Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les norovirus sont l'une des causes principales de gastroentérite. Depuis 2002, des variants de norovirus GII.4 successifs ont circulé dans la population par cycle de 2-3 ans, ce qui suscite des interrogations quant au rôle de leurs ligands, les antigènes tissulaires de groupes sanguins (HBGA), dans leur évolution. Nous avons analysé l'interaction entre des variants de GII.4 représentatifs et des HBGA, et déterminé le rôle d'acides aminés (aa) clés. Par mutagénèse dirigée, nous avons montré qu'une configuration stricte des aa directement impliqués dans l'accroche est indispensable. La suppression de la thréonine 395, caractéristique des variants après 2002, confère la capacité de se lier à Lex et Si-Lex, démontrant que les aa en dehors du site de liaison peuvent modifier les propriétés d'attachement. L'analyse de l'accroche de VLP de 6 variants isolés de 1987 à 2007 à des échantillons de salive phénotypés et des HBGA synthétiques montre que tous les variants sont capables de s'attacher à la salive des sécréteurs indépendamment du phénotype ABO et aux oligosaccharides propres au phénotype sécréteur. Deux variants récents ont pu également s'accrocher aux sucres présents dans la salive des nonsécréteurs Le(+). Nos données suggèrent que la capacité de se lier à Lex et Si-Lex serait une conséquence de la variation génétique des aa situés à proximité du site de liaison. L'analyse des propriétés d'attachement par résonance plasmonique de surface a montré que seuls les variants après 2002 présentent une affinité forte pour les antigènes A et B, suggérant que l'accélération évolutive des GII.4 pourrait être liée à une affinité accrue des variants pour les HBGA après 2002.

La lectine de Helix pomatia (HPA), extraite de la glande à albumine de l'escargot de Bourgogne et spécifique du résidu GalNAc, appartient à une nouvelle famille de lectine dite de type H. Elle est utilisée depuis plus de vingt ans comme marqueur d'adénocarcinomes (notamment du sein, du colon, du poumon) à fort pouvoir métastatique et donc faible pronostic vital. Son utilisation comme outil de routine en oncologie est, cependant, fortement limitée par son impossibilité à la produire sous forme recombinante. Afin de contourner ces difficultés, des protéines homologues ont été recherchées chez d'autres invertébrés. Deux lectines de type H ont été identifiées chez l'amibe Dictyostelium discoideum (discoidines) et une chez le corail Sinularia lochmodes (SLL-2). Les discoidines sont composées de deux domaines distincts, un domaine C-terminal, spécifique des résidus galactosylés et homologue à HPA et un domaine N-terminal, dit domaine discoidine, de fonction inconnue. Ces travaux de thèse portent, dans un premier temps, sur la poursuite de la caractérisation structurale de la discoidine 1 puis sur la production du domaine N-terminal de la discoidine 2 afin de confirmer la fonction lectine supposée. Dans un second temps, des expériences de microscopie confocale ont montrés que les discoidines ne possédaient pas la capacité d'HPA dans la discrimination des cellules métastatiques par rapport aux non métastatiques. La construction, par mutagenèse, d'une protéine chimérique entre la discoidine 2, très facilement produite dans E. coli, et HPA a alors été entreprise, le but étant de lui apporter la même spécificité qu'HPA. Enfin, la protéine SSL-2 a été clonée et de nombreux essais d'expression sous forme soluble et de purification ont été réalisés en vue de sa caractérisation biochimique et structurale pour sa possibilité d'utilisation comme marqueurs en histopathologie / The lectin of Helix pomatia (HPA), extracted from the albumin gland of the Roman snail and specific for the residue GalNAc, belongs to a new H type lectin family. It is used for twenty years as marker for metastatic adenocarcinoma (in particular breast, colon, lung) associated with poor life prognostic. Nevertheless, its use as routine tool in oncology is highly limited because of its incapability to produce it in a recombinant form. To avoid these difficulties, homologous proteins were searched in others invertebrates. Two H type lectins have been identified in the amiboe Dictyostelium discoideum (discoidins) and one in the coral Sinularia lochmodes (SLL-2). Discoidins are composed of two distinct domains, a C-terminal domain, specific for galactosylated residues and homologuous to HPA and an N-terminal domain, called discoidin domain, with unknown function. This thesis is focused, in a first time, on the continuation of structural characterization of discoidin 1 and on the production of the N-terminal domain of discoidin 2 to confirm the supposed lectin function. In a second time, confocal microscopy experiments showed that discoidins was not able to discriminate metastatic cancer cells to non metastatic ones, as HPA does. The construction, by mutagenesis, of a chimeric protein between discoidin 2, easily produced in E. coli, and HPA, began. The purpose was to give the same specificity as HPA. Last, SLL-2 was cloned and numerous expression assays, in a soluble form, and purification was tried to characterize the protein biochemistrycally and structurally. The aim was to test it as marker in histopathology.

