PML et les corps nucléaires (CN) sont impliqués dans la défense antivirale. En effet, notre équipe a montré que la surexpression de PMLIII confère la résistance au virus de la stomatite vésiculaire, au virus de l'influenza, au virus foamy mais pas au virus de l’encéphalomyocardite (EMCV). J’ai montré dans mon travail de thèse que l’EMCV contrecarre le pouvoir antiviral de PMLIII en induisant sa dégradation par un processus dépendant du protéasome et de SUMO. Cependant, les cellules de souris invalidées pour PML sont plus sensibles à l’infection par l’EMCV que les cellules issues de souris parentales. Pour déterminer l’isoforme de PML responsable de cet effet antiviral, j’ai analysé l’effet des sept isoformes de PML (PMLI-VII) et j’ai montré que seule l’expression en stable de PMLIV confère la résistance à l’EMCV en séquestrant la polymérase virale 3Dpol au sein des CN PML. De plus la déplétion de PMLIV augmente la production de l’EMCV dans les cellules traitées par l’interféron. Ces données indiquent le mécanisme par lequel PML confère la résistance à l’EMCV et révèlent que PML est l’une des protéines médiatrices des effets anti-EMCV de l’interféron. / PML and nuclear bodies (NBs) are implicated in antiviral defense. Indeed, our team showed that overexpression of PMLIII confers resistance to vesicular stomatitis virus, influenza virus, foamy virus but not to encephalomyocarditis virus (EMCV). I have shown during my thesis that EMCV counteracts the antiviral effect of PMLIII by inducing its degradation in SUMO and proteasome-dependent way. However, cells derived from PML knockout mice are more susceptible to EMCV infection than wild-type cells. To determine the isoforme of PML implicated in this antiviral effect, I analysed the effect of the seven PML isoforms (PMLI-PMLVII) and I showed that only stable expression of PMLIV confers resistance to EMCV by sequestring the viral polymérase 3Dpol in PML Nbs. In addition, depletion of PMLIV boosted EMCV production in interferon-treated cells. These finding sindicate the mechanism by which PML confers resistance to EMCV and reveal a new pathway mediating the antiviral activity of interferon against EMCV.

Nous nous intéressons à la production de peptides bioactifs dans des laits fermentés par la bactérie lactique Streptococcus thermophilus. Pour ce faire, il est nécessaire que cette bactérie en internalise le moins possible lors de sa croissance. Il était donc important de caractériser le système protéolytique S. thermophilus. Tout d’abord, les relations phylogéniques liant 30 souches de S. thermophilus ont été recherchées par MLST. Ensuite, un système de transport de type ABC qui semble fonctionnel a été identifié chez la souche LMD-9 et appelé OTS. Une étude de la variabilité des systèmes de transport Ami et OTS des 30 souches de S. thermophilus a été réalisée. Enfin, l’hydrolyse des caséines par la protéase PrtS de S. thermophilus a été étudiée. Cette protéase habituellement ancrée à la paroi de la bactérie est retrouvée chez la souche 4F44 également sous forme libre. La séquence protéique de PrtS4F44, différente de celle de PrtS de la souche LMD 9 (PrtSLMD-9), n’est pas la cause de la libération partielle de PrtS4F44. La sortase A, acteur de l’ancrage de PrtS à la paroi de la bactérie, présente chez la souche 4F44 (srtA4F44) un allèle différent de celui de la souche LMD-9 (srtALMD-9). En effet, PrtSLMD-9 se trouve libérée lorsque srtALMD-9 est remplacée par srtA4F44 dans la souche LMD-9 montrant ainsi que SrtA4F44 est déficiente, entrainant par conséquent un défaut d’ancrage de PrtS4F44 et sa libération partielle dans le milieu extracellulaire. L’hydrolyse des caséinates bovines totales par la forme libre de PrtS4F44 a permis d’obtenir des peptides bioactifs qui pourront être utilisés pour la fonctionnalisation de produits laitiers fermentés / We are interested in the production of bioactive peptides in fermented milk by the lactic acid bacterium Streptococcus thermophilus. For this, it requires that the bacterium internalize them as few as possible during its growth. Therefore, it was important to characterize the proteolytic system of S. thermophilus. First, phylogenetic relationships linking 30 S. thermophilus strains have been searched by MLST. Secondly, an ABC-type transport system which seems to be functional was identified in the LMD-9 strain and named OTS. A study of