L'activité des cotransporteurs K-Cl (KCC1 à 4) est modulée par des changements de concentration en Cl ([Cl]) et du volume cellulaire. Les voies signalétiques d'activation ou d'inhibition des KCCs impliquées suite à de tels changements sont encore inconnues. Selon plusieurs études effectuées avec des agents pharmacologiques, le cotransport K-Cl serait activé par déphosphorylation des transporteurs et vice versa. Toutefois les enzymes régulatrices et les domaines KCCs avec lesquels elles interagissent ne sont pas encore élucidés quoiqu'il ait été rapporté que le C-terminus (Ct) de ces transporteurs semble jouer un rôle fonctionnel important à cet égard. D'autre part, nous avons récemment trouvé que l'activité de KCC2 et KCC4 est inhibée par le 4p-phorbol 12-myristate 13-acetate ou PMA, suggérant une régulation par la protéine kinase C (PKC). Les objectifs de cette thèse étaient donc d'analyser le rôle du Ct dans la régulation des KCCs en réponse aux changements de tonicité ou de [Cl] et au PMA, d'identifier des sites potentiels de phosphorylation par la PKC dans la structure des KCCs et de faire des études in vitro pour vérifier si les changements de tonicité ou de [Cl] et si l'effet du PMA s'accompagnent de changements dans le degré de phosphorylation des KCCs. L'approche privilégiée a été de générer des protéines chimériques KCC2-KCC4 dans lesquelles j'ai échangé 3 domaines du Ct (proximal, central et distal) et des mutants ponctuels dans lesquels j'ai supprimé les sites potentiels de PKC dans les domaines cytsoliques de ces transporteurs, et de déterminer l'impact de ces changements sur l'activité des transporteurs et leurs niveaux de phosphorylation. Plus spécifiquement, les protéines modifiées (n =19) et sauvages (n = 2) ont été exprimées dans les oocytes du xénope et l'activité de transport a été déterminée en mesurant l'influx en 86Rb et les niveaux de phosphorylation ont été analysés avec du H332PÛ4 par autoradiographie et ce, dans différentes conditions (mentionnées ci-dessus). Mes travaux ont permis de démontrer pour la première fois que la configuration structurale adoptée par le Ct des KCCs joue un rôle clé dans la régulation de ces protéines en réponse au gonflement cellulaire ou à l'augmentation de l'activité PKC membranaire mais que ces changements sont en partie indépendants de l'état de phosphorylation des transporteurs. Ils ont permis également de démontrer de nouveaux mécanismes de régulation des KCCs bien distincts suite à des changements de volume cellulaire, un mécanisme indépendant de la phosphorylation qui permettrait d'activer le cotransport K-Cl suite au gonflement cellulaire et un mécanisme dépendant de la phosphorylation qui permettrait de supprimer le cotransport K-Cl suite au rétrécissement cellulaire.

Le 1,1-dimethylphenyl1-4piperazinium (DMPP), un agoniste nicotinique, a un effet anti-inflammatoire et bronchorelaxant. Afin de comprendre ces effets, les sous-unités alpha-3, alpha-4 et alpha-7 du récepteur nicotinique ont été localisées par immunofluorescence sur des sections trachéale et pulmonaire. Ces sous-unités étaient localisées dans l'épithélium trachéal et le parenchyme pulmonaire. Les sous-unités alpha-4 et-7 étaient sur le muscle lisse trachéal. L'effet du DMPP sur la production de peptide intestinal vasoactif (VIP) et de substance P (SP), des molécules modulant l'inflammation a été étudié dans un modèle d'asthme allergique murin. Après trois jours de traitement, le DMPP n'a eu aucun effet sur la production de SP et a augmenté celle du VIP dans le LBA. L'administration de VIPhyb, un antagoniste des VPACs, n'a pas renversé l'effet du DMPP. Une diminution du nombre de cellules neuroendocrines dans le tissu pulmonaire des souris DMPP a aussi été observée par immunofluorescence. Ces données suggèrent que le VIP n'est pas impliqué dans l'effet du DMPP.

