Les venins animaux sont largement distribués à travers le monde, en particulier dans les régions tropicales et subtropicales. Les venins d'animaux sont utilisés comme un mécanisme de défense, d'immobilisation, et de digestion des proies dans la nature. Les venins sont des mélanges complexes des protéines enzymatiques et non enzymatiques avec de spécifiques fonctions physiopathologiques et les peptides des toxines isolés à partir de venins ciblent principalement les canaux ioniques, les récepteurs de la membrane et les composants du système hémostatique avec une affinité élevée. Les venins de serpents ont également été utilisés comme outils médicaux pour des milliers d'années en particulier dans la médecine traditionnelle chinoise. Par conséquent, les venins peuvent être considérés comme des bibliothèques de mini-drogues dans lesquelles chaque médicament est actif sur un plan pharmacologique. Toutefois, moins de 0,01% de ces toxines ont été identifiés et caractérisés. La nouvelle identification de la toxine se déroule généralement à partir d'un test de dépistage, soit in vivo ou sur une cible pharmacologique à intérêt industriel. Dans ce travail, nous criblons pour des composés bioactifs à partir du venin du serpent égyptien noir Walterinnesia aegyptia, qui est capable d'activer la motilité des spermatozoïdes in vitro chez des souris mâles OF1. / Venomous animals are widely distributed throughout the world especially in tropical and subtropical regions. Animal venoms are used as a defense mechanism or to immobilize and digest prey in nature. In fact, venoms are complex mixtures of enzymatic and non- enzymatic proteins components with specific pathophysiological functions. Toxin peptides isolated from animal venoms target mainly the ion channels, membrane receptors and components of the hemostatic system with high affinity. Snake venoms have also been used as medical tools for thousands of years especially in Chinese traditional medicine. Consequently, venoms can be considered as mini-drug libraries in which each drug is pharmacologically active. However, less than 0.01% of these toxins have been identified and characterized. New toxin identification generally proceeds from a screening test, either in vivo or on a pharmacological target of interest to the industry. Herein, we screened for bioactive compounds from the venom of the Egyptian black snake Walterinnesia aegyptia capable to activate sperm motility in vitro from male mice OF1.

L’objectif de ma thèse était d’identifier, comme agents antinociceptifs potentiels, des toxines de venins originales par leur séquence et/ou leur provenance. Dans cette optique, un criblage à haut débit de deux banques de venins a été réalisé par des méthodes électrophysiologiques de "patch-clamp" automatique, sur des lignées cellulaires exprimant le sous-type neuronal hNaV1.7 de canaux sodium (versus celles exprimant le sous-type cardiaque hNaV1.5), une cible antidouleur validée génétiquement et fortement exprimée au niveau des neurones sensoriels primaires des ganglions de la racine dorsale, premier support de la transmission du message nociceptif.Le criblage de la première banque de venins (appartenant à Smartox Biotechnology) a permis l’identification et la caractérisation, par des approches structurales et fonctionnelles multi-échelles (de la cellule in vitro à l’organisme in vivo), de 2 peptides de venins d’araignées ayant des propriétés potentiellement antinociceptives : (1) la cyriotoxine-1a du venin de Cyriopagopus schioedtei, dont les propriétés fonctionnelles sont proches de celles des peptides appartenant à la famille 1 des toxines d’araignées inhibant les canaux sodium, et (2) la poecitoxine-1a du venin de Poecilotheria subfusca, qui présente une meilleure affinité pour le sous-type hCaV1.2 de canaux calcium que pour le sous-type hNaV1.7. Nous avons également mené une étude de "structure-activité" afin d’améliorer le profil de sélectivité de la phlotoxine-1 d’une araignée Phlogiellus, connue pour son activité antinocieptive. Finalement, nous avons mis en évidence une interaction directe entre l’huwentoxine-IV, déjà connue comme agent antinociceptif potentiel, et le sous-type neuronal NaV1.6, responsable d’effets neuromusculaires indésirables. Le criblage de la deuxième banque de venins (appartenant à SANOFI) a permis d’identifier des hits intéressants provenant de venins d’araignées et de scorpions non étudiés jusqu’à présent et ayant une séquence originale présentant peu d’homologie avec les séquences déjà connues. / The aim of my thesis was to identify original venom toxins, by their sequence and/or origin, as potential antinociceptive agents. In this context, a high-throughput screening of two venom libraries