the variability of Ami and OTS transport systems of the 30 strains of S. thermophilus was performed. Finally, the hydrolysis of caseins by proteinase PrtS of S. thermophilus was studied. This proteinase usually anchored to the wall of the bacterium was also found in a free form in strain 4F44. The protein sequence of PrtS4F44, different from the one of PrtS in the LMD-9 strain (PrtSLMD-9), is not the cause of the partial release of PrtS4F44. Sortase A, the actor of the anchoring of PrtS to the wall of the bacteria, presents different alleles between the strain 4F44 (srtA4F44) and the LMD-9 strain (srtALMD-9). Indeed, PrtSLMD-9 is released when srtALMD-9 is replaced by srtA4F44 in the strain LMD-9 showing that SrtA4F44 is deficient, causing consequently a default of PrtS4F44 anchoring and its partial release into the extracellular medium. Additionally, hydrolysis of bovine caseinates was performed using the free form PrtS4F44 and allowed the production of bioactive peptides that can be used for the functionalization of fermented dairy products

J’ai effectué ma thèse dans le groupe du Dr. Marie-Odile Fauvarque qui met en œuvre des stratégies de génétique moléculaire sur des modèles de cellules humaines et chez la mouche drosophile pour l'étude de la fonction des protéines dans la signalisation intracellulaire. Dans ce contexte, mes travaux visaient à produire des connaissances fondamentales sur le système ubiquitine dans le contrôle du trafic endocytaire, en particulier de récepteurs membranaires impliqués dans la réponse inflammatoire (TNFR, ILR) ou la différenciation et la croissance cellulaire (EGFR). Je me suis notamment intéressée au rôle du complexe formé par l’interaction entre une protéine de la voie endocytaire, CHMP1B, et la protéase d’ubiquitine UBPY (synonyme USP8). CHMP1B est un membre de la famille ESCRT-III qui, via des processus de changements de conformation et de polymérisation à la membrane, contrôle la biogenèse des vésicules intraluménales (ILVs) au niveau des endosomes tardifs pour former les corps multivésiculaires (MVBs). Ces derniers fusionnent avec les lysosomes, assurant ainsi la protéolyse des récepteurs internalisés et l‘arrêt de la signalisation intracellulaire. Alternativement, les récepteurs peuvent être renvoyés à la membrane plasmique à partir des endosomes précoces ou tardifs via des vésicules de recyclage. Le trafic intracellulaire et le tri des récepteurs dans ces différents compartiments subcellulaires jouent un rôle majeur dans l’activation, la durée et la terminaison des signaux intracellulaires. Or, la liaison covalente d’une ou plusieurs ubiquitine (un polypeptide très conservé de 76 aminoacides) au niveau des récepteurs est un signal majeur déclenchant leur internalisation. En hydrolysant cette ubiquitine, UBPY peut stopper l’internalisation des récepteurs au niveau de la membrane plasmique, ou bien, favoriser leur entrée dans le MVB. UBPY jouerait ainsi deux rôles opposés sur la stabilité des récepteurs selon son niveau d’action dans la cellule. L’interaction entre CHMP1B et UBPY avait été décrite dans la littérature chez la levure ou par co-immunoprécipitation à partir de lysat cellulaires. Cependant, les travaux de l’équipe montraient l’absence d’interaction forte entre les domaines d’interaction de ces deux protéines in vitro et par ailleurs, la fonction de cette interaction dans le processus d’endocytose n’avait été que partiellement élucidée. J’ai confirmé l’existence du complexe CHMP1B-UBPY in cellulo qui se localise essentiellement au niveau des endosomes tardifs. J’ai déterminé la région impliquée dans cette interaction et prouvé que l’existence de ce complexe permet de stabiliser les deux protéines dans les cellules. J’ai ensuite démontré l’existence de formes ubiquitinées monomériques et dimériques de CHMP1B dans lesquelles la liaison d’une molécule d’ubiquitine sur une des deux lysines d’une boucle flexible de la protéine induit un probable changement de conformation. De plus, UBPY hydrolyse cette ubiquitine et favorise l’accumulation d’oligomères de CHMP1B qui sont dépourvues d’ubiquitine. Finalement, le traitement des cellules par l’EGF, qui se lie à l’EGFR et provoque son internalisation, induit le recrutement transitoire des dimères ubiquitinés de CHMP1B aux membranes. L’analyse du trafic intracellulaire de l’EGFR et de la morphogenèse de l’aile de drosophile dans