L'incidence de maladies neurodegeneratives et systémiques liées au vieillissement, tels la maladie d'Alzheimer (MA) et le diabète, augmente rapidement. Plusieurs études rapportent que les patients souffrant de diabète ont entre 50 et 75 % plus de risque de développer la MA que les gens sains du même âge. La protéine tau hyperphosphorylée est une des composantes majeures des enchevêtrements neurofibrillaires, une composante neuropathologique classique de la MA. L'étude présente examine les modifications de tau dans deux modèles de souris transgéniques développant un diabète de type 2. La phosphorylation de tau est augmentée au niveau de l'hippocampe de ces souris. Le diabète de type 2 provoque aussi la dérégulation de quelques kinases et phosphatases de tau. Cette dérégulation serait résultante de la résistance à l'insuline et l'hypothermie. Le diabète de type 2 provoquerait donc l'accélération de la cascade menant à développer la maladie d'Alzheimer.

Notre projet visait en premier à étudier la protéolyse sécrétée par l'endomètre eutopique provenant de femmes atteintes de la maladie et la comparer avec l'endomètre eutopique provenant de femmes saines. Nous avons démontré une augmentation dans l'activité protéolytique et nous avons identifié une augmentation de la sécrétion et de l'expression de la MMP-9 par l'endomètre eutopique provenant de femmes souffrant de la maladie. Nous avons par la suite étudié l'effet de l'activité protéasique sur la dégradation de l'IL1 rll. Nous avons démontré que l'endomètre eutopique provenant de femmes souffrant de l'endométriose cause la dégradation de l'IL-lrlI. La troisième partie du projet consistait en l'identification de molécules bioactives sécrétées par les cellules endométriosiques qui seraient responsables de l'angiogénèse retrouvée chez les femmes souffrant de la maladie. Nous avons réussi à identifier la nm23b, une protéine qui possède une influence angiogénique chez certains cancers lorsqu'elle est surexprimée.

Les démences affectent des millions de personnes dans le monde et la forme la plus répandue est la maladie d’Alzheimer (MA). Malgré des décennies de recherches, il n’y a toujours pas de traitement efficace pour contrer cette maladie. Elle est caractérisée par deux marqueurs distincts : les plaques amyloïdes extracellulaires générées par le clivage de la protéine Amyloid Precursor Protein (APP) ainsi que les enchevêtrements neurofibrillaires formés de la protéine tau. Cette dernière est également dérégulée dans une vingtaine de maladies neurodégénératives appelées tauopathies. Plusieurs études ont montré que les niveaux des microARNs (miRs) sont altérés chez des personnes atteintes de maladies neurodégénératives telles que la MA. Notamment, le miR-132 se retrouve à être l’un des plus réduit. Pour mieux comprendre l’implication des microARNs (miRs) dans la progression de la MA et les tauopathies, mon objectif de doctorat a été d’étudier le rôle du miR-132 sur la régulation de tau en utilisant aussi bien des outils in vitro que des méthodes in vivo. Nous avons identifié in vitro un facteur d’épissage, PTBP2 pouvant réguler l’inclusion d’un exon important de tau. Ce facteur est augmenté et corrèle inversement avec l’expression de miR-132 chez un groupe de patients atteints de paralysie supranucléaire progressive (PSP), une maladie tauopathique. À l’aide de tests comportementaux, nous avons également démontré qu’une abolition génétique de miR-132 chez la souris réduisait l’apprentissage et la mémoire qui sont des conséquences connues de la MA. Enfin, nous avons établi que l’absence du miR-132 accélère la phosphorylation et l’agrégation de tau dans un modèle de souris Alzheimer. Nous avons démontré que miR-132 régule directement tau par son 3’Untranslated Region (3’UTR) et que l’expression de miR-132 corrèle avec différents tests cognitifs dans une cohorte de patients atteints de la MA. De plus, nous avons développé une approche thérapeutique prometteuse en utilisant ce miR comme agent de traitement dans le cerveau d’un modèle de souris Alzheimer. Ces travaux ont contribués à la compréhension de la progression des maladies neurodégénératives multifactorielles telles que la MA. / Dementia affects millions of people worldwide and the most common form is Alzheimer’s disease (AD). After more than a century of research, there is no efficient cure for this