was performed, by automated patch-clamp electrophysiology, on cell lines expressing the hNaV1.7 neuronal subtype of sodium channels (versus those expressing the hNaV1.5 cardiac subtype), a genetically-validated and strongly expressed pain target in the primary sensory neurons of dorsal root ganglia, the first support of nociceptive message transmission.The screening of the first venom library (belonging to Smartox Biotechnology) allowed the identification and characterization, by structural and multiscale functional approaches (from the cell in vitro to the organism in vivo), of 2 peptides from spider venoms having potential antinociceptive properties : (1) cyriotoxin-1a from Cyriopagopus schioedtei venom, whose functional properties are close to those of peptides belonging to family 1 of spider toxins inhibiting sodium channels, and (2) poecitoxin-1a from Poecilotheria subfusca venom, which has a better affinity for the hCaV1.2 subtype of calcium channels than for the hNaV1.7 subtype. We also conducted a "structure-activity" study to improve the selectivity profile of phlotoxin-1 from a Phlogiellus spider, known for its antinociceptive activity. Finally, we evidenced a direct interaction between huwentoxin-IV, already known as a potential antinociceptive agent, and the NaV1.6 neuronal subtype which is the main cause of undesirable neuromuscular effects. The screening of the second venom library (belonging to SANOFI) allowed to identify interesting hits from spider and scorpion venoms, not studied until now, having an original sequence with little homology with already known sequences.

La recherche de nouvelles molécules bioactives utilisables en thérapeutique est un enjeu majeur de santé publique en particulier dans le traitement de certaines maladies telle que les infections bactériennes.La résistance naturelle des bactéries et la surutilisation des antibiotiques ont entraîné la sélection de bactéries pathogènes résistantes à de multiples médicaments. Depuis les dernières décennies, la résistance aux antibiotiques conventionnels a limité les options thérapeutiques, entraînant une augmentation significative de la mortalité et de la morbidité dans les hôpitaux. En outre, depuis 1970, seules deux nouvelles classes d'antibiotiques ont été mises sur le marché. Les venins constituent une source riche de substances naturelles pharmacologiquement actives uniques et novatrices, tels que les peptides antimicrobiens (PAMs) qui représentent une alternative originale pour remédier à ce problème de santé publique.Dans notre étude, parmi les 200 venins d’animaux étudiés pour leurs propriétés antibactériennes, au moins six PAMs ont été isolés à partir d’un venin d’insecte. Le peptide 1 original inhibe la croissance des bactéries Gram positives et négatives mais présente une forte hémotoxicité (IT = 1,6-3,2). La synthèse en phase solide d’analogues structuraux a permis d’identifier R1W8 et I1N11, moins toxiques (IT = 18 et >800 respectivement). Les résultats préliminaires de l’étude du mécanisme d’action suggèrent que ces peptides agissent contre les bactéries par perméabilisation de leur membrane cytoplasmique. Ces peptides peuvent servir de modèles pour l’élaboration de nouveaux agents antimicrobiens. / The research for new bioactive molecules which can be used in therapeutic is a major public health issue, particularly in the treatment of certain diseases such as bacterial infections.The natural resistance of bacteria consecutive to overuse of antibiotics have resulted in the selection of pathogenic multi-drug resistant bacteria. Over the last few decades, resistance to conventional antibiotics has limited treatment options, resulting in a significant increase in mortality and morbidity in hospitals. Moreover, since 1970, only two new classes of antibiotics have been placed on the market. Venoms are known to be a rich source of unique and innovative pharmacologically active substances, such as antimicrobial peptides (PAMs), which represent an original alternative to small molecules for the development of new active and non-resistance inducing antibiotics.In our study, among the 200 venoms of animals studied for their antibacterial properties, at least six PAMs were isolated from an insect venom. The original peptide 1 inhibits the growth of Gram positive and negative bacteria but shows a high hemotoxicity (TI = 1,6-3,2). The solid phase synthesis of structural analogs allowed to identify R1W8 and I1N11, less toxic (TI = 18 et >800 respectively). The preliminary results of the action mechanism study suggest that these peptides have a pore-forming action on bacteria cytoplasmic membrane. These peptides can be used as models for the development of new antimicrobial agents.

