RESUME: S'il est établi que les acides aminés interagissent à différents niveaux avec les mécanismes de la régulation glycémique, le rôle quantitatif et qualitatif de l'apport protéique dans l'homéostasie du glucose reste controversé. Le stress oxydant joue un rôle important dans la pathogenèse de l'insulino-résistance, mais peu d'études ont exploré les effets de modulations de l'apport en cystéine, substrat limitant de la synthèse de glutathion. Après une étude des données bibliographiques portant sur les relations entre l'apport protéique et la régulation glycémique, avec un intérêt particulier porté à l'apport en acides aminés soufrés, nous présentons les résultats de nos études expérimentales réalisées chez le rat. Nous avons exploré les effets de la consommation de régimes hyperprotéiques sur la composition corporelle, la tolérance au glucose et la sensibilité à l'insuline et nous avons évalué les contributions respectives de la diminution spontanée de l'apport énergétique et de l'augmentation de l'apport protéique dans les effets observés. Par la suite, nous avons étudié les effets d'une augmentation spécifique en aigu et à moyen terme de l'apport en cystéine, apportée par l'intermédiaire d'une source protéique naturellement riche en cystéine (protéines de lactosérum enrichies en αlactalbumine) ou d'un donneur de cystéine (N-acétylcystéine), sur le statut en glutathion et la régulation glycémique chez le rat nourri avec un régime hypersaccharosé, un modèle d'induction nutritionnelle de stress oxydant associé à l'apparition d'une insulino-résistance. Différents paramètres de la régulation glycémique, évaluée à jeun et en dynamique (période postprandiale et provocations glycémiques ou insuliniques), ont été confrontés à des marqueurs du statut redox, du métabolisme du glutathion, de la production et de la biodisponibilité du monoxyde d'azote. L'augmentation de la fraction protéique de l'alimentation réduit le dépôt adipeux et améliore la régulation glycémique chez le rat sain. Chez le rat nourri avec un régime hypersaccharosé, une augmentation spécifique de l'apport en cystéine améliore le statut en glutathion et prévient le stress oxydant, les dysrégulations glycémiques et la réduction de la biodisponibilité du monoxyde d'azote. Ces résultats suggèrent que des conditions alimentaires conduisant à l'apparition d'un stress oxydant modéré pourraient être associées à une augmentation des besoins en acides aminés soufrés et que la non couverture de ces besoins favorise l'apparition de dysfonctions métaboliques.

Chaque cellule vivante sur notre Terre est entourée d'une membrane lipidique. Les protéines résidant dans la membrane exécutent multitude de fonctions essentielles pour la survivance de la cellule. Parmi eux sont le transport actif et passif dans et hors de la cellule, la signalisation et la catalyse des réactions.Une des plus grandes familles de protéines membranaires sont rhodopsins microbiennes, qui utilisent l'énergie de la lumière pour leur fonction. Les membres de cette famille comptent parmi eux les pompes de protons, cations et anions, entraînée par l'illumination, les canaux ioniques activés par l'illumination et, finalement, photorécepteurs. Bien que les aspects fondamentaux de leur fonctionnement ont été connus depuis un certain temps, il ya une abondance de questions sans réponse. Dans cette thèse, plusieurs structures de rhodopsines microbiennes (y compris la première structure de protéorhodopsine et la première structure de la pompe à sodium) sont présentés et analysés. Les structures ouvrent la voie pour comprendre les similitudes et les différences entre les différents rhodopsines microbiennes et pour exploiter cette connaissance pour créer de meilleurs instruments à base de rhodopsines microbiennes pour des applications biologiques, par exemple, dans le domaine de optogenetics.Alors que la première partie de ce travail porte sur les nouvelles structures de rhodopsines microbiennes, la deuxième partie présente l'approche de simulation pour comprendre la signalisation en fonction des rhodopsines sensorielles dans phototaxie. Les domaines HAMP des protéines transductrices des signals des rhodopsines sensorielles sont étudiés au moyen de la dynamique moléculaire, et il est démontré que les simulations peuvent être utilisés pour la construction et la validation des structures atomiques des domaines de signalisation, ainsi que pour la compréhension des changements conformationnels associée à signalisation, initié par les transformations des rhodopsine sensorielles.La troisième et la dernière partie décrit le travail sur la protéine IPCT-DIPPS de Archaeoglobus fulgidus, une enzyme catalysant deux étapes consécutives de di-inositol-phosphate biosynthèse. La structure résolue peut servir de modèle pour comprendre le mécanisme catalytique de transférases CDP-alcool, une grande famille de protéines comptant des milliers de membres, parmi lesquels sont cinq protéines humaines, qui catalysent les étapes majeures de la biosynthèse des lipides. La structure a également été utilisé pour prédire les sites de liaison des ligands sur le site actif de l'enzyme