La mort cellulaire programmée est un processus par lequel les cellules participent activement à leur propre mort. Ce mécanisme est très important au niveau du développement et de la survie de tous les organismes et est régulé par une panoplie de protéines. Parmi les protéines régulatrices figurent la protéine ±Bax Inhibitor-1¿ que l'on retrouve autant chez les cellules animales que végétales. Cette protéine est surtout connue et identifiée par son effet inhibiteur de l'action de la protéine Bax, protéine principalement retrouvée dans les cellules animales qui, lorsque surexprimée, active la mort cellulaire. L'analyse des séquences d'acides aminés de BI-1 provenant de cinq différentes espèces de plantes suggère l'existence de sept domaines transmembranaires avec la présence de résidus chargés dans certains domaines ce qui laisse supposer des interactions avec d'autres molécules. / D'un autre côté, le haut niveau de conservation de l'extrémité C-terminale à travers l'évolution dénote son importance fonctionnelle potentielle. Suite à ces constatations, l'étude de la relation entre la structure et la fonction de la protéine BI-1 a été entreprise afin d'identifier des sites potentiellement importants dans la séquence de la protéine BI-1 qui lui permet de contrer l'action de Bax. Nous avons démontré, par délétion graduelle de l'extrémité C-terminale, que cette région est importante pour la fonction de BI-1. Cette extrémité délètée, d'aussi peu que quatre acides aminés, modifie la fonction de la protéine et une délétion de onze acides aminés abolit complètement son effet cytoprotecteur. Nous avons aussi établi, par mutagenèse dirigée, que deux acides aminés chargés sur quatre dans le septième domaine transmembranaire sont importants pour la fonction de BI-1. Finalement, nous avons proposé, suite à l'étude par mutagenèse aléatoire, l'importance possible du cinquième domaine transmembranaire dans la fonction de la protéine BI-1. Nous pouvons donc conclure que la capacité de BI-1 à inhiber l'effet létal de Bax dépend de sa structure.

Le projet de recherche présenté dans cette thèse visait à caractériser la fonction de l'enzyme 17ß-hydroxystéroïde déshydrogénase de type 12 (17ß-HSD12), qui catalyse la synthèse d'estradiol, par opposition à son homologue la 17ß-HSD3, impliquée dans la production testiculaire de testosterone. Dans un premier temps, nous avons observé que le processus de différenciation adipocytaire était associé avec une augmentation drastique de l'activité 17ß-HSD estrogénique, elle-même concomitante avec une élévation des niveaux d'expression de l'enzyme 17ß-HSD12, lui suggérant donc une fonction estrogénique importante, du moins au niveau des cellules adipeuses humaines. Parallèlement, nous avons pu confirmer l'importance de l'acide aminé 234 au niveau de l'activité et de la spécificité estrogénique via la caractérisation des enzymes 17ß-HSD12 de singe et de rat, toutes deux tributaires d'une phenylalanine à cette position critique, par opposition aux orthologues de C.elegans et de souris, qui eux possèdent un acide aminé en position 234 moins encombrant, permettant à la 17ß-HSD12 de convertir à la fois les androgènes et les estrogènes chez ces deux espèces. Enfin, par la génération d'un modèle de souris déficiente en 17ß-HSD12, nous avons conclu que la 17ß-HSD12 possédait une fonction physiologique supplémentaire, différente de son activité estrogénique. En effet, malgré le fait que nous envisagions un phénotype qui aurait dû refléter une déficience estrogénique, du moins au niveau de certains tissus, aucun homozygote portant la deletion n'a vu le jour, l'absence de 17ß-HSD12 fonctionnelle causant une létalité complète au niveau embryonnaire. Il est fort probable que cet arrêt du développement embryonnaire soit attribuable à la fonction d'élongation des acides gras ayant précédemment été reconnue à la 17ß-HSD12. L'ensemble de ces résultats porte à croire que la 17ß-HSD12 serait une enzyme bifonctionnelle, exerçant une action importante au niveau de la production des acides gras à longues chaînes, mais démontrant également une implication dans la production de molécules stéroïdiennes actives, tout dépendant du contexte cellulaire.