Les venins sont des armes sophistiquées, utilisées par les organismes venimeux pour se défendre des prédateurs, ainsi que pour paralyser et tuer leurs proies. Mais dans la nature, le bien n’est jamais très loin du mal, les toxines venimeuses pouvant se révéler être des agents thérapeutiques efficaces. Les peptides de venins de fourmis ont donc été étudiés dans cette thèse afin de déterminer le potentiel de ces toxines pour la découverte de molécules thérapeutiques innovantes. A l’instar des autres venins d’insectes, les venins de fourmis restent peu étudiés, principalement en raison de la petite taille de ces insectes et des quantités limitées de venins disponibles. Cependant, les fourmis offrent l’avantage d’être des insectes sociaux très abondants dans tous les milieux terrestres. En collectant les venins de plusieurs individus, il est donc possible d’obtenir des quantités suffisantes de venin pour les analyses biochimiques et pharmacologiques.Afin d’assurer la reproductibilité des analyses, une identification taxonomique correcte est nécessaire. Dans cette optique, un outil de chimiotaxonomie a été développé durant cette thèse (permettant ainsi de regrouper les venins provenant de plusieurs colonies afin de compenser les faibles quantités de matériel biologique par individu ou par colonie).Ensuite, nous nous sommes intéressés aux facteurs écologiques impliqués dans la diversification des venins de fourmis. Pour cela, la toxicité et la composition des venins de fourmis ont été analysés en relation avec le polyéthisme, la spécialisation alimentaire et la spécialisation défensive.La diversité écologique des fourmis a amplement contribuée à la diversification des venins. En étudiant les venins de 82 espèces de fourmis, nous avons révélé la grande diversité structurale des toxines. Bien que la majorité des peptidomes sont composés par de petits peptides linéaires, des peptides structurés par des ponts disulfure ont été révélés dans de nombreux venins et constituent de nouvelles familles structurales de toxines.La purification de certains de ces peptides à ponts disulfure a permis leur caractérisation biochimique et l’évaluation de leur rôle biologique. Ainsi nous avons décrit un groupe de peptides neurotoxiques, baptisés les formicitoxines qui sont capables de bloquer les canaux calcium humains de type L. La commutatoxine est, quant à elle, un peptide avec un pont disulfure qui semble activer les récepteurs humains TRPV1 et TRPV3 et laisse supposer une implication dans l’induction de la douleur chez les mammifères.La grande diversité des peptides mise en évidence dans les venins, associée à la grande diversité écologique et taxonomique des fourmis, suggère que les venins de fourmis constituent un nouveau champ d’exploration prometteur pour la recherche de molécules thérapeutiques et insecticides. Les venins de fourmis s’ajoutent à la chimiothèque conséquente déjà représentée par les venins des autres animaux venimeux. / Venoms are sophisticated weapons employed by venomous organisms to ward off predators, as well as to subdue and kill prey. However, in nature, good is never far from bad and venom toxins may prove to be efficient therapeutic agents. Ant venom peptides were investigated in the course of this thesis to evaluate their potential in the discovery of novel drugs. Like other insect venoms, ant venoms remain understudied, mainly due to the small size of individual ants and, so, the limited a mount of venom available. The ecological diversity of ants has largely contributed to venom diversification. By studying the venom peptidomes from 82 ant species, we have revealed the great structural diversity of the toxins. Although the majority of the peptidomes are comprised of small and linear peptides, peptides structured by disulfide bonds were also brought to light in numerous venoms and constitute novel structural classes of toxins. The purification of some of these disulfided peptides permitted their biochemical characterization and the assessment oft heir biological functions. The enormous peptide diversity revealed among venoms combined with the great ecological and taxonomical diversity of ants suggests that ant venoms constitute a promising new source in the search for both novel drugs and insecticides. Ant venom augments the vast bioactive molecules library represented by venoms from other venomous animals.