et pour proposer le mécanisme d'action catalytique.Pour résumer, cette thèse présente les études structurales de diverses protéines membranaires par la cristallographie aux rayons X et la modélisation qui font progresser notre compréhension des aspects fondamentaux et pratiques de fonctionnement des protéines membranaires. / Every living cell on Earth is surrounded by a lipid membrane. Proteins residing in the membrane perform a variety of functions crucial for the cell's survival. Among them are active and passive transport in and out of the cell, signaling and reaction catalysis.One of the largest membrane protein families are microbial rhodopsins, which utilize light energy for their function. Members of this family count among them light-driven proton, cation and anion pumps, light-gated ion channels and photoreceptors. While the basic aspects of their functioning have been known for some time, there is a plenty of unanswered questions. In this dissertation, several structures of microbial rhodopsins (among them the first proteorhodopsin structure and the first light-driven sodium pump structure) are presented and analyzed. The structures open the way for understanding the similarities and differences between the various microbial rhodopsins and for exploiting this understanding to create better microbial rhodopsin-based instruments for biological applications, for example, in the field of optogenetics.While the first part of this work deals with the novel structures of microbial rhodopsins, the second part presents the simulation approach for understanding the sensory rhodopsin-based signaling in phototaxis. The HAMP domains of the sensory rhodopsin transducer protein are studied by means of molecular dynamics, and it is demonstrated that the simulations may be used for building and validating the atomic structures of signaling domains, as well as for understanding the signaling-associated conformational changes, initiated by light-driven sensory rhodopsin transformations.The third and the last part describes the work on the Archaeoglobus fulgidus IPCT-DIPPS proteins, an enzyme catalyzing two consecutive steps of di-inositol-phosphate biosynthesis. The determined structure may serve as a model for understanding the catalytic mechanism of CDP-alcohol transferases, a large family of proteins counting thousands of members, among which are five human proteins that catalyze the major steps of lipid biosynthesis. The structure was also used to predict the binding sites of the ligands at the enzyme active site and to propose the mechanism of catalytic action.To sum up, this dissertation presents the structural studies of various membrane proteins by means of X-ray crystallography and modeling that advance our understanding of fundamental and practical aspects of membrane protein functioning.

Contrairement à la vision classique des ARNms eucaryotes qui ne contiendrait qu’une seule séquence codante, de nombreuses évidences expérimentales montrent que ces ARNms contiennent plusieurs séquences codantes qui permettraient l’expression de plusieurs protéines différentes. Les ARNms sont donc multicodants et contiennent des cadres de lectures alternatifs (AltORFs pour alternative open reading frames). Ces ORFs alternatifs sont présents dans les régions non-traduites (UTRs) ou chevauchant le RefORF (cadre de lecture ouvert de référence) dans les cadres de lectures non-canoniques +2 et +3. Le protéome est donc plus complexe que ce que l’on pense. Toutefois, le rôle et la fonction de ces nouvelles protéines restent à être investigués. Au cours de mon projet de recherche à la maîtrise, j’ai commencé la caractérisation de la protéine alternative AltMiD51, codée dans le 5’UTR du gène bicistronique MIEF1/SMCR7L/MID51 et co-exprimée avec sa protéine de référence MiD51. Par des approches variées de biologie moléculaire, cellulaire et biochimique, j’ai d’abord démontré et confirmé la localisation cellulaire de la protéine AltMiD51 à la mitochondrie. Par la suite, j’ai pu démontrer que la présence d’AltMiD51 affecte significativement la morphologie mitochondriale en fragmentant celle-ci. De plus, j’ai pu davantage cibler la région qui contient l’information de sa localisation ainsi que son effet de fragmentation, soit seulement les 23 premiers acides aminés de sa séquence. J’ai également observé que cette région Nterminale (a.a.23) est encore plus efficace pour induire la fragmentation des mitochondries. J’ai pu démontrer que le motif protéique L-Y-R est essentiel pour l’activité de fragmentation. J’ai également validé l’interaction in vivo de AltMID51 avec sa protéine partenaire ACPM (Acyl carrier protein) dans des foci mitochondriaux. En conclusion, mes travaux à la maîtrise ont permis de mettre en évidence que la protéine AltMiD51 est un nouveau facteur impliqué dans la fission mitochondriale. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives en ce qui concerne la caractérisation de nouvelles protéines alternatives et par leur contribution dans la biologie moléculaire de la cellule. / Abstract : Challenging the dogma that eukaryotic mRNAs contain a single coding sequence, an ever-growing number of studies highlight the possibility for these mRNAs to have several coding sequences, and thereby code for multiple proteins. Thus, eukaryotic mRNAs are multicoding and present alternative open reading frames (AltORFs). These alternative ORFs are present in the non-translated region (UTRs), and within or overlapping the RefORF (reference open reading frame) in non-canonical frames (+2 and +3). The proteome is indeed more complex than we initially thought. However, the role and biological function of these proteins remain to be elucidated. Over the course of my MPhil, I started characterizing the alternative protein AltMiD51, encoded in the 5’UTR of the bicistronic MIEF1/SMCR7L/MID51 gene, and coexpressed with its reference protein (MiD51). Using a wide range of molecular biology, cellular and biochemistry assays, I first demonstrated AltMiD mitochondrial localisation. I then proved AltMiD51 expression alters mitochondrial dynamics, enhancing a fragmented morphology. Moreover, I further characterized the sequence region responsible for AltMiD51 localisation and mitochondrial fragmentation, namely the first 23 amino acids. I also observed that this N-terminal region alone presents a stronger phenotype of mitochondrial fragmentation. In addition, I proved the L-Y-R domain is essential for AltMiD51 fragmentation activity, and I validated AltMiD51 in vivo interaction with ACPM (Acyl Carrier Mitochondrial Protein) within mitochondrial foci. Eventually, the work presented here highlighted AltMiD51 as a novel factor involved in mitochondrial fragmentation. These results shed light on new perspectives regarding the characterisation of alternative proteins and their contribution to the cellular metabolism.

La fonction des protéines est intimement liée à leur structure et à leur dynamique. La Résonance Magnétique Nucléaire est une technique de choix permettant d'étudier ces deux aspects à une résolution atomique. La relaxation du spin des noyaux d'azote-15 permet de quantifier ces mouvements aux échelles de temps pico- nanosecondes grâce à la determination de la fonction de densité spectrale, décrivant les mouvements du vecteur NH amide. Il est essentiel de mesurer les vitesses de relaxation à des champs magnétiques faibles pour mieux décrire les mouvements nanoseconde. De telles mesures sont possibles grâce à la relaxométrie haute-résolution et ont été réalisées sur l'ubiquitine. Celles-ci ont permis la caractérisation de mouvements nanoseconde dans les parties flexibles de l'ubiquitine. L'interprétation des données de relaxation pour des protéines désordonnées requiert le développement de modèles spécifiques à ces protéines. Nous avons développé une approche, appelée IMPACT, permettant une reconstruction mathématique de la fonction de densité spectrale. Appliquée au facteur de transcription Engrailed 2, cette approche a permis d'accéder à la distribution d'échelles de temps ps-ns à partir de données de relaxation à haut champ. Cette approche, combinée à des mesures de relaxométrie sur la région C-terminale de la protéine Artemis, devrait permettre d'obtenir une représentation fidèle et précise de la dynamique d'une protéine désordonnée. De plus, nous avons étudié la cinétique et la thermodynamique de l'interaction entre Artemis et la Ligase IV. Nos travaux ont permis de développer de nouvelles approches pour l'analyse de larges ensembles de données de relaxation. / The intimate relation between the structure, dynamics and function of biomolecules is widely recognized. NMR is a unique technique to extract information on both structure and dynamics at atomic resolutions. Measurements of nitrogen-15 nuclear spin relaxation allow a quantitative description of motions on pico-nanosecond timescales through the characterization of the spectral density function (SDF), which describes the motions of amide bonds in proteins. The SDF has to be sampled at low magnetic fields, inappropriate for protein NMR, in order to obtain a better description of motions. Such measurements are possible by the use of high-resolution relaxometry. Such measurements on Ubiquitin highlight the sub- and low-nanosecond motions in flexible regions. The classical models for the interpretation of relaxation data in proteins are not well suited for intrinsically disordered proteins (IDPs) and require the development of new approaches. We developed a new approach, called IMPACT, based on a mathematical reconstruction of the distribution of correlation times from the experimental SDF. We have applied IMPACT to the transcription factor Engrailed 2. Our method allowed an unprecedented description of the distribution of pico- to nanosecond motions in IDPs. The IMPACT approach will be combined with high-resolution relaxometry measurements on the C-terminal region of the protein Artemis to provide information on an IDP. In addition, we have described the kinetics and thermodynamics of the interaction of Artemis with the DNA Binding Domain of Ligase IV.Overall, this work contributes to the development of new concepts for the interpretation of extensive nuclear spin relaxation data in proteins.