Les norovirus sont l'une des causes principales de gastroentérite. Depuis 2002, des variants de norovirus GII.4 successifs ont circulé dans la population par cycle de 2-3 ans, ce qui suscite des interrogations quant au rôle de leurs ligands, les antigènes tissulaires de groupes sanguins (HBGA), dans leur évolution. Nous avons analysé l'interaction entre des variants de GII.4 représentatifs et des HBGA, et déterminé le rôle d’acides aminés (aa) clés. Par mutagénèse dirigée, nous avons montré qu’une configuration stricte des aa directement impliqués dans l’accroche est indispensable. La suppression de la thréonine 395, caractéristique des variants après 2002, confère la capacité de se lier à Lex et Si-Lex, démontrant que les aa en dehors du site de liaison peuvent modifier les propriétés d’attachement. L'analyse de l'accroche de VLP de 6 variants isolés de 1987 à 2007 à des échantillons de salive phénotypés et des HBGA synthétiques montre que tous les variants sont capables de s’attacher à la salive des sécréteurs indépendamment du phénotype ABO et aux oligosaccharides propres au phénotype sécréteur. Deux variants récents ont pu également s’accrocher aux sucres présents dans la salive des nonsécréteurs Le(+). Nos données suggèrent que la capacité de se lier à Lex et Si-Lex serait une conséquence de la variation génétique des aa situés à proximité du site de liaison. L'analyse des propriétés d’attachement par résonance plasmonique de surface a montré que seuls les variants après 2002 présentent une affinité forte pour les antigènes A et B, suggérant que l’accélération évolutive des GII.4 pourrait être liée à une affinité accrue des variants pour les HBGA après 2002. / Noroviruses are one of the leading causes of gastroenteritis worldwide. Since 2002 successive GII.4 variants have circulated in the population before being replaced every 2-3 years, which raises questions about the role of their histo-blood group antigen (HBGAs) receptors in their evolution. We analyzed the interaction between representative GII.4 variants and HBGAs and determined the role of selected amino acids (aa) in the binding profiles. By mutagenesis, we showed that there was a strict structural requirement for the aa directly implicated in HBGA bindings. The ablation of the threonine 395 residue, an epidemiological feature of the post 2002 variants, allowed to gain the capacity to bind to the Lewis x and sialyl-Lewis x antigens, demonstrating that aa residues outside the HBGA binding site can modify the binding properties. The analysis of the attachment of VLPs from 6 variants isolated from 1987 to 2007 to phenotyped saliva samples and synthetic HBGAs shows that all variants could attach to saliva of secretors irrespective of the ABO phenotype and to oligosaccharides characteristic of the secretor phenotype. Interestingly, two recent variants additionally bound to carbohydrates present in the saliva of Lewis-positive non-secretors. Our data suggest that GII.4 binding to Lex and Si-Lex antigens might be a by-product of the genetic variation of the aa located in the vicinity of the binding site. Analysis of the binding properties by surface plasmon resonance showed that only post 2002 variants presented a strong affinity for A and B antigens, suggesting that the GII.4 evolution could be related to an increased affinity for HBGAs for the post 2002 variants.

