En considérant le développement d'un individu, il ressort que la transition vers l'âge adulte implique plusieurs défis à relever. Pour les adolescents ayant une incapacité physique, cette période inclut davantage de difficultés scolaires, professionnelles et interpersonnelles (Cheng & Udry, 2002; Gouvernement du Canada, 2004a; Gouvernement du Québec, 2004; Lai, 2004; Sawin et al., 1999; Stevens et al., 1996). Se référant au modèle de processus de production du handicap (Fougeyrollas et al., 1998), ce projet s'intéresse aux obstacles et aux facilitateurs (personnels et environnementaux) à la participation sociale. Plus précisément, il vise à identifier les besoins perçus par ces adolescents en lien avec leur participation sociale. L'approche méthodologique choisie est de type qualitatif. Douze entrevues d'adolescents âgés entre 12 et 25 ans sont analysées à l'aide du logiciel NUD*IST N'VIVO selon deux thèmes, soit 1) les activités quotidiennes (école et travail) et 2) les relations interpersonnelles (amitié et amour) et la sexualité. Les résultats révèlent que, pour faciliter la transition, ces adolescents ont besoin de développer leurs habiletés personnelles (scolaires, professionnelles et sociales) et leur estime de soi. Selon les propos recueillis, ils peuvent bénéficier de plus de préparation, d'information et de soutien de leur entourage social (famille, amis, enseignants et intervenants en réadaptation). Également, ils mentionnent apprécier une plus grande accessibilité des lieux physiques et des ressources spécialisées, de même que la sensibilisation de la population générale à leur réalité. Actuellement, il existe peu d'écrits scientifiques ou de services s'intéressant aux besoins perçus par ces adolescents dans la transition vers l'âge adulte (Rosenbaum & Law, 2003). Cette étude peut contribuer au développement des connaissances sur les obstacles et les facilitateurs à leur participation sociale et à l'émergence de nouvelles pratiques en réadaptation physique.

Les processus mitochondriaux tels que la réplication et la traduction sont effectués par des complexes multiprotéiques. Par contre, le métabolisme et la voie de maturation des ARN mitochondriaux (p. ex précurseurs des ARNt et des ARNr) sont habituellement traités comme une suite de réactions catalysées par des protéines séparées. L’exécution fidèle et optimale de ces processus mitochondriaux, exige un couplage étroit nécessaire pour la canalisation des intermédiaires métaboliques. Or, les évidences en faveur de l'interconnexion postulée de ces processus cellulaires sont peu nombreuses et proviennent en grande partie des interactions protéine-protéine. Contrairement à la perception classique, nos résultats révèlent l’organisation des fonctions cellulaires telles que la transcription, la traduction, le métabolisme et la régulation en supercomplexes multifonctionnels stables, dans les mitochondries des champignons (ex Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulans et Neurospora crassa), des animaux (ex Bos taurus), des plantes (B. oleracea et Arabidopsis thaliana) et chez les bactéries (ex E. coli) à partir desquelles les mitochondries descendent. La composition de ces supercomplexes chez les champignons et les animaux est comparable à celle de levure, toutefois, chez les plantes et E. coli ils comportent des différences notables (ex, présence des enzymes spécifiques à la voie de biosynthèse des sucres et les léctines chez B. oleracea). Chez la levure, en accord avec les changements dûs à la répression catabolique du glucose, nos résultats révèlent que les supercomplexes sont dynamiques et que leur composition en protéines dépend des stimulis et de la régulation cellulaire. De plus, nous montrons que l’inactivation de la voie de biosynthèse des lipides de type II (FASII) perturbe l’assemblage et/ou la biogenèse du supercomplexe de la RNase P (responsable de la maturation en 5’ des précurseurs des ARNt), ce qui suggère que de multiples effets pléiotropiques peuvent être de nature structurale entre les protéines. Chez la levure et chez E. coli, nos études de la maturation in vitro des précurseurs des ARNt et de la protéomique révèlent l’association de la RNase P avec les enzymes de la maturation d’ARNt en 3’. En effet, la voie de maturation des pré-ARNt et des ARNr, et la dégradation des ARN mitochondriaux semblent êtres associées avec la machinerie de la traduction au sein d’un même supercomplexe multifonctionnel dans la mitochondrie de la levure. Chez E. coli, nous avons caractérisé un supercomplexe similaire qui inclut en plus de la RNase P: la PNPase, le complexe du RNA degradosome, l’ARN polymérase, quatre facteurs de transcription, neuf aminoacyl-tRNA synthétases, onze protéines ribosomiques, des chaperons et certaines protéines métaboliques. Ces résultats supposent l’association physique de la transcription, la voie de maturation et d’aminoacylation des ARNt, la dégradation des ARN. Le nombre de cas où les activités cellulaires sont fonctionnellement et structurellement associées est certainement à la hausse (ex, l’éditosome et le complexe de la glycolyse). En effet, l’organisation en supercomplexe multifonctionnel représente probablement l’unité fonctionnelle dans les cellules et les analyses de ces super-structures peuvent devenir la prochaine cible de la biologie structurale. / It is known that processes such as transcription, translation and intron splicing require a multitude of proteins (plus a few non-protein components) organized in large ‘molecular machines’. But, according to traditional views, processing of RNA precursors (e.g., tRNA and rRNA) and metabolic pathways are pools of individual enzymes (single proteins or small complexes), with sequential enzymatic reaction steps connected via diffusible metabolites. This perception is incompatible with the ‘molecular crowding’ in most cellular compartments (e.g., 60% in the mitochondrial matrix). It is also not in line with the cumulating indirect evidence from comprehensive studies of protein-protein interactions and affinity purification, showing that numerous protein complexes involving different metabolic and regulatory processes are interconnected. However, direct evidence of extensive cross-talk among diverse cellular processes remains to be clearly demonstrated. Here we show that in mitochondria of yeast and other fungi (Neurospora crassa and Rhizopus oryzae), animal (Bos taurus), plant (Brassica oleracea), and in E. coli (standing for the “bacterial ancestor” of mitochondria), metabolism is physically interlinked (in supercomplexes) with translation, replication, transcription and RNA processing. Further, the supercomplexes also contain a variety of helper proteins, in support of earlier reports that describe such proteins as important structural units assisting complex assembly. Whereas the composition of supercomplexes in fungi (e.g., Neurospora crassa), animals and yeast is relatively similar, plants and E. coli present substantial compositional differences (e.g., plant-specific enzymes involved in the biosynthesis of sugars and secondary metabolites). In yeast, the supercomplex pattern of glucose-repressed cells is completely different from that of cells grown on galactose/glycerol, and the protein composition perfectly correlates with known regulatory changes under glucose repression. The destabilization of the complex organization is also illustrated by the deletion of genes in the mitochondrial fatty acid type II biosynthetic pathway (mutant strain oar1Δ). Mutants have both, a defect in fatty acid synthesis and in 5’ processing of mitochondrial tRNA, and no longer have a supercomplex containing Oar1p and components of RNase P (5’ tRNA processing). The pleiotropic mutant phenotype is best explained by a structural (assembly) defect. Also in yeast mitochondria, we demonstrate that RNase P and tRNA Z activities are part of a large complex, which further includes the RNA degradosome complex, five additional RNA processing proteins, and several other mitochondrial pathways. 5’ and 3’ tRNA processing enzymes are also associated in a large, multifunctional supercomplex in E. coli that includes six out of the seven proteins of the RNA degradosome, nine aminoacyl-tRNA synthases, RNA polymerase plus four transcription factors, eleven ribosomal proteins plus four translation factors, several components of protein folding and maturation, and a small set of metabolic enzymes. Apparently, not only is RNA processing coordinated, but it is also structurally connected to aminoacylation, transcription and other cellular functions. The number of documented cases where functionally related activities are structurally integrated is definitely increasing (e.g., editosome, glycolysis complex, etc). Indeed, structural integration of related functions and pathways may turn out to be a principle and the analyses of such super-structures may become a next structural biology frontier.

Plusieurs études ont permis la caractérisation de la structure et de la fonction du ribosome. En ce qui attrait à la biogénèse du ribosome, nombreux aspects restent à être découverts et compris de façon plus dynamique. En effet, cette biogénèse englobe une variété de voies de modifications et d’assemblages requises pour la maturation des ARNr et pour leurs liaisons avec les protéines ribosomales. De ce fait, les protéines Noc ont été caractérisées comme des facteurs d’assemblages et ont permis la découverte d’une des premières indications sur l’ordre spatio-temporel de la maturation du ribosome. Ainsi, en utilisant la levure comme modèle, notre objectif est d’étudier d’avantage l’échange des complexes composés des protéines Noc ainsi que leur localisation intranucléaire. Ainsi, la nature des interactions de Noc2p avec Noc1p et Noc3p et l’influence de l’arrêt du transport intranucléaire ont été étudiés en utilisant des promoteurs inductibles, la microscopie à fluorescence, des immunobuvardages, qRT-PCR et des purifications par affinité. / Several studies have been performed to characterize the ribosome as far as to understand its structure and its function. However, major aspects of ribosome biogenesis remain elusive or gave only a static picture of the process. In fact, ribosome biogenesis involves dynamic processing and assembly pathways that are required for rRNA modification and folding, in addition to rRNA binding with some ribosomal proteins. One set of assembly factors, the Noc proteins, allowed one of the first indications about the spatio-temporal ordering of ribosome maturation. By using yeast as model, our objective is to provide a dynamic picture of the Noc proteins complexes exchange and nuclear localization by determining the nature of Noc2p interactions with Noc1p and Noc3p and by studying the influence of reversibly arrested intranuclear transport on these proteins and on Rix7p, an AAA-ATPase. In order to achieve these aims, inducible promoter, fluorescent microscopy, western blot, qRT-PCR and affinity purification analyses were used.