Les cotransporteurs K+-C1" (KCCs) sont exprimés en abondance dans le système nerveux où leur rôle est de maintenir les neurones hypoexcitables. Ds sont représentés par quatre isoformes dont les mécanismes de régulation et propriétés cinétiques diffèrent de façon appréciable. Nous avons récemment démontré que chacun des KCCs peut s'organiser en homooligomères ou hétérooligomères avec d'autres KCCs sans toutefois vérifier si certaines des associations observées menaient à des entités fonctionnelles et si oui, quel comportement elles engendraient. Dans ce travail, nous avons utilisé les ovocytes de xénopes pour caractériser les propriétés du cotransport K+-C1" quand un seul isoforme (KCC2 ou 4) est exprimé ou quand deux isoformes (KCC2 et 4) le sont et ce, après avoir prouvé que ces transporteurs pouvaient exister dans la même cellule neuronale de façon endogène. Nos résultats ont montré que les constantes cinétiques du transport différaient substantiellement entre les ovocytes exprimant KCC2/KCC4 et KCC2 seul, alors qu'elles différaient aussi entre les ovocytes exprimant KCC2/KCC4 et KCC4 seul mais de façon beaucoup moindre. Fait à noter, ces constantes étaient différentes de celles prédites sur la base d'une activité additive provenant de deux transporteurs indépendants et certaines de ces constantes, le coefficient de Hill entre autres, se sont révélées sensibles au Cl" intracellulaire (Cl'i). Ces résultats suggèrent que l'association KCC2-KCC4 dans les neurones mène à la formation d'une entité fonctionnelle avec des caractéristiques uniques et pourraient jouer un rôle intrinsèque dans le contrôle de l'excitabilité. Ils suggèrent aussi que les KCCs réagissent au Cl"; en changeant leur cinétique et que contrairement à la pensée populaire, ils fonctionnent avec deux sites de liaison pour le Cf.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / Remodeling of mitochondria is a dynamic process coordinated by fusion and fission of the inner and outer membranes of the organelle, mediated by a set of conserved proteins. In metazoans, the molecular mechanism behind mitochondrial morphology has been recruited to govern novel functions, such as development, calcium signaling, and apoptosis, which suggests that novel mechanisms should exist to regulate the conserved membrane fusion/fission machinery. Here we show that phosphorylation and cleavage of the vertebrate-specific PP domain of the mammalian presenilin-associated rhomboid-like (PARL) protease can influence mitochondrial morphology. Phosphorylation of three residues embedded in this domain, Ser-65, Thr-69, and Ser-70, impair a cleavage at position Ser77|Ala78 that is required to initiate PARL-induced mitochondrial fragmentation. Our findings reveal that PARL phosphorylation and cleavage impact mitochondrial dynamics, providing a blueprint to study the molecular evolution of mitochondrial morphology. / Le remodelage de la morphologie et de la structure de des cristae des mitochondries est un processus dynamique régulé par un ensemble conservé de protéines qui coordonnent la « fusion » et la « fission » de la membrane interne et externe de l'organelle. Pendant l'évolution des métazoaires, les mécanismes moléculaires qui contrôlent ces processus ont été recrutés pour régler de nouvelles fonctions, tels le développement, la signalisation du calcium, et l'apoptose. Ceci suggère donc que des mécanismes, toujours inconnus, doivent exister pour réguler la machinerie de la fusion/fission des membranes mitochondriales. Dans cette étude nous démontrons que la phosphorylation et le clivage d'un domaine de la protéase rhomboide PARL (presenilin-associated rhomboid-like), lequel est présent uniquement chez les vertébrés règlent la morphologie des mitochondries. Nous montrons que la phosphorylation de trois acides aminés conservés dans ce domaine, la Ser-65, la Thr-69 et la Ser-70, empêche un clivage aux positions Ser77-Ala78 qui est requis pour initier la fragmentation mitochondriale induite par PARL. Nos résultats démontrent que la phosphorylation et le clivage de PARL ont un impact sur la dynamique des mitochondries, ce qui nous fournit un modèle pour étudier l'évolution moléculaire de la morphologie des mitochondries.

