Depuis plusieurs années, une nouvelle génération de matériaux appelés “matériaux intelligents” et définis par leur capacité d’adaptation à leur environnement, est intensément développée. Des systèmes sensibles à différents stimuli tels que le pH, la lumière, ou encore une force mécanique, impliquée dans un grand nombre de processus naturels, comme l’adhésion et la prolifération cellulaire, ont été rapportés. Ce travail de thèse a ainsi été dédié au développement de matériaux mécano-sensibles. Plus précisément de matériaux transformant une contrainte mécanique en un signal chimique, en mimant le processus physique utilisé par la nature, à savoir des changements conformationnels de protéines. Nous avons donc cherché à atteindre ce but en greffant covalemment des protéines ou des enzymes sur un substrat élastomère. Etirer le substrat devant induire des modifications de structure des protéines, conduisant ainsi à des modulations de leurs propriétés. / Since many years, a new generation of materials called « smart materials » and defined by their capacity to adapt to their environment is intensively developed. Systems sensitive to different stimuli such as pH, light or ionic strength have been reported. One of these stimuli can also be a mechanical force which is involved in many reactions in nature such as, cells adhesion and proliferation, tissues growing or even plants developments. The aim of my thesis was dedicated to the elaboration of mechano-responsive materials. More precisely, materials that transform a stretching constraint into a chemical signal by mimicking the physical processes used by nature, namely protein conformational changes. We planned to achieve this goal by covalently grafting proteins or enzymes onto a stretchable substrate or incorporating them into cross-linked polymer networks. Stretching these materials should induce protein conformational changes leading to modifications of their properties.

Cette thèse propose de nouveaux outils pour la caractérisation locale de familles de protéines au niveau de la séquence et de la structure. Nous introduisons les fragments en contact (CF) comme des portions de structure conciliant localité spatiale et voisinage séquentiel. Nous montrons qu'ils bénéficient d'une meilleure prédictibilité de structure depuis la séquence que des fragments contigus ou encore que des paires de fragments qui ne seraient pas en contact en structure. Pour comparer structuralement ces CF, nous introduisons l'ASD, une nouvelle mesure de similarité ne nécessitant pas d'alignement préalable, respectant l'inégalité triangulaire tout en étant tolérante aux décalages de séquences et aux indels. Nous montrons notamment que l'ASD offre des meilleures performances que les scores classiques de comparaison de fragments sur des tâches concrètes de classification non-supervisée et de fouille structurale. Enfin, grâce à des techniques d'apprentissage automatique, nous mettrons en œuvre la détection de CF à partir de la séquence pour l'identification de protéines de virus avec l'outil VIRALpro développé au cours de cette thèse. / This thesis investigates the local characterization of protein families at both structural and sequential level. We introduce contact fragments (CF) as parts of protein structure that conciliate spatial locality together with sequential neighborhood. We show that the predictability of CF from the sequence is better than that of contiguous fragments and of structurally distant pairs of fragments. In order to structurally compare CF, we introduce ASD, a novel alignment-free dissimilarity measure that respects triangular inequality while being tolerant to sequence shifts and indels. We show that ASD outperforms classical scores for fragment comparison on practical experiments such that unsupervised classification and structural mining. Ultimately, by integrating the identification of CF from the sequence into a statistical machine learning framework, we developed VIRALpro, a tool that enables the detection of sequences of viral structural proteins.

