<p>Proizvodnja fermentisanih mliječnih napitaka unapreijeđenih funkcionalnih karakteristika postala je jedan od glavnih fokusa u industriji prerade mlijeka. Cilj doktorske disertacije je ispitivanje biolo&scaron;ke aktivnosti fermentisanih mliječnih napitaka dobijenih primjenom nekonvencionalne starter kulture, kombuhe (kultivisane na crnom čaju zaslađenim saharozom u koncentraciji od 10%) i poređenje sa karakteristikma proizvoda dobijenih primenom konvencionalnih starter kultura, jogurtne odnosno probiotske, tokom skladi&scaron;tenja. Za fermentaciju je kori&scaron;ćeno mlijeko sa 2,8% mliječne masti na temperatura 42&deg;C.<br />Promjene tokom fermentacije mlijeka primjenom kombuhe i konvencionalnih starter kultura praćene su određivanjem stepena proteolize, sadržaja laktoze, D&ndash; galaktoze, D&ndash;glukoze i D&ndash;fruktoze i masnih kiselina pri sledećim pH vrijednostima: 6,4; 6,0; 5,5; 5,0 i 4,6. Promjene antihipertenzivne aktivnosti (AKE inhibitorna aktivnost), antioksidativne aktivnosti (ABTS i DPPH metod) kao i promjene stepena proteolize, reolo&scaron;kih i senzornih karakteristika sve tri vrste fermentisanih mliječnih napitaka praćene su tokom 21-og dana skladi&scaron;tenja. Osim toga praćene su i promjene sadržaja &scaron;ećera, masnih kiselina, minerala (kalcijuma, natrijuma i kalijuma), vitamina C i biogenih amina.<br />Tokom procesa fermentacije mlijeka primjenom različitih starter kultura može se zaključiti da postoji razlika u promjenama udijela pojedinačnih proteinskih frakcija analiziranih metodom kapilarne elektroforeze.<br />Različite starter kulture utiču na različitu AKE inhibitornu aktivnost tokom skladi&scaron;tenja, &scaron;to ukazuje na različitu proteolitičku aktivnost kori&scaron;ćenih starter kultura. Utvrđeno je da AKE inhibitorna aktivnost raste tokom skladi&scaron;tenja, pri čemu uzorci proizvedeni primjenom kombuhe imaju najveću AKE inhibitornu aktivnost na kraju 14 dana skladi&scaron;tenja i ona iznosi 79,4%, dok su u jogurtu i probiotskom jogurtu te vrijednsoti 63,4 i 64,6% redom. Takođe, tokom skladi&scaron;tenja stepen proteolize raste u svim uzorcima sa značajnim međusobnim varijacijama. Antiksidativna aktivnost svih uzoraka opada tokom skladi&scaron;tenja ali je u svim uzorcima zabilježena veća aktivnost na ABTS nego na DPPH slobodne radikale. Nakon 21-og dana skladi&scaron;tenja najveći antioksidativni potencijal određen metodom stabilizacije ABTS.+ katjona imali su uzorci sa jogurtnom starter kulturom (TEAC vrijednost 8,922 mmolmg-1). U pogledu sastava masnih kiselina, tokom 14 dana skladi&scaron;tenja u kombuha fermentisanim mliječnim napicima<br />kao i napicima dobijenim sa jogurtnom i probiotskom starter kulturom dolazi do porasta udjela zasićenih (SFA) i opadanje mononezasićenih (MUFA) i polinezasićenih masnih kiselina (PUFA). Nakon 21-og dana skladi&scaron;tenja sadržaj SFA; MUFA i PUFA u kombuha fermentisanom mliječnom napitku iznosio je 65,94; 30,73 i 3,33% redom, dok su te vrijednosti kod jogurta iznosile 66,02; 30,77 i 3,21% i probiotskog jogurta 66,04; 30,66 i 3,30 % redom. Najveći sadržaj vitamina C nakon proizvodnje i 14 dana skladi&scaron;tenja imali su uzorci sa kombuha starter kulturom (0,5457 &plusmn; 0,017 mg100g-1). Uzorci dobijeni upotrebom konvencionalnih startera pokazali su bolje reolo&scaron;ke osobine pri ispitivanim uslovima tokom 21 dana skladi&scaron;tenja. Kombuha fermentisani mlečni proizvod imao je karakterističan, blago kiseli, osvežavajući ukus i nagla&scaron;enu aromu.<br />Na osnovu dobijenih rezultata biolo&scaron;ke aktivnosti i promjena kvaliteta kombuha fermentisanog mliječnog napitka tokom skladi&scaron;tenja, u odnosu na karakteristike proizvoda dobijenih upotrebom konvencionalnih starter kultura može se objasniti opravdanost upotrebe kombuha starter kulture u fermentaciji mlijeka sa ciljem dobijanja novog funkcionalnog fermentisanog mliječnog proizvoda.</p> / <p><span style="font-size:11px;">Nowadays, production of fermented dairy products with elevated benefits on human health has become one of the major focuse in dairy industry. The aim of the PhD thesis is to examine the biological activity of fermented milk products obtained using non-conventional starter culture kombucha (cultivated on black tea with 10% of sucrose) and comparision with products obtained by conventional starter cultures, probiotic/yoghurt during storage. Milk with 2.8% of milk fat was used for the samples production at temperature of 42 &deg;C.<br />The changes of components content during the milk fermentation by kombucha and conventional starter cultures were monitored at the following pH values: 6.4; 6.0; 5.5; 5.0 and 4.6., by determining the degree of proteolysis, lactose, D-galactose, D-glucose and D-fructose, fatty acids. The antihypertensive activity (ACE inhibitory activity), antioxidant activity (ABTS and DPPH tests) and the degree of proteolysis, sensory and rheological characteristics of all three types of fermented milk products were observed during 21 days of storage. Moreover, the chemical qualities of samples were monitored analyzing the contents of sugars, fatty acids, minerals (calcium, sodium and potassium), vitamin C and biogenic amines.