L’augmentation et la propagation alarmante de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries pathogènes sont devenues un problème important de santé publique. Pour surmonter cette situation inquiétante, il y a un besoin croissant de nouveaux agents antimicrobiens avec des modes d’action innovants. La grande majorité des espèces bactériennes utilisent des peptides pour se défendre et se protéger contre d’autres microorganismes dans leur environnement. Ces peptides antimicrobiens possèdent des spectres d’activité et modes d’action très variés et représentent une source très intéressante pour découvrir et développer des agents antibactériens efficaces. L’objectif du projet consistait à faire le design et la synthèse d’analogues du peptide antimicrobien microcine J25 pour effectuer des études structure-activité et mieux comprendre les modes d’action. Comme la microcine J25 possède une structure particulière en lasso et extrêmement difficile à reproduire de façon synthétique, la stratégie était de faire le design par approche computationnelle d’analogues capables de mimer la structure de la microcine J25 sans passer par le lasso. Après leur synthèse, ces analogues ont été utilisés dans une étude structure-activité pour mieux comprendre l’impact de la structure sur le mode d’action et identifier les parties de la microcine J25 qui sont impliquées dans le transport et les interactions avec les cibles bactériennes. / The increasing and alarming spread of antibiotic resistance by pathogenic bacteria have become an important public health problem. To overcome this worrying situation, there is a growing need for new antimicrobial agents with innovative modes of action. The vast majority of bacterial species use peptides to defend and protect themselves against other microorganisms in their environment. These antimicrobial peptides possess a wide range of activity spectra and modes of action and are a very good source to discover and develop effective antimicrobial agents. The objective of this project was to design and synthesize analogues of the antimicrobial peptide microcin J25 to perform structure-activity studies for a better understanding of its modes of action. As the microcin J25 has a particular lasso structure that is extremely difficult to replicate synthetically, the strategy was to design by computational approach analogues capable of mimicking the microcin J25’s structure without the lasso topology. After synthesis, these analogs were used in a structure-activity study to better understand the impact of the structure on the mode of action and identify parts of the microcin J25 that are involved in the transport and interactions with bacterial targets.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / Les aryles chloroéthyleurées (CEU) sont des molécules antiprolifératives alkylant certaines protéines intracellulaires telles que la β-tubuline, la prohibitine, la galectine-1, la galectine-3 et le canal VDAC. Une de ces CEU, nommée 4-cyclohexyle-chloroéthyleurée (cHCEU), alkyle la thiorédoxine-1 (Trx-1) et empêche cette dernière de migrer au noyau de la cellule. La Trx-1 joue un rôle crucial dans le contrôle de l'homéostasie rédox, la transcription des gènes, la prolifération des cellules et l' apoptose. Des dérivés de la cHCEU ont été préparés afin d'établir les relations structure-activité régissant l'alkylation de la Trx-1 et d'évaluer l'impact de cette alkylation sur la signalisation cellulaire. Les premiers analogues de la cHCEU inhibent la croissance des cellules cancéreuses à des concentrations inhibant 50 % de la prolifération variant de 1,9 à 49 æM. Quelques dérivés bloquent le cycle cellulaire en G0/G1 et empêchent également la translocation de la Trx-1 vers le noyau. Les mécanismes de mort cellulaire induite par ces molécules incluent possiblement l'inhibition de la translocation de la Trx-1 vers le noyau et l'inactivation du facteur de transcription AP-1, mais n'impliquent pas l'activation de la kinase de signalisation apoptogène 1 (ASK-1).