différents contextes génétiques a également prouvé que la forme ubiquitinée de CHMP1B est essentielle à sa fonction. L’ensemble de mes travaux m’autorisent à formuler une hypothèse complètement nouvelle dans laquelle l’ubiquitination de CHMP1B induit une conformation ouverte de la protéine incapable de polymériser qui est recrutée sous forme de dimères à la membrane des endosomes où la présence d’UBPY induit la deubiquitination et la polymérisation concomitante de CHMP1B, très probablement en hétéro-complexes avec d’autres membres de la famille ESCRT-III agissant de concert pour la déformation et la scission des membranes. / I did my thesis in the group of Dr. Marie-Odile Fauvarque who implements strategies of molecular genetics on human cell culture models and in the Drosophila fly for the identification and study of the function of proteins in intracellular signaling. In this context, my work aimed to produce fundamental knowledge about the ubiquitin system in the control of the endocytic trafficking, in particular of membrane receptors involved in the inflammatory response (TNFR, ILR) or cell differentiation and growth (EGFR). I was particularly interested in the role of the complex formed by the interaction between an endocytic protein, CHMP1B, and the ubiquitin protease UBPY (synonym USP8). CHMP1B is a member of the ESCRT-III family that controls the biogenesis of intraluminal vesicles (ILVs) at the late endosomes to form multivesicular bodies (MVBs) Conformational change and polymerization at lipidic membrane processes are needed for CHMP1B function. MVBs fuse with the lysosomes, thus ensuring the proteolysis of the internalized receptors and the stoppage of the intracellular signaling. Alternatively, the receptors may be returned to the plasma membrane from early or late endosomes via recycling vesicles. Intracellular trafficking and receptor sorting in these different subcellular compartments play a major role in the activation, duration and termination of intracellular signals. The covalent bond of one or more ubiquitin (a highly conserved polypeptide of 76 amino acids) at the receptors is a major signal triggering their internalization. By hydrolyzing this ubiquitin, UBPY can stop the internalization of receptors at the plasma membrane, or promote their entry into the MVB. UBPY would thus play two opposing roles on the stability of the receptors depending on its level of action in the cell. The interaction between the two proteins CHMP1B and UBPY had been described in the literature in the two-hybrid system in yeast or by co-immunoprecipitation from cell lysates. However, the team's work showed no strong interaction between the domains of interaction of these two proteins in vitro and the function of this interaction in the endocytosis process had only been partially elucidated.During my thesis, I confirmed the existence of the CHMP1B-UBPY in cellulo complex, which is located mainly at the level of late endosomes. I determined the region involved in this interaction and proved that the existence of this complex makes possible the stabilization of both proteins into the cells. I then demonstrated the existence of monomeric and dimeric ubiquitinated forms of CHMP1B in which the binding of a molecule of ubiquitin to one of the two lysines of a flexible loop of the protein likely induces and/or stabilize a conformational conformation. In addition, UBPY hydrolyses this ubiquitin and promotes the accumulation of CHMP1B oligomers which are devoid of ubiquitin. Finally, the treatment of cells by EGF, which binds to EGFR and causes its internalization, induces transient recruitment of ubiquitinated CHMP1B dimers to the membranes. Analysis of the intracellular trafficking of EGFR and the morphogenesis of Drosophila wing in different genetic contexts has also shown that the ubiquitination of CHMP1B is essential to its function. My work has allowed me to formulate a completely new hypothesis in which the ubiquitination of CHMP1B induces an open conformation of the protein incapable of polymerizing in this state which is recruited in the form of dimers to the membrane of the endosomes and there the presence of UBPY induces the deubiquitination and the concomitant polymerization of CHMP1B, most probably in hetero-complexes with other members of the ESCRT-III family acting in concert for deformation and scission of the membranes.