L'élimination des protéines est une étape clé lors de la production du vin blanc afin d'éviter l'apparition éventuelle d'un voile inoffensif mais inesthétique. Des solutions de rechange à l'utilisation de la bentonite sont activement recherchées en raison des problèmes technologiques, organoleptiques et de durabilité associés à son utilisation. Dans cette étude, MpAPr1, une protéase aspartique extracellulaire préalablement isolée et partiellement caractérisée à partir de la levure Metschnikowia pulcherrima, a été clonée et exprimée de manière hétérologue dans la levure Komagataella pastoris. Les propriétés enzymatiques de MpAPr1 ont été initialement caractérisées dans un extrait brut. Après plusieurs essais faisant appel à différentes techniques, MpAPr1 a été purifié avec succès par chromatographie échangeuse de cations. Son activité contre les protéines de raisin a été initialement testée dans une solution modèle dans des conditions environnementales optimales pour l'activité de MpAPr1 puis dans celles qui règnent lors de la vinification. Ensuite, l'activité de MpAPr1 a été évaluée dans du moût de raisin et au cours de la fermentation alcoolique. La présence de MpAPr1, supplémenté au moût de raisin, a entraîné une dégradation partielle des protéines de raisin tout au long de la fermentation et une légère différence dans la composition en composés volatils du vin. L'étude a confirmé que les protéases aspartiques pourraient représenter une alternative à la bentonite pour l'industrie du vin et que les levures non-Saccharomyces telles que M. pulcherrima pourraient avoir un impact bénéfique sur les propriétés du vin. / Protein removal is a key step during the production of white wine in order to avoid the possible appearance of a harmless but unsightly haze. Alternatives to the use of bentonite are actively sought because of technological, organoleptic and sustainability issues associated with its use. In this study, MpAPr1, an extracellular aspartic protease previously isolated and partially characterised from the yeast Metschnikowia pulcherrima, was cloned and expressed heterologously in Komagataella pastoris. Enzymatic properties of MpAPr1 were initially characterised in a crude extract. After several attempts using different techniques, MpAPr1 was successfully purified via cation exchange chromatography. Its activity against haze-forming grape proteins was initially tested in a model solution under optimal environmental conditions for MpAPr1 activity and under those occurring during winemaking. Thereafter, MpAPr1 activity was evaluated in grape must and throughout alcoholic fermentation. The presence of MpAPr1, supplemented to grape must, resulted in the partial degradation of grape proteins throughout fermentation and ultimately in a slight difference in the wine’s composition in volatile compounds. The study provides further evidence that aspartic proteases could represent a potential alternative to bentonite for the wine industry and that non-Saccharomyces yeasts such as M. pulcherrima could have a beneficial impact on wine properties.

L'encapsulation de protéines pose de nombreuses difficultés liées à leurs propriétés physicochimiques, leur sensibilité aux conditions environnementales et opératoires. La structure 3D spécifique de chaque protéine étant directement liée à son activité biologique, un contrôle de l'intégrité protéique est indispensable pour assurer l'efficacité et la sécurité des systèmes formulés. Dans cet optique, l'encapsulation par émulsion multiple a été appliquée à une protéine modèle : la myoglobine (Mb). Le but de cette thèse a été l'étude du procédé d'encapsulation à travers 3 objectifs. Le premier fut d'étudier l'influence de paramètres de formulation sur les propriétés des particules obtenues et sur la conformation de la Mb. Les mesures en spectrométrie UV/Vis. et le calcul des principaux rapports d'absorbance ont constitué une méthode de contrôle fiable et rapide. Le second fut de valider la pertinence et de montrer les limites de cette méthode en la comparant à une seconde méthode utilisant des mesures conductimétriques. Enfin, l'étape de solidification des particules par élimination du solvant ainsi que le changement de solvant ont été étudiés.. Des microsphères creuses de 15μm avec un rendement d'encapsulation de 36% ont pu être obtenues tout en maintenant la conformation native de la Mb. L'emploi de polymère de masse moléculaire élevée et un taux d'élimination de solvant trop rapide sont 2 paramètres altérants significativement la protéine. Ces travaux ouvrent la voie au développement de transporteurs d'O2 utilisables par exemple dans le cas de pathologies musculaires / Protein encapsulation results in several problems related