Pour étudier la capacité cellulaire à s’adapter aux changements de signalisation dépendante des RTKs, nous utilisons un modèle de souris où l’expression du RTK Met sauvage peut être accrue dans un tissu spécifique. La plupart des tissus se protègent contre cette expression anormale des RTK. Mais certains types cellulaires sont sensibles aux altérations des RTKs, c’est le cas du mésenchyme du membre pendant l’embryogenèse. En effet, l’expression de certains gènes du mésenchyme est modifiée et celui-ci n’est plus accessible aux myoblastes qui le colonisent, conduisant à des déficits des muscles du membre. Chez l’adulte une augmentation de l’expression de Met dans le foie (Alb-R26Met) perturbe l’homéostasie tissulaire, conduisant à la tumorigenèse. Pour identifier des gènes qui coopèrent avec les RTKs pendant l’initiation de la tumorigenèse, nous avons combiné les souris Alb-R26Met avec le système de mutagenèse Sleeping Beauty (SB) transposon. 285 gènes putatifs liés au cancer ont été identifiés. Certains sont des proto-oncogènes ou suppresseurs de tumeurs déjà connus, validant le système. D’autres gènes n’avaient, jusqu’à présent, jamais été associés à ce processus. 9 candidats ont été fonctionnellement validés. Pour identifier des signaux assurant le maintien de la tumeur, nous avons analysé le phosphokinome, testé l’efficacité de composés et identifié de nouvelles combinaisons de drogues qui agissent en synergie pour tuer les cellules cancéreuses dérivées de Alb-R26Met. En conclusion, ces travaux montrent qu’une approche génétique non-biaisée combinée à une approche génomique permet d’identifier de nouveaux mécanismes pertinents pour la biologie du cancer. / We explore the cell competence to deal with slight changes in RTK inputs during embryogenesis and tissue homeostasis using a mouse model in which wild-type RTK Met levels can be moderately enhanced in a tissue specific manner. Most tissues buffer enhanced RTK levels thus avoiding perturbation of developmental programs and tissue homeostasis. Nevertheless, certain cell types are vulnerable to RTK levels. During embryogenesis, the limb mesenchyme is sensitive to alterations of the spatial distribution of RTKs, as illustrated by gene expression changes and by loss of accessibility to incoming myoblasts, which lead to limb muscle defects. At adulthood, liver enhanced Met levels (Alb-R26Met) perturbs tissue homeostasis, leading to tumorigenesis. To uncover new genes that cooperate with RTKs during tumour initiation, we combined Alb-R26Met mice with the Sleeping Beauty (SB) transposon mutagenesis system. 285 putative cancer-related genes have been identified. Some correspond to known proto-oncogenes or tumour suppressors, thus validating the overall strategy we employed for cancer gene discovery. Others have not been previously linked to cancer. 9 new tumour suppressors have been functionally validated, demonstrating the validity of our screen strategy. To identify signals involved in tumour maintenance, we employed a phosphokinome-guided drug screen and identified new synergistic drugs deleterious for cancer cells modelled by the Alb-R26Met genetic setting. The overall strategy and outcomes strengthen the value of combining unbiased genetic and genomic approaches to identify new mechanisms relevant for cancer biology and new therapeutic interventions.

