Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Modifications N-terminales des protéines“

La kétamine, un antagoniste non compétitif du récepteur N-méthyl-D-aspartate (R-NMDA) du glutamate, possède un effet antidépresseur rapide (dès 24 h post-dose) et prolongé (jusqu’à une semaine) dans la dépression résistante au traitement par des antidépresseurs « classiques » et dans les modèles rongeurs d’anxiété/dépression. Les arguments concernant ses mécanismes cellulaires et moléculaires sous-tendant son activité antidépressive viennent principalement d’études animales. Des débats persistent cependant sur le remodelage structurel des neurones frontocorticaux/hippocampiques et sur le rôle des neurotransmetteurs excitateurs/inhibiteurs impliqués dans cet effet comportemental observé chez l’animal. Les modifications neurochimiques et comportementales se maintiennent 24 h après l’administration de la kétamine, bien au-delà de sa demi-vie d’élimination plasmatique. L’avancée des connaissances sur les conséquences du blocage du R-NMDA permet de préciser les mécanismes sous-jacents impliquant (i) l’activation des récepteurs AMPA du glutamate, qui déclenche une cascade d’évènements intracellulaires dépendants de la cible mécanistique de la rapamycine, (ii) le facteur neurotrophique dérivé du cerveau et (iii) la synthèse de protéines synaptiques facilitant la plasticité synaptique (nombre d’épines dendritiques, synaptogenèse). Les cellules pyramidales glutamatergiques du cortex préfrontal médian sont principalement impliquées dans les effets thérapeutiques de la kétamine. La présente revue se concentre sur les anomalies des systèmes de neurotransmetteurs associées aux troubles dépressifs caractérisés, leur impact potentiel sur les circuits neuronaux et les effets bénéfiques de la kétamine. Les résultats d’études précliniques récentes devraient aider à orienter les futures études pour mieux préciser le mécanisme d’action des antidépresseurs d’action rapide et permettre ainsi le développement de nouvelles thérapies plus efficaces.

RésuméLe transporteur de la sérotonine sodium-dépendant est associé à la membrane plasmatique des plaquettes et des terminaisons nerveuses sérotoninergiques et constitue le mécanisme physiologique d’inactivation de la sérotonine. Un déficit en sérotonine est associé à la pathophysiologie de la dépression, et il a été suggéré que des modifications du transporteur de la sérotonine pouvaient exister au moment des épisodes dépressifs. En particulier, le nombre de sites transporteurs pourrait être diminué sur les plaquettes sanguines de patients déprimés, et des résultats comparables ont été obtenus dans certaines régions du cerveau humain post-mortem. Les inhibiteurs tricycliques et nontricycliques de la capture de sérotonine sont des antidépresseurs efficaces. Cependant, il existe une période de latence de 2 à 3 semaines entre le début du traitement et l’effet thérapeutique maximal. C’est pourquoi les études consacrées aux propriétés biochimiques et à la caractérisation moléculaire du transporteur de la sérotonine sont d’un intérêt particulier. La capture de la sérotonine par le transporteur êeut être inhibée sélectivement par le citalopram, la paroxétine, l’indalpine, la fluoxétine et le SL 81 0385. Cet effet se traduit in vitro par une augmentation de la neurotransmission sérotoninergique comme on a pu le montrer pour la paroxétine et le SL 81 0385 sur la libération de sérotonine induite par stimulation électrique dans des coupes de cortex frontal humain. Les dérivés marqués inhibiteurs de la capture tels que l’imipramine-[3H], la paroxétine-[3H] et le citalopram-[3H] ont été utilisés comme ligands spécifiques pour caractériser le transporteur. Dans les expériences de dissociation de la liaison de la paroxétine-[3H] aux membranes de cortex cérébral de rat, le citalopram, l’indalpine, la fluoxétine, le SL 81 0385, l’imipramine et la sérotonine ont des valeurs de 1½ de dissociation similaires à celle obtenue pour la paroxétine. De plus, le SL 81 0385, la fluoxétine, l’imipramine et la sérotonine induisent une protection contre l’inactivation de la liaison de la paroxétine-[3H] par le N-éthylmaléimide aux membranes