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; There were differences in protein fractions (analyzed by capillary electrophoresis) of products obtained by using different starter cultures during the milk fermentation. Different starter cultures affect different ACE inhibitory activity during the storage, which implies different proteolytic activity of used starter cultures. It has been found that the ACE inhibitory activity was increased during the storage; wherein the samples obtained using kombucha starter culture have the highest ACE inhibitory activity at the 14th day of storage, 79,4%, while in yogurt and probiotic yoghurt it was 63.4 and 64.6% respectively. Also, the degree of proteolysis during the storage was increased in all samples with significant mutual variations. In all products, higher ABTS than 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity was determined, while both activities slightly decreased during the storage. The antioxidant activity of all samples decreases during storage. After 21 days of storage, the highest antioxidant potential, determined by the ABTS. + method had a yoghurt samples (TEAC value of 8.922 mmolmg-1). In terms of the fatty acids composition during 14 days of storage in all type of fermented dairy products relative content of SFA (saturated fatty acids - SFA) increased, while relative contents of MUFA (monounsaturated fatty acids) and PUFA (polyunsaturated fatty acids) decreased during that period of storage. After 21 days of storage the content of SFA; MUFA and PUFA in kombucha fermented milk product was 65.94; 30.73 and 3.33% respectively. In yogurt sample their content was 66.02, 30.77 and 3.21%, while in probiotic 66.04; 30.66 and 3.30% respectively. In all fermented milk products, long chain fatty acids were dominant with a total share of about 45% in all varieties of fermented dairy products. The highest content of vitamin C after production and 14 days of storage was in samples obtained by kombucha starter culture (0.5457 &plusmn; 0.017 mg100g-1). Samples obtained by conventional starter showed better overall rheological properties at the tested conditions for 21 days of storage. Kombucha fermented milk product had a characteristic, distinctive mild sour, refreshing taste and conspicuous aroma.<br />The obtained results of biological activity and the quality of kombucha fermented milk products during storage in comparison to the same characteristics of the products obtained using conventional starter culture, could explain that kombucha is convenient starter for milk fermentation with the aim of obtaining new functional fermented milk products with pronounced bioactive characteristics and distinctive sensory and rheology properties.</span></p>

Le GABA est le principal neurotransmetteur inhibiteur du SNC et est impliqué dans le développement du cerveau, la plasticité synaptique et la pathogénèse de maladies telles que l’épilepsie, les troubles de l’anxiété et la douleur chronique. Le modèle actuel de fonctionnement du récepteur GABA-B implique l’hétérodimérisation GABA-B1/B2, laquelle est requise au ciblage à la surface membranaire et au couplage des effecteurs. Il y est cependant des régions du cerveau, des types cellulaires et des périodes du développement cérébral où la sous-unité GABA-B1 est exprimée en plus grande quantité que GABA-B2, ce qui suggère qu’elle puisse être fonctionnelle seule ou en association avec des partenaires inconnus, à la surface cellulaire ou sur la membrane réticulaire. Dans le cadre de cette thèse, nous montrons la capacité des récepteurs GABA-B1 endogènes à activer la voie MAPK-ERK1/2 dans la lignée dérivée de la glie DI-TNC1, qui n’exprime pas GABA-B2. Les mécanismes qui sous-tendent ce couplage demeurent mal définis mais dépendent de Gi/o et PKC. L’immunohistochimie de récepteurs endogènes montre par ailleurs que des anticorps GABA-B1 dirigés contre la partie N-terminale reconnaissent des protéines localisées au RE tandis des anticorps C-terminaux (CT) marquent une protéine intranucléaire. Ces données suggèrent que le domaine CT de GABA-B1 pourrait être relâché par protéolyse. L’intensité des fragments potentiels est affectée par le traitement agoniste tant en immunohistochimie qu’en immunobuvardage de type western. Nous avons ensuite examiné la régulation du clivage par le protéasome en traitant les cellules avec l’inhibiteur epoxomicine pendant 12 h. Cela a résulté en l’augmentation du marquage intranucléaire de GABA-B1-CT et d’un interacteur connu, le facteur de transcription pro-survie ATF-4. Dans des cellules surexprimant GABA-B1-CT, l’induction et la translocation nucléaire d’ATF-4, qui suit le traitement epoxomicine, a complètement été abolie. Cette observation est associée à une forte diminution du décompte cellulaire. Étant donné que les trois derniers résidus de GABA-B1-CT (LYK) codent un ligand pseudo-PDZ et que les protéines à domaines PDZ sont impliquées dans la régulation du ciblage nucléaire et de la stabilité de protéines, en complément de leur rôle d’échaffaud à la surface cellulaire, nous avons muté les trois derniers résidus de GABA-B1-CT en alanines. Cette mutation a complètement annulé les effets de GABA-B1-CT sur l’induction d’ATF-4 et le décompte cellulaire. Cette deuxième série d’expériences suggère l’existence possible de fragments GABA-B1 intranucléaires régulés par le traitement agoniste et le protéasome dans les cellules DI-TNC1. Cette régulation d’ATF-4 dépend des résidus LYK de GABA-B1-CT, qui modulent la stabilité de GABA-B1-CT et favorisent peut-être la formation d’un complexe multiprotéique incluant GABA-B1-CT, ATF-4, de même qu’une protéine d’échaffaudage inconnue. En somme, nous démontrons que les sous-unités GABA-B1 localisées au RE, lorsque non-hétérodimérisées avec GABA-B2, demeurent capables de moduler les voies de signalisation de la prolifération, la différentiation et de la survie cellulaire, via le couplage de protéines G et possiblement la protéolyse régulée. Les mécanismes de signalisation proposés pourraient servir de nouvelle plate-forme dans la