to their physicochemical properties, their sensitivity to environmental conditions and operating procedures. The specific 3D structure being directly linked to their biological activity, monitoring of protein integrity is crucial to ensure the efficacy and security of formulations. In this context, the multiple emulsion method was applied to a model protein: myoglobin (Mb). The aim of this thesis was to study the encapsulation process through 3 objectives. The first was to study the influence of formulation parameters on the particle properties and the conformation of Mb. Measurements by UV/Vis. spectrometry and calculation of key absorbance ratios established a reliable and rapid method for protein monitoring. The second was to validate the pertinence and show the limits of this method by comparing it to a second one using conductimetry measurements. Finally, the particle solidification by solvent removal and the solvent exchange were studied. The process maintains the Mb native conformation in Hollow microspheres of 15μm in diameter and an encapsulation efficiency of 36% were obtained, while keeping intact the Mb native conformation. The use of high molecular weight polymer and a fast solvent removal rate are 2 parameters inducing significant protein alteration. This work paves the way for the development of O2 carriers for muscular diseases for example

Eviter la piqûre de moustiques vecteurs en utilisant des mesures antivectorielles reste le meilleur moyen de se protéger des maladies vectorielles. La salive de moustique peut induire une réponse anticorps (Acs) spécifique chez l’hôte qui pourrait être utilisé pour définir l'efficacité de ces mesures de protection antivectorielle. L’objectif de notre projet était d’évaluer la possibilité d’utiliser cette réponse Acs anti-salive de moustiques pour mesurer l’exposition à des espèces spécifiques de moustiques ainsi que d’identifier des marqueurs d’exposition. Nous nous sommes tout d’abord assurés de l’absence de différences intraspécifiques entre différentes colonies de moustiques, une condition indispensable pour pouvoir observer des différences au niveau de l’espèce. Par ailleurs, nous avons mis au point un protocole pour préserver les échantillons salivaires dans des conditions de terrains non optimales. A partir de ces expérimentations préliminaires, nous avons évalué la diversité du répertoire protéique salivaire de quatre espèces d’Anopheles par des différentes approches, et montré une spécificité de genre et d’espèce aussi bien au niveau protéique qu’antigénique. Enfin, nous avons montré une évolution spatio-temporelle de l’intensité de la réponse Acs anti-salive ainsi que sa spécificité de genre et d’espèce, chez des individus exposés à différents niveaux à Ae. caspius. Ces résultats souligne la possibilité de caractériser des antigènes salivaires spécifiques de genre et d’espèces qui peuvent avoir un intérêt pour mesurer le contact hôte/vecteur au niveau individuel, le risque de transmission de maladies vectorielles ou l’efficacité des mesures antivectorielles. / The primary mean to protect individuals from arthropod-borne diseases is the prevention of bites from infected arthropods which could be achieved by vector control strategies. Mosquito saliva could induce a specific antibody response in exposed individuals that could be used to assess the effectiveness of anti-vector measures. The aim of this study is to assess the possibility to use anti-mosquito saliva antibody responses in order to evaluate the exposure to specific species of vectors and to identify salivary protein candidates that can be used as immunological markers of exposure. We first verify the lack of intraspecific differences among several mosquito colonies which is essential to further observe potential differences at the species level. Moreover, a convenient storage method was developed to preserve salivary samples in non optimal condition on the field. Based on these preliminary results, we evaluated the salivary gland protein repertory diversity among four Anopheles species using complementary approaches and we shown a genus and species specificity at the protein and antigen level. At least, a spatio-temporal evolution of anti-saliva antibody responses was shown according to the Aedes caspius density using sera of differentially exposed individuals. The specificity of this response was also reported at the genus and species level. All together, these results suggest the feasibility to characterize genus and species specific salivary antigens which could be used as immunological markers of exposure to evaluate host/vector contacts, the risk of vector-borne disease transmission or the effectiveness of anti-vector strategies.