neurodegenerative disease. There are two pathological hallmarks : senile plaques formed by beta-amyloid peptide deposits and neurofibrillary tangles composed of a hyperphosphorylated and aggregated protein called tau. Tau pathology is also found in twenty neurodegenerative diseases called tauopathies. Studies have shown that miRNA expression profiles are deregulated in post-mortem brain tissues of patients. Of interest, miRNA-132 (miR-132) was the most downregulated. To understand the role of miRNAs in AD, my main goal was to study the involvement of miR-132 in tau regulation using in vitro tools and transgenic mice. We have identified a splicing factor, PTBP2 which affects tau exon inclusion. This factor is upregulated in a subset group of tauopathic patients, (progressive supranuclear palsy (PSP)). The miR-132 level reduction was also correlated with the PTBP2 upregulation in this cohort of patients. In the second study, we have demonstrated that learning, memory formation and retention are altered in a miR-132 knockout mouse model. Finally, we have found that a long-term loss of miR-132 promotes tau hyperphosphorylation and aggregation in AD mice. We have demonstrated that tau is a direct target of miR-132 and their expression levels in human correlate with different cognitive test scores from in AD patients. Finally, we have developed a miR-132-based therapeutic strategy in the AD mouse brain with promising results. Taken together, these results have contributed to the better understanding of complex neurodegenerative diseases such as AD.

La malaria est une maladie endémique qui a affecté 212 millions de personnes en 2015, et fait plus de 429 000 morts. Parmi les espèces causant la malaria humaine, Plasmodium falciparum est celle qui est associée au plus haut taux de morbidité et de mortalité. L’invasion du globule rouge par le parasite de la malaria, P. falciparum, est une étape clé qui est médiée par la sécrétion coordonnée de différentes protéines contenues dans les organites du complexe apical : les rhoptries, les micronèmes et les granules denses. La biogenèse de ces organites et le transport des différentes protéines apicales sont des phénomènes encore mal compris et peu étudiés. Des travaux ont montré que des microdomaines présents dans la membrane de l’appareil de Golgi possèderaient une composition lipidique et protéique distincte et seraient impliqués dans la sélection différentielle des protéines destinées aux organites du complexe apical. Cependant, la façon dont ces microdomaines sont discriminés l’un de l’autre et les mécanismes régissant leur transport à partir de l’appareil de Golgi vers le complexe apical sont présentement inconnus. Nous avons donc entrepris d’identifier les différents acteurs moléculaires impliqués dans ce trafic différentiel des protéines apicales. Les travaux réalisés dans le cadre d’un premier projet ont permis de démontrer que la sortiline, un récepteur de cargo conservé chez les eucaryotes, joue un rôle essentiel dans le transport de protéines vers les différents organites apicaux. Nous avons également démontré que la sortiline interagit avec le complexe de protéines RAMA/RAP afin d’assurer leur transport spécifique vers les rhoptries. L’analyse du phénotype en situation de « knock-down » de la sortiline a révélé à la fois un rôle essentiel de la sortiline dans la biogenèse des organites du complexe apical, mais aussi dans le processus de cytokinèse lors de la division cellulaire. Ces résultats mettent en évidence un rôle central et essentiel de la protéine escorte sortiline dans le système de transport protéique chez le parasite de la malaria P. falciparum. Dans le cadre d’un second projet, nous avons caractérisé une potentielle protéine de rhoptries (PRP2) identifiée chez Plasmodium berghei et chez Toxoplasma gondii. Nous avons cependant démontré que chez P. falciparum, cette hypothétique protéine de rhoptries est plutôt localisée à l’appareil de Golgi et n’est pas impliquée dans les évènements d’invasion. De ce fait, nous avons renommé cette protéine « Golgi protein 1 » (GP1) . Nous avons également découvert que GP1 interagit avec une protéine transmembranaire non caractérisée (« Golgi protein 2 », GP2). Nos travaux ont donc mené à la découverte d’un nouveau complexe de protéines situé dans l’appareil de Golgi et important pour la survie du parasite.