Les inhibiteurs de la protéase (PI) du virus de l'immunodéficience humain (VIH) doivent, pour être actifs, pénétrer à l'intérieur des cellules cibles du VIH, comme les lymphocytes et être présents à des concentrations suffisantes au niveau de la protéase virale.<br /> <br />Certaines protéines d'efflux pourraient diminuer les concentrations intracellulaires d'IP. Ce travail étudie la pharmacocinétique intracellulaire des IP et leurs mécanismes de transfert à travers la membrane cellulaire à l'aide de modèles cellulaires.<br /> <br />Les IP pénètrent dans la cellule par diffusion passive et s'accumulent par fixation aux protéines cytosoliques.<br />Nous avons également étudié l'expression de la P-glycoprotéine à l'aide de cellules mononucléées du sang périphérique de patients infectés par le VIH et traités par des multithérapies antivirales à base d'IP.

Ces travaux de thèse CIFRE, réalisés au sein du Laboratoire de Biotechnologie et Chimie Marines de l’Université de Bretagne-Sud et du Groupe Olmix, s’inscrivent dans le cadre d’un projet national de valorisation de biomasses d’algues vertes, le projet ULVANS. Ce projet est le fruit d’une collaboration entre cinq industriels bretons et deux laboratoires universitaires. Les objectifs de ces travaux de thèse concernent i) la caractérisation approfondie de la matière première, en particulier des polysaccharides matriciels solubles (ulvanes) et des protéines, ii) la mise au point d’un procédé d’extraction assistée par enzymes des métabolites algaux, iii) la caractérisation biochimique et moléculaire des hydrolysats enzymatiques, avec pour objectif la compréhension de l’effet des enzymes commerciales sur les algues, iv) l’évaluation des activités antioxydantes et antivirales des hydrolysats, v) l’étude de l’influence des paramètres d’hydrolyse en vue de déterminer les conditions optimales pour l’extraction des métabolites d’intérêt et enfin vi) de conclure, à partir des éléments fournis par l’étude, sur la viabilité d’un tel procédé à l’échelle industrielle. En conclusion de ces travaux, l’hydrolyse enzymatique apparait comme un procédé intéressant pour le bioraffinage des algues vertes. Bien que les préparations enzymatiques commerciales utilisées ne soient pas spécifiques des composés algaux, les protéases ont conduit à une augmentation significative des rendements d’extraction, alors que l’effet des carbohydrases reste modéré. L’étude de l’influence des paramètres d’hydrolyses a confirmé les résultats préliminaires et montré que la température, la concentration d’enzyme et la méthode de broyage présentaient peu d’effets sur les activités des protéases testées. Un résultat majeur de cette étude aura été la mise en évidence d’activités anti-herpétiques dans les hydrolysats. La caractérisation des fractions actives a montré que les activités étaient liées à la présence de protéines ou glycoprotéines dans les extraits. Ce résultat présente un intérêt majeur car à l’heure actuelle, a priori, aucune activité de ce type n’a été identifiée chez Ulva sp. / This PhD Thesis works, conducted in the Laboratoire de Biotechnologie et Chimie Marines of the Université de Bretagne-Sud and in the Olmix Group, was included in a national project for the upgrading of green seaweed biomasses, the Ulvans project. This project results in the collaboration of five industrial companies and two academic research laboratories. The objectives of this thesis works had been i) the characterization of the raw material, particularly the soluble matrix polysaccharides (ulvans) and proteins, ii) the development of an enzyme-assisted extraction process of algal metabolites, iii) the biochemical and molecular characterization of the enzymatic hydrolyzates, with the aim of understanding the effect of enzymes on algae thallus, iv) the screening of antioxidant and antiviral activities of hydrolyzates, v) the study of the influence of hydrolysis parameters to determine the optimum conditions for the extraction of metabolites of interest and finally vi) to conclude, according to the results provided by this study, on the viability of the industrial upscaling of the process. In conclusion of this work, enzymatic hydrolysis appeared to be an effective process for biorefinery of green seaweeds. Although commercial enzymatic preparations were not specific of algal compounds, protéases led to a significant increase in the extraction yields, whereas the effect of carbohydrases were moderate. The study of hydrolysis parameters confirmed the preliminary results and showed that the temperature, the concentration of enzyme and the grinding method had no effect on the protease used. A major result of this study has been the highlighting of anti-oxidant and anti-herpetic compounds in hydrolyzates. The antiviral activity of ulvans had several times been demonstrated but the biochemical characterization of actives fractions showed that the activity could be associated to proteins or glycoproteins. This result is very interesting because, a priori, any antiviral activity has also been related to this type of compounds in Ulva sp.