compréhension des actions retardées résultant de l’activation des récepteurs 7-TMs. / GABA is the principal inhibitory neurotransmitter in the CNS and is implicated in brain development, synaptic plasticity and the pathogenesis of diseases such as epilepsy, anxiety disorders and chronic pain. In the current model of GABA-B function, there is a requirement for GABA-B1/B2 dimerization for targetting to the cell surface and effector coupling. However, there are certain brain regions (putamen), cell types (glial cells) and times during brain development where GABA-B1 is expressed in higher amounts than GABA-B2, suggesting that GABA-B1 might be functional alone or in association with unidentified partners, either at the cell surface or on the ER membranes. In this thesis, we first show the capacity of endogenous GABA-B1 receptors to activate the MAPK-ERK1/2 pathway in the DI-TNC1 glial-derived cell line which does not express GABA-B2. The underlying mechanisms remain incompletely defined but depend on Gi/o and PKC. Immunohistochemistry of endogenous receptors shows that GABA-B1 N-terminal antibodies recognize ER-localized proteins and that C-terminal (CT) antibody shows intranuclear distribution. This data suggests that fragments of the GABA-B1 receptor are generated by proteolysis and indeed we show that agonist treatment affects the intensity of certain C-terminal GABA-B1 fragments both in immunohistochemistry and western blots suggesting that the GABA-B1 receptor is subjected to regulated proteolysis. Since a 13-residue potential PEST sequence was localized immediately distal to the ER retention motif in the GABA-B1 CT, we examined proteasome regulation of the cleavage event. Following a 12h treatment with the proteasome inhibitor, epoxomicin, we detected increases in intranuclear staining for both GABA-B1 and a known interactor, the pro-survival transcription factor ATF-4, using confocal microscopy and by western blotting of nuclear extracts. These increases are due either to proteasome inhibition or activation of the ER stress pathway. In cells overexpressing GABA-B1-CT, ATF-4 induction and nuclear translocation, which normally follows epoxomicin treatment, was completely abolished. This observation was associated to a strong decrease in cell number. Since the last three residues of GABA-B1-CT (LYK) encode a pseudo-PDZ ligand and that PDZ domain protein regulate nuclear targeting and protein stability, in complement to their role in scaffolding at the cell surface, we mutated the last three residues of GABA-B1-CT to alanines. This mutation completely reversed the effect of GABA-B1-CT on ATF-4 induction and on cell number. This second set of data suggests the existence of agonist and proteasome-regulated intranuclear GABA-B1 fragments in DI-TNC1 cells. Further, the GABA-B1-CT pseudo-PDZ ligand appears to be critically important in regulating ATF-4 induction by modulating GABA-B1-CT stability and perhaps by favoring the formation of a multiprotein complex with ATF-4, ATF-4 interactors and an unknown scaffolding protein. Overall, we show that ER-localised GABA-B1 subunits, when not dimerized with GABA-B2, can still modulate proliferation, differentiation and survival pathways, both through G-protein coupling and regulated proteolysis. The signalling mechanisms which we propose could serve as a new platform in understanding the long term effects of 7-TM receptor activation.

Le traitement au froid en post-récolte (TPR) des ananas (Ananas comosus. (L). M) destiné à ralentir la sénescence des fruits, induit « le brunissement interne de l'ananas » (BI). Afin d'étudier des gènes susceptibles de discriminer les variétés tolérantes, une comparaison entre des fruits frais ou soumis au TPR a été réalisée pour 4 variétés d'ananas différant par leur tolérance au BI. D'après les résultats, en réponse au TPR l'absence de symptômes de BI est associée à une « tolérance membranaire » et à une faible activité de la polyphenol oxydase. L'étude de l'activité de la phenylalanine ammonia-lyase et de l'ascorbate peroxidase a révélé que le froid induit une stimulation de l'activité de ces enzymes chez une variété sensible au BI. L'étude du catabolisme protéique a montré que la tolérance des fruits au BI était liée : à la sous-expression du gène d'une protéase à cystéine, et à une sur-expression de gènes codant une cystatine et une protéase à acide aspartique, dont l'ADNc a été caractérisé et cloné pour la première fois chez l'ananas. L'expression différentielle de ces gènes indique qu'ils pourraient être utilisés pour le criblage par PCR de variétés dans les programmes d'améliorations de l'ananas pour la résistance au BI / Pineapple fruits (Ananas comosus. (L). M) require postharvest chilling treatment (PCT) in order to extend the postharvest fruit quality during shipping exportation. However PCT induces an injury known as blackheart (BH), or fruit browning, which is characterized by the appearance of brown spots in the flesh. This work has focused on the study of the development of BH physiopathy in the context of postharvest treatment in 4 pineapple varieties differing in their resistance to BH. Results showed that BH was associated with high membrane tolerance, low activity of polyphenol oxidase and absence of the related isoforms. Under chilling stress, the activities of both phenylalanine ammonia-lyase and ascorbate peroxidase were enhanced in the BH susceptible variety. Various genes involved in protein catabolism under abiotic stress were also studied. BH resistance was shown to be linked to the down-regulation of a major cystein protease and to the up-regulation of cystatin, the natural inhibitor of cystein protease. An aspartic acid protease, isolated and sequenced for the first time in pineapple, was also studied. Opposed to cystein protease, the expression and activity of the aspartic acid protease was directly related to BH resistance. Taken together, the results gathered by this work suggest that these genes could provide useful molecular markers for PCR variety screening in breeding programs aimed at improving pineapple BH resistance