La superfamille des UDP-glucuronosyltransférases (UGT) est constituée de glycoprotéines résidant au réticulum endoplasmique et sujettes aux modifications post-traductionnelles (PTM, post-translational modifications). L’enzyme UGT2B7 est d’un intérêt particulier vu son action sur une grande variété de médicaments. La plupart des études actuelles n’ont pour sujet que les variants communs de cette enzyme et n’examinent donc qu’une fraction de la diversité génétique de celle-ci. En effet, les variants rares (fréquence allélique en deçà de 1%) peuvent potentiellement avoir un effet considérable puisqu’ils sont prédits comme étant bien plus nombreux que les variants communs au sein du génome humain. La présente étude fait état de la découverte d’un variant rare d’UGT2B7 possédant un intérêt pharmacogénétique potentiel et encodant une substitution d’acide aminé au codon 121. Cette variation peu fréquente, retrouvée chez deux individus au sein d’une population de 305 sujets sains, mène à la traduction d’une asparagine (Asn) plutôt qu’un acide aspartique (Asp) au codon 121 (UGT2B7 p.D121N). Cette substitution est prédite comme créant un motif de N-glycosylation NX(S/T) subséquemment validé par traitement à l’endoglycosidase de fractions microsomales issues de surexpressions dans des cellules HEK293 et par inhibition à la tunicamycine de la N-glycosylation d’UGT2B7 produites de façon endogène dans des HEK293. De plus, la présence d’un oligosaccharide additionnel sur l’enzyme UGT2B7, affectant potentiellement son repliement, résulte en la diminution, respectivement par 49 et 40%, de la formation de glucuronides à partir de la zidovudine et de l’acide mycophénolique. Une analyse de la base de données dbSNP a permis la découverte de 32 variants rares pouvant potentiellement créer ou abolir des motifs de N-glycosylation au sein d’enzymes UGT2B. Ensemble, ces variants ont le potentiel d’augmenter la proportion de la variance de la voie des UGT qui est expliquée par des modifications post-traductionnelles telles la N-glycosylation, affectant ainsi le métabolisme des médicaments. / The UDP-glucuronosyltransferase (UGT) superfamily consists of glycoproteins resident of the endoplasmic reticulum membranes that undergo post-translational modifications (PTM). UGT2B7 is of particular interest because of its action on a wide variety of drugs. Most studies currently survey common variants and are only examining a small fraction of the genetic diversity. However, rare variants (frequency < 1%) might have significant effect as they are predicted to greatly outnumber common variants in the human genome. Here, we discovered a rare single nucleotide UGT2B7 variant of potential pharmacogenetic relevance that encodes a nonconservative amino acid substitution at codon 121. This low-frequency variation, found in two individuals of a population of 305 healthy volunteers, leads to the translation of an asparagine (Asn) instead of an aspartic acid (Asp) (UGT2B7 p.D121N). This amino acid change was predicted to create a putative N-glycosylation motif NX(S/T) subsequently validated upon endoglycosidase H treatment of microsomal fractions and inhibition of N-glycosylation of endogenously produced UGT2B7 with tunicamycin from HEK293 cells. The presence of an additional N-linked glycan on the UGT2B7 enzyme, likely affecting proper protein folding, resulted in a significant decrease, respectively by 49 and 40%, in the formation of zidovudine and mycophenolic acid glucuronides. A systematic survey of the dbSNP database uncovered 32 rare and naturally occurring missense variations predicted to create or disrupt N-glycosylation sequence motifs in the other UGT2B enzymes. Collectively, these variants have the potential to increase the proportion of variance explained in the UGT pathway due to changes in PTM such as N-linked glycosylation with consequences on drug metabolism.

Le transporteur MRP2 est connu comme étant la seule pompe qui occupe une position apicale au sein des cellules polarisées, elle est responsable du transport des anions organiques et des drogues, le mécanisme de transport de ces substrats était le sujet de recherche de plusieurs études, et dans ce travail nous étions capable de dévoiler l'importance des acides aminés chargés négativement (D333, D427, D433, D496, E532, D575) situés dans ou prés des hélices transmembranaires TM6, TM8, TM9, TM10 et TM11 de la protéine, ces derniers jouent des rôles cruciales dans l'activité de transport et dans le maintien de la structure fonctionnelle de MRP2.