Les plantes cultivées peuvent modifier la disponibilité en ressources et les perturbations perçues par les communautés d’organismes présentes dans les agroécosystèmes et en conséquence, influencer les fonctions écosystémiques utiles à la production agricole telles que la minéralisation de N et de S ou la compétition culture-adventices. Notre objectif était d’évaluer l’effet du pois (Pisum sativum L.), introduit dans une succession de cultures, sur les communautés d’adventices et les communautés microbiennes impliquées dans la minéralisation de N et S. Pour ce faire, nous avons mené des expérimentations en conditions contrôlées et utilisé les données d’une expérimentation au champ conduite pendant 5 ans. En conditions contrôlées, nous avons montré que le pois influence via ses traits racinaires certaines activités enzymatiques liées à la minéralisation de N. En revanche au champ, les variables climatiques influencent principalement le fonctionnement des communautés microbiennes impliquées dans la minéralisation de N et S. Par ailleurs, nous avons observé que le pois sélectionnait des communautés d’adventices fonctionnellement différentes de celles d’autres cultures, comme le colza, mais cet effet du pois ne persistait pas sous la culture suivante. En conclusion, les effets du pois sur les communautés microbiennes impliquées dans la minéralisation de N et S sont faibles comparés à ceux d’autres facteurs comme les conditions climatiques. En revanche l’effet du pois sur les communautés d’adventices est fort mais limité dans le temps. Ces résultats montrent la nécessité de mener les expérimentations au champ sur plusieurs années afin de prendre en compte la variabilité climatique. / Crops species modify resources availability and perturbation regimes perceived by the communities of organisms residing in the agroecosystems and, as a consequence, can lead to alteration of ecosystem functions useful to crop production, such as nitrogen and sulfur mineralization or crop-weeds competition, realized by weeds or microorganisms. Our objective was to study the effect of a legume, pea, when introduced in a crop succession, on weed communities and microbial communities involved in protein decomposition and sulfate ester mineralization, which are the main forms of N and S, respectively, in agricultural soils. To do so, we performed experiments in controlled conditions used data from a 5-years field experiment. In controlled conditions, we showed that pea during its development modify through its root functional traits several enzymatic activities involved in N decomposition/mineralization. However, in the field experiment, climatic factors were the main drivers of the microbial communities involved in N and S decomposition/mineralization. Moreover, pea selected weed communities that were functionally different from weed communities growing in other crops such as oilseed rape. However, this effect did not persist under the following crop. As a conclusion, our results suggest that pea modifications of microbial communities are weak compared to other factors such as climatic factors. However, pea effects on weed communities are strong but short lived. Those results highlight the complementarity of microcosm and field experiments, and the necessity of long term field experiments to take into account climate variability.