Cette thèse porte sur le développement de nouvelles approches par marquage de spin suivi par spectroscopie RPE. Cette technique est bien adaptée pour suivre la dynamique structurale des protéines. Son principe repose sur l'insertion d'un radical nitroxyde, en un (ou plusieurs) site(s) choisi(s) d'une protéine et permet de sonder localement la structure de la protéine étudiée grâce aux différentes techniques de RPE (en onde continue et impulsionnelle).Dans une première partie, cette technique a été appliquée à la caractérisation de la dynamique structurale de l'IF1 de levure, un peptide inhibiteur de l'ATP-synthase. L'utilisation des spectroscopies de RPE et de dichroïsme circulaire a permis de montrer qu'IF1 de levure dimérise par sa partie médiane et que la partie C-terminale est désordonnée.La seconde partie est plus méthodologique et a pour but d'étudier et de caractériser un marqueur nouvellement synthétisé afin d'élargir les potentialités du marquage de spin. En effet, cette technique est notamment limitée par la faible diversité spectrale offerte par les sondes disponibles (trois raies). Le nouveau marqueur donne un spectre RPE à six raies grâce à la présence d'un noyau magnétique dans l'environnement du radical. Greffé sur une protéine modèle, nous avons montré que ce nouveau marqueur est tout autant capable de rendre compte de variations structurales qu'un marqueur classique. La superposition des signatures spectrales (trois raies + six raies) montre qu'il est possible de différencier les deux signatures spectrales et de sonder simultanément deux sites d'une protéine et de son partenaire. / This thesis focuses on the development of new approaches for site-directed spin labeling followed by EPR spectroscopy. This technique is well suited to monitor the structural dynamics of proteins. The insertion of a nitroxide radical, in one (or several) selected site(s) of a protein, allows probing the structure of the protein using different EPR spectroscopy approaches (continuous wave and pulsed).In a first part, this technique has been applied to characterize the structural dynamics of the yeast IF1, an inhibitory peptide of the ATP-synthase. Using EPR and circular dichroïsm spectroscopies we showed that yeast IF1 dimerizes by its central part and that the C-terminal part remains disordered.The second part is more methodological and the aim is to study and characterize a newly synthesized spin label in order to expand the potential of site-directed spin labeling. In particular, the technique is limited by the poor spectral diversity offered by the available labels (three lines). The new label gives a six lines EPR spectrum thanks to the presence of a magnetic nucleus in the environment of the radical. Grafted on a model protein, we demonstrated that this new label is as able as classical ones to report on structural variations. The superposition of the spectral signatures (three lines + six lines) showed that it is possible to differentiate the two spectral signatures and to probe two sites of a protein and its partner simultaneously.