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative caractérisée par la mort des neurones moteurs. La perte de ces neurones entraîne une faiblesse musculaire qui évolue progressivement vers la paralysie et mène invariablement au décès des personnes atteintes en quelques années seulement. L’hétérogénéité et la complexité des mécanismes qui sous-tendent les déficits moteurs chez ces patients ralentissent considérablement la découverte de nouveaux médicaments. Toutefois, certains de ces mécanismes semblent jouer un rôle particulièrement important dans le déclenchement et la progression de la maladie, et constituent ainsi des cibles thérapeutiques de choix. C’est le cas notamment de l’agrégation protéique, omniprésente chez les patients, qui trahit un dérèglement global de l’homéostasie des protéines dans la SLA. Nous avons donc émis l’hypothèse qu’un traitement visant à réguler la gestion des protéines permettrait, en réduisant l’agrégation protéique, de diminuer la mort des motoneurones et de prévenir ainsi l’apparition des symptômes moteurs caractéristiques de la maladie chez des souris porteuses de la mutation SOD1G93A. Nous avons analysé l’impact de ce traitement sur la fonction motrice, la contraction musculaire et l’intégrité de la jonction neuromusculaire (JNM), la synapse entre les neurones moteurs et les muscles. Son administration au stade présymptomatique de la maladie s’est avérée moins efficace que prévu : on ne note pas d’améliorations significatives des déficits moteurs ou de l’intégrité de la JNM. Cependant, les résultats obtenus sont encourageants et laissent croire que ce traitement pourrait être encore plus efficace à l’apparition des symptômes, ce qui lui confère un grand potentiel thérapeutique. / Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease characterized by the death of motor neurons. The loss of these neurons causes muscle weakness, which evolves to paralysis and invariably leads to the death of those affected in just a few years. The heterogeneity and complexity of the mechanisms underlying motor deficits in these patients significantly slow the discovery of new efficient drugs. However, some of these mechanisms seem to play a particularly important role in the onset and progression of the disease, and thus constitute a preferred therapeutic target. This is the case with protein aggregation, which is omnipresent in patients and betrays a global disruption of protein homeostasis in ALS. We therefore hypothesized that a treatment aimed at regulating protein management would, by reducing protein aggregation, prevent the death of motor neurons and the appearance of the motor symptoms characteristic of ALS in mutant SOD1G93A mice. We analyzed the impact of this treatment on motor function, muscle contraction and on the structural integrity of the neuromuscular junction (NMJ), the synapse between motor neurons and muscles. Overall, administration of our treatment at the presymptomatic stage of the disease was less effective than expected: neither motor deficits nor NMJ integrity were significantly improved. However, these results remain very encouraging: the trends seem to indicate a positive effect of the treatment, which even slightly improves the strength generated by muscle contractions. Our data suggests that this treatment could be even more effective at the symptoms onset, which grants it great therapeutic potential.

L’anorexie mentale (AN), un trouble du comportement alimentaire multifactoriel, se traduit par une perte de poids. La sévère dénutrition retrouvée dans l’AN est associée à des altérations métaboliques induisant une dérégulation de l’axe intestin cerveau. Les mécanismes physiopathologiques sont encore mal connus. Le travail de cette thèse était de mieux appréhender les dysfonctions de l’axe intestin cerveau en évaluant le métabolisme protéique de divers tissus (hypothalamus, côlon et estomac) dans un modèle murin d’anorexie par une approche protéomique. Le premier travail a permis de mieux caractériser le modèle d’anorexie nommé activity-based anorexia (ABA) en fonction du sexe. Puis les différentes analyses protéomiques ont permis de constater une adaptation tissu dépendant des mécanismes régulant l’équilibre énergétique, avec une activité cérébrale potentiellement augmentée au détriment des fonctions digestives. Chez les souris femelles ABA, il a été constaté une augmentation d’expression de protéines mitochondriales au niveau de l’hypothalamus et à l’inverse, une diminution du métabolisme protéino-énergétique au niveau colique avec un rôle de la voie de signalisation mTOR. L’autophagie était augmentée dans ces deux tissus. Ensuite, nous avons démontré un ralentissement de la vidange gastrique secondaire à la dénutrition, et