L'enveloppe cellulaire bactérienne joue plus qu'un rôle de barrière d'échange. Elle est au coeur des processus cellulaires essentiels comme la morphogenèse et la division. Cette structure abrite environ un quart des protéines codées par le génome. Le but de mon travail a été de mieux comprendre le rôle de deux protéines membranaires dans la construction et la dynamique de l'enveloppe chez Bacillus subtilis. GluP est une protéase intramembranaire rhomboïde. Ces protéases clivent des segments transmembranaires dans la membrane afin de moduler l'activité de diverses protéines. Elles participent à de nombreux processus cellulaires chez les eucaryotes. Cependant, les fonctions biologiques des rhomboïdes procaryotes sont pour l'heure presque totalement inconnues. Nos résultats suggèrent que GluP participe au contrôle qualité des protéines membranaires à la manière des pseudo-rhomboïdes associées au système ERAD eucaryote. Elle forme un complexe avec FtsH, une protéase majeure du contrôle qualité des protéines. Ce complexe est impliqué dans la dégradation d'un substrat de rhomboïde. Le rôle de GluP serait de permettre la dislocation du segment transmembranaire et faciliter la prise en charge du substrat par FtsH. Le second projet auquel j'ai participé a consisté à comprendre le rôle de la protéine CmmB dans la morphogenèse. Son absence conduit à une morphologie cellulaire élargie. CmmB semble faire partie de la machinerie de synthèse du peptidoglycane au cours de l'élongation de la paroi. Elle serait nécessaire au bon fonctionnement d'une ou de plusieurs penicillin-binding proteins (PBPs). En particulier, nous proposons que CmmB est un cofacteur de la transpeptidase PBP2a. / The bacterial cell envelope is an obligatory barrier. It is a fundamental component in essential cellular processes such as morphogenesis and cell division. It hosts about a quarter of the proteins encoded in the genome. My work was aimed at understanding the function of two membrane proteins in the building and the dynamics of the cell envelope in the model bacterium Bacillus subtilis.GluP is a rhomboid intramembrane protease. Usually, rhomboids cleave transmembrane segments within the membrane to modulate protein functions. In eukaryotes, they participate in many cellular processes and their dysfunction lead to several pathologies. However, prokaryotic rhomboid functions remain almost totally unknown. Our results suggest that GluP is involved in bacterial membrane protein quality control, in a process akin to pseudo-rhomboid dependent endoplasmic reticulum associated protein degradation in eukaryotes. GluP forms a complex with FtsH, a major protease in protein quality control. That complex is not involved in the cleavage of a membrane substrate but in its degradation. We propose that GluP is required for the dislocation of the transmembrane segment, thus facilitating full-length substrate degradation by FtsH in the cytoplasm. My thesis second objective was to understand the role of the CmmB protein in morphogenesis. The absence of CmmB leads to slightly enlarged cells. CmmB seems to belong to the peptidoglycan synthesis machinery for cell-wall elongation. Our data support the idea that it is required for the proper activity of one or several penicillin-binding proteins (PBPs). In particular, we propose that CmmB is a cofactor of the PBP2a transpeptidase.

Les besoins en protéines recombinantes dans les diverses activités des bio-industries a considérablement augmenté ces dernières années. Cependant, les procédés de leur production sont encore limités par le manque de marqueurs permettant de suivre l'expression et la purification des protéines d'intérêt, la formation des corps d'inclusion et les faibles degrés de pureté.Afin de pallier à ces difficultés, nous avons développé et mis en œuvre un nouveau procédé de production et de purification de protéines recombinantes chez Escherichia coli. Ce procédé est basé sur l'utilisation d'une cassette d'expression appelée Multitags et sur le clivage par une TEV protéase immobilisée sur une matrice de streptavidine. Le Multitags comporte, à partir de son extrémité N-terminale, un double tag d'affinité (10xHis et SBP), le domaine de fixation de l'hème du cytochrome b5 et le site de clivage de la TEV protéase. En utilisant deux modèles différents de protéine d'intérêt (MyRIP et la Pfu DNA polymérase), nous avons montré l'efficacité du cytochrome b5 dans le suivi visuel et quantitatif par mesure d'absorbance des différentes étapes de production et de purification. Nous avons obtenu plus de 90% de chacune des deux protéines de fusion dans la phase soluble. L'application d'une chromatographie double via les deux tags d'affinité 10xHis et SBP a permis d'atteindre un degré de pureté du Multitags-MyRIP et du Multitag-Pfu de 99%. Nous avons construit des colonnes protéolytiques en produisant la TEV protéase sauvage et sa version mutée (S219V) en fusion avec le Streptag II et en immobilisant ces enzymes par affinité sur colonne de streptavidine-agarose. La caractérisation des colonnes protéolytiques et leur application aux protéines recombinantes d'intérêt modèles ont montré l'avantage de cette méthode d'immobilisation en termes d'activité protéase retenue, de stabilité des enzymes, de leur réutilisation et de simplification du schéma de purification et de récupération des protéines d'intérêt à haut degré de pureté. En conclusion, ces travaux