Les protéines sont des molécules flexibles, qui accomplissent une variété de tâches cellulaires à travers des mouvements mécaniques et des changements conformationnels encodés dans leur structure tridimensionnelle. Parmi les approches théoriques qui contribuent à une meilleure compréhension de la relation entre structure, mécanique, dynamique et fonction des protéines, les modèles gros-grains sont un outil très puissant. Ils permettent d’intégrer des informations structurales et dynamiques à un coût computationnel réduit, car le traitement explicite des degrés de liberté moins importants est supprimé. Dans le cadre de cette thèse, des études comparatives rapides de la flexibilité et de la mécanique des protéines ont été menées en se servant du simple modèle gros-grains de Réseau Élastique. La dépendance des résultats de la conformation de départ, ainsi que une liberté dynamique de la chaine principale plutôt limitée, imposée par l’approximation harmonique, nous ont motivé à développer une nouvelle approche, permettant une exploration plus extensive de l’espace conformationnel. Les efforts ont conduit à PaLaCe, modèle gros-grains qui permet des changements majeurs de la structure secondaire, tout en gardant la spécificité de la séquence des acides aminés grâce à une représentation à basse résolution. En utilisant PaLaCe nous avons simulé deux processus impliquant la plasticité protéique: le dépliement du domaine I27 de la protéine musculaire titine et la dynamique à l’équilibre autour de la structure native de deux enzymes homologues adaptées à des températures différentes. Les résultats obtenus concordent avec les données expérimentales et les résultats issus de modèles tout-atom déjà publiés. PaLaCe s’avère donc être un modèle fiable, avec des temps de calcul restreints par rapport aux modèles tout-atome, tout en conservant un bon niveau de détail. Il offre ainsi la possibilité d’effectuer une recherche systématique sur les liens entre mécanique, dynamique et fonction des protéines / Proteins are flexible molecules, which accomplish a variety of cellular tasks through mechanical motions and conformational fluctuations encoded in their three-dimensional structure. Amongst the theoretical approaches contributing to a better understanding of the relationship between protein structure, mechanics, dynamics and function, coarse-grain models are a powerful tool. They can be used to integrate structural and dynamic information over broad time and size scales at a low computational cost, achieved by averaging out the less important degrees of freedom. In this work, fast comparative studies of protein flexibility and mechanics have been performed with the simple coarse-grain Elastic Network Model. However, the dependency of the results on the starting conformation, and the rather constrained backbone dynamics imposed by the harmonic approximation, motivated the development of a new approach, for a more extensive exploration of conformational space. These efforts led to the PaLaCe model, designed to allow significant changes in secondary structure, while maintaining residue specificity despite a lower-level resolution. Using PaLaCe, we were able to reproduce two processes involving protein plasticity: the mechanical unfolding of the I27 domain of the giant muscle protein titin and the near-native dynamics of two homologous enzymes adapted to work at different temperatures. Agreement with experimental data and results from published atomistic models demonstrate that PaLaCe is a reliable, sufficiently accurate, but computationally inexpensive approach. It therefore opens the doors for a systematic investigation of the link between protein dynamics/mechanics and function

Chez les eucaryotes, la régulation de l'expression des gènes fait intervenir des mécanismes de contrôle qualité qui préservent l'intégrité des ARN et des protéines par la détection et l'élimination des produits défectueux. Ces processus sont essentiels pour limiter l'accumulation de protéines déficientes qui ont tendance à former des agrégats qui peuvent entraîner une toxicité cellulaire et des pathologies telles que des maladies neurodégénératives. La traduction de certains ARNm aberrants conduit à un blocage des ribosomes, ce qui déclenche le recrutement de facteurs de contrôle qualité permettant la dissociation des ribosomes bloqués et la dégradation de ces ARNm et des peptides aberrants correspondants. Au cours de ma thèse, j'ai découvert l'existence du complexe RQC, composé de Rqc1, Rqc2, Ltn1 et Cdc48, qui se lie aux sous-unités 60S bloquées afin de reconnaître les peptides naissants aberrants. Alors que Ltn1 assure leur polyubiquitinylation, Rqc2 permet l'ajout d'alanines-thréonines à leur