Montréal Trigonix inc. 2018

Les parasites protozoaires du genre Leishmania sont les agents microbiens responsables d’un groupe de maladies connues sous le nom de leishmanioses. L’infection productive dépend de la capacité de survie du parasite suite au premier contact initial du système immunitaire de l’hôte. Par conséquent, la prolifération du parasite à l’intérieur des phagolysosomes sera responsable de la pathologie. Les promastigotes stationnaires, récupérés en culture axénique de laboratoire sont semblables aux promastigotes métacycliques. Ces derniers sont fortement immunomodulateurs et sont considérés, traditionnellement comme la forme la plus infectieuse du parasite. Les protéines sécrétées de différents organismes ont été directement impliquées dans plusieurs pathologies. Donc, il est possible que les protéines sécrétées par Leishmania, soient également impliquées dans la capacité du parasite à subvertir le système immunitaire. Les avancées récentes dans l’étude du sécrétome de plusieurs types de Leishmania ont permis d’affirmer que le sécrétome est fort complexe. Nous avons déterminé qu’environ 300 protéines sont sécrétées par le parasite, la plupart d’entre elles ayant aucun signal canonique de sécrétion. Le sécrétome de Leishmania est donc composé surtout de protéines qui sont libérées par sécrétion non conventionnelle, . Afin d’étudier le sécrétome associé à la virulence, nous avons développé et validé une approche qui a permis l’étude des composants de l’exoprotéome des parasites stationnaires et logarithmiques. Cette approche était basée sur la culture continue des parasites dans un milieu de culture sans supplément de sérum de bovin fœtal, cRPMI, dans lequel la virulence des parasites est maintenue. Grâce à cette approche nous avons mis en évidence un exoproteome distinct de ceux jusqu’à date répertorié. La méthode de production et de la récupération de l’exoproteome sont donc très importants. Notre exoprotéome est dominé par la GP63, une glycoprotéine dont l’importance centrale dans l’infection a été déjà validée. La culture continue des parasites est donc essentiel pour avoir un exoprotéome représentatif. Nous avons également déterminé que la cultutre en continu pouvait amener à une diminution de la virulence et quarante divisions sont nécessaires pour une perte de virulence significative. Par conséquent toutes nos études se sont fait chez des parasites comptant moins de 20 divisions. Le principal mécanisme associé à la perte de virulence a été identifié comme une incapacité de se différencier en amastigotes. Le cRPMI a donc permis la culture des parasites pour l’étude de l’exoprotéome tout en maintenant la virulence des parasites. La présence de vésicules, décrite déjà comme un composant de l’ exoprotéome, a été confirmée aussi par notre approche continue et a été confirmé, d’ailleurs, dans l’exoproteome des parasites en phase de croissance logarithmique. Les vésicules récupérées des parasites logarithmiques diffèrent de celles recueillies de parasites en phase stationnaire de croissance. En effet des protéines potentiellement impliquées dans la rénovation et le recyclage du contenu protéique, tels certains composants du ribosome étaient enrichies dans les parasites en phase logarithmique tandis que les vésicules des parasites stationnaires ont un contenu protéomique ayant des caractéristiques similaires aux corps apoptotiques des cellules de mammifères. En dehors de la GP63, plusieurs autres protéines décrites comme immunomodulatrices ont été retrouvées dans l’exoprotéome des parasites stationnaires, ce qui indique que celui-ci contient un ensemble de protéines avec un potentiel d’interaction directe avec les cellules du système immunitaire. Immunologiquement, l’exoprotéome récupéré des parasites stationnaires a été capable d’activer les cellules dendritiques, laissant supposer une fonction importante dans la création d’un environnement inflammatoire précoce lors des premières étapes de l’infection. En conclusion, la recherche développée a contribué à l’avancement des connaissances actuelles sur la biologie du Leishmania, grâce au développement et à la validation d’une nouvelle approche afin d’étudier son exoprotéome. L’exoprotéome récupéré était dynamique, il avait une composition spécifique, dépendant du stade du parasite. Cet exoprotéome avait des effets spécifiques sur les cellules dendritiques et il jouait un rôle important dans les étapes précoces de l’infection. Cette étude a ouvert