l’analyse protéomique a permis de constater une augmentation du stress oxydant au niveau de l’antre des souris ABA femelles. Ces altérations peuvent contribuer aux troubles fonctionnels gastro intestinaux. En conclusion, nos études soulignent des mécanismes d’adaptation tissu dépendants dans l’anorexie, qui devront être ultérieurement approfondis. / Anorexia nervosa, a multifactorial eating disorder, is a major public health problem and results in a severe body weight loss. The severe malnutrition observed in anorectic patients is associated with metabolic alterations inducing disturbance of the gut-brain axis. However, involved mechanisms remained poorly understood. The aim of the present thesis was to better understand the alterations of the gut-brain axis in the activity-based anorexia (ABA) model by evaluating the protein metabolism of various tissues (hypothalamus, colon and stomach) by proteomic approach. Firstly, we have better characterized the response to ABA model according to sex. Then, different proteomic analyses were performed using female C57BL/6 mice. Our results revealed a tissue-dependent adaptation of protein and energy metabolism with an increased hypothalamic activity and a decrease in the gastrointestinal tract. Indeed, ABA mice exhibited an increased expression of proteins involved in mitochondrial metabolism at the level of the hypothalamus, and conversely a decrease of proteins involved in protein and energy metabolism in colonic mucosa with a key role of the mTOR signaling pathway. Both in hypothalamus and colon, autophagy was increased. We were also able to show that gastric emptying was delayed in ABA mice that is mainly due to malnutrition. In addition, proteomic analysis revealed an increase in gastric oxidative stress in female ABA mice. These alterations may contribute to the gastrointestinal functional disorders frequently described in anorexia nervosa. In conclusions, our study underlined tissue-dependent adaptive metabolic process during anorexia that should be further explored.

De par l'omniprésence des rayonnements ionisants, l’évaluation de leur impact sur les écosystèmes est devenue une préoccupation environnementale majeure. Cependant, l’évaluation des risques environnementaux liés aux expositions chroniques souffre d’un manque de connaissances, d’autant que l’extrapolation des données acquises après exposition aiguë (plus nombreuses) ne semble pas adaptée pour la prédiction des effets des expositions chroniques. Pour exemple, les effets sur les paramètres individuels i.e. la reproduction, diffèrent entre ces deux modes d’expositions, suggérant que les mécanismes moléculaires sous-jacents diffèrent également. Il est donc nécessaire de réaliser des études au niveau individuel et subcellulaire afin de mieux comprendre les différences de radiotoxicité observées entre les deux modes d’irradiation. Les protéines sont les molécules fonctionnelles dans les organismes, elles peuvent être les cibles de dommages oxydatifs (i.e carbonylation), et sont susceptibles d’être des marqueurs pertinents et sensibles de l’exposition aux rayonnements ionisants. Ainsi, l’objectif de ce projet de thèse était d’améliorer la compréhension des mécanismes moléculaires de radiotoxicité (aigu vs chronique) en étudiant particulièrement la contribution du protéome chez un organisme modèle, le nématode Caenorhabditis elegans. Pour ce faire, l’étude des effets d’irradiation gamma aiguë et chronique sur une large gamme de doses (0,5 - 200Gy, dont 4 doses communes aux deux modes d’exposition) a été opérée au niveau individuel, et en particulier sur la reproduction, paramètre susceptible d’influencer directement la dynamique des populations. En complément, la modulation de l'expression des protéines mais aussi leurs dommages (i.e carbonylation) et leur dégradation par le protéasome ont été évalués. Les résultats ont montré que l’irradiation aiguë induit un effet sur le succès d’éclosion et sur la ponte totale dès 30Gy alors que seule la ponte totale est impactée par l’irradiation chronique à partir de 3,3Gy. A l’échelle moléculaire, les niveaux de protéines carbonylées sont très peu modulés après exposition chronique ou aiguë aux rayonnements ionisants. Le protéasome semble être impliqué dans la dégradation des protéines carbonylées après irradiation chronique. En revanche, après irradiation aiguë, celui-ci semble dépassé, suggérant une possible implication d’autres mécanismes de défense (autophagie). Les profils d’expression des protéines, et notamment de protéines impliquées dans l’apoptose, la réparation des dommages à l’ADN, la réplication et la reproduction sont différents après irradiation aiguë et chronique. Ainsi, les protéines nécessaires au développement embryonnaire