Le cancer de la vessie (BCa), est une tumeur maligne de l’urothélium, fréquente dans le monde entier, dont le traitement particulièrement coûteux ne permet cependant pas d’éviter les récidives et les progressions. FGFR3 est l'un des gènes les plus fréquemment mutés dans le BCa et les cellules tumorales sont dépendantes de son expression pour leur prolifération. La mutation FGFR3 S249C est fortement surreprésentée (62% des mutations récurrentes de FGFR3). Dans la première partie de ma thèse, en réalisant une étude de la signature de mutation, nous avons montré que cette surreprésentation de la mutation FGFR3 était liée à une pression sélective induite par la mutagenèse APOBEC et non due à un gain de fonction plus important induit par cette mutation. En plus de FGFR3 S249C, 44 mutations fréquentes (représentant près de la moitié des mutations fréquentes du BCa) ont été identifiées comme étant associées à la signature mutationnelle APOBEC et la plupart d'entre elles étaient surreprésentées par rapport à d'autres mutations au sein du même gène. Il est intéressant de noter que ces mutations associées à APOBEC incluaient à la fois de nouveaux ‘conducteurs’ et des ‘passagers’ fréquents potentiels et qu’elles pouvaient potentiellement prédire la réponse à l’immunothérapie et à un traitement anti-ATR (pas anti-ATM). Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux effets fonctionnels du gène FGFR3 dans le BCa. En utilisant un modèle de souris transgénique, nous avons apporté la première preuve in vivo selon laquelle cette mutation FGFR3 S249C conférait un pouvoir de transformation maligne. Ce processus était associé à une instabilité accrue du génome, activation de MYC et à une angiogenèse accrue, probablement induites par le facteur induisant l'hypoxie (HIF1A). En outre, nous avons caractérisé le réseau de régulation contrôlé par FGFR3 en analysant des données protéomiques obtenues par spectrométrie de masse à partir d'une lignée de cellules cancéreuses du cancer de la vessie portant la mutation FGFR3 S249C - UMUC14. Plusieurs voies de signalisation bien connues comme étant régulées par FGFR3 ont été identifiées. Nous avons également mis en évidence de nouvelles cascades de signalisation suite à l'activation de FGFR3 pouvant être jouer un rôle dans la progression tumorale, notamment un axe FGFR3 / HIF1A / angiogenèse qui a été validé dans certains modèles de BCa in vitro et in vivo. / Bladder cancer (BCa) is a worldwide frequent and costly urothelial malignancy. FGFR3 is one of the most frequently mutated genes in BCa and a driver of an oncogenic dependency. Here, we systematically catalogued the FGFR3 point mutation spectrum in BCa and identified 14 recurrent residues (frequency ≥ 2). One hotspot mutation - FGFR3 S249C - was strongly over-represented compared to other recurrent FGFR3 mutations (62% of all recurrent mutations). Based on in-depth investigation of mutational signature, we revealed that this over-representation of FGFR3 S249C mutation was merely favoured by APOBEC mutagenesis rather than a stronger functional selection compared to other oncodriver mutations on FGFR3. Similarly, together with FGFR3 S249C, 44 frequent mutations (accounts for nearly half of all frequent mutations in BCa) were pinpointed to be associated with APOBEC mutational signature and most of them were over-represented compared to other mutations within the same gene. Interestingly, these APOBEC-associated mutations included both novel potential ‘drivers’ as well as ‘frequent passengers’, and had a potential to predict responders for immunotherapy and anti-ATR but not anti-ATM treatment. On the other hand, we were interested in functional effects of FGFR3 activation in BCa. We provided the first in vivo evidence that FGFR3 S249C mutation conferred potency to BCa transformation using a transgenic mice model. This process was associated with increased genome instability, MYC activation and enhanced angiogenesis probably mediated by hypoxia-inducing factor (HIF1A). Further, we tried to characterize FGFR3-driven regulatory network through mass spectrometry based proteomic data generated in a BCa cell line bearing FGFR3 S249C mutation – UMUC14. As expected, several well-known FGFR3 regulated signaling pathways could be identified. Of note, we also highlighted some novel signaling cascades that may be relevant to FGFR3 activation, including a FGFR3/HIF1A/angiogenesis signaling axis that we validated in several in vitro and in vivo BCa models.