Les cellules Natural Killer (NK), un sous-type de lymphocytes, sont cruciales dans l’immunité innée de par leur cytotoxicité directe envers les tumeurs, les cellules infectées et les cellules stressées. Elles contribuent également à l’orchestration de la réponse immunitaire adaptative de par leur capacité à produire des cytokines immunorégulatrices. Pour développer ces fonctions effectrices, les cellules NK requièrent l’intégration d’une multitude de signaux. De là, les cellules NK matures (mNK) sont considérées comme appartenant à quatre sous-types conséquents et concordants avec la polarisation vers la prolifération, la production de cytokines ou les propriétés cytotoxiques. Dans certaines maladies auto-immunes, tel le diabète de type 1 (T1D), un bloc dans leur maturation, et conséquemment des défauts en nombre et en fonctions, peut être observé. Ainsi, afin de découvrir la régulation génétique derrière la proportion et la maturation des cellules NK, des études de liaison génétique ont été produites sur des souris F2 (B10.BR x NOD.H2k) et F2.Rag (B6.Rag1-/- x NOD.Rag1-/-), où le fond génétique NOD est un modèle de T1D. Ces analyses ont révélé des locus potentiellement impliqués dans la régulation de la proportion, des nombres absolus ainsi que dans la maturation fonctionnelle des cellules mNK. Les chromosomes 8, 9 et 17 ont été liés à la proportion des cellules mNK tandis que les chromosomes 2, 4, 7, 10, 11 et 18 ont été liés aux sous-types fonctionnels de ces mêmes cellules. De là, nous avons validé l’influence du locus du chromosome 9 sur la proportion des cellules mNK en générant des souris sous-congéniques avec des insertions de segment génétique B10.BR dans des souris de fond génétique NOD. La proportion et le nombre absolu de cellules mNK ont ensuite été analysés par cytométrie en flux et comparés à ceux de souris contrôles. Pour la maturation fonctionnelle, nous avons retenus certains gènes candidats, et régulateurs associés, liés à un ou plusieurs sous-types de mNK, dont Tbx21, Zeb2, c-Myb, Trp53 et Pmaip1. Par association de voies de signalisation, nous sommes également allés vérifier certaines protéines associées, dont Bim et Eomesodermin. Nous avons alors validé leur implication par l’utilisation de modèles murins knock-out, qPCR, essais de prolifération et d’apoptose. Enfin, nos résultats supportent un rôle pour le locus du chromosome 9 dans la régulation de la proportion de cellules mNK ainsi qu’un rôle pour Trp53, Bim et Pmaip1 dans la maturation fonctionnelle de celles-ci. Nos études révèlent donc de nouveaux gènes candidats potentiels dans la régulation des cellules NK, dont les mécanismes pourront être approfondis dans la perspective de développement de thérapies cellulaires et génétiques dans le combat contre les cancers et les infections chroniques. / Natural Killer (NK) cells, a subset of lymphocytes, are crucial in innate immunity due to their direct cytotoxicity towards tumors, viral infected cells and stressed cells. NK cells also contribute to the orchestration of the adaptive response by their ability to produce immunoregulatory cytokines. To develop those effector functions, NK cells require the integration of multiple signals. As of now, mature NK cells (mNK) can be separated into a four-stage model of functional maturation that concords with a polarization either toward proliferation and cytokine production or cytotoxic functional properties. In autoimmune diseases, like type 1 diabetes (T1D), a block in their maturation, and consequently an impaired functionality and diminished numbers, can be observed. Thus, in order to uncover the genetic regulation behind the proportion and functional maturation of NK cells, a linkage analysis was performed by our lab on F2 (B10.BR x NOD.H2k) and F2.Rag (B6.Rag1-/- x NOD.Rag1-/- intercross) mice, where the NOD genetic background is a model of T1D. This analysis revealed loci that were potentially involved in the regulation of mNK cells proportion, absolute numbers or functional maturation. Loci on chromosomes 8, 9 and 17 were linked to the proportion of mNK cells while loci on chromosomes 2, 4, 7, 10, 11 and 18 were linked to different subsets of functional mNK cells. Hence, we validated the influence of the chromosome 9 locus on the proportion of mNK cells by generating congenic sub-strains of mice with insertion of B10.BR genetic segments and NOD genetic background. The proportion and absolute numbers of mNK cells were assessed by flow cytometry and compared to those of wild-type mice. Regarding the functional maturation of mNK cells, we considered potential candidate genes, and their upstream regulators, that were linked to one or more mNK subsets, namely Tbx21, Zeb2, Myb, Trp53 and Pmaip1. From those, we also looked further their associated pathway with proteins such as Bim and Eomesodermin. We proceeded to the in vivo validation of their implication by qPCR, proliferation and apoptosis assays and the use of knock-out mice. Indeed, our results support a role for a locus on chromosome 9 in the regulation of mNK cells proportion and for Trp53, Bim and Pmaip1 in NK cell functional maturation. As such, our study has revealed new candidate genes in NK cell regulation. Further explorations of the mechanisms by which those genes act could lead to the development of cellular and genetic therapies for cancers and chronic infections.