de cortex cérébral de rat. Ces résultats suggèrent que le domaine de liaison des inhibiteurs tricyliques et non-tricycliques de la capture de sérotonine correspond à un site d’exclusion mutuelle par rapport au site de reconnaissance du substrat. Le transporteur neuronal de la sérotonine des membranes de cortex cérébral de rat a été solubilisé et purifié par chromatographie d’affinité sur une résine agarose à laquelle un dérivé du citalopram a été fixé par liaison covalente. La liaison de la paroxétine-[3H] à la préparation purifiée est caractérisée par un Kd de 0.71 nM et un Bmax supérieur à 1 962 pmol/mg de protéines. La purification du transporteur se traduit par un accroissement de plus de 3 000 fois de l’activité de la liaison de la paroxétine-[3H] par rapport à celle de la préparation membranaire initiale. Le profil pharmacologique de la liaison de la paroxétine-[3H] à cette préparation purifiée est préservé puisque les valeurs de Ki pour le citalopram, l’imipramine et la sérotonine sont respectivement de 19 nM, 80 nM et 3,5 μM, comparables aux Ki de ces composés sur la liaison de la paroxétine-[3H] aux membranes de cortex cérébral de rat. La purification du transporteur ainsi obtenue est la première étape qui doit permettre d’analyser les propriétés fonctionnelles du transporteur au niveau moléculaire.

Le lait n’est pas tout à fait un aliment comme les autres puisqu’il est aussi produit par l’Homme. Cet aliment est indispensable à l’alimentation de l’enfant, car sa richesse nutritionnelle combinée à sa forme liquide en font une ration « tout en un » du jeune pendant ses premières semaines de vie. L’homme a très tôt domestiqué d’autres mammifères pour produire cet aliment nécessaire pour le jeune et l’a aussi intégré dans l’alimentation de l’adulte sous forme native ou après transformation. De fait, le lait est un des rares produits animaux avec l’oeuf qui est produit régulièrement et qu’il est possible d’obtenir sans tuer l’animal. Sa production fait pleinement partie de la fonction de reproduction et son prélèvement doit être géré pour ne pas handicaper le développement du jeune animal qui est également un élément d’avenir dans l’élevage. Les vaches laitières ont longtemps bénéficié de noms très personnalisés, voire de prénoms, jusqu’à ce que la traçabilité ne vienne proposer des identifiants plus proches du matricule de la sécurité sociale que des petits noms affectueux utilisés jusqu’alors. La traite est un moment particulier où l’éleveur se substitue au jeune pour prélever le lait plusieurs fois par jour. Tout ceci fait traditionnellement de l’élevage laitier un élevage qui associe étroitement l’homme et l’animal. Au commencement de la domestication et pendant longtemps, le principal défaut du lait a résidé dans sa faible aptitude à la conservation, nécessitant une consommation plutôt locale, le temps entre production et consommation devant rester le plus court possible. De fait, le développement de sa consommation dans les villes est récent et ne s’est pas fait sans quelques soucis (Fanica 2008). Bien entendu, les évolutions de l’industrie laitière et des transports ont permis de franchir ce double cap de la conservation et des distances, faisant en quelques décennies d’un produit local du peuple d’un terroir, riche d’identité, d’histoire et de culture (Faye et al 2010), un produit générique du commerce mondial qui s’échange entre continents suivant les règles de l’organisation mondiale du commerce et dont la demande augmente régulièrement. Ce passage du local au mondial ne s’effectue pas sans des changements radicaux des modes de production et de l’organisation des filières, avec des conséquences parfois importantes sur les territoires. La production de lait en France, pays traditionnel d’élevage bovin laitier, illustre parfaitement cette évolution et se trouve aujourd’hui à une période charnière. Riche d’une grande diversité de terroirs et de produits, la production française présente un profil original dont on ne sait pas aujourd’hui si c’est une force ou une faiblesse dans cette évolution. Depuis 1984, le système des quotas laitiers liés à la terre et non commercialisables en France a ralenti, comparativement