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / La mort cellulaire programmée assure l'élimination des cellules représentant une menace pour l'organisme. Des lésions génétiques permettant de résister à la mort par apoptose contribuent à la progression tumorale et à la résistance aux thérapies anticancéreuses classiques. Les travaux présentés dans cette thèse visent une meilleure compréhension des programmes alternatifs de mort cellulaire agissant efficacement dans les cellules tumorales. La protéine E4orf4 de l'adénovirus active un tel programme indépendant de p53 et de l'activité des caspases. Des données suggèrent que E4orf4 redirige l'activité oncogénique de Src vers la réorganisation de l'actine au détriment des voies de survie cellulaire. L'objectif de cette thèse est d'étudier la contribution de la dynamique de l'actine dans la mort cellulaire induite par E4orf4. Les résultats indiquent que E4orf4 induit deux programmes alternatifs de mort cellulaire selon sa localisation dans les cellules transformées. E4orf4 induit un programme indépendant de Src à partir du noyau et un programme dépendant de Src et de l'activité des calpaïnes à partir d'un compartiment membranaire. Une étude approfondie du programme dépendant de Src a révélé que la translocation de E4orf4 dans le cytoplasme et les membranes active la myosine II et stimule une nouvelle polymérisation de l'actine, laquelle est associée avec le recrutement et l'ancrage des endosomes de recyclage dans une région juxtanucléaire. Ce remodelage de l'actine requiert l'association de E4orf4 avec Src et une activation locale des voies de signalisation des petites GTPases RhoA/Rho kinase, Racl et Cdc42/N-Wasp. Certains résultats suggèrent que la présence de E4orf4 dans les radeaux lipidiques pourrait favoriser le recrutement de la machinerie de régulation de l'actine par la production de PIP2. E4orf4 détournerait le trafic endosomal pour permettre l'assemblage d'un anneau contractile juxtanucléaire ancré à la périphérie de la cellule par des fibres de stress. Des résultats solides indiquent que l'activité cytotoxique de E4orf4 relève de son effet sur la dynamique de l'actine. Cette thèse propose qu'un dérèglement de la dynamique de l'actine qui interfère avec le trafic membranaire normal peut déclencher un programme de mort cellulaire alternatif à partir des voies de sécrétion.

La résistance aux antibiotiques représente l'une des menaces les plus sérieuses à la santé publique pour les années à venir. En effet, l'utilisation massive et parfois excessive de ces molécules phares de la médecine moderne a mené au développement de microorganismes capables de résister à leur action, posant alors un défi important lié au traitement des infections qu'ils engendrent. Ainsi, depuis déjà plusieurs années, la communauté scientifique déploie des efforts considérables afin de développer de nouvelles molécules antimicrobiennes qui pourraient servir d'alternatives à ces antibiotiques traditionnels. Ces recherches sont aussi très pertinentes pour le secteur alimentaire, car la demande pour des agents de conservation efficaces, sûrs et d'origine naturelle est grandissante en réponse aux inquiétudes par rapport à l'utilisation des molécules actuellement disponibles à cet effet (benzoates, nitrates, etc.). Les efforts de recherche soutenus dans les dernières décennies ont permis d'identifier une classe de molécules particulièrement prometteuse : les peptides antimicrobiens (PAMs). Ces petites molécules constituées d'acides aminés présentent plusieurs avantages qui en font de bons candidats comme alternatives aux molécules antibiotiques classiques, notamment leur spectre d'action étendu, leur faible propension à induire de la résistance microbienne et, dans plusieurs cas, leur origine naturelle. D'ailleurs, les biomasses marines, dont les poissons, sont de très bonnes sources de PAMs. Par exemple, plusieurs PAMs ont été isolés à partir de poissons de la famille des Scombridés (maquereaux, thons, etc.), dont certains montrent une forte homologie avec une enzyme ubiquitaire dans le monde naturel, soit la glycéraldéhyde-3-phosphate-déshydrogénase (GAPDH). C'est donc sur la base d'une littérature scientifique étoffée que l'hypothèse directrice de ce projet, selon laquelle la modulation des propriétés physico-chimiques de PAMs issus de poissons de la famille des Scombridés et apparentés à la GAPDH permet d'améliorer leur activité antimicrobienne, a été émise. L'objectif général visé par le projet était d'étudier les relations structure-activité et les mécanismes d'action de ces PAMs afin de développer des peptides analogues dont l'activité antimicrobienne est améliorée. Cet objectif principal a été décliné en trois objectifs spécifiques permettant de mettre ladite hypothèse à l'épreuve. Le premier objectif spécifique du projet était d'établir des relations entre la structure chimique de ces peptides provenant de Scombridés et homologues à la GAPDH et leurs activités antibactérienne et antifongique. Pour ce faire, huit peptides ont été synthétisés, dont un PAM natif déjà connu dans la littérature et sept analogues chimiques dans lesquels certains résidus d'acide aminé ont été substitués. L'activité antimicrobienne de ces huit