extrémité C-terminale (CAT tails), et Cdc48 extrait ces peptides de manière à ce qu'ils soient escortés au protéasome pour être dégradés. Rqc1 est essentiel à la fois pour le recrutement de Cdc48 et pour la prévention de l'agrégation des peptides aberrants. Ce phénomène d'agrégation permet notamment de déclencher la réponse Hsf1 en cas de stress. Enfin, nous avons découvert que de multiples voies de contrôle qualité participent à l'élimination des agrégats de protéines aberrantes lorsque Rqc1 est déplété. L'ensemble de ces mécanismes de contrôle qualité permet aux cellules de répondre efficacement à un stress traductionnel afin de maintenir l'homéostasie des protéines. / Gene expression in eukaryotes requires quality control mechanisms that preserve the integrity of the transcriptome and the proteome by detecting and eliminating defective RNAs and peptides. These processes are essential to prevent the accumulation of deficient proteins that are prone to aggregation, which can cause a cellular toxicity and pathologies such as neurodegenerative diseases. In the cytosol, translation of aberrant mRNAs may lead to ribosome stalling, which triggers the recruitment of quality control factors that enable the dissociation of stalled ribosomes and the degradation of these aberrant transcripts. However, since the polypeptides synthesized from these mRNAs are generally deficient, they must also be degraded. During my thesis, I discovered the existence of the RQC complex, composed of Rqc1, Rqc2, Ltn1 and Cdc48, that bind stalled 60S subunits to detect and eliminate aberrant nascent peptides. Whereas Ltn1 ensures their polyubiquitylation, Rqc2 enables the addition of C-terminal alanine-threonine tails (CAT tails), and Cdc48 extracts these peptides so that the RQC complex can escort them to the proteasome for their degradation. A study of Rqc1 revealed that this factor is essential for Cdc48 recruitment and to prevent the aggregation of aberrant proteins. This aggregation phenomenon is essential to trigger the Hsf1 response in case of stress. Finally, we discovered that multiple quality control pathways participate in the elimination of aberrant protein aggregates when Rqc1 is depleted. This set of quality control mechanisms ensures an efficient cellular response in case of translational stress in order to maintain protein homeostasis.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Actinobacillus pleuropneumoniae est un pathogène strict des voies respiratoires du porc et l'agent causal d'une pleuropneumonie. Plusieurs facteurs de virulence déjà connus sont impliqués dans ce processus infectieux. Récemment, nous avons démontré la liaison de l'hémoglobine porcine au lipopolysaccharide (LPS) d'A. pleuropneumoniae. Nous avons également mis en évidence qu'A. pleuropneumoniae pouvait utiliser l'hémoglobine comme seule source de fer pour sa croissance. Par contre, aucune information n'est présentement disponible concernant le système d'acquisition en fer provenant de l'hémoglobine porcine. Certains chercheurs ont identifié la liaison entre le LPS de certaines bactéries et l'hémoglobine humaine. De plus, des protéines liant l'hémoglobine ont été mises en évidence chez certaines bactéries. L'intérêt premier des études décrites dans cette thèse était de caractériser les molécules impliquées dans la liaison de l'hémoglobine porcine chez A. pleuropneumoniae. Le premier objectif de ce travail consistait à étudier l'effet de la liaison de l'hémoglobine porcine sur les propriétés biologiques et physiques du LPS d'A . pleuropneumoniae. Tout d'abord, la liaison de l'hémoglobine porcine à la surface de la cellule entière d'A. pleuropneumoniae a été mise en évidence par microscopie électronique à transmission (MET) et par spectroscopie. Puis il a été observé par cytométrie en flux que cette liaison ne modifiait pas l'accessibilité des anticorps aux antigènes de surface 0 et K. Ensuite, la liaison de l'hémoglobine porcine au lipide A de la molécule de LPS a été confirmée par le déplacement de la sonde fluorescente dansylcadavérine. Des analyses en MET ont mis en évidence que l'hémoglobine porcine fragmentait le LPS et diminuait ainsi sa vélocité de sédimentation sur un gradient de sucrose. Des tests sur lysats d'amébocytes du Limulus (ou LAL) ont révélé que l'hémoglobine diminuait l'activité biologique du LPS et réduisait également son habileté à stimuler la production d'oxide nitrique par les macrophages murins. Le deuxième objectif de notre étude consistait à élaborer une méthodologie nous permettant de quantifier la liaison de l'hémoglobine porcine à la surface d'A. pleuropneumoniae dans le but de comparer différentes souches et différentes conditions de croissance. L'activité liant