de thèse ont permis de développer et de valider des outils innovants pour l'expression et la purification de protéines recombinantes. / In recent years, the need for recombinant proteins has substantially increased in various bio-industry activities. However, actual recombinant processes are still limited by the lack of markers allowing real-time expression and purification monitoring of target proteins, by inclusion bodies formation and by low quality of purity of the products. To overcome these difficulties, we have developed a new process for production and purification of recombinant proteins in Escherichia coli. The method combines the use of a multifunctional expression cassette, termed Multitags and an immobilized modified TEV protease on a streptavidin matrix. The Multitags contains, its N-terminus, two affinity purification tags (10xHis and SBP) and as a marker tag, the heme-binding domain of cytochrome b5 followed by the TEV cleavage site. Using two model proteins (MyRIP and Pfu DNA polymerase), we have demonstrated the visual and the quantitative monitoring capability of the cytochrome b5 during the expression and purification steps. When expressed in E. coli KRX more than 90% of both fusion proteins were produced in a soluble form. In addition, high purity (99%) of Multitags-MyRIP and Multitags-Pfu was achieved after two consecutive affinity purification steps using the dual affinity tag. We also produced the wild-type and the S219V mutant TEV proteases fused to the Streptag II affinity sequence and realized their affinity immobilization on a streptavidin-agarose matrix. The characterization of the proteolytic columns and their application to the recombinant model proteins demonstrated the advantage of this immobilization method in terms of retaining activities, enzyme stabilities, possibility of reuse and simplification of the cleavage downstream steps.In conclusion, this study allowed the development and the validation of innovative tools for expression and purification of recombinant proteins.

Les patients infectés par le VIH (Virus de l'Immunodéficience Humaine) traités par les antirétroviraux (ARV) ont aujourd'hui une espérance de vie quasi normale. Cependant, ils présentent une augmentation de la prévalence de pathologies classiquement associées au vieillissement, dont l'ostéoporose, suggérant un vieillissement prématuré ou accentué. Les facteurs impliqués sont, entre autres, l'infection par le VIH, les ARV et un état d'inflammation chronique. L'ostéoporose correspond à une déminéralisation, suite à un déséquilibre entre formation (ostéoblastes) et résorption osseuse (ostéoclastes). L'infection par le VIH et les ARV, en particulier les inhibiteurs de protéase (PI), augmentent la prévalence de l'ostéoporose. Dans ce contexte, je me suis intéressée à l'effet de certaines protéines du VIH et PI sur les précurseurs ostéoblastiques, les cellules souches mésenchymateuses (MSC). Nous montrons que deux protéines du VIH, Tat et Nef, induisent une sénescence prématurée des MSC, associée à un stress oxydant et in fine à un défaut de différenciation en ostéoblastes. Les effets de Tat sont médiés par le facteur pro-inflammatoire et pro-sénescent NF-?B, et ceux de Nef sont liés à une inhibition de l'autophagie. Nous montrons également que les PI atazanavir et lopinavir associés au ritonavir induisent une sénescence et un stress oxydant du fait de l'accumulation de prélamine A farnésylée toxique conduisant à un déficit de la différentiation ostéoblastique. Ces travaux montrent que le VIH et certains PI peuvent jouer un rôle délétère sur les MSC, et mettent en lumière certains des mécanismes impliqués dans le vieillissement des patients infectés par le VIH et traités. / The efficacy of highly active antiretroviral treatment (ARV) has resulted in a considerable improvement in the life expectancy of HIV (Human Immunodeficiency Virus)-infected patients. However, many patients encounter the early occurrence of several common age-related comorbidities, such as osteoporosis, stressing for a premature or accentuated aging process. Proposed pathogenic mechanisms include HIV infection, ARV treatment and chronic inflammation. Osteoporosis is defined by a decrease in bone mineral density, resulting from the alteration of the balance between bone formation (osteoblasts) and resorption (osteoclasts). HIV infection, through the bystander effect of HIV secreted proteins, and ARV, particularly protease inhibitors (PI) increase the prevalence of osteoporosis.Our studies focused on the capacity of some HIV proteins, and of some PI to alter osteoblast precursors, namely mesenchymal stem cells (MSC). We showed that two HIV proteins, Tat and Nef, induced premature senescence of MSC, associated with an oxidative stress and a decreased osteoblastic differentiation potential. Tat triggered senescence via NF-κB activation, whereas the effect of Nef was linked to the inhibition of autophagy. We also showed that the PI, atazanavir and lopinavir boosted with ritonavir, induced senescence and oxidative stress through the accumulation of toxic farnesylated prelamin A, thus leading to a decreased osteoblastic differentiation.Overall, these data show that some HIV proteins and some PI can exert deleterious effects on MSC, resulting in senescence, and highlight several mechanisms which could be involved in the aging process of ART-controlled HIV infected patients.