sont réprimées après irradiation aiguë dès 0,5 Gy alors que celles impliquées dans le développement de la lignée germinale sont surexprimées. Ces dernières sont réprimées après irradiation chronique dès 0,5 Gy. Ces résultats, suggèrent que les mécanismes de radiotoxicité entre les expositions aiguës et chroniques sont bien distincts, et que les effets de l’irradiation aiguë pourraient être dus à une perturbation de l’embryogénèse (via l’accumulation de dommages génotoxiques). A l’inverse, l’irradiation chronique induirait un effet sur la gamétogénèse se traduisant par une baisse de la ponte totale sans affecter l’embryogénèse. Ce projet de recherche nous a permis d’apporter des connaissances sur les cascades d’évènements moléculaires suite à différentes conditions d'irradiation gamma et illustre l’intérêt d’utiliser une approche intégrée pour mieux prédire et comprendre les effets observés sur les grandes fonctions biologiques. De plus ces travaux ont permis de caractériser des marqueurs protéiques d’exposition plus sensibles que les marqueurs individuels puisque l’activité du protéasome et l’expression des protéines est modulée dès 0,5Gy. In fine cet ensemble de données contribuera à améliorer l’évaluation des risques pour l’environnement. / Because of the ubiquitous nature of ionizing radiation, the risk assessment on ecosystems has become a major environmental concern. However, the environmental risk assessment of chronic exposures suffers from a lack of knowledge, especially because the extrapolation of data acquired after acute exposure in order to predict the effects of chronic exposures is not always relevant. Indeed, the effects on the individual parameters, i.e reproduction, differ between these two irradiation modes, suggesting that underlying mechanisms are also different. It is therefore necessary to carry out studies at the individual and at the subcellular level in order to better understand molecular mechanisms governing these differences in the observed effects. Proteins are the functional molecules in organisms, they can be the targets of oxidative damage (i.e carbonylation), and are likely to be relevant and sensitive markers of exposure to ionizing radiation. Thus, the objective of this research project was to improve the understanding of molecular mechanisms of radiotoxicity (acute vs chronic), particularly by studying the proteome contribution, on the biological model Caenorhabditis elegans. The study of the acute and chronic gamma irradiation effects, on a large dose range (between 0.5 and 200Gy, including 4 common doses to both irradiation modes), was performed at the individual level with the reproduction as endpoint, a parameter likely to directly influence the dynamic of populations. In addition, the modulation of protein expression but also their damage (i.e. carbonylation) and their degradation by the proteasome were evaluated. The results showed that acute irradiation induced an effect on hatching success and on total spawning from 30 Gy whereas only total spawning was impacted after chronic irradiation from 3.3 Gy. At the molecular level, the global level of carbonylated proteins was not so modified after chronic or acute exposure to ionizing radiation. The proteasome appears to be involved in the degradation of carbonylated proteins after chronic irradiation whereas after acute irradiation, it seems overtaken, suggesting a possible involvement of other defense mechanisms (autophagy). The protein expression, and particularly proteins involved in apoptosis, DNA repair, replication and reproduction, is differentially modulated after acute and chronic exposure. Thus, the proteins involved in embryonic development are repressed after acute irradiation as soon as 0.5 Gy whereas those involved in the germline development are overexpressed. These results suggest that the radiotoxicity mechanisms between acute and chronic exposures are quite different and that the effects of acute irradiation may be due to an embryogenesis disturbance (via the accumulation of genotoxic damage). Conversely to acute, chronic irradiation induces an effect on gametogenesis, resulting in a decrease of the total spawning without impacting embryogenesis. This research project allowed us to provide knowledge on the molecular cascade events following different gamma irradiation conditions and highlights the need of using an integrated approach to better predict and understand the observed effects on major biological functions. Moreover, this work allowed characterizing more sensitive markers of exposure than the individual ones as the proteasome activity and the protein expression is modulated from 0.5Gy. Ultimately this dataset would help to improve the environmental risk assessment.