l'hémoglobine a été évaluée chez A. pleuropneumoniae par cytométrie en flux à l'aide d'hémoglobine porcine marquée à la fluorescéine. L'activité liant l'hémoglobine a été démontrée chez des souches représentatives d'A . pleuropneumoniae appartenant aux sérotypes 1 et 2. En comparant l'activité liant l'hémoglobine chez A. pleuropneumoniae sérotype 1 souche 4074 dans différentes conditions de croissance, il a été démontré que la restriction en fer augmentait l'expression des récepteurs d'hémoglobine. Ceci implique que l'activité liant l'hémoglobine semble, en partie, répressible par le fer. Ces résultats nous indiquaient que, en plus des LPS, des protéines de la membrane externe (OMPs) régulées par le fer pourraient possiblement être impliquées dans l'activité liant l'hémoglobine. De plus, des mutants isogéniques LPS et un mutant acapsulé d A. pleuropneumoniae serotype 1 ont été testés par cytométrie en flux afin de comprendre le rôle des polysaccharides de surface dans l'activité liant l'hémoglobine. Les expériences menées avec le mutant acapsulé ont indiqué que les molécules de surface possédant une activité liant l'hémoglobine étaient plus exposées à la surface cellulaire en absence du polysaccharide capsulaire. Cependant, l'activité liant l'hémoglobine des mutants LPS analysés dans cette étude était semblable à celle de la souche mère. Le profil des protéines de la membrane externe d'A. pleuropneumoniae sérotype 1 obtenu dans des conditions suffisantes ou restreintes en fer a été également évalué sur gel de polyacrylamide. Des OMPs régulées par le fer ont été observées suggérant qu'une ou plusieurs de ces OMPs pourraient jouer un rôle dans l'activité liant l'hémoglobine détectée par cytométrie en flux. Le troisième objectif de notre étude était d'identifier et de caractériser un ou des récepteurs protéiques impliqués dans la liaison de l'hémoglobine porcine. Les souches de référence représentant les 12 sérotypes d'A. pleuropneumoniae ont été examinées pour tester leur habileté à utiliser différentes sources de fer pour leur croissance. Dans un test de promotion, toutes les souches ont utilisé soit l'hémoglobine porcine ou l'hémine porcine. Cette acquisition ne semblait pas spécifique d'espèce étant donné que les souches d'A. pleuropneumoniae ont également utilisé l'hémoglobine bovine ou l'hémine bovine comme seule source de fer pour croître. En utilisant une procédure de purification par affinité à l'aide d'hémine- ou d'hémoglobine-agarose, une OMP majeure de 75 kDa liant l'hémine et l'hémoglobine a été isolée chez A. pleuropneumoniae sérotype 1 souche 4074 après croissance dans des conditions de restriction en fer. Des OMPs mineures de 47 et 36 kDa liant l'hémine ou l'hémoglobine ont également été identifiées. Une étude portant sur les souches de référence des 12 sérotypes d'A. pleuropneumoniae après croissance dans des conditions de restriction en fer a révélé que toutes les souches, excepté celles des sérotypes 3, 6, 7, et 10 synthétisaient l'OMP majeure de 75 kDa liant l'hémine et l'hémoglobine. Cette étude a également démontré que l'OMP mineure de 47 kDa liant l'hémine et l'hémoglobine était conservée chez toutes les souches testées représentant les 12 sérotypes; l'OMP mineure de 36 kDa liant l'hémine et l'hémoglobine a été isolée chez toutes les souches testées sauf chez la souche 8329/85 représentant le sérotype 12. Le marquage de la cellule entière d'A. pleuropneumoniae au palmitate radioactif a indiqué que l'OMP majeure de 75 kDa liant l'hémine et l'hémoglobine n'était pas de nature lipoprotéique. Cependant, les OMPs mineures de 47 et 36 kDa liant l'hémine et l'hémoglobine pourraient être des lipoprotéines étant donné que des bandes d'approximativement 47 et 36 kDa ont été observées suite au marquage. Malgré plusieurs essais, il n'a pas été possible de déterminer la séquence N-terminale en acides aminés de l'OMP majeure de 75 kDa liant l'hémine et l'hémoglobine. Afin de prouver que l'OMP majeure de 75 kDa purifiée par hémine-agarose ou hémoglobine-agarose étaient identiques et dans le but d'obtenir une séquence nous permettant de synthétiser un oligonucléotide, ces protéines ont été analysées par un spectromètre de masse couplé à un HPLC et à un séquenceur Edman. Ces analyses ont révélé des peptides communs entre l'OMP purifiée par hémineagarose et l'OMP purifiée par hémoglobine-agarose. Ces résultats suggèrent fortement que ces peptides proviendraient de la même protéine. L'ensemble de nos résultats suggèrent donc que l'OMP majeure de 75 kDa et les OMPs mineures de 36 et 47 kDa liant l'hémine et l'hémoglobine chez A. pleuropneumoniae pourraient être impliquées dans le système d'acquisition en fer provenant de l'hémine ou de l'hémoglobine porcine.