des nouvelles perspectives sur l’exoprotéome de Leishmania spp. permettant la découverte de nouvelles protéines immunomodulatrices et, en corrolaire, de nouvelles cibles pour le contrôle de la maladie associée au parasite. / Protozoa parasites of the genus Leishmania are the responsible for a group of diseases known as leishmaniasis. The infection is associated with the capacity of these parasites to survive in the phagolysosomes of infected macrophages. Successful infections with pathogenic Leishmania spp. are linked to the capacity of the parasite to survive the initial impact of the host immune system and to interfere with the infected cells rendering them incapable of eliminating the parasites. The secreted proteins from the parasite are expected to be in the front line for interactions with the host. Recent advances in the study of the secretome of Leishmania spp. depicted it as highly complex with the majority of proteins without any predictable secretion signal. The secretome is composed of proteins that are released by different mechanisms like conventional and unconventional secretion. Several proteins secreted by Leishmania spp. are known to interact and influence the outcome of the disease by directly interfering with the host immune cells. The proteomic studies on the Leishmania spp. secretome identified more than three hundred proteins released into the exterior. The stationary promastigotes recovered in axenic culture were enriched in the most virulent promastigote form, the metacyclic parasites. Therefore we aimed at evaluating the exoproteome associated with the stationary parasites. To achieve this we developed and validated an approach that would enable the study of the exoproteome components of stationary and logarithmic parasites. This approach was based on the continuous cultivation of the parasites in a medium without any protein supplementation that maintained the basic virulence of the parasites. The continuous approach produced a GP63-rich exoproteome that was distinct from the traditional approaches indicating that the process of recovery induced a significant bias in the study. Furthermore as the continuous approach was chosen, we determined the mechanisms associated with loss of virulence assuring that fully virulent parasites were used. At least forty parasite divisions were required for a short-term loss of virulence. The main mechanism associated with loss of virulence was identified as a growing incapacity to differentiate into amastigotes. The defined time interval of forty divisions enabled us to evaluate the exoproteome without loss of virulence related to the subculture. The protein-free medium developed, cRPMI, retained parasite virulence and morphology similar to that of parasites grown in standard media. The exoproteomes recovered using cRPMI were dominated by proteins without any recognizable secretion sequence, in concordance with reports on other Leishmania spp. The presence of vesicles, already reported as a component of the exoproteome, was also confirmed using our continuous approach. Furthermore, the presence of vesicles in the logarithmic parasites exoproteome was confirmed. The protein content of these vesicles presented a dynamic profile that was dependent on the parasite stage. The vesicles recovered from logarithmic parasites seemed to be related to protein turnover, being significantly enriched in ribosomal components. The vesicles from stationary parasites are of different composition, presenting some characteristics similar to apoptotic bodies. Immunologically the exoproteome recovered from stationary parasites was able to activate dendritic cells suggesting that the exoproteome might have a function in the creation of an early inflammatory environment leading to the recruitment of neutrophils and monocytes that might function as safe heavens for the parasites. In conclusion, our research has contributed to the advance of the current knowledge of Leishmania biology, through the development and validation of a novel approach to study the Leishmania secretome. The exoproteome recovered from stationary parasites had specific immune-modulating effects on bone marrow derived dendritic cells, indicating that it can play an important role in the precocious steps of infection. This study opened new perspectives into the Leishmania spp. exoproteome that will enable the search of new immunomodulatory proteins that might become the future targets to leishmaniasis control.