La dihydrofolate réductase humaine (DHFRh) est une enzyme essentielle à la prolifération cellulaire, ce qui en fait une cible de choix pour le traitement de différents cancers. À cet effet, plusieurs inhibiteurs spécifiques de la DHFRh, les antifolates, ont été mis au point : le méthotrexate (MTX) et le pemetrexed (PMTX) en sont de bons exemples. Malgré l’efficacité clinique certaine de ces antifolates, le développement de nouveaux traitements s’avère nécessaire afin de réduire les effets secondaires liés à leur utilisation. Enfin, dans l’optique d’orienter la synthèse de nouveaux composés inhibiteurs des DHFRh, une meilleure connaissance des interactions entre les antifolates et leur enzyme cible est primordiale. À l’aide de l’évolution dirigée, il a été possible d’identifier des mutants de la DHFRh pour lesquels l’affinité envers des antifolates cliniquement actifs se voyait modifiée. La mutagenèse dite ¬¬de saturation a été utilisée afin de générer des banques de mutants présentant une diversité génétique au niveau des résidus du site actif de l’enzyme d’intérêt. De plus, une nouvelle méthode de criblage a été mise au point, laquelle s’est avérée efficace pour départager les mutations ayant entrainé une résistance aux antifolates et/ou un maintient de l’activité enzymatique envers son substrat natif, soient les phénotypes d’activité. La méthode de criblage consiste dans un premier temps en une sélection bactérienne à haut débit, puis dans un second temps en un criblage sur plaques permettant d’identifier les meilleurs candidats. Plusieurs mutants actifs de la DHFRh, résistants aux antifolates, ont ainsi pu être identifiés et caractérisés lors d’études de cinétique enzymatique (kcat et IC50). Sur la base de ces résultats cinétiques, de la modélisation moléculaire et des données structurales de la littérature, une étude structure-activité a été effectuée. En regardant quelles mutations ont les effets les plus significatif sur la liaison, nous avons commencé à construire un carte moléculaire des contacts impliqués dans la liaison des ligands. Enfin, des connaissances supplémentaires sur les propriétés spécifiques de liaison ont put être acquises en variant l’inhibiteur testé, permettant ainsi une meilleure compréhension du phénomène de discrimination du ligand. / Human dihydrofolate reductase (hDHFR) is an essential enzyme for cellular proliferation and it has long been the target of antifolate drugs for the treatment of various types of cancer. Despite the clinical effectiveness of current antifolate treatments, new drugs are required to reduce the side-effects associated with their use. An essential requirement for design of new antifolates is a better understanding of how these drugs interact with their targets. We applied directed evolution to identify mutant hDHFR variants with modified binding to some clinically relevant antifolates. A saturation mutagenesis approach was used to create genetic diversity at active-site residues of hDHFR and a new, efficient screening strategy was developed to identify the amino acids that preserved native activity and/or conferred antifolate resistance. The screening method consists in a high-throughput first-tier bacterial selection coupled with a second-tier in vitro assay that allows for rapid detection of the best variants among the leads, according to user-defined parameters. Many active, antifolate-resistant mutants of hDHFR were identified. Moreover, the approach has proven efficient in rapidly assessing kinetic (kcat) and inhibition parameters of the hDHFR variants (IC50). Structure-function relationship analysis based on kinetic investigation, available structural and functional data as well as modeling were performed. By monitoring which mutations have the greatest effect on binding, we have begun to build a molecular picture of the contacts involved in drug binding. By varying the drugs we test against, we gain a better understanding of the specific binding properties that determine ligand discrimination.

Le métabolisme des phénylpropanoïdes est un métabolisme secondaire spécifique au règne végétal. Il conduit, à partir de la phénylalanine, à la synthèse d'une grande variété de substances telles que les anthocyanes, les isoflavonoïdes, les stilbènes, des esters d'acides hydroxycinnamiques, ou encore à la lignine. Ces métabolites secondaires interviennent dans la pigmentation florale ou encore la protection des tissus végétaux contre divers stress biotiques et abiotiques. Quant à la lignine, elle assure rigidité aux parois cellulaires végétales et imperméabilité aux tissus conducteurs. La lignine est un polymère tridimensionnel constitué de trois unités monomériques qui possèdent le même squelette carboné phénylpropane mais diffèrent par leur degré de méthoxylation et d'hydroxylation. Une partie de mon travail de thèse a consisté à étudier la relation structure/fonction de la caféoyl-coenzyme A O-méthyltransférase (CCoAOMT) de N. tabacum, responsable de l'introduction de la première des deux fonctions méthyles. Des études bioinformatiques couplées à des approches de biochimie et de mutagenèse dirigée, nous ont permis de modéliser l'interaction de la CCoAOMT avec son substrat, le caféoyl-CoA. Trois acides aminés du site actif ont notamment été identifiés comme intervenant dans la reconnaissance spécifique de la chaîne latérale de CoA. J'ai également caractérisé, chez N. tabacum, une nouvelle acyltransférase à activité HydroxyCinnamoyl-CoA : shikimate/quinate hydroxycinnamoyl Transférase (HCT) impliquée dans le métabolisme des phénylpropanoïdes. Nous avons montré que l'enzyme HCT recombinante synthétisait, in vitro, les substrats de l'hydroxylation en position 3 du noyau aromatique. De plus, la répression de l'expression du gène HCT par le «VIGS» conduit à un ralentissement de la croissance des plantes, à une perturbation importante du pool d'acide chlorogénique, ainsi qu'à une diminution de la quantité et à une modification de la composition de la lignine synthétisée.