De nombreuses fonctions cellulaires essentielles telles que la traduction, l'épissage, la biogenèse des ribosomes et la réplication des télomères font appels aux particules RNP non codantes. La biogenèse de ces dernières chez les eucaryotes est un processus très complexes qui fait intervenir de nombreux facteurs cellulaires. La biogenèse du ribosome nécessite au moins 150 facteurs. Ceux-ci sont importants pour faciliter mais également contrôler la biogenèse de cette machinerie cellulaire essentielle qu'est le ribosome. Parmi ces facteurs, nous avons les snoRNP à boîtes C/D. Ces RNP sont impliqués dans la maturation des pré-ARNr (méthylation post-transcriptionnelle des riboses et clivages endonucléolytiques). Récemment notre laboratoire a participé à la découverte de facteurs d'assemblage de ces RNP. Il s'agit entre autre des protéines Rsa1p, du complexe R2TP (Rvb1p, Rvb2p, Tah1p et Pih1p) et de Hit1p chez la levure Saccharomyces cerevisiae. En utilisant une approche de co-expression à haut débit, nos travaux ont révélé un réseau complexe d'interactions entre les protéines constitutives des snoRNP et leurs facteurs d'assemblage. Couplé à une stratégie de protéolyse ménagée, la co-expression nous a permis d'obtenir des sous-complexes protéiques Snu13p/Rsa1p et Rsa1p/Hit1p qui font actuellement l'objet d'une étude structurale par RMN. En collaboration avec l'équipe de F. Allain (ETH Zurich), nous avons également déterminé la structure tridimensionnelle de la protéine Tah1p, ainsi que de son complexe avec le peptide C-terminale de la protéine chaperonne Hsp90 à haute résolution. Ces travaux ont révélé un mode d'association particulier entre le domaine TPR de la protéine et le peptide / A lot of essential cellular functions like translation, splicing, ribosome biogenesis and telomere replication need the activity of non coding RNPs. The biogenesis of non coding RNPs in eukaryotes is a complex pathway involving numerous cellular factors. For instance, ribosome biogenesis requires more than 150 factors. They are important to facilitate and to control the biogenesis of this essential cellular machinery. These factors include the C/D box snoRNPs. These RNPs are involved in pre-rRNA maturation (post-transcriptional ribose methylation and endo-nucleolytic cleavages). Recently, our laboratory participated to the discovery of snoRNP assembly factors: the Rsa1p protein, R2TP complex (Rvb1p, Rvb2p, Tah1p and Pih1p) and Hit1p in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Using a high throughput co-expression approach, we deciphered a network of interactions between RNP core proteins and the assembly factors. Coupled with a limited proteolysis strategy, the co-expression method allowed us to obtain proteins sub-complexes Snu13p/Rsa1p and Rsa1p/Hit1p which are currently studied by NMR. In collaboration with the F. Allain team (ETH Zurich), we also determined the tridimensional structure of protein Tah1p and its complex with the chaperon Hsp90 C-terminal peptide at high resolution. The data obtained reveal a particular mode of association of the Tah1p TPR domain with the Hsp90 peptide

Der alternative Sigmafaktor RpoS ist der Masterregulator der generellen Stressantwort in Escherichia coli. Er kontrolliert ein Regulon von mehr als 500 Genen. In ungestressten Zellen ist die RpoS-Synthese gering, da RpoS nach Bindung an den spezifischen Erkennungsfaktor RssB von der ClpXP-Protease unter ATP-Verbrauch degradiert wird. RssB wird dabei nicht codegradiert und wirkt daher katalytisch. In gestressten Zellen wird RpoS stabilisiert. Die zentrale Fragestellung dieser Arbeit war, wann und wodurch RpoS in den beiden E. coli K12-Laborstämmen W3110 und MC4110 stabilisiert wird. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verfügbarkeit von RssB und das Verhältnis von RpoS zu RssB die zentralen Schlüssel sind. In ungestressten Zellen sind die geringen Konzentrationen von RpoS und RssB durch homöostatisches Feedback aufeinander abgestimmt (RssB benötigt RpoS zu seiner Expression). In der postexponentiellen Wachstumsphase steigt der RpoS-Gehalt so stark an, dass die Zellen mit RpoS “überschwemmt“ werden und RssB austitriert wird. In der Stationärphase liegt RssB meist inaktiv vor. Zusammen mit dem Absinken des ATP-Gehalts führt das zur Stabilisierung von RpoS. Da parallel die Bindung von RpoD an die RNA-Polymerase (RNAP) durch Rsd inhibiert wird, (p)ppGpp die Bindung alternativer Sigmafaktoren an die RNAP fördert und Crl gezielt RpoS bei der Bindung an die RNAP unterstützt, kann RpoS nun erfolgreich mit den anderen Sigmafaktoren um die RNAP konkurrieren und die generelle Stressantwort initiieren. Im Stamm W3110 wird RpoS bereits in der späten postexponentiellen Phase stabilisiert und der hohe RpoS-Gehalt schafft in diesem Stamm die Basis für eine starke generelle Stressantwort. In MC4100 hingegen wird RpoS zweiphasig stabilisiert und wird am Ende der postexponentiellen Phase zunächst wieder destabilisiert. Das resultiert in einer geringeren Stressresistenz und Überlebensfähigkeit des MC4100 und belegt die stärkere Degenerierung des MC4100 im Vergleich zum W3110. / The alternative sigma factor RpoS is