Cette thèse comprend deux sujets. La première partie est en termes de système de défense bactérien. Les procaryotes et les eucaryotes possèdent des gènes de résistance dans leur génome, qui peuvent être soit innés soit acquis, protégeant contre les infections virales. Au niveau de la population, l'infection abortive (Abi) sert de mécanisme de défense immunitaire inné contre l'invasion par le phage. Les gènes antiviraux AbiV sont prévalents dans les génomes bactériens et présentent des caractéristiques diverses en termes d'évolution et de composition génomique. Les systèmes Abi sont considérés comme des traits altruistes, car les cellules infectées se suicident pour empêcher le cycle lytique du phage et protéger leur communauté. La protéine AbiV appartient à la super famille de liaison aux nucléotides des eucaryotes et des procaryotes (HEPN) et peut fonctionner comme un type d'endoribonucléase. On peut la trouver dans de nombreuses bactéries, dont *Lactococcus lactis, L. paracamosus, Streptococcus pneumoniae* et *Streptococcus oralis*. Dans cette étude, nous avons utilisé le système AbiV de *Lactococcus lactis* non pathogène comme organisme modèle, qui confère une résistance aux phages lactococciques virulents du genre Skunavirus. Cependant, la protéine AbiV a une séquence unique, et aucun homologue structurel est connu. De plus, le mécanisme moléculaire de son activité antiphage reste flou. Notre exploration du système AbiV de *Lactococcus* a révélé un nouveau duo : *abiV1* et *abiV2*, des acteurs essentiels dans son rôle de système de toxine-antitoxine de type III. La toxine, AbiV (encodé par *abiV1*), émerge comme une RNase au sein de la super famille HEPN, distinguée par le motif Rx$\mathsf{_{4-6}}$H. À travers des essais *in vivo* et de la spectrométrie de masse, nous avons observé l'expression d'AbiV indépendamment de la présence de phages, tandis que des expériences *in vitro* ont élucidé sa dégradation sélective de l'ARN ribosomal, laissant l'ARNm intact. En revanche, *abiV2*, le composant antitoxine, fonctionne comme une molécule d'ARN, contrecarrant l'activité nucléase de AbiV1. L'examen structural d'AbiV révèle une zone chargée positivement à travers son dimère, cruciale pour l'ancrage des molécules d'ARN. De plus, notre investigation souligne le rôle indispensable de la région N-terminale d'AbiV (acides aminés 1 à 23) dans son activité de RNase ; un AbiV tronquée et dépourvue de ce segment a présenté des états conformationnels incompatibles avec la liaison à l'ARN. Cette étude offre de nouvelles perspectives sur la dynamique opérationnelle du système antiviral AbiV. La deuxième partie : les endolysines. L'étude des endolysines de bactériophages. Les endolysines, également connues sous le nom d'enzymes muralytiques ou lysines, sont une classe d'enzymes produites par les bactériophages (virus qui infectent les bactéries) dans le cadre de leur cycle de réplication. Ces enzymes jouent un rôle crucial dans le cycle de vie des phages en facilitant la libération des nouvelles particules virales formées à partir des cellules bactériennes hôtes. La fonction principale des endolysines est de dégrader la couche de peptidoglycane, qui est un composant structurel majeur des parois cellulaires bactériennes. La couche de peptidoglycane fournit intégrité structurelle et protection aux cellules bactériennes, et sa dégradation par les endolysines conduit à la lyse ou à la désintégration de la paroi cellulaire. Cela entraîne finalement l'éclatement de la cellule bactérienne et la libération des particules phagiques nouvellement répliquées, leur permettant d'infecter et de se propager dans d'autres cellules bactériennes. Les endolysines se composent généralement d'un ou plusieurs domaines fonctionnels qui travaillent ensemble pour dégrader la couche de peptidoglycane des parois cellulaires bactériennes. Ces domaines contribuent à la structure et à la fonction globales de l'enzyme. Les domaines spécifiques présents dans une endolysine peuvent varier en fonction du phage et de l'hôte bactérien qu'ils ciblent. Dans cette étude, nous avons exploré l'activité lytique et les caractéristiques structurelles de deux endolysines : DAH67913.1 (DAH67), provenant du groupe de bactériophages *Caudoviricetes* sp. identifié à partir des métagénomes humains, et son homologue proche Lys1358, qui utilise *Lactococcus lactis* comme hôte. Notre analyse par cristallographie a révélé des similitudes remarquables dans les structures des deux endolysines, caractérisées par une architecture partagée comprenant un domaine CHAP enzymatiquement actif à l'extrémité N-terminale et un domaine de liaison à la paroi cellulaire, SH3b, à l'extrémité C-terminale. Notamment, contrairement aux autres domaines CHAP, ceux de Lys1358 et DAH67 étaient dépourvus de calcium lié, ce qui a conduit à l'observation sans précédent de conformations inactives distinctes en raison de l'absence de stabilisation d'un motif de type "EF-hand" par cet ion. Ces découvertes apportent un nouvel éclairage sur le rôle régulateur du calcium au niveau moléculaire. De plus, nous avons observé que le Zn2+ inhibe l'activité lytique en se liant aux résidus catalytiques C29 et H89 au sein du domaine CHAP. En outre, nos analyses structurelles ont fourni des informations sur la façon dont le domaine SH3b reconnaît le dipeptide D-Ala-D-Ala, un composant vital du peptidoglycane de la paroi cellulaire de *L. lactis*, à travers des interactions conservées. Les études de mutation ont en outre corroboré l'importance des résidus catalytiques et de la poche de liaison au D-Ala-D-Ala dans la fonctionnalité de ces endolysines. De plus, notre comparaison du mode de liaison de la vancomycine avec le motif D-Ala-D-Ala du peptidoglycane a révélé des mécanismes de reconnaissance distincts employés par le domaine SH3b et les antibiotiques glycopeptidiques. Collectivement, nos découvertes offrent de nouvelles perspectives sur les relations structure-fonction complexes inhérentes à cette famille d'endolysines, fournissant des informations précieuses sur leurs mécanismes d'action et leurs applications potentielles en biotechnologie et en médecine. / **This thesis includes two stories.