Ce travail de thèse s'est intéressé aux effets de l'uranium appauvri (U) sur le poisson zèbre, Danio rerio. L'hypothèse de travail majeure est que les effets de l'U peuvent se traduire par des modifications du métabolisme. Par conséquent nous avons caractérisé la performance physiologique par le biais de la théorie des bilans d'énergie dynamique (DEB) car c'est la seule théorie qui quantifie simultanément l'ingestion, l'assimilation, la croissance, la reproduction, la maturation, la maintenance et le vieillisse¬ment au cours du cycle de vie entier à des niveaux de nourriture variable. Un modèle DEB a ainsi été construit et a permis de quantifier et de prédire la manière dont la performance physiologique du poisson zèbre dépend de son niveau de nutrition (et de la température). Nous avons montré que le développement s'accélère après la naissance jusqu'à la métamorphose où l'accélération cesse. De plus les coûts de maintenance somatique sont très élevés.Un module spécifiant la toxico-cinétique de l'U, chez un individu qui se nourrit, croit et se reproduit, a été incorporé dans le modèle DEB. Le modèle a été appliqué aux données de toxicité (publiés et acquis pendant la thèse) afin de découvrir quel processus est affecté par l'U. Les résultats montrent qu'à partir de 0 nM, l'U augmenterait les coûts de croissance et diminuerait l'assimilation et/ou augmenterait le coût de la maintenance somatique. Nous n'avons pas pu détecter d'effets notables sur la maturation. Une étude histologique révèle que l'U altère l'intégrité de la paroi intestinale et pourrait perturber l'homéostasie des interactions hôte-bactéries. / The aim of this dissertation is to characterize the toxicity of depleted uranium (U) on the metabolism of zebrafish, Danio rerio. The underlying hypothesis of this work is that effects of U show up as effects on the metabolism of the individual. Consequently, we characterized physiological performance using Dynamic Energy Budget (DEB) theory since it is the only theory which simultaneously specifies ingestion, assimilation, growth, reproduction, maturation, maintenance and ageing over the whole life-cycle at varying food availability. Thus a DEB model was built which quantifies and predicts how the physiological performance of zebrafish relates to food level (and temperature). We showed that development accelerates after birth until metamorphosis after which acceleration ceases. Furthermore, somatic maintenance costs are very high.A module specifying toxico-kinetics of U in a feeding, growing and reproducing individual was incorporated into the DEB model. The model was then applied to toxicity data (from the literature or acquired during this thesis) in order to determine which processes are affected by U. Our results show that, from 0 nM onwards, U increases costs for growth and either increases somatic maintenance or decreases assimilation. We were unable to detect effects on maturation. A histological study showed that U alters histology of the gut wall and may perturb host-microbe homeostasis. By accounting for differences in initial conditions between individuals we were able to explain a number of seemingly contradictory results. The take home message is: observations on individuals should not be averaged for groups of individuals.

Les techniques d’assistance médicale à la procréation particulièrement l’induction de l’ovulation, la maturation in vitro des ovocytes et la culture embryonnaire prolongée impliquent la manipulation des gamètes ainsi que les embryons à des moments critiques de leur maturation et développement qui sont également des étapes clé du remodelage épigénétique. Par conséquent, elles pourraient interférer avec la reprogrammation épigénétique, en particulier la mise en place de la méthylation des gènes soumis a empreinte au cours de l'ovogenèse, ou son maintien au cours du développement préimplantatoire. Afin d’évaluer ce risque nous avons analysé le profil de méthylation de KvDMR1, qui régule l’expression de KCNQ1OT1, dans des ovocytes humains mûris in vivo ou in vitro, provenant de patientes stimulées ou non. Nos résultats montrent que la mise en place de la méthylation au niveau de KvDMR1 se poursuit au cours de la maturation de l’ovocyte du stade VG au stade MII, in vivo et in vitro et que l’induction ovarienne des patientes génère des ovocytes épigénétiquement immatures. Par ailleurs, l’étude de la méthylation de H19 DMR qui régule l’expression d’Igf2 et H19 dans des embryons d’ICSI, atypiques bloqués en culture prolongée et dans les spermes correspondants met en évidence une hypométhylation de l'allèle paternel et une méthylation de l'allèle maternel dans certains embryons, sans que l'on puisse établir de lien entre les dérégulations de l’empreinte et l’arrêt du développement au stade blastocyste. / Assisted reproductive technologies particularly the induction of ovulation, oocytes in vitro maturation, and prolonged embryo culture require in vitro manipulation of gamete and embryos at critical times of their maturation and development. In consequence, they may interfere with epigenetic reprogramming and affect particularly demethylation and remethylation of imprinted genes. To evaluate such a risk, we have determined the methylation profile of KvDMR1, the region that regulates KCNQ1OT1 imprinted gene, in human oocytes retrieved from stimulated or unstimulated cycles, at different phases of their maturation in vivo or in vitro. Our results show that the timing of establishment of the methylation profile of KvDMR1 covers the maturation phase of oocyte growth, in vivo and in vitro, and that hyperstimulation likely recruits young follicles epigenetically immature. Analysis of the methylation profile of H19DMR (DMR of IGF2/H19) in atypical ICSI embryos and corresponding sperm suggests that imprinting disorders are not responsible of embryo developmental failure prior the blastocyst stage.