La mélanogenèse engage 3 enzymes. La tyrosinase catalyse l’oxydation des 2 premiers substrats pour former la DOPAquinone. Celle-ci, en présence de cystéine peut s’y conjuguer pour produire des pheomélanines (pigments clairs). En son absence, la DOPAquinone est convertie en DOPAchrome, précurseur de la voie de synthèse des eumélanines (pigments foncés). Leur formation implique deux autres enzymes : TRP-1 et TRP-2. Un dérèglement de ce processus entraîne des dermatoses de type hyperpigmentations chez les phototypes IV à VI. Traiter ces problématiques efficacement sans effets secondaires nécessite d'identifier de nouvelles molécules actives capables de réguler la synthèse des eumélanines.Pour atteindre l'objectif, nous avons évalué l’effet inhibiteur de 100 venins d’animaux sur l’activité DOPA oxydase de la tyrosinase de champignon. Des analyses HPLC et spectrophotométriques alternées, ont permis de localiser la sous-fraction active conte-nant la molécule d'intérêt. La détermination du poids moléculaire par spectrométrie de masse conjuguée à l’analyse d'AA après hydrolyse acide a permis d'identifier l’Argiotoxine-636 (ARGTX-636). Elle est un inhibiteur mixte de la diphénolase. Des études préliminaires de SAR ont également été réalisées. En parallèle, une méthode analytique par HPLC/MS a été mise au point pour confirmer l'activité inhibitrice de la DHICA oxydase de l'enzyme par l'ARGTX-636.Pour la première fois est reportée l’isolation et la caractérisation d’un nouveau composé extrait d’un venin d’araignée capable de réguler la mélanogenèse. Cette approche peut avoir un impact majeur dans la recherche de nouvelles molécules actives dans le domaine de la dermo-cosmétique. / Melanogenesis involves three enzymes. Tyrosinase catalyses the oxidation of the two first substrates and leads to the formation of DOPAquinone, which may be conjugated with cysteine to produce pheomelanins (red-yellow pigments). In absence of cys-teine, DOPAquinone is spontaneously converted in DOPAchrome, the precursor of eumelanin products (brown-black pig-ments). The formation of eumelanin molecules partially relies on the activity of two other enzymes called Tyrosinase related protein 2 and Tyrosinase related protein 1. A dysregulation of this process engenders hyperpigmentation tasks into skin IV to VI phototypes. To treat these issues effectively without side effects requires the identification of new active molecules able to regulate the eumelanin synthesis.To achieve the objective, we evaluated the inhibitory effect of 100 animals venoms, on the DOPA oxidase activity of mushroom tyrosinase. HPLC and spectrophotometric analysis alternating, we allowed us to localize the active sub-fraction containing the interest molecule. The molecular weight determination by mass spectrometry combined with the AA analysis after acid hy-drolysis identified argiotoxin-636 (ARGTX-636). It is a mixed-type inhibitor on diphenolase activity. SAR preliminary stu-dies have also been conducted. In parallel, an analytical method by HPLC / MS was developed to confirm the DHICA oxy-dase activity inhibitory effect by ARGTX-636.For the first time is reported the isolation and characterization of a novel compound extracted from a spider venom able to regulate melanogenesis process. This approach can have a major impact in the search for new active compounds in the dermo-cosmetics field.