** **Part 1.** Prokaryotes and eukaryotes possess resistance genes in their genomes, which can be either innate or acquired, protecting against viral infections. At the population level, abortive infection (Abi) serves as one such innate immune defense mechanism against phage invasion. The AbiV antiviral system is prevalent in many bacterial genomes and exhibits diverse characteristics in terms of evolution and genomic composition. Abi systems are considered altruistic traits, as infected cells commit suicide to prevent the phage lytic cycle and protect their community. The protein AbiV belongs to the higher eukaryotic and prokaryotic nucleotide-binding (HEPN) superfamily and may function as a type of endoribonuclease. It can be found in many bacteria, including *Lactococcus lactis, Lacticaseibacillus paracamosus, Streptococcus pneumoniae* and *Streptococcus oralis*. In this study, we used the non-pathogenic *Lactococcus lactis* AbiV system as a model organism, which provides resistance to virulent lactococcal phages belonging to the Skunavirus genus. However, the AbiV protein has a unique sequence, and no structural homologs is available to date. The molecular mechanism of its anti-phage activity also remains unclear. Our exploration of the *Lactococcus* AbiV system has unveiled a novel duo: *abiV1* and *abiV2*, pivotal players in their role as a type III toxin-antitoxin system. The toxin, AbiV (encoded by *abiV1*), emerges as an RNase within the HEPN superfamily, distinguished by the Rx$\mathsf{_{4-6}}$H motif. Through *in vivo* assays and mass spectrometry, we observed AbiV expression irrespective of phage presence, while *in vitro* experiments elucidated its selective degradation of ribosomal RNA, leaving mRNA untouched. Conversely, *abiV2*, the antitoxin component, functions as an RNA molecule, thwarting AbiV's nuclease activity. Structural examination of AbiV reveals a significant positively charged area across its dimer, pivotal for RNA molecule anchoring. Furthermore, our investigation underscores the indispensable role of the N-terminal region (amino acids 1 to 23) of AbiV in its RNase activity; a truncated AbiV lacking this segment exhibited conformational states incompatible with RNA binding. This study offers fresh insights into the operational dynamics of the antiviral AbiV system. **Part 2.** **The study of bacteriophage endolysins**. Endolysins, also known as lysins, are a class of enzymes produced by bacteriophages as part of their replication cycle. These enzymes play a crucial role by facilitating the release of newly formed viral progeny from the host bacterial cells. The primary function of endolysins is to degrade the peptidoglycan layer, which is a major structural component of bacterial cell wall. The peptidoglycan layer provides structural integrity and protection to bacterial cell, and its breakdown by endolysins leads to the lysis or disintegration of the cell wall. This ultimately results in the bursting of the bacterial cell and the release of newly phage particles, allowing them to infect and propagate in other bacterial cells. Endolysins typically consist of functional domains that work together to degrade the peptidoglycan layer. These domains contribute to the enzyme's overall structure and function. The specific domains present in an endolysin can vary depending on the phage and the targeted bacterial host. In this study, we explored the lytic activity and structural characteristics of two endolysins: DAH67913.1(DAH67), originating from a bacteriophage (*Caudoviricetes* class) identified in human metagenomes, and its close homolog Lys1358, from the virulent phage 1358 which infects specific Lactococcus strains. Our analysis using crystallography unveiled remarkable similarities in the structures of both endolysins, characterized by a shared architecture featuring an enzymatically active N-terminal CHAP domain and a C-terminal cell-wall binding domain, SH3b. Notably, unlike other CHAP domains, those of Lys1358 and DAH67 were devoided of bound calcium, resulting in the unprecedented observation of distinct inactive conformations due to the absence of stabilization of an "EF-hand-like" motif by this ion. These findings shed new light on the regulatory role of calcium at the molecular level. Moreover, we observed that Zn$\mathsf{^{2+}}$ inhibited the lytic activity by binding to the catalytic residues C29 and H89 within the CHAP domain. Additionally, our structural analyses provided insights into how the SH3b domain recognizes the dipeptide D-Ala-D-Ala, a vital component of the lactococcus cell wall peptidoglycan, through conserved interactions. Mutation studies further corroborated the significance of catalytic residues and the D-Ala-D-Ala binding pocket in the functionality of these endolysins. Furthermore, our comparison of the binding mode of vancomycin with the peptidoglycan D-Ala-D-Ala moiety revealed distinct recognition mechanisms employed by the SH3b domain and glycopeptide antibiotics. Collectively, our findings offer novel perspectives on the intricate structure-function relationships inherent in this family of endolysins, providing valuable insights into their mechanisms of action and potential applications in biotechnology and medicine.