Cette recherche avait pour but d'étudier le métabolisme protéique aux niveaux splanchnique et mammaire en fonction d'apport en protéines ou en énergie. Les apports protéiques ont été modifiés en augmentant les protéines métabolisables fournies par la ration ou par la perfusion duodénale de caséine. Les apports d'énergie ont été modulés par la perfusion ruminale d'acide propionique. Pour appréhender les modifications du métabolisme protéique engendrées par l'apport de protéines et/ou d'énergie, nous avons à la fois mesuré des débits nets des acides aminés et des débits dynamiques en utilisant des traceurs, 13C-leucine et 2Hs-phénylalanine. Nos résultats démontrent qu'une augmentation de l'approvisionnement en protéines métabolisables diminue l'efficacité globale de transformation de l'apport protéique en protéines du lait. Cette diminution d'efficacité est reliée à une augmentation du catabolisme avec des sites d'extraction se partageant selon deux groupes d'acides aminés, soit hépatique pour l'histidine, la méthionine, la phénylalanine et la tyrosine, soit par les tissus périphériques incluant la glande mammaire, pour la lysine et les acides aminés à chaîne ramifiée. Quant à une augmentation de l'apport énergétique sous forme d'acide propionique dans le rumen, elle affecte le métabolisme protéique à deux niveaux : au niveau corporel en diminuant l'oxydation des acides aminés indispensables et au niveau mammaire en augmentant principalement l'extraction des acides aminés (AA) non indispensables. Ainsi, les apports protéique et énergétique stimulent la production de protéines laitières par des mécanismes différents, d'où l'effet additif observé sur ce paramètre. Ces résultats confirment qu'un facteur fixe de conversion des acides aminés absorbés en sécrétion de ces acides aminés dans le lait ne devrait pas être utilisé tel qu'il l'est actuellement dans les différents modèles de prédiction de la production de protéines du lait. Ce facteur varie selon le bilan nutritionnel de l'animal et selon chaque acide aminé.

Protéines sont largement utilisés dans la formulation dans le domaine pharmaceutique et de jouer un rôle important dans les fonctions biologiques. Il est bien connu que l'adsorption de protéines sur la surface solide est toujours observé pour un stockage à long terme, ce qui entraînera une réduction de la dose de substance active ou une perte de l'activité biologique. Dans certains cas, une courte période de contact avec la surface est suffisante pour modifier fortement la conformation des protéines : par exemple, l'insuline pertes 52% de son activité biologique après 5 minutes de contact avec la surface de verre, ainsi qu'une perte de 30% d’activité biologique du cétrorélix est observé après 2 heures de contact. Parmi tous les paramètres, la dénaturation des protéines est fortement liée à sa stabilité des propriétés de surface. La compréhension de l'adsorption de protéines est devenue une question cruciale dans l'industrie pharmaceutique.Pour mieux comprendre le comportement des protéines à la surface, la quantification des protéines adsorbées et sa conformation devrait être étudiée. L'objectif de notre recherche sera de comprendre les comportements des protéines sur différents surfaces de seringue pré - remplie classique.Le principal objectif de ce projet est de comprendre le comportement de plusieurs modèles de protéines comme la sérum d’albumine bovine (BSA), le lysozyme (LSZ) et la myoglobine (MGB) en contact avec des surfaces de seringues pré-remplie comme le verre et l’élastomère. Nous proposons d'utiliser la chromatographie liquide à haute performance (HPLC) pour la quantification de protéine adsorbée sur une surface plane en déterminant la déplétion des protéines en solution. La réflexion totale atténuée infrarouge à transformée de fourier (FTIR-ATR) spectroscopie est utilisée de suivre les changements structurels des protéines adsorbées sur des surfaces solides. [...] / Proteins are widely used in formulation in the pharmaceutical field and play a major role in biological functions. It is well known that protein adsorption on solid surface is always observed for a long-term storage, which will result in a reduced dose of active compound or a loss of biological activity. In some cases, only short time of contact are sufficient to drastically modify the protein conformation: for instance, insulin losses 52% of its biological activity after 5 minutes contacting with glass surface, as well as a loss of 30% of cetrorelix is observed after 2 hours. Among all parameters, the time frame of the denaturation process is strongly related to the protein stability and surface properties. The understanding of protein adsorption has therefore become a crucial issue in the pharmaceutical industry.To gain a better understanding of proteins’ behavior on the surface, adsorbed protein quantification and its conformation should be studied. The objective of our research in a first will be to understand proteins’ behaviors on various surfaces which composed a classical prefilled syringe.The main goal of this PhD project is to understand the behaviors of several model proteins like bovine serum albumin (BSA), lysozyme (LSZ) and myoglobin (MGB) in contact with the surfaces of prefilled syringes such as glass and elastomer. We propose to use the high performance liquid chromatography (HPLC) to quantify the amount of protein adsorbed on a flat surface by determining the depletion of the proteins in solution. Fourier transform infrared-attenuated total reflection (FTIR-ATR) spectroscopy was as well as employed to follow the structural changes of adsorbed BSA on solid surface. [...]