle moléculaire existant entre les lipides insaturés eux-mêmes. / The literature of recent decades is replete with references regarding the benefits of omega 3 fatty acids such as EPA (C20:5 n-3) and DHA (C22:6 n-3) which play an essential role in preventing many diseases such as neurodegenerative diseases (Alzheimer's type). The major sources of EPA and DHA are those of marine origin. It is within this context that this study chose to deal with phospholipids from salmon heads. The objective was to extract, purify phosphatidylcholine (PC) derived from the mixture of lipids and determine its properties of self-assembly into bilayers. An experimental approach by the physicochemical characterization of this PC was supplemented by a theoretical study of the same compound using the techniques of molecular dynamics simulation that allowed a molecular-scale characterization of lipid bilayers. The characterization resulted in detailed profile of the mixture composition of salmon PC, to draw up the phase diagram of PC-water, to determine the packing and hydration properties of this lipid. The parameters chosen for the study of molecular dynamics have faithfully reproduced the experimental results, thus validating the model and simulation conditions determined in advance. The characterization of structural properties of the PC as a multilayer salmon has deepened the understanding of interaction mechanisms at the molecular level between unsaturated lipids themselves.

Dans le cadre des objectifs définis par la Directive Cadre sur l’Eau, ce travail de thèse porte sur la quantification du transfert de micropolluants organiques à la confluence entre la Fensch et la Moselle. Une nouvelle méthodologie a été développée pour déterminer les niveaux d’anthropisation dans les matrices environnementales. Basée sur la quantification exhaustive des marqueurs moléculaires, cette approche permet de comparer les apports naturels et anthropiques et de différencier les apports anthropiques selon leurs origines (combustion, pétrogénétique, eaux usées). Elle est parfaitement appropriée à l’étude de la matière organique des différentes matrices environnementales fournissant des informations beaucoup plus complètes que le dosage de quelques molécules cibles. Appliquée aux sédiments du système Fensch-Moselle, cette approche a permis d’analyser l’évolution des contributions organiques le long de la Fensch ainsi que leur transfert à la confluence avec la Moselle, tout en déterminant les sources principales de contamination. Ce travail souligne l’importance de l’hydrodynamisme sur la sédimentation et la biodégradation des micropolluants organiques. L’étude de ce système a également été l’occasion de développer deux outils utiles pour répondre à des questionnements environnementaux majeurs. Le premier, basé sur la déconvolution de l’unresolved complex mixture, permet de quantifier la masse de produits pétroliers accumulés dans des sédiments. Le second se base sur l’étude de la répartition des micropolluants organiques en phase aqueuse (dissous, colloïdale, particulaire) lors de la mobilisation de sédiments contaminés, permettant d’évaluer leur biodisponibilité / According to the objectives of the Water Framework Directive, this study deals with the quantification of the transfer of organic micropollutants at the confluence between Fensch and Moselle Rivers. A new methodology has been developed in order to quantify the anthropogenic pressure in environmental matrices. Based on the exhaustive quantification of molecular markers, this approach allows the comparison between natural and anthropogenic inputs and the differentiation between anthropogenic sources (pyrogenic, petrogenic, sewage waters). It is fully appropriate in order to study organic matter in different environmental matrices providing much more information than the quantification of few target compounds. In sediments of the system Fensch-Moselle, this approach has been applied in order to study the evolution of the anthropogenic pressure due to organic micropollutants along the Fensch River, their transfer at the confluence with the Moselle River and the major sources of contamination. This work highlights the relationship between hydrodynamism and settling and biodegradation of organic micropollutants. Together with the mutimolecular approach, two methodologies have been developed in order to answer to major environmental questionings. The first one, based on the deconvolution of unresolved complex mixture, allows quantifying the amount of petroleum by-products stored in sediments. The second one is based on the analysis of organic micropollutants in aqueous phases (dissolved, colloidal, particulate) during mobilization of contaminated sediments, which allows the evaluation of their bioavailability