peptides a été testée sur plusieurs souches bactériennes et fongiques afin d'obtenir des valeurs de concentrations minimales inhibitrices. Leurs propriétés chimiques (notamment la charge nette et l'hydrophobicité) ont été déterminées et leurs structures secondaires ont été évaluées dans différents environnements chimiques par dichroïsme circulaire et par une méthode de prédiction bio-informatique. Les résultats de ces expériences ont permis de mettre en évidence que les analogues dont le caractère cationique était augmenté avaient une plus forte activité antimicrobienne, tandis qu'un autre analogue, plus hydrophobe, a montré une activité antifongique particulièrement intéressante. La structure secondaire des peptides, quant à elle, n'a pas d'impact majeur sur leur activité antimicrobienne. Le deuxième objectif spécifique était d'élucider le mécanisme d'action de ces différents analogues peptidiques. Parmi les huit analogues synthétisés et dont l'activité antimicrobienne a été testée, cinq ont été sélectionnés pour l'étude de leur mécanisme d'action. Les interactions entre ces peptides et les différents phospholipides sous forme de liposomes ont été analysées par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. Leur pouvoir de perméabilisation membranaire a aussi été évalué par une méthode expérimentale basée sur l'utilisation de deux colorants d'acides nucléiques présentant une capacité de perméabilisation membranaire différentielle en fonction de l'intégralité membranaire des microorganismes. Enfin, un grand nombre de simulations bio- informatiques de dynamique moléculaire ont été réalisées afin de visualiser et de quantifier les interactions à l'échelle atomique entre les analogues peptidiques et deux modèles membranaires de compositions lipidiques différentes simulant précisément les membranes des bactéries à Gram négatif et des bactéries à Gram positif. L'analyse des différentes données obtenues a permis de conclure que les peptides interagissent avec les phospholipides membranaires et que dans plusieurs cas, ils sont capables de perméabiliser la membrane cytoplasmique des microorganismes. Un lien évident, mais pas complètement limpide, entre cette capacité de perméabilisation membranaire et l'activité antimicrobienne a aussi pu être mis en évidence, suggérant un mécanisme mixte d'action impliquant aussi des cibles intracellulaires. En troisième lieu, la stabilité et l'innocuité de ces analogues peptidiques ont été évaluées. Ainsi, l'impact du pH et différentes concentrations de cations monovalents et divalents sur l'activité antimicrobienne des peptides ont été testés, de même que leur résistance à la dégradation thermolytique. La toxicité des peptides a été évaluée sur la base de tests d'activité hémolytique. Finalement, la stabilité dans le tractus gastro-intestinal de deux des peptides a été étudiée avec un modèle dynamique de digestion in vitro (TIM-1), lequel est un système spécifiquement conçu pour simuler le processus de digestion dans le tractus gastro-intestinal humain, ainsi que des analyses de chromatographie et de spectrométrie de masse. Les résultats obtenus ont montré que l'activité antimicrobienne des analogues était favorisée à pH acide, qu'elle était diminuée en présence de cations monovalents et complètement inhibée par la présence de cations divalents. De plus, il a pu être conclu que les peptides étudiés étaient très rapidement dégradés dans l'estomac et qu'ils avaient une activité hémolytique négligeable. Pour conclure, les travaux expérimentaux et in silico accomplis dans le cadre de ce projet de thèse ont permis de mettre en lumière des liens importants entre la structure chimique, l'activité antimicrobienne et le mécanisme d'action de ces PAMs issus de Scombridés et apparentés à la GAPDH. La stabilité et l'innocuité de ces peptides ont aussi été caractérisées, de sorte qu'un intéressant potentiel d'applications cliniques et alimentaires a pu être mis en évidence. Les fruits de ces efforts, ayant fait l'objet de publications scientifiques, représentent donc une contribution originale à la recherche portée sur le développement de nouvelles molécules antimicrobiennes qui pourraient, éventuellement, offrir des solutions au problème criant posé par la résistance des microorganismes aux antibiotiques classiques. / Antibiotic resistance represents one of the most serious threats to public health in the years ahead. Indeed, the massive and sometimes excessive use of these hallmark molecules of modern medicine has led to the development of microorganisms capable of resisting their action, posing a major challenge to the treatment of the infections they cause. For several years now, the scientific community has been making considerable efforts to develop new antimicrobial molecules that could serve as alternatives to these traditional antibiotics. This research is also highly relevant to the food sector, as the demand for effective, safe preservatives of natural origin is growing in response to concerns about the use of molecules currently available for this purpose (benzoates, nitrates, etc.). Sustained research efforts in recent decades have identified a particularly promising class of molecules: antimicrobial peptides (AMPs). These small