La dihydrofolate réductase humaine (DHFRh) est une enzyme essentielle à la prolifération cellulaire, ce qui en fait une cible de choix pour le traitement de différents cancers. À cet effet, plusieurs inhibiteurs spécifiques de la DHFRh, les antifolates, ont été mis au point : le méthotrexate (MTX) et le pemetrexed (PMTX) en sont de bons exemples. Malgré l’efficacité clinique certaine de ces antifolates, le développement de nouveaux traitements s’avère nécessaire afin de réduire les effets secondaires liés à leur utilisation. Enfin, dans l’optique d’orienter la synthèse de nouveaux composés inhibiteurs des DHFRh, une meilleure connaissance des interactions entre les antifolates et leur enzyme cible est primordiale. À l’aide de l’évolution dirigée, il a été possible d’identifier des mutants de la DHFRh pour lesquels l’affinité envers des antifolates cliniquement actifs se voyait modifiée. La mutagenèse dite ¬¬de saturation a été utilisée afin de générer des banques de mutants présentant une diversité génétique au niveau des résidus du site actif de l’enzyme d’intérêt. De plus, une nouvelle méthode de criblage a été mise au point, laquelle s’est avérée efficace pour départager les mutations ayant entrainé une résistance aux antifolates et/ou un maintient de l’activité enzymatique envers son substrat natif, soient les phénotypes d’activité. La méthode de criblage consiste dans un premier temps en une sélection bactérienne à haut débit, puis dans un second temps en un criblage sur plaques permettant d’identifier les meilleurs candidats. Plusieurs mutants actifs de la DHFRh, résistants aux antifolates, ont ainsi pu être identifiés et caractérisés lors d’études de cinétique enzymatique (kcat et IC50). Sur la base de ces résultats cinétiques, de la modélisation moléculaire et des données structurales de la littérature, une étude structure-activité a été effectuée. En regardant quelles mutations ont les effets les plus significatif sur la liaison, nous avons commencé à construire un carte moléculaire des contacts impliqués dans la liaison des ligands. Enfin, des connaissances supplémentaires sur les propriétés spécifiques de liaison ont put être acquises en variant l’inhibiteur testé, permettant ainsi une meilleure compréhension du phénomène de discrimination du ligand. / Human dihydrofolate reductase (hDHFR) is an essential enzyme for cellular proliferation and it has long been the target of antifolate drugs for the treatment of various types of cancer. Despite the clinical effectiveness of current antifolate treatments, new drugs are required to reduce the side-effects associated with their use. An essential requirement for design of new antifolates is a better understanding of how these drugs interact with their targets. We applied directed evolution to identify mutant hDHFR variants with modified binding to some clinically relevant antifolates. A saturation mutagenesis approach was used to create genetic diversity at active-site residues of hDHFR and a new, efficient screening strategy was developed to identify the amino acids that preserved native activity and/or conferred antifolate resistance. The screening method consists in a high-throughput first-tier bacterial selection coupled with a second-tier in vitro assay that allows for rapid detection of the best variants among the leads, according to user-defined parameters. Many active, antifolate-resistant mutants of hDHFR were identified. Moreover, the approach has proven efficient in rapidly assessing kinetic (kcat) and inhibition parameters of the hDHFR variants (IC50). Structure-function relationship analysis based on kinetic investigation, available structural and functional data as well as modeling were performed. By monitoring which mutations have the greatest effect on binding, we have begun to build a molecular picture of the contacts involved in drug binding. By varying the drugs we test against, we gain a better understanding of the specific binding properties that determine ligand discrimination.