Le fer ajouté dans des systèmes complexes tels que les aliments induit divers problèmes comme l'oxydation des lipides ou la précipitation d’autres composés présents dans la matrice. Il s’en suit une diminution de sa biodisponibilité et des défauts de goût. L'utilisation de chélates de fer, comme le bisglycinate de fer ou l’EDTA de fer, constitue une voie intéressante : le fer ainsi protégé n’interagirait pas avec la matrice alimentaire. La stabilité des chélates de fer (bisglycinate de fer et NaFe EDTA), supposés peu réactif pour l’initiation de peroxydation, a été attestée sur des modèles d’émulsions huile dans eau stabilisées par du caséinate de sodium ou de la β lactoglobuline. Dans un second temps, le travail a consisté à vérifier la faible influence de ces complexes sur la nature de l’interface huile/eau (étude de la tension et de la rhéologie interfaciales). La stabilité du bisglycinate de fer en solution aqueuse et en présence de β lactoglobuline a également été évaluée en fonction du pH (pH 2, 3,5 et 6,5) par rayons X. Il a ainsi été montré que la nature des protéines formant l’interface huile/eau et le type de sels de fer jouent un rôle crucial sur la stabilité oxydative des émulsions enrichies en fer. L'affinité des protéines de lait pour les ions fer libres est le premier facteur qui contrôle la peroxydation des matières grasses par l’absence de transfert à l'interface huile/eau. La capacité du complexe bisglycinate à retenir les ions fer et donc à limiter la présence d’ions fer libres (ferriques ou ferreux) apparaît comme le second facteur principal à contrôler. La compétition pour les ions fer entre les groupes fonctionnels des protéines et les contre ions de chélates (glycinate ou EDTA) gouverne ainsi l'état d'oxydation du système dans des conditions acide/base proche de la neutralité. En milieu acide, l'oxydation est principalement gouvernée par l’instabilité du complexe bisglycinate de fer et par conséquent la lente libération fer ionique dans la phase aqueuse. Pour résumer, si le complexe de fer n’est pas déstabilisé et que la protéine à l’interface huile/eau ne présente pas de groupe fonctionnel ayant une forte affinité pour le fer, alors la peroxydation des lipides en émulsion est faible. Dans notre démonstration, si une protéine n’est pas phosphorylée et pour des pH proches de 7, alors l’émulsion ne sera pas peroxydée car le fer ne migre pas à l’interface huile/eau. / Iron incorporated into food systems induces oxidation and precipitation. The consequences are a reduced bioavailability and a modification of other food flavor. The iron chelates such as Fe-bisglycinate and Fe-EDTA represent a possibility to avoid side effects, since the iron is protected. The inertety of Fe bisglycinate and NaFe EDTA for lipid peroxidation has been verified in oil-in-water emulsion models stabilized by sodium caseinate or by β lactoglobulin through the following studies: i/ increase of primary and secondary products of oxidation, ii/ change of the properties of the oil/water interface (tension and interfacial rheology), iii/ the stability of the chelate iron (Fe-bisglycinate) in the aqueous phase with β lactoglobulin at different pH (pH 2, 3.5 and 6.5). The oil/water interface stabilized by proteins with phosphate groups has induced peroxidation, which was not observed with proteins containing no phosphate residue. These results demonstrate also that the type of iron salts plays a crucial role in the oxidative stability of emulsions. The ability of the complex to retain iron ion and to avoid “free” ferrous ion is the first important factor to be controlled. The affinity of milk proteins to bind these free iron ions is the second factor that controls the transfer to oil/water interface. To sum up, the competition for iron ions between functional groups of protein and salt counter ions (glycinate, sulfate or EDTA) governs the oxidation state of the system in neutral conditions. In acidic medium, the oxidation is mainly governed by the stability of the complex and the possibility to free iron in bulk.

Les personnes en surcharge pondérale semblent préférer une alimentation riche en graisse. Face à l'épidémie d'obésité qui touche nos Sociétés tant urbaines que rurales, élucider les mécanismes de la détection des lipides alimentaires devient un enjeu majeur. Il avait précédemment été admis que la glycoprotéine CD36 exprimée dans les papilles caliciformes de souris, est impliquée dans la perception oro-gustative des lipides alimentaires. Dans ce travail, nous avons montré que l'acide linoléique (LA), en activant les phospholipases A2, sPLA2, cPLA2 et iPLA2 via CD36, produit de l'acide arachidonique (AA) et la lyso-phosphatidylcholine (lyso-PC). LA déclenche un influx calcique dans les cellules CD36-positives et induit la production du facteur CIF (Calcium Influx Factor). CIF, AA et lyso-PC exercent différentes actions sur l'ouverture des canaux SOC (Stored Operated Calcium Channel) constitués de protéines Orai et contrôlés par STIM1. Stim1 est un senseur calcique situé sur la membrane du réticulum endoplasmique activé par la déplétion du calcium intracellulaire. Nous avons utilisé la technologie siRNA et des modèles de souris transgéniques pour montrer que CIF et lyso-PC activent des canaux calciques homodimériques composés de protéines Orai1 tandis qu’AA active des canaux hétéro-pentamériques composés d’Orai1 et Orai3. Nous avons également montré que STIM1 régule la production de CIF dans les cellules stimulées par la thapsigargine et l’acide linoléique ainsi que l'ouverture de deux types de canaux calciques. Par ailleurs les souris au phénotype Stim1-/- perdent la préférence spontanée pour les lipides observé chez les animaux de type sauvage. D’un autre côté les cellules CD36-positive de souris Stim1-/- sont incapables de libérer la sérotonine dans l'environnement extracellulaire. Nos résultats suggèrent que des acides gras à longue chaine (AGLC) induisent la signalisation calcique régie par STIM1 via CD36. La perception oro-gustative des lipides alimentaires détermine la préférence spontanée pour les lipides observée chez les mammifères / The lipid-binding glycoprotein CD36, expressed by circumvallate papillae (CVP) of the mouse tongue, has been shown to be implicated in oro-gustatory perception of dietary lipids. We demonstrate that linoleic acid (LA) by activating sPLA2, cPLA2 and iPLA2 via CD36, produced arachidonic acid (AA) and lyso-phosphatidylcholine (Lyso-PC) which triggered Ca2+ influx in CD36-positive taste bud cells (TBC), purified from mouse CVP. LA induced the production of Ca2+ influx factor (CIF). CIF, AA and Lyso-PC exerted different actions on the opening of store-operated Ca2+ (SOC) channels, constituted of Orai proteins and regulated by STIM1, a sensor of Ca2+ depletion in the endoplasmic reticulum. We used siRNA technology and transgenic mice models and observed that CIF and Lyso-PC opened Orai1 channels whereas AA-opened Ca2+ channels were composed of Orai1/Orai3. STIM1 was found to regulate LA-induced CIF production and opening of both kinds of Ca2+ channels. Furthermore, Stim1–/– mice lost the spontaneous preference for fat, observed in wild-type animals. The CD36-positive TBC from Stim1–/– mice also failed to release serotonin into extracellular environment. Our results suggest that fatty acid-induced Ca2+ signaling, regulated by STIM1 via CD36, might be implicated in oro-gustatory perception of dietary lipids and the spontaneous preference for fat