Cette thèse étudie les recompositions des colonies populaires périphériques de la zone métropolitaine de Mexico depuis vingt ans. Les liens entre les mobilités spatiales, les espaces de vie des habitants dans des quartiers illégaux à l’origine, et les stratégies de régularisation physique et juridique sont interrogés au regard des évolutions sociales, démographiques et politiques. Le caractère dynamique et divers des colonies populaires a été examiné à travers deux outils conceptuels de l’étude des territorialités urbaines : l’ancrage, point de vue sur les expériences des individus ; la maturation, pour analyser les changements des contextes résidentiels. Les trajectoires de maturation ont été comprises à partir de l’analyse de données sociodémographiques systématiques et d’un travail empirique dans quatre quartiers. Une fois le cadre de travail présenté, les contextes de la maturation ont été observés selon trois entrées : sociale, relative aux mobilités, et politico-juridique. Les trajectoires plurielles de cette maturation ont ensuite été analysées du point de vue de l’ancrage, en tentant de comprendre les chemins ayant conduit à la diversité visible aujourd’hui : il s’est agi de décrire les itinéraires résidentiels des habitants, leurs expériences citadines, en particulier par rapport aux ressources de la proximité, les dynamiques de régularisation foncière et urbanistique dans leur complexité et les évolutions de la division sociale de l’espace. Au final, ces quartiers deviennent de plus en plus hétérogènes et « banals » par rapport au reste de la ville, révélant l’obsolescence d’une lecture unique en termes de pauvreté ou de marginalité juridique. / This doctoral thesis explores the recomposition of colonias populares on the outskirts of the metropolitan area of Mexico-City for twenty years. Links between spatial mobility, living spaces of residents in informal settlements and strategies of physical and legal regularization are enlightened though social, demographic and political evolutions. The dynamic and heterogeneous characteristics of colonias populares was examined through two conceptual tools for the study of urban territoriality: the anchorage, as a point of view on the experiences of people; maturation, in order to analyze changes in residential settings. The trajectories of maturation have been understood from the analysis of systematic demographic data and from empirical work in four areas. Once the framework presented, the contexts of maturation were observed in three inputs: social, mobility, and political. Plural trajectories of this maturation were analyzed from the point of view of the anchorage: we tried to understand the pathways leading to the actual visible diversity. We described the residential routes of inhabitants, their urban experiences, more particularly in relation to the resources of the area, the complex dynamics of land and planning regularization and changes in the social division of space. Finally, these neighborhoods are becoming increasingly heterogeneous and "common" compared to the rest of the city, revealing the obsolescence of a single reading in terms of poverty or legal marginality. / En esta tesis de doctorado, se analiza la recomposición de las colonias populares de la periferia de la Zona Metropolitana de México desde veinte años. Los vínculos entre la movilidad espacial, los espacios de vida de los residentes de los asentamientos irregulares, y las estrategias de regularización legal y física se examinan a la luz de factores sociales, demográficos y políticos. El rasgo dinámico y diverso de las colonias populares se examinó a través de dos herramientas conceptuales para el estudio de la territorialidad urbana: el anclaje, para tener un punto de vista de las experiencias de los individuos; la maduración, para analizar los cambios en entornos residenciales. Las trayectorias de maduración son entendidas a partir del análisis sistemático de los datos demográficos y del trabajo empírico en cuatro grupos de colonias. Después de la presentación del marco de estudio, se observaron los contextos de la maduración con tres entradas: social, sobre la movilidad, y política. Las trayectorias plurales de esta maduración se analizaron desde el punto de vista del anclaje, tratando de entender las vías que conducen a la diversidad visible hoy. Llegamos a describir a las rutas residenciales de los habitantes, sus experiencias urbanas, particularmente en relación con los recursos de la zona, la dinámica compleja de la regularización del suelo y de la planificación, y los cambios en la división social del espacio. Al final, estas colonias son cada vez más heterogéneas y "triviales" en comparación con el resto de la ciudad, dejando al descubierto la obsolescencia de una sola lectura en términos de pobreza o marginalidad.