La transcétolase thermostable de Geobacillus stearothermophilus (TKgst, EC 2.2.1.1) permet de synthétiser efficacement à haute température des cétoses à 4, 5 et 6 atomes de carbone de configuration d-thréo (3S, 4R), par formation stéréosélective d’une liaison C-C, à partir d’aldéhydes α-hydroxylés (2R) à courte chaîne. L’objectif de ces travaux est d’utiliser la TKgst à 60°C pour gagner en efficacité et étendre son spectre de substrats à de nouveaux donneurs et accepteurs par Evolution dirigée, selon une approche semi-rationnelle, basée sur la mutagenèse par saturation de site. Ainsi, à l’issue du criblage des banques générées, les TKgst mutées les plus performantes (L382D/D470S, L191I, L382F/F435Y, R521Y/H462N et R521V/S385D/H462S) ont été sélectionnées pour leurs activités spécifiques supérieures à celle de la TKgst sauvage (gain de 3,3 à 5) vis-à-vis d’aldéhydes α-hydroxylés (2S) et d’aldéhydes α-hydroxylés (2R) à longue chaîne polyhydroxylée (C5-C6). La TKgst sauvage, ainsi que ces TKgst mutées performantes ont permis d’obtenir, à 60°C, onze cétoses, dont neuf de configuration l-érythro (3S, 4S) à 5 à 6 atomes de carbone et de configuration d-thréo (3S, 4R) de 4 à 8 atomes de carbone d’intérêt biologique, avec de très bons rendements, quatre étant inaccessibles avec les TKs microbiennes utilisées jusqu’alors. D’autres TKgst mutées ont par ailleurs conduit à une amélioration significative de l’activité de la TKgst vis-à-vis d’aldéhydes aliphatiques et aromatiques, mais également vis-à-vis d’un nouveau substrat donneur, l’acide pyruvique et d’analogues, ouvrant le champs des applications aux 1-désoxycétoses. De plus, ces travaux ont permis de développer un procédé multi-enzymatique innovant et éco-comptatible, dans lequel les substrats donneurs et accepteurs de la TKgst sont générés par voie enzymatique, via l’utilisation d’une transaminase ou d’une d-aminoacide oxydase et d’une aldolase, à partir de composés naturels et peu coûteux. Cette stratégie pourra être appliquée aux TKgst mutées, afin d’accéder efficacement et à moindre coût, à d’autres cétoses rares hautement valorisables. / Thermostable transketolase from Geobacillus stearothermophilus (TKgst, EC 2.2.1.1) catalyzes efficiently the synthesis of d-threo (3S, 4R) ketoses having 4, 5 and 6 carbon atoms, by the stereoselective formation of a new C-C bond, from short chain (2R)-α-hydroxylated aldehydes. The aim of this work is to use TKgst at 60°C, in order to increase reaction rates and to broad its substrate scope to new donors and acceptors by Directed Evolution, according to a semi-rationnal approach, based on site saturation mutagenesis. Thus, the screening of the libraries led to TKgst variants (L382D/D470S, L191I, L382F/F435Y, R521Y/H462N and R521V/S385D/H462S) having significantly improved specific activities towards (2S)-α-hydroxylated aldehydes and (2R)-α-hydroxylated aldehydes having a long polyhydroxylated chain (C5-C6), compared to wild type TKgst (3,3 to 5-fold increased activity). Wild-type TKgst as well as these TKgst variants were used, at 60°C, to obtain eleven, including nine l-erythro (3S, 4S) ketoses having 5 and 6 carbon atoms and d-threo (3S, 4R) ketoses having from 4 to 8 carbon atoms of biological interest, with good yields, four being inaccessible using common TK sources. Besides, other TKgst variants led to significantly improved activities towards hydrophobic aldehydes and towards a new donor substrate, pyruvic acid and derivatives, extending TKgst product scope to 1-deoxyketoses. In addition, a multienzymatic innovative and environmentally friendly process, in which TKgst substrates are generated through enzymatic pathways, using a transaminase or a d-aminoacid oxidase and an aldolase, from non-expensive and natural compounds was developed, in the presence of wild-type TKgst and will be able to be applied to TKgst variants, in order to synthesize efficiently and at lower cost, other highly valuable rare ketoses.