À la fois le sommeil et la privation de sommeil ont un impact sur la synthèse protéique au niveau du cerveau, mais la contribution des mécanismes traductionnels à la régulation de l’éveil et du sommeil n’a été que peu étudiée. Dans ce mémoire de maitrise, nous étudions le rôle de deux répresseurs de la traduction protéique, les protéines de liaison du facteur 4E d’initiation eucaryote 1 et 2, 4E-BP1 et 4E-BP2 dans l’architecture du sommeil et l’activité électroencéphalographique (EEG), ainsi que dans la réponse EEG et moléculaire à la privation de sommeil. Ces deux protéines inhibent la synthèse protéique en séquestrant une protéine nécessaire à l’initiation de la traduction, eIF4E. Activé par différentes voies de signalisation intra- et extracellulaires, mTORC1 phosphoryle les 4E-BP, ce qui relâche l’inhibition et permet l’initiation de la synthèse protéique. 4E-BP1 est très exprimé au niveau des noyaux suprachiasmatiques et est impliqué dans les rythmes circadiens. 4E-BP2, très exprimé au niveau du cerveau, est nécessaire pour la mémoire et la plasticité synaptique. Des électrodes EEG et électromyographiques (EMG) ont été implantées chez des souris mutantes pour les gènes encodant 4E-BP1 ou 4E-BP2 (Eif4ebp1-/- et Eif4ebp2-/-). Les souris ont été enregistrées pendant 48h et soumises à une privation de sommeil de 6h au début de la seconde journée d’enregistrement. L’effet de la privation sur l’expression de certains gènes a également été mesuré dans le cortex préfrontal des souris. Les souris Eif4ebp1-/- diffèrent des souris sauvages dans la quantité et la qualité du sommeil et de l’éveil. De légères différences au niveau de l’expression génique après privation ont également été trouvées. Les souris Eif4ebp2-/- présentaient, quant à elles, seulement des changements dans la qualité de l’activité EEG en éveil, révélé suite à la privation de sommeil. Les résultats de mon projet de maitrise suggèrent une implication de la machinerie de traduction protéique dans la régulation du sommeil et de l’éveil, et pointent vers des rôles différents des deux répresseurs de la traduction. / Albeit it is known that sleep and sleep loss are impacting protein synthesis in the brain, several unknowns persist about the contribution of the mechanisms of translational control to wakefulness and sleep regulation. In this master project, we studied the role of two suppressors of protein synthesis, the eukaryotic initiation factor 4E-binding protein 1 and 2 (4E-BP1 and 4E-BP2) in sleep architecture and electroencephalographic (EEG) activity as well as in the EEG and molecular responses to acute sleep loss. These two proteins normally repress cap-dependent translation initiation by binding eIF4E. When activated by extracellular and intracellular signaling, mTORC1 phosphorylates 4E-BPs leading to their dissociation from eIF4E, thus allowing the translation initiation. 4E-BP1 is highly expressed in the suprachiasmatic nucleus and implicated in circadian rhythms. 4E-BP2, widely expressed in the brain, is critical for memory and plasticity. Yet, there is no data on their implication in sleep regulation. Mutant mice for the genes encoding 4EBP1 or 4E-BP2 (Eif4ebp1-/- and Eif4ebp2-/- mice) were implanted with EEG and electromyographic (EMG) electrodes and recorded under undisturbed conditions and following a 6-h sleep deprivation (SD). The effect of SD on the expression of genes known to respond to SD was also assessed in the prefrontal cortex of Eif4ebp1-/- and Eif4ebp2-/- mice. Mice lacking Eif4ebp1 differed from wildtype mice regarding the quantity and quality of their sleep and wakefulness, and more subtly in the gene expression response to SD. Moreover, Eif4ebp2-/- mice differed from wild-type mice only for wakefulness and sleep quality, changes in EEG spectral activity generally revealed during and after SD. The results of my master project point towards an implication of the translation machinery in the regulation of wakefulness and sleep and of synchronized cortical activity and suggest different roles of effectors of translational control.