aux pays voisins, l’évolution vers une spécialisation et une intensification des systèmes de production laitiers, mais il disparaîtra en 2015. Le contexte économique des prix des matières premières et du prix du lait devient beaucoup plus instable que par le passé. Le métier d’éleveur laitier, avec sa complexité, sa charge de travail importante, ses astreintes et la diminution de sa rémunération, devient moins attractif. La nécessaire prise en compte de l’impact de l’élevage sur l’environnement et plus globalement de la durabilité, constitue un nouveau défi qui est souvent vécu comme une contrainte supplémentaire. Cependant, les connaissances scientifiques et technologiques ont beaucoup progressé et offrent de nouveaux outils à l’élevage laitier pour construire une trajectoire originale dans cette évolution. Ce numéro spécial d’INRA Productions Animales se propose donc en quelques articles de faire un état des lieux des connaissances concernant la production laitière, ainsi que des nouveaux défis et des nouveaux outils qui s’offrent à la filière pour construire son avenir. Ce panorama n’est volontairement pas exhaustif et traitera prioritairement des vaches laitières avec cependant, lorsqu’il est apparu nécessaire, quelques exemples tirés de travaux réalisés chez les caprins. De même, il ne s’agit pas ici d’aborder la transformation du lait et les évolutions des nombreux produits transformés. Mais nous avons cherché à présenter un point sur un certain nombre de sujets en mettant en avant les avancées récentes et les défis scientifiques, techniques, économiques et organisationnels qui concernent la production laitière, en quatre grandes parties. La première plantera tout d’abord le décor du secteur laitier français. La deuxième présentera les nouvelles avancées des travaux sur la femelle laitière, la lactation et le lait. La troisième analysera les différents leviers que constituent la sélection génétique, la gestion de la santé, l’alimentation et la traite, pour mieux maîtriser la production de lait en élevage. Enfin, la dernière partie abordera des questions plus spécifiques concernant les systèmes d’élevage et leur futur. Le premier article de V. Chatellier et al fournit une analyse à la fois du bilan et des perspectives du secteur laitier français. Après une analyse du marché des produits laitiers au travers de la demande et de l’offre et des grandes stratégies des acteurs de la filière, cet article présente les spécificités françaises des exploitations laitières liées en particulier à la diversité des systèmes de production et des territoires. Cette double diversité se traduit également dans les écarts de productivité et des résultats économiques des exploitations dont la main-d’oeuvre reste majoritairement familiale, avec la question de son renouvellement qui se pose différemment selon les territoires. Enfin, à l’aune des changements importants de contexte qui se préparent avec la fin des quotas et les nouvelles relations qui se mettent en place entre producteurs et transformateurs, les auteurs étudient les différents scénarios qui en découlent et qui conduiront à l’écriture du futur du secteur laitier français dans les territoires et le marché mondial. La série d’articles sur l’animal et le lait débute par une approche systémique de l’animal laitier. La vache laitière est d’abord perçue au travers de sa fonction de production, et les modèles de prévision de la lactation se sont longtemps focalisés sur cette seule fonction. La notion d’animaux plus robustes et d’élevages plus durables (cf. Dossier « Robustesse... », Sauvant et Perez 2010) amène à revisiter cet angle d’approche pour l’élargir à ensemble des fonctions physiologiques en prenant mieux en compte les interactions entre les génotypes animaux et leurs environnements. La modélisation aborde cette complexité de deux façons contrastées, l’une plutôt ascendante en partant des mécanismes élémentaires et en les agrégeant, l’autre plutôt descendante, en partant de grandes propriétés émergeantes des principales fonctions et de leurs interactions, voire de leur compétition dans l’accès aux ressources nutritionnelles. La revue de Friggens et al aborde ainsi la question