Les microorganismes photosynthétiques suscitent un intérêt biotechnologique grandissant pour la production de dihydrogène (H₂) à partir d'eau et d'énergie solaire en préservant l'eau douce et les terres cultivables sans ajout d'engrais. La cyanobactérie modèle Synechocystis PCC 6803 est capable de produire du H₂ de manière faible et transitoire grâce à une hydrogénase [NiFe] bidirectionnelle Hox. Cette enzyme possède 5 sous-unités protéiques (HoxEFUYH) qui catalysent la réaction réversible : 2H⁺ + 2e⁻ ↔ H₂. Le site actif [NiFe] de cette enzyme est assemblé par un complexe de six protéines HypABCDEF. L’hydrogénase est ensuite maturée par une protéase HoxW qui clive la sous-unité HoxH et active le site catalytique [NiFe]. L’ingénierie de cyanobactéries pour la photoproduction biologique d’H₂ passe par une meilleure compréhension du rôle de l'hydrogénase dans le métabolisme cyanobactérien. Au cours de ma thèse, j’ai construit et analysé 7 mutants sophistiqués de Synechocystis permettant la surexpression simultanée (constitutive ou régulée par la température de croissance) des gènes hoxEFUYHW et hypABCDEF. On a ainsi montré que la surproduction simultanée des protéines HoxEFUYHW et HypABCDEF combinée à une augmentation de la disponibilité de nickel dans le milieu conduit à une augmentation de l’activité hydrogénase d’un facteur 20. D’autre part, un mutant dépourvu de l'opéron hoxEFUYH a permis également de montrer que l'hydrogénase n'est pas indispensable à la croissance dans les conditions photoautotrophiques standard. La comparaison des phénotypes des divers mutants construits durant ce travail a permis également de montrer pour la première fois que l’hydrogénase joue un rôle dans la défense cellulaire contre le stress oxydant induit par le H₂O₂, par la présence de glucose ou de glycérol dans le milieu de culture. Par ailleurs, j'ai participé à la caractérisation d'un nouveau régulateur de l'expression de l’hydrogénase. Ce facteur de transcription (AbrB2) qui réprime l’opéron hoxEFUYH est impliqué dans la tolérance au stress induit par le diamide ou le nickel. Un contrôle redox de l'activité de ce régulateur par une modification post-traductionnelle de glutathionylation a été mise en évidence pour la première fois chez les cyanobactéries. L'ensemble de ces résultats démontre que l’on doit combiner plusieurs stratégies génétiques et physiologiques pour augmenter fortement la production d’hydrogène chez Synechocystis, et que nos mutants sont des outils très importants vers cet objectif. / Photosynthetic organisms are attractive organisms for hydrogen production using water and solar energy, while preserving fresh water and arable soils without adding fertilizers. The model cyanobacterium Synechocystis PCC 6803 produces small and transitory amounts of H₂ thanks to its bidirectional [NiFe] hydrogenase Hox. The Hox complex with its 5 protein subunits (HoxEFUYH) catalyzes the reversible reaction 2H⁺ + 2e⁻ ↔ H₂. The [NiFe] catalytic site of the Hox enzyme is assembled using a six-subunits HypABCDEF complex and matured by the HoxW protease that cleaves HoxH and activates its [NiFe]-containing center. Engineering cyanobacteria for hydrogen production relies on a better understanding of the role of hydrogenase in the cyanobacterium metabolism. During my PhD, I have constructed and analyzed 7 sophisticated mutants of Synechocystis, allowing the simultaneous over-expression (constitutive or regulated by the growth temperature) of the hoxEFUYH and hypABCDEF genes. We demonstrated that the simultaneous over-production of the HoxEFUYH and HypABCDEF proteins, combined to an increase in nickel availability led to an approximately 20-fold increase of the active hydrogenase level. Moreover, using a deleted hox-operon mutant we showed that hydrogenase is dispensable in standard phototrophic growth conditions. Comparing the phenotypes of different mutants constructed in this study enables us to demonstrate for the first time that the hydrogenase operates in cell protection against oxidative stress (H₂O₂) and sugar stress (glucose or glycerol). Besides, I have also participated to the characterization of a new regulator (AbrB2) of the expression of the hydrogenase. This transcription factor represses the hoxEFUYH operon and is involved in the tolerance to stress induced by diamide or nickel. For the first time in cyanobacteria, a redox control of the activity of this regulator by a post-translational gluthathionylation was identified. Collectively, our findings showed that several genetic and physiological strategies should be combined in a single strain to strongly increase hydrogen production in Synechocystis. Meanwhile the presently constructed mutants proved to be very powerful tools to achieve this goal.

La viticulture dépend des conditions climatiques. Dans le contexte de réchauffement climatique, les changements de la vigne et du raisin sous l’effet des températures élevées vraisemblables pour les prochaines décennies pourraient modifier l’aire de répartition des cépages et même menacer la durabilité de la viticulture des régions chaudes. L’objectif de cette étude était donc d’analyser les effets de l’élévation de température sur la composition du raisin, du transcriptome au métabolome. L’utilisation d’un système « open top » passif au vignoble a permis d’augmenter la température autour des grappes de 0.5-1.6 °C en moyenne, une valeur compatible avec le réchauffement climatique prévisible. Les expérimentations ont été conduites sur Cabernet Sauvignon (CS) et Sauvignon Blanc (SB), de la nouaison à la surmaturité, à Bordeaux (France) et en Barossa Valley (Australie). Les analyses ont ciblé essentiellement les métabolites primaires, les composés phénoliques et aromatiques (l’IBMP, arôme de poivron vert; les précurseurs de 3SH, arôme de pamplemousse et la ß-damascenone, arômes floraux). En complément, des analyses RNA-seq et q-PCR ont été réalisées pour explorer la réponse transcriptomique à cet échauffement modéré en conditions réalistes de vignoble.L’échauffement modéré a peu affecté les concentrations en sucres, acides et total en acides aminés, mais a modifié la distribution des différents acides aminés. La composition en acides aminés s’est principalement différenciée suivant la variété, le stade de développement et le site expérimental.Les concentrations finales en IBMP n’ont pas été affectées par l’échauffement. Cependant, à la