the master regulator of the general stress response in Escherichia coli, which controls a regulon of >500 genes. In unstressed cells RpoS levels are low, because upon binding to the specific RpoS recognition factor RssB, RpoS becomes degraded by the ATP-dependent ClpXP protease. RssB is not co-degraded and acts catalytically. In stressed cells RpoS becomes stabilized. The central question of this study was when and how RpoS is stabilized in the two E. coli K-12 laboratory strains W3110 and MC4110. The results show that the availability of RssB and the ratio of RpoS to RssB are the central key. In unstressed cells low levels of RpoS and RssB level are finely balanced due homeostatic feedback (the expression of RssB itself requires RpoS). During the post-exponential growth phase the RpoS level strongly increases, so that cells are ‘flooded‘ with RpoS which titrates RssB. During stationary phase RssB exists mainly in its inactive form. Along with a lower ATP level, this results in a stabilization of RpoS. Since in parallel binding of RpoD to RNA polymerase (RNAP) is inhibited by Rsd, (p)ppGpp promotes the binding of alternative sigma factors to the RNAP and Crl supports RpoS binding to RNAP, RpoS can successfully compete with other sigma factors for RNAP and initiate the general stress response. In strain W3110 RpoS is stabilized already during the late post-exponential phase and the high RpoS content in this strain creates the basis for a strong general stress response. In MC4100, however, RpoS is stabilized in two phases, and during the end of the post-exponential phase RpoS is even transiently destabilized again. This is reflected in reduced stress resistance and longterm survival of MC4100 and shows the stronger degeneration of strain MC4100 compared to W3110.

Der sekundäre Botenstoff c-di-GMP kommt in vielen Bakterienspezies vor und fördert dort die Bildung von Biofilmen. Für Abbau und Synthese von c-di-GMP in der Zelle sorgen Diguanylatzyklasen (DGCs) und Phosphodiesterasen (PDEs), an deren N-Terminus häufig Sensordomänen die enzymatische Aktivität steuern. In dieser Arbeit wurde die Regulation und Wirkungsweise einer Gruppe von PDEs mit einer neuartigen Sensordomäne, der CSS-Domäne, genauer charakterisiert. Die CSS-Domäne ist im Periplasma lokalisiert und besitzt zwei hochkonservierte Cysteine, von denen eines in dem namensgebenden CSS-Motiv arrangiert ist. Die Integration in die innere Membran erfolgt durch zwei Transmembrandomänen (TM1 und TM2), wobei TM2 die Verbindung zu der C-terminal gelagerten EAL-Domäne mit PDE-Aktivität herstellt. Die Analyse von PdeC als eine von fünf CSS-PDE in Escherichia coli K-12 zeigte, dass die Bildung einer Disulfidbrücke zwischen den konservierten Cysteinen vom oxidierende DsbA/DsbB-System katalysiert wird und zu einer Verminderung der enzymatischen Aktivität der EAL-Domäne führt. Im Gegensatz dazu führt die reduzierte freie Thiol-Form der CSS-Domäne zu einer stark erhöhten PDE-Aktivität verbunden mit der Dimerisierung über die TM2. Die Reduktion der CSS-Domäne führt außerdem zur Prozessierung durch die HtrA-Proteasen DegP und DegQ in ein membranständiges Fragment aus TM2+EAL-Domäne mit hoher enzymatischer Aktivität. Der Abbau durch DegP und DegQ im Periplasma ist sehr effizient. Auf der cytoplasmatischen Seite hingegen erfolgt die weitere Degradierung durch noch unbekannte Proteasen eher langsam, wodurch es unter bestimmten Bedingungen zur Akkumulierung der hochaktiven TM2+EAL-Form kommt. Durch das Zusammenspiel von redox-abhängiger Aktivitätskontrolle und Proteolyse der c-di-GMP-spezifischen PDE PdeC wird die Produktion der amyloiden Curli-Fasern und Cellulose reguliert, welche Hauptbestandteil der extrazellulären Matrix von Biofilmen sind. / The second messenger c-di-GMP promotes biofilm formation in many bacterial species. Phosphodiesterases (PDEs) and diguanylatcyclases (DGCs) - often controlled by various N-terminal sensor domains - degrade and synthesize c-di-GMP. The aim of this study was to characterize the mode of activation and physiological function of a new class of sensor domains, the CSS domain, which is coupled to an EAL domain with PDE activity and therefore potentially controlling c-di-GMP degradation. The CSS sensor domain contains two highly conserved cysteins in the periplasmic loop, of which one is arranged in the characteristic CSS motif. Integration into the inner membrane is ensured by two flanking transmembrane domains (TM1 and TM2), with TM2 providing a connection to the C-terminal EAL domain. Analysis of PdeC as one of 5 CSS-PDEs in Escherichia coli K-12 revealed a close linkage to the disulfide bond (DSB) system as well as important periplasmic proteases. Thus, formation of a DSB between the two conserved cysteins is promoted by the oxidizing DsbA/DsbB-system and reduces enzymatic activitiy of the EAL domain. In contrast, the free thiol form increases PDE activity and dimerizes via the TM2 domain. Moreover, reduction of the CSS domain results in degradation by the periplasmic HtrA proteases DegP and DegQ. These redundantly process PdeC to a shorter fragment containing the TM2 and EAL domain only, which shows dimerization as well and has high PDE activity. Degradation in the periplasm mediated by DegP and DegQ is very efficient. In contrast, further proteolysis in the cytoplasm by yet unidentified proteases is rather slow, allowing the accumulation of the highly active TM2+EAL form. Finally, the interplay of redox dependent activity control and proteolysis of the c-di-GMP specific PDE PdeC regulates production of curli and cellulose as major matrix components of the bacterial biofilm.