de la dynamique de partition des nutriments entre fonction physiologiques chez les vaches laitières en fonction du génotype en présentant plusieurs approches de modélisation. Cette revue s’attache à montrer l’intérêt de partir des propriétés émergeantes pour arriver à modéliser les réponses complexes (production, reproduction, composition du lait, état corporel…) d’une vache soumise à différentes conduites d’élevage au cours de sa carrière. Les outils de demain qui permettront d’optimiser la conduited’élevage face aux aléas économiques et climatiques dépendront de l’avancée de ces modèles et des connaissances scientifiques qui les sous-tendent. La fonction de lactation est la conséquence de nombreux mécanismes à l’échelle de l’animal, tout particulièrement au niveau de la glande mammaire. Le développement et le fonctionnement de cet organe caractérisé par sa cyclicité ont fait l’objet de nombreux travaux à l’Inra et dans de nombreuses équipes de recherches internationales. Il ne s’agissait pas ici de relater l’ensemble de ces travaux mais de consacrer un article aux dernières connaissances acquises sur les mécanismes de biosynthèse et de sécrétion des constituants du lait. L’article de Leroux et al présente les travaux sur la régulation de l’expression génique dans la glande mammaire avec un intérêt particulier pour les données acquises avec les nouveaux outils d’études globales de génomique expressionnelle. Ceux-ci apportent de nouvelles connaissances sur les effets des facteurs génétiques sur la biosynthèse et la sécrétion du lait, sur leur régulation nutritionnelle et sur l’interaction de ces facteurs. Ce dernier point constitue un champ d’investigation supplémentaire pour décrypter les secrets du fonctionnement mammaire avec notamment l’intervention de nouveaux acteurs que sont les petits ARN non codants (ou microARN) qui vient encore accroître la complexité du fonctionnement mammaire dans son rôle prépondérant lors de la lactation. Après avoir fait cet état des lieux des connaissances sur la biosynthèse et la sécrétion des constituants du lait au niveau de la glande mammaire, l’article de Léonil et al présente la complexité des fractions protéique et lipidique du lait et de leur assemblage en structures supramoléculaires. Ces structures finales sont sous la dépendance de la nature et de la variabilité des constituants, ellesmêmes dues aux polymorphismes des gènes responsables de leur synthèse. Ainsi, les auteurs font un état des lieux des connaissances sur la structure et le polymorphisme des gènes spécifiant les protéines coagulables du lait que sont les caséines pour arriver à l’organisation de ces dernières en micelles. Le rôle nutritionnel de ces protéines majeures du lait et leur fonction biologique sont revisitées à la lumière des connaissances croissantes sur les peptides bioactifs qu’elles contiennent. La fraction lipidique n’est pas en reste avec la présentation de sa complexité et de son organisation sous forme de globule gras ainsi que de son impact nutritionnel sur le consommateur. Enfin, la découverte récente, dans le lait, de petites particules (ou exosomes) véhiculant des protéines et des ARN ouvre de nouvelle voies d’investigation de l’impact du lait sur la santé du consommateur. La série d’articles consacrée aux leviers d’action dont disposent les éleveurs pour moduler la production laitière ainsi que la composition du lait débute par l’article de Brochard et al, qui retrace l’impact de la sélection génétique pour arriver aux apports de la sélection génomique des races bovines laitières. Un bref historique de la sélection génétique présente les progrès réalisés sur les caractères de production laitière mais aussi sur des caractères de robustesse (fertilité, mammites…) et permet ainsi de dresser le décor génétique des élevages français. L’avènement des outils de génomique grâce au séquençage du génome bovin a conduit à renouveler les perspectives de sélection des bovins laitiers (cf. Numéro spécial, «amélioration génétique" Mulsant et al 2011). La présentation brève de ces outils permet de mieux appréhender les retombées attendues. Les opportunités offertes par la sélection génomique sur les caractères