fermeture de la grappe, les baies de CS échauffées avaient une moindre concentration en IBMP associée à une sous-expression de VviOMT3. La concentration en IBMP des baies de SB échauffées n’a pas montré de différenciation, bien que les niveaux d’expression de VviOMT3 et VviOMT4 soient diminués. Les effets limités et dépendant du génotype suggèrent qu’une augmentation modérée de la température ne serait pas suffisante pour modifier significativement l’IBMP.Glut-3SH-Al était bien plus concentrée que Glut-3SH et Cys-3SH. le traitement échauffé a fait diminuer la présence de Glut-3SH-Al et Cys-3SH dans les baies de SB, en association avec une sous-expression de VviGST4. Par ailleurs, VIT_08s0007g01420 (GSTU8) a été réprimé par le traitement, et pourrait donc être un gène candidat potentiel impliqué dans la biosynthèse de précurseurs de 3SH.Pour les baies de CS, les concentrations en caroténoïdes totaux et celles des deux caroténoïdes majeurs (la lutéine et le β-carotène) n’ont pas réagi à l’augmentation de température. La zéaxanthine a montré une tendance à la diminution sous l’effet de l’échauffement, jusqu’à une diminution significative. Cette concentration plus faible pourrait limiter la biosynthèse de β-damascenone et expliquer la plus faible teneur en β-damascenone observée dans les baies à sur-maturité en cas de température élevée.Un total de 357 gènes (DEGs) ont été différentiellement exprimés en réponse à l’augmentation de température pour les échantillons de 2015 à Bordeaux. D’après l’analyse d’enrichissement « Gene Ontology », le traitement a principalement régulé quatre catégories en relation avec les microtubules, la paroi cellulaire, l’espace extracellulaire et l’activité des facteurs de transcription. 6 DEGs liés à la biosynthèse des anthocyanes ont été régulés négativement, ce qui pourrait expliquer, au moins en partie, la concentration réduite en anthocyanes totaux observée dans les baies de CS échauffées. En revanche, les tanins n’ont pas été affectés par l’augmentation de la température. / Viticulture depends on climate conditions during the growing season. In the context of global warming, any changes in viticulture caused by the rising temperatures expected for the next decades may alter the geographical distribution of grape varieties and even threaten the sustainability of viticulture in hot areas. The objective of this research was to investigate the effects of moderately elevated temperature on grape composition, both at metabolic and transcriptomic levels. A passive open-top heating system was applied in Cabernet Sauvignon (CS) and Sauvignon Blanc (SB) vines grown with standard practice in Bordeaux, France and the Barossa Valley, Australia (CS only) to increase the bunch zone mean temperature by around 0.5-1.6 °C, which was commensurate with the projected global warming. This moderate heating was applied from fruit-set to two weeks after harvest. Metabolites related to technical, phenolic and aromatic maturities (IBMP, the green pepper aroma, precursors of 3SH, grapefruit aroma, and β-damascenone, floral aroma) were assessed, together with transcriptome analysis via RNA-seq and q-PCR, in order to obtain a comprehensive view of berry responses to this moderately elevated temperature in realistic vineyard conditions.The moderately elevated temperature hardly affected the concentrations of sugars, organic acids and total amino acids, but it altered free amino acid composition depending on varieties, vintages and locations.The final concentrations of IBMP were not affected by warming condition in mature berries. However, the elevated temperature significantly reduced IBMP content and expression level of VviOMT3 (a known key gene of IBMP) in CS berries at bunch closure stage, while it reduced the expression levels of VviOMT3 and VviOMT4 at bunch closure stage without affecting IBMP concentration in SB berries. This limited and genotype-dependent effect of elevated temperature suggests that a moderate temperature elevation may not be sufficient to significantly modify IBMP.Glut-3SH-Al was much more concentrated than Glut-3SH and Cys-3SH. Reduced Glut-3SH-Al and Cys-3SH concentrations were associated with a significantly lower expression level of VviGST4 in heated SB berries. Meanwhile, VIT_08s0007g01420 (GSTU8), was down-regulated by elevated temperature and might be a potential candidate gene involved in the biosynthesis of precursors of 3SH.The concentrations of total carotenoids and two predominant carotenoids (lutein and β-carotene) were not altered by elevated temperature in CS berries, but zeaxanthin was reduced by elevated temperature and was significantly less concentrated at harvest. This lower concentration may limit the biosynthesis of β-damascenone and explain the observed lower β-damascenone concentration in post-ripening berries under elevated temperature.A total of 357 genes were differentially expressed (DEGs) in response to the elevated temperature in Bordeaux samples in 2015. Enrichment analysis of Gene Ontology showed that temperature mainly regulated four GO categories, including microtubule, cell wall, extracellular region, and transcription factor activity. 6 DEGs related to anthocyanins synthesis were down-regulated and it could explain, at least in part, the observed lower total anthocyanins in warmed CS. Conversely, tannins were not affected by elevated temperature.The results provide a better understanding of potential global warming effects on metabolite changes during berry development, along with novel molecular insights into the response of grape berry to moderate heating in vineyard conditions.