Le maintien de la masse musculaire est étroitement lié à la balance entre la synthèse et la dégradation des protéines. L'exercice physique est un puissant régulateur de la balance protéique et plus particulièrement l'exercice en résistance. S'intéresser à la balance protéique après un exercice s'inscrit dans une compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires conduisant aux phénomènes d'hypertrophie et/ou d'atrophie musculaire. Nos travaux mettent en évidence que l'hypertrophie obtenue dans le muscle FDP après 10 semaines d'un entraînement en résistance chez le rat, est en lien avec l'activation chronique de la voie IL-6/STAT3 après chaque exercice aigu, en partie au sein du pool de cellules satellites activées. En phase proliférative, les cellules dont la voie de signalisation STAT1/STAT3 est activée, répriment l'expression des facteurs myogéniques comme MyoD et retournent ainsi à l'état quiescent, concourant à augmenter le pool de réserve. Ces mécanismes participent à la synthèse protéique par l'apport de nouveau matériel génétique au sein des fibres musculaires conduisant à une augmentation de leur surface de section ainsi qu'à leur conversion phénotypique avec l'entraînement. L'exercice en résistance favorisant la protéolyse, nos travaux ont cherché à caractériser les systèmes protéolytiques (autophagique-lysosomal, ubiquitine-protéasome) impliqués dans la balance protéique post-exercice. Les marqueurs moléculaires étudiés (activités enzymatiques du protéasome et de la cathepsine L, expression protéique et génique de LC3B, des E3 ligases…) ne permettent pas d'expliquer clairement les +30% de protéolyse obtenus une heure après des contractions excentriques sur muscle EDL isolé de rat en condition à jeun. Des perspectives d'étude des systèmes des calpaines, des caspases et/ou des métalloprotéases matricielles sont alors à envisager. / The maintain of muscle mass is closely controlled by protein synthesis and degradation balance. Physical activity and mainly resistance exercise is a powerful stimulus to positive muscle protein balance. To understand how protein balance is regulated after exercise, cellular and molecular mechanisms leading to muscular hypertrophy and/or atrophy have to be elucidated. Our works point out that FDP muscular hypertrophy after 10 weeks of resistance training in rat is partly due to the chronically activation of IL-6/STAT3 signaling pathway, occurring in the activated satellite cell pool, after each single exercise bout. Once activated and engaged in the myogenic program, cells in which STAT1/STAT3 signaling pathway is activated, could downregulate MyoD and return to a quiescent state, leading to increase satellite cell reserve's pool. These events participate to enhance protein synthesis by the incorporation of new genetic material into muscle fiber leading to increase their cross sectional area and phenotypic shift after training. As resistance exercise increases proteolysis, our works attempt to characterize the proteolysis systems (lysosomal-autophagic, ubiquitin-proteasome) involved in protein balance after exercise. The molecular markers measured ( chymotrypsin-like and cathepsin L activities, protein and gene expressions of LC3B, E3 ligases…) could not explain the +30% of proteolysis obtained one hour after resistance eccentric contractions on EDL muscle of starved rats. Further studies based on calpains, caspases and metalloproteinase activities and/or expressions should bring us valuable information.

Le muscle squelettique fait preuve d'une remarquable plasticité en réponse aux changements physiologiques, comme l’activité physique, et aux situations pathologiques. Il subit notamment une atrophie sévère lors de la cachexie qui accompagne diverses pathologies chroniques comme le cancer, le SIDA, etc. L’atrophie musculaire est aussi une composante de la sarcopénie qui survient lors du vieillissement normal, et se caractérise par un déclin de la force et de la masse musculaire. L'atrophie musculaire, qui entraîne une augmentation de la mortalité et diminue l’efficacité des traitements, constitue donc un problème de santé majeur.La fonte musculaire se caractérise par une altération de l’équilibre entre synthèse et dégradation protéiques dans les fibres adultes. Des taux particulièrement élevés de cytokines circulantes, dont le TNFα, qui affectent l’homéostasie du muscle via différentes voies de signalisation, semblent être à l’origine de l'atrophie. Les mécanismes de la réponse atrophique musculaire à ces taux circulants élevés sont cependant mal définis. Le TNFα a des effets complexes. Il peut activer de multiples voies de signalisation, parmi lesquelles l'induction de la synthèse de sphingolipides, et plus particulièrement de céramides, par la voie de novo et par l'activation des sphingomyélinases. Au niveau musculaire, les céramides sont connus pour leurs effets sur la signalisation de l'insuline, sur l'apoptose et sur la différenciation myogénique. Par contre, leur implication dans le cadre de l'atrophie n'avait jamais été prise en compte. L’objectif de ce travail a été dans un premier temps de démontrer le rôle des céramides dans l’atrophie. Dans un deuxième temps, nous avons caractérisé la voie de signalisation par laquelle l’augmentation intramusculaire de céramide induite par le TNFα aboutit à une chute de la synthèse protéique, couplée à une augmentation de la protéolyse. Dans ce but, nous avons mis au point des modèles in vitro d'atrophie, impliquant des myotubes traités par des concentrations physiologiques de TNF. Nous avons en parallèle étudié un modèle in vivo de cachexie induite chez la souris par l'implantation d’un adénocarcinome C26. L’analyse des sphingolipides nous a permis de montrer l’augmentation des taux de céramides concomitante à l’atrophie générée in vitro et in vivo. Le rôle des céramides dans l’atrophie a été démontré par l’effet protecteur des inhibiteurs