molecules made up of amino acids offer several advantages that make them good candidates as alternatives to conventional antibiotic molecules, notably their broad spectrum of action, their low propensity to induce microbial resistance and, in many cases, their natural origin. Marine biomasses, including fish, are excellent sources of AMPs. For example, several AMPs have been isolated from fish of the Scombrids family (mackerel, tuna, etc.), some of which show strong homology with a ubiquitous enzyme in the natural world, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH). It was therefore on the basis of an extensive scientific literature that the guiding hypothesis of this project - that modulation of the physico-chemical properties of GAPDH-related AMPs from Scombrids fish can improve their antimicrobial activity - was put forward. The overall aim of the project was to study the structure-activity relationships and mechanisms of action of these AMPs, in order to develop analogous peptides with enhanced antimicrobial activity. This main objective was broken down into three specific objectives to put the hypothesis to the test. The first specific objective of the project was to establish relationships between the chemical structure of these Scombrid-derived peptides homologous to GAPDH and their antibacterial and antifungal activities. To this end, eight peptides were synthesized, including a native AMP already known in the literature and seven chemical analogs in which certain amino acid residues were substituted. The antimicrobial activity of these eight peptides was tested on several bacterial and fungal strains to obtain minimum inhibitory concentration values. Their chemical properties (notably net charge and hydrophobicity) were determined, and their secondary structures were evaluated in different chemical environments using circular dichroism and a bioinformatics prediction method. The results of these experiments revealed that analogs with increased cationic character had stronger antimicrobial activity, while another, more hydrophobic analog showed particularly interesting antifungal activity. The secondary structure of the peptides had no major impact on their activity. The second specific objective was to elucidate the mechanism of action of these different peptide analogs. Of the eight analogs synthesized and tested for antimicrobial activity, five were selected for investigation of their mechanism of action. Interactions between these peptides and various phospholipids in liposome form were analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy. Their capacity for membrane permeabilization was also assessed by an experimental method based on the use of two nucleic acid dyes with differential membrane permeabilization capacity as a function of microorganism membrane integrity. Finally, many molecular dynamics bioinformatics simulations were carried out to visualize and quantify the atomic-scale interactions between the peptide analogs and two membrane models with different lipid compositions, precisely simulating the membranes of Gram-negative and Gram-positive bacteria. Analysis of the various data obtained led to the conclusion that peptides interact with membrane phospholipids and, in several cases, are capable of permeabilizing the cytoplasmic membrane of microorganisms. An obvious, but not completely clear, link between this membrane permeabilization capacity and antimicrobial activity has also been demonstrated, suggesting a mixed mechanism of action involving intracellular targets. Thirdly, the stability and safety of these peptide analogs were assessed. The impact of pH and different concentrations of monovalent and divalent cations on the antimicrobial activity of the peptides was tested, as was their resistance to thermolytic degradation. Peptide toxicity was assessed based on hemolytic activity tests. Finally, the stability in the gastrointestinal tract of two of the peptides was studied with a dynamic in vitro digestion model (TIM-1), which is a system specifically designed to simulate the digestion process in the human gastrointestinal tract, as well as chromatography and mass spectrometry analyses. The results obtained showed that the antimicrobial activity of the analogs was enhanced at acidic pH, diminished in the presence of monovalent cations and completely inhibited in the presence of divalent cations. It was also concluded that the peptides were rapidly degraded in the stomach and had negligible hemolytic activity. In conclusion, the experimental and in silico work carried out as part of this thesis project has revealed important links between the chemical structure, antimicrobial activity and mechanism of action of these GAPDH-related AMPs from Scombrids. The stability and safety of these peptides were also characterized, so that an interesting potential for clinical and food applications could be highlighted. The fruits of these efforts, which have been the subject of scientific publications, thus represent an original contribution to research into the development of new antimicrobial molecules that could eventually offer solutions to the glaring problem posed by microorganism resistance to conventional antibiotics.