Les inhibiteurs de la protéase virale (IPs) sont utilisés avec succès dans le cadre d'une thérapie anti-VIH-1. L'efficacité de ce traitement est incontestable notamment en terme de réduction de la charge virale et de maintient du taux de lymphocytes CD4 circulants. Depuis l'incorporation des IPs dans la prise en charge thérapeutique, on note une réduction significative de la morbidité et de la mortalité ainsi qu'un allongement de la durée de vie des patients. Cependant, la prise de ces molécules anti-rétrovirales s'accompagne de nombreux effets secondaires. Les plus préoccupants d'entre eux sont : une lipodystrophie partielle, une hyperlipidémie, une insulino-résistance, une athérosclérose prématurée, ainsi que des infarctus du myocarde. Les patients sont également confrontés à l'apparition de maladies généralement associées à l'âge telles que la neurodégenérescence, l'ostéopénie et le développement de tumeurs malignes. Les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans ces altérations métaboliques n'ont pas encore été élucidés. L'objectif de cette étude était d'étudier les effets cellulaires de quatre IPs (Atazanavir, Lopinavir, Ritonavir et Saquinavir) sur la cellule musculaire striée squelettique humaine. Ces travaux ont permis d'identifier une augmentation de la production d'espèces oxygénées réactives (ERO), une altération morphologique du réticulum sarco/endoplasmique (RS/RE) ainsi qu'une augmentation de l'expression de CHOP, un marqueur du stress de ce compartiment et une diminution de l'expression et de la localisation dans les microdomaines membranaires (lipid rafts) de la cavéoline 3 et de la flotilline 1. Enfin, l'utilisation d'un antioxydant, le Resvératrol protége le myotube primaire humain de ces différentes altérations engendrées par les IPs. Ces données suggèrent un rôle central de la surproduction d'ERO dans le développement du stress du RE/RS et de la perte de localisation des protéines résidantes des microdomaines membranaires. De plus , en l'absence de persceptive vaccinale concrète, le Resvératrol, au travers de ces effets protecteurs, pourrait se révéler un atout de choix dans l'atténuation des effets secondaires des IPs en contribuant ainsi à l'amélioration de la prise en charge du patient séropositif. / HIV protease inhibitors (PI) have been successfully used in highly active antiretroviral therapy (HAART) of HIV-1 infection, the most effective treatment currently available. Incorporation of protease inhibitors in HAART has significantly reduced the morbidity and mortality and prolonged the lifespan of patients with HIV infection. Protease inhibitor benefits are unfortunately compromised by a number of clinically important adverse side-effects. Most patients on HAART develop a metabolic syndrome associated with partial lipodystrophy, hyperlipidemia, insulin resistance, premature atherosclerosis and myocardial infarction. Moreover, these patients face a growing number of other age-related comorbidities, such as neurodegeneration, osteopenia and malignancies. The cellular and molecular mechanisms underlying protease inhibitor-associated metabolic abnormalities remain elusive, but they seem to be related to overproduction of reactive oxygen speci es (ROS), induction of endoplasmic reticulum stress and activation of the unfolded protein response (UPR). The objective of this thesis was to determine the cell effects of four PIs (Atazanavir, Lopinavir, Ritonavir and Saquinavir) in cultures of primary human skeletal myotubes. This study showed that PIs increased ROS production, altered sarco/endoplasmic reticulum (SR/ER) morphology, increased expression of C/EBP homologous protein, a SR/ER stress marker, and decreased expression and localization at lipid rafts of Caveolin 3 and Flotillin 1. In addition, we showed that the antioxidant Resveratrol protected the human primary myotube of these iatrogenic effects. These data suggest a central role of the overproduction of ERO in the development of SR/ER stress and mislocalization of lipid raft proteins induced by PIs. Besides, in absence of vaccine, Resveratrol may be used by a potentiel therapeutic agent to attenuate PI-induced side effects