de leur synthèse, dans les modèles in vitro et in vivo. Nous montrons de plus dans un modèle in vitro que les effets atrophiques des céramides sont dus à l’inhibition de la voie de signalisation Phospholipase D/mTOR/Akt. Nos résultats nous ont permis de prouver le rôle des sphingolipides dans le contrôle de l’homéostasie protéique du muscle. La modulation du métabolisme des sphingolipides apparaît donc comme une nouvelle cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de la perte musculaire associée à diverses pathologies. / Skeletal muscle demonstrated a remarkable plasticity in response to physiological changes, such as physical activity, and pathological situations. He suffered such severe atrophy during cachexia that accompanies various pathologies such as cancer, AIDS, etc.. Muscle atrophy is also a component of sarcopenia that occurs during normal aging, and is characterized by a decline in strength and muscle mass. Muscle atrophy, which leads to increased mortality and decreased treatment efficacy, thus constitutes a health problem majeur.La muscle wasting is characterized by an impaired balance between protein synthesis and degradation in adult fibers. Particularly high levels of circulating cytokines, including TNF, which affect muscle homeostasis via different signaling pathways appear to be the cause of atrophy. Mechanisms of muscle atrophy response to these elevated circulating levels are however unclear. TNFa has complex effects. It may activate multiple signaling pathways, including the induction of the synthesis of sphingolipids, especially ceramides, for the de novo pathway and the activation of sphingomyelinases. In muscle, ceramides are known for their effects on insulin signaling on apoptosis and myogenic differentiation. By cons, their involvement in the context of atrophy was never taken into account. The objective of this work was firstly to demonstrate the role of ceramides in atrophy. In a second step, we characterized the signaling pathway by which increased intramuscular ceramide induced by TNF leads to a fall in protein synthesis, coupled with an increase in proteolysis. For this purpose, we have developed in vitro models of atrophy involving myotubes treated with physiological concentrations of TNF . We studied in parallel an in vivo model of cachexia induced in mice by implantation of adenocarcinoma C26. Analysis of sphingolipids we showed increased levels of ceramide concomitant atrophy generated in vitro and in vivo. The role of ceramide in atrophy has been demonstrated by the protective effect of inhibitors of their synthesis in the in vitro and in vivo. We show further in an in vitro model that atrophic effects of ceramides are due to inhibition of phospholipase D signaling pathway / mTOR / Akt. Our results allowed us to prove the role of sphingolipids in the homeostatic control of muscle protein. Modulation of sphingolipid metabolism appears to be a promising new therapeutic target in the treatment of muscle wasting associated with various pathologies.

Plusieurs espèces fongiques dites « technologiques » jouent un rôle primordial, via leurs activités métaboliques, dans le développement des caractéristiques organoleptiques et la typicité des fromages. Cependant, malgré une utilisation et une consommation ancestrale, un manque de connaissances persiste que ce soit aux niveaux génétique ou fonctionnel concernant certaines de ces espèces, notamment Penicillium roqueforti. Principalement utilisé dans la production de fromages à pâte persillée, c’est lors de l’affinage que P. roqueforti participe au développement des qualités organoleptiques typiques de ces fromages via, entre autres, ses activités lipolytiques et protéolytiques. Cette espèce est également caractérisée par une diversité morphologique importante, largement révélée au cours de ces travaux, et ayant donné lieu à certaines dénominations technologiques distinctes par le passé conduisant à une interrogation sur la possible existence de plusieurs espèces au sein de l’entité P. roqueforti. Dans ce contexte, une étude phylogénétique basée sur le principe de concordance généalogique (GC-PSR) a été menée sur une vaste collection mondiale de P. roqueforti en utilisant 8 loci. Cette étude a montré l’existence d’une espèce unique. La diversité intraspécifique des isolats de P. roqueforti a ensuite été évaluée en utilisant 4 marqueurs microsatellites qui ont permis de révéler l’existence de 28 haplotypes répartis en 3 populations génétiquement différenciées et corrélées à différents types de fromages à pâte persillée. Sur la base de ces résultats, 55 isolats représentatifs ont par la suite été criblés afin d’évaluer la possible existence d’un caractère haplotype-dépendant concernant les activités protéolytiques, lipolytiques et la production de métabolites secondaires volatils et non-volatils. Cette étude a permis de mettre en évidence une diversité fonctionnelle relativement importante avec, entre autres, l’identification de 52 molécules volatiles, les méthyl-cétones étant majoritaires dans le volatilome des cultures de P. roqueforti, et des profils de production de mycotoxines parfois contrastés. Cependant, une bonne corrélation a été observée entre les groupes d’isolats issus de fromages AOP ou IGP et les métabolites produits. Suite à l’observation de niveaux de productions contrastées d’acide mycophénolique retrouvées chez P. roqueforti, le cluster de gènes impliqué dans sa biosynthèse a été identifié in silico chez P. roqueforti avant que des expériences d'ARN interférence ne soient réalisées sur le gène mpaC codant une polycétide synthase. La fonctionnalité de l’ensemble du cluster a pu être confirmée par différentes approches et des comparaisons de séquences entre différentes souches ayant des productions d’acide mycophénolique contrastées ont permis de mettre en évidence une délétion de 174 pb au niveau du gène mpaC limitant cette