La glycoprotéine M (gM) du virus de l’herpès simplex de type 1 (VHS-1) est une protéine transmembranaire conservée parmi les Herpesviridae. C’est une protéine essentielle pour certains virus herpétiques. Cependant, gM est non essentielle quoiqu’importante pour les Alphaherpesvirinae tels que VHS-1 et VHS-2. En effet, lorsque gM est inhibée lors d’une infection au VHS-1, les titres viraux diminuent d’environ 10 fois. Lors de l’infection, gM migre tout d’abord vers les membranes nucléaires et ensuite vers le réseau trans Golgi (TGN). Il est connu que le transport de gM vers le noyau est dépendant de l’infection, puisque dans des cellules transfectées, gM s'accumule au TGN. Sachant que les interacteurs viraux connus de gM ne sont pas directement impliqués dans cette migration, une étude d’identification de nouveaux partenaires a été conduite. Cent soixante et onze protéines cellulaires potentiellement partenaires de gM ont précédemment été identifiées par BioID. Parmi celles-ci, 27 protéines ont été choisies pour validation étant donné leur implication au niveau du transport vésiculaire ou leur localisation aux membranes nucléaires. Mes travaux démontrent que l'Integral membrane protein 2B (ITM2B), une des protéines choisies pour validation, interagit et colocalise avec gM lors de l’infection. Par ailleurs, elle régule la production virale et la migration de gM vers le TGN lors d’infection. Étonnamment, cette protéine semble aussi être importante pour l’encapsidation du génome viral lors de l’infection. Finalement, nous avons montré que la production de capsides de type C, processus requérant ITM2B, serait impliqué dans la sortie nucléaire de gM. Ainsi, dans ce mémoire, nous établissons de nouvelles fonctions pour une protéine cellulaire, ITM2B, n’ayant pas d’implication auparavant décrites avec le VHS-1, durant la propagation de ce dernier. / Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) glycoprotein M (gM) is a transmembrane protein conserved among the Herpesviridae. It is an essential protein for certain herpesviruses. However, gM is nonessential although important for HSV-1 and HSV-2. Indeed, when gM is inhibited during an HSV-1 infection, the viral titers decrease by tenfold. Upon infection, gM migrates first to nuclear membranes and then to the trans-Golgi network (TGN). It is known that the transport of gM to the nucleus is dependent on the infection since, in transfected cells, gM accumulates at the TGN. Knowing that the investigated gM viral interactors are not directly involved in this migration, a recent study identified by BioID 171 cellular proteins potentially partners of gM. Among these, 27 proteins were chosen for validation for their involvement in vesicular transport or localization at the nuclear membranes. Integral membrane protein 2B (ITM2B), one of the proteins chosen for validation, seems to be important for viral production as well as the migration of gM to the TGN during infection. Moreover, we showed that ITM2B interacts and colocalizes with gM upon infection. This protein also seems to be important for encapsidation of the viral genome. Finally, we showed that the production of C-type capsids, a process requiring ITM2B, would be involved in the nuclear exit of gM. In this memoir, we establish new functions for a cellular protein, ITM2B, having no involvement previously described with HSV-1, during the propagation of the latter.