laitiers sensu stricto se complètent et permettent également de proposer une sélection sur de nouveaux caractères. En effet, la prise en compte progressive d’autres caractères oriente la sélection vers une complexité accrue notamment grâce à l’établissement de nouvelles mesures phénotypiques. L’évolution vers une meilleure robustesse, une efficacité alimentaire optimisée mais aussi une empreinte environnementale réduite, sera d’autant plus envisageable que la sélection pourra s’appuyer sur des capacités de phénotypage de plus en plus fin et à grande échelle. Un autre facteur prépondérant dans l’élevage laitier concerne la gestion de la santé animale qui affecte, notamment, la durabilité des élevages sous l’angle socio-économique. Cette gestion complexe doit prendre en compte de nombreux paramètres tel que le nombre des traitements nécessaires, le temps passé, les pertes économiques directes à court et long terme, etc. Les infections ne touchent pas toutes directement la glande mammaire, mais en affectant l’animal, elles impactent la lactation, l’efficacité de production du troupeau et donc l’élevage. L’article de Seegers et al passe en revue sept maladies majeures classées en trois groupes affectant les bovins laitiers. Il présente les connaissances récentes acquises sur ces maladies et les perspectives qu’elles ouvrent pour mieux les maîtriser. Ces maladies ont bien souvent un impact économique fort sur les élevages et/ou sont transmissibles à l’Homme constituant ainsi des questionnements de recherche forts et pour lesquels les moyens d’actions sont aussi multiples que variés. De plus, les attentes sociétales visent à diminuer, autant que faire se peut, les intrants médicamenteux. L’alimentation est un levier de maîtrise de la production et de la composition du lait qui présente l’avantage d’avoir des effets rapides et réversibles. Bien que ce levier puisse également moduler la composition protéique du lait, l’impact prépondérant de l’alimentation sur la composition en acides gras du lait, dans le but de fournir aux consommateurs une qualité nutritionnelle du lait la plus favorable possible, a été mis en exergue par de nombreuses études. La détermination de la composition en acides gras des laits est de plus en plus précise, notamment du fait des nouvelles techniques qui permettent une meilleure caractérisation de ces profils. Outre l’impact de l’alimentation, les effets des apports nutritionnels chez le ruminant sur les teneurs en composés vitaminiques du lait sont également à prendre en compte dans la perspective de l’utilisation du lait comme source complémentaire naturelle de vitamines chez les sujets présentant une efficacité d’absorption réduite (tel que les jeunes ou à l’inverse les personnes âgées). L’article de Ferlay et al recense les principaux facteurs alimentaires (nature de la ration de base, supplémentation oléagineuse, différents types de suppléments lipidiques et leurs interactions) influençant la composition en acides gras et en vitamines du lait de vache. Enfin, la traite constitue un outil supplémentaire de pilotage des troupeaux en termes de production laitière mais aussi de qualité sanitaire, technologique et nutritionnelle du lait. De plus, une meilleure connaissance des effets des différentes pratiques de traite est cruciale dans le contexte actuel de gestion du travail dans les exploitations laitières (cf. Numéro spécial, « Travail en élevage », Hostiou et al 2012). Les moyens mis en oeuvre se situent à différents niveaux allant de la fréquence de traite aux systèmes de stockage des laits en passant par les réglages possibles ou les types de machines à traire. L’article de Guinard-Flament et al fait le point des connaissances actuelles sur les effets et les conséquences de modifications de la conduite des animaux à la traite. Il présente les effets de la fréquence de traite sur le niveau de production laitière et sur la composition du lait. Le contexte de la traite, avec les effets mécaniques de la machine à traire et celui du système de stockage, est également présenté dans ses multiples facettes pour souligner leur rôle prépondérant sur la qualité microbienne des laits. La conduite des vaches à la traite