Les processus mitochondriaux tels que la réplication et la traduction sont effectués par des complexes multiprotéiques. Par contre, le métabolisme et la voie de maturation des ARN mitochondriaux (p. ex précurseurs des ARNt et des ARNr) sont habituellement traités comme une suite de réactions catalysées par des protéines séparées. L’exécution fidèle et optimale de ces processus mitochondriaux, exige un couplage étroit nécessaire pour la canalisation des intermédiaires métaboliques. Or, les évidences en faveur de l'interconnexion postulée de ces processus cellulaires sont peu nombreuses et proviennent en grande partie des interactions protéine-protéine. Contrairement à la perception classique, nos résultats révèlent l’organisation des fonctions cellulaires telles que la transcription, la traduction, le métabolisme et la régulation en supercomplexes multifonctionnels stables, dans les mitochondries des champignons (ex Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulans et Neurospora crassa), des animaux (ex Bos taurus), des plantes (B. oleracea et Arabidopsis thaliana) et chez les bactéries (ex E. coli) à partir desquelles les mitochondries descendent. La composition de ces supercomplexes chez les champignons et les animaux est comparable à celle de levure, toutefois, chez les plantes et E. coli ils comportent des différences notables (ex, présence des enzymes spécifiques à la voie de biosynthèse des sucres et les léctines chez B. oleracea). Chez la levure, en accord avec les changements dûs à la répression catabolique du glucose, nos résultats révèlent que les supercomplexes sont dynamiques et que leur composition en protéines dépend des stimulis et de la régulation cellulaire. De plus, nous montrons que l’inactivation de la voie de biosynthèse des lipides de type II (FASII) perturbe l’assemblage et/ou la biogenèse du supercomplexe de la RNase P (responsable de la maturation en 5’ des précurseurs des ARNt), ce qui suggère que de multiples effets pléiotropiques peuvent être de nature structurale entre les protéines. Chez la levure et chez E. coli, nos études de la maturation in vitro des précurseurs des ARNt et de la protéomique révèlent l’association de la RNase P avec les enzymes de la maturation d’ARNt en 3’. En effet, la voie de maturation des pré-ARNt et des ARNr, et la dégradation des ARN mitochondriaux semblent êtres associées avec la machinerie de la traduction au sein d’un même supercomplexe multifonctionnel dans la mitochondrie de la levure. Chez E. coli, nous avons caractérisé un supercomplexe similaire qui inclut en plus de la RNase P: la PNPase, le complexe du RNA degradosome, l’ARN polymérase, quatre facteurs de transcription, neuf aminoacyl-tRNA synthétases, onze protéines ribosomiques, des chaperons et certaines protéines métaboliques. Ces résultats supposent l’association physique de la transcription, la voie de maturation et d’aminoacylation des ARNt, la dégradation des ARN. Le nombre de cas où les activités cellulaires sont fonctionnellement et structurellement associées est certainement à la hausse (ex, l’éditosome et le complexe de la glycolyse). En effet, l’organisation en supercomplexe multifonctionnel représente probablement l’unité fonctionnelle dans les cellules et les analyses de ces super-structures peuvent devenir la prochaine cible de la biologie structurale. / It is known that processes such as transcription, translation and intron splicing require a multitude of proteins (plus a few non-protein components) organized in large ‘molecular machines’. But, according to traditional views, processing of RNA precursors (e.g., tRNA and rRNA) and metabolic pathways are pools of individual enzymes (single proteins or small complexes), with sequential enzymatic reaction steps connected via diffusible metabolites. This perception is incompatible with the ‘molecular crowding’ in most cellular compartments (e.g., 60% in the mitochondrial matrix). It is also not in line with the cumulating indirect evidence from comprehensive studies of protein-protein interactions and affinity purification, showing that numerous protein complexes involving different metabolic and regulatory processes are interconnected. However, direct evidence of extensive cross-talk among diverse cellular processes remains to be clearly demonstrated. Here we show that in mitochondria of yeast and other fungi (Neurospora crassa and Rhizopus oryzae), animal (Bos taurus), plant (Brassica oleracea), and in E. coli (standing for the “bacterial ancestor” of mitochondria), metabolism is physically interlinked (in supercomplexes) with translation, replication, transcription and RNA processing. Further, the supercomplexes also contain a variety of helper proteins, in support of earlier reports that describe such proteins as important structural units assisting complex assembly. Whereas the composition of supercomplexes in fungi (e.g., Neurospora crassa), animals and yeast is relatively similar, plants and E. coli present substantial compositional differences (e.g., plant-specific enzymes involved in the biosynthesis of sugars and secondary metabolites). In yeast, the supercomplex pattern of glucose-repressed cells is completely different from that of cells grown on galactose/glycerol, and the protein composition perfectly correlates with known regulatory changes under glucose repression. The destabilization of the complex organization is also illustrated by the deletion of genes in the mitochondrial fatty acid type II biosynthetic pathway (mutant strain oar1Δ). Mutants have both, a defect in fatty acid synthesis and in 5’ processing of mitochondrial tRNA, and no longer have a supercomplex containing Oar1p and components of RNase P (5’ tRNA processing). The pleiotropic mutant phenotype is best explained by a structural (assembly) defect. Also in yeast mitochondria, we demonstrate that RNase P and tRNA Z activities are part of a large complex, which further includes the RNA degradosome complex, five additional RNA processing proteins, and several other mitochondrial pathways. 5’ and 3’ tRNA processing enzymes are also associated in a large, multifunctional supercomplex in E. coli that includes six out of the seven proteins of the RNA degradosome, nine aminoacyl-tRNA synthases, RNA polymerase plus four transcription factors, eleven ribosomal proteins plus four translation factors, several components of protein folding and maturation, and a small set of metabolic enzymes. Apparently, not only is RNA processing coordinated, but it is also structurally connected to aminoacylation, transcription and other cellular functions. The number of documented cases where functionally related activities are structurally integrated is definitely increasing (e.g., editosome, glycolysis complex, etc). Indeed, structural integration of related functions and pathways may turn out to be a principle and the analyses of such super-structures may become a next structural biology frontier.