Introduction. La distribution asymétrique des composantes cellulaires au sein des cellules épithéliales résulte en une polarité apico-basale, laquelle divise la cellule en un domaine apical, un domaine latéral et un domaine basal. Cette polarité est essentielle à la physiologie des tissus épithéliaux et à l’homéostasie des organes. D’ailleurs, la perte de polarité épithéliale favorise la progression tumorale. Crumbs est une protéine de la polarité limitant la progression tumorale. Chez la drosophile, la protéine Yurt, associée au cortex cellulaire, inhibe Crumbs. De plus, les orthologues humains de Yurt – EPB41L5 et EPB41L4B – sont surexprimés dans plusieurs cancers. Leur surexpression amplifie la formation de métastases et est donc associée à un mauvais pronostic. Ces protéines seraient de bonnes cibles thérapeutiques, mais leurs modes de régulation sont peu connus. Nous émettons l’hypothèse que la localisation subcellulaire est importante pour la régulation de Yurt et ses orthologues. Ce projet vise à 1) définir les domaines de Yurt lui permettant de lier le cortex cellulaire et 2) déterminer les mécanismes régissant cette localisation. Méthodologie et résultats. Nous avons procédé à une analyse structure-fonction couplée à des immunofluorescences pour identifier les domaines protéiques responsables de la localisation corticale de Yurt. Diverses troncations et délétions au sein de la protéine nous ont permis d’identifier un motif basique et hydrophobe et un domaine Pleckstrin Homology-like au sein du domaine FERM permettant de cibler Yurt au cortex. Cette association se fait par des interactions électrostatiques avec des lipides membranaires. Conclusion. Nous avons mis en lumière de nouveaux mécanismes régulant la protéine Yurt. Ces connaissances pourraient contribuer au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques en oncologie ciblant les orthologues humains de Yurt. / Introduction. Epithelial polarity is characterized by the asymmetrical distribution of cellular components in epithelial cells, which divides the cell into an apical domain, a lateral domain, and a basal domain. This polarity is essential for proper tissue function and the homeostasis of organs. Indeed, loss of epithelial polarity contributes to cancer progression. Crumbs is a polarity protein that limits tumour progression. In Drosophila, the protein Yurt, which associates to the cell cortex, limits the activity of Crumbs. Moreover, the human orthologs of Yurt – EPB41L5 and EPB41L4B – are overexpressed in many cancers. This overexpression increases metastasis formation and is thus associated with a poor prognosis. These proteins represent potential targets in the treatment of cancer, but little is known about their modes of regulation. We hypothesize that subcellular localization is important for the regulation of Yurt and its human orthologs. The aims of this project are to 1) define which domains of Yurt target it to the cell cortex and 2) determine the mechanisms responsible for this localization. Methodology and results. We performed a structure-function analysis coupled to immunofluorescence to identify the protein domains responsible for the cortical localization of Yurt. Many truncations and deletions were tested and allowed the identification of one basic and hydrophobic motif along with a Pleckstrin Homology-like domain within the FERM domain that are essential for Yurt’s cortical localization. This localization is mediated by electrostatic interactions with membrane lipids. Conclusion. We have successfully identified novel mechanisms regulating Yurt localization. These findings could contribute to the development of new therapeutics in oncology that target the human orthologs of Yurt.