production à des niveaux non détectables chez certaines souches. Ce dernier résultat a ainsi apporté un premier élément de réponse quant à la nature a priori souche-dépendante de la production de ce métabolite. / Several « technological » fungal species play an important role in the development of organoleptic properties and typicity of cheeses via their metabolic activities. However, despite an ancestral use and consumption of cheeses, there is still a lack of knowledge about both genetic and functional traits of certain mold species, in particular Penicillium roqueforti. This species, mainly used in blue-veined cheese production, largely contributes to the specific organoleptic properties in the final product via its intense lipolytic and proteolytic activities during ripening. P. roqueforti is characterized by high morphological diversity, largely revealed during this study, and has been associated with different technological names in the past raising the question about several species within P. roqueforti. Consequently, a phylogenetic study based on genealogical concordance principle (GC-PSR) was performed using eight loci on a large worldwide P. roqueforti collection and confirmed the presence of one single species. Taking into account this result, P. roqueforti intraspecific diversity was then assessed using 4 microsatellite markers and 28 haplotypes were identified and distributed in three genetically differentiated populations linked to blue-veined cheese types. Based on these results, 55 representative isolates were further screened to determine potential haplotype-dependent traits related to proteolytic and lipolytic activities and volatile and non-volatile secondary metabolite production. This study highlighted the outstanding functional diversity among strains with, among others, 52 volatile molecules identified, mainly methyl-ketones, and contrasted mycotoxin production profiles. Noteworthy, a clear relationship between PDO/PGI group isolates and produced metabolites was observed. Following the contrasted production of mycophenolic acid among isolates, the mycophenolic acid biosynthetic gene cluster was identified in silico in P. roqueforti and RNA interference experiments targeting the mpaC gene, encoding a polyketide synthase, were performed. The cluster was shown to be fully functional in this species. Moreover, the entire mycophenolic acid cluster was compared between three strains characterized by contrasted mycophenolic acid production and a 174 bp deletion was detected in the mpaC gene of non-producing strains. This last result provided first insight into the a priori strain-dependent character for production.

Tannine gehören zu den phenolhaltigen Verbindungen und galten in der Tierernährung bisher als sekundäre unerwünschte Pflanzeninhaltsstoffe. Sie werden in der Regel in zwei Hauptgruppen eingeteilt: kondensierte und hydrolisierbare Tannine. Im Mittelpunkt der vorliegenden Untersuchungen stand die Quantifizierung der Reduzierung der Proteolyse während der Silierung in Folge der Zulage von tanninhaltigen Pflanzenextrakten unterschiedlicher Herkunft zum Siliergut. Zu diesem Zweck wurden zunächst in Silierversuchen zwei tanninhaltige Pflanzenextrakte unterschiedlicher botanischer Herkunft (Mimosa und Quebracho) alleine sowie in Kombination mit Silierzusätzen dem Ausgangsmaterial am Beispiel Weidelgras (Lolium perenne L.) zugesetzt. Folgend wurden die Effekte unterschiedlicher Konzentrationen der beiden tanninhaltigen Pflanzenextrakte sowie die Effekte bei unterschiedlichen TM-Gehalten des Siliergutes auf den Umfang der Proteolyse am Beispiel der Luzerne (Medicago sativa L.) geprüft. In den Versuchen konnte gezeigt werden, dass die Tannine einen deutlichen Einfluss auf die Proteolyse während der Silierung insbesondere in den ersten Tagen hatten. Die Beurteilung der Effekte der Zulage von tanninhaltigen Pflanzenextrakten basierte unter anderem auf Veränderungen der Parameter der Rohproteinfraktionierung nach dem Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS). Durch den Zusatz von tanninhaltigen Pflanzenextrakten konnte der Abbau von schwer- und mittellöslichen Rohproteinfraktionen (Fraktionen B1-B3) zur leichtlöslichen Rohproteinfraktion (Fraktion A) signifikant minimiert werden, parallel stieg der Gehalt der pansenstabilen Rohproteinfraktionen. Die Effekte unterschiedlicher TM-Gehalte in den Silierversuchen mit Luzerne (Medicago sativa L.) zeigten, dass die eingesetzten tanninhaltigen Pflanzenextrakte unabhängig von ihrer botanischen Zusammensetzung in ihrer Wirkung umso höher waren je geringer der TM-Gehalt war. / Tannins belong to phenol compounds and have traditionally been classified as antinutritive substances in animal nutrition. Tannins are usually divided into two groups: hydrolyzed and condensed tannins. The present study focused on reducing proteolysis during ensilage by supplementing tannin extracts from different botanical sources. Ensilage studies were carried out with Lolium perenne dominated forage and two different tanniniferous extracts (Mimosa and Quebracho) alone as well as in combination with silage additives. In a second study, the effects of different tannin concentrations and two different dry matter levels on proteolysis during ensilage were tested with alfalfa (Medicago sativa L.). The results show that tannin extracts definitely reduce proteolysis during the first days of ensilage. The protein fractionation of the Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS) was used as indicator. Degradations from slightly soluble (B1 – B3) to easily soluble (A) fractions were significantly reduced by the addition of tannin extracts. At the same time, the level of rumen undegradable true protein was increased. The alfalfa study used different dry matter levels showing that by supplementing tannin extracts the wetter the silage was, the clearer the effect on reducing proteolysis.