est également un moyen de gestion de la carrière d’une vache laitière à travers le pilotage de certaines phases du cycle de production (effets sur la reproduction et sur la durée de la lactation et leurs conséquences sur la santé de l’animal...). La dimension des systèmes d’élevage est dominée ces dernières années par la question environnementale, notamment depuis la parution du rapport de la FAO « Livestock’s long shadow » (Steinfeld et al 2006). L’élevage laitier, très consommateur de ressources de qualité, est concerné au premier rang par ce défi environnemental. Mais ces enjeux, peu perceptibles à l’échelle de l’élevage pourtant à l’origine de ces risques, sont difficiles à intégrer dans les objectifs des systèmes de production. L’article de Dollé et al sur les impacts environnementaux des systèmes bovins laitiers français apporte de nombreux éléments quantifiés sur les émissions des éléments à risque pour l’environnement par les élevages laitiers. Ces risques concernent bien entendu la qualité de l’eau, notamment via les excrétions d’azote et de phosphore, ce qui est connu depuis longtemps avec leurs impacts sur l’eutrophisation des cours d’eau et des côtes. Les risques liés à la qualité de l’air ont été pris en compte beaucoup plus récemment et concernent principalement les émissions d’ammoniac pouvant affecter la santé humaine et des gaz à effet de serre responsables du réchauffement climatique (cf. Dossier, « Gaz à effet de serre en élevage bovin : le méthane », Doreau et al 2011). Ensuite, l’article aborde la question de la biodiversité, auxiliaire de l’agriculture et des paysages, où l’élevage joue un rôle central au sein des territoires agricoles. L’article aborde pour finir la question de la quantification de ces impacts afin d’améliorer objectivement les performances environnementales des élevages et montre que performances environnementales et économiques en élevage laitier ne sont pas antinomiques. En guise de conclusion de ce numéro, J.L. Peyraud et K. Duhem se sont prêtés à un exercice d’analyse prospective des élevages laitiers et du lait de demain en reprenant certains des constats de l’article introductif, notamment sur la diversité des systèmes et des territoires, la restructuration rapide de la filière et la reconstruction du métier d’éleveur. La filière devra demain affronter la tension entre l’amélioration de la compétitivité et celle de la durabilité de l’élevage en tirant profit des innovations. La meilleure prise en compte des qualités nutritionnelles des produits et de l’évolution des demandes tout en améliorant l’intégration de l’élevage au sein des territoires constitue un double défi pour résoudre cette tension. L’analyse des auteurs prône cependant un maintien de la diversité et la complémentarité des systèmes dans une diversité de territoires pour mieux répondre aux enjeux de la société et des éleveurs. Ce numéro spécial montre combien la filière laitière est aujourd’hui plus que jamais à la croisée des chemins avec des défis économiques et sociétaux difficiles à relever dans un climat de plus en plus incertain. Entre diversité d'une part, et spécialisation et standardisation d'autre part, le chemin de la filière française reste complexe à définir. Les nombreuses évolutions des connaissances scientifiques permettent de disposer à court ou moyen terme de nouveaux outils pour relever ces défis. La sélection génomique pour disposer des animaux les plus adaptés à leur système, les modèles de prévision pour anticiper les aléas et leurs conséquences, les outils d’évaluation environnementale pour maîtriser les risques, les outils de monitoring et d’information des troupeaux d’élevage pour améliorer les conditions de travail et l’efficience des troupeaux, les possibilités de piloter la qualité des produits par les conduites d’élevage et en particulier l’alimentation, une meilleure connaissance des mécanismes de régulation de la lactation, la découverte de la richesse des constituants du lait et de leurs propriétés nutritionnelles et fonctionnelles sont autant d’atouts pour la filière pour affronter ces défis. A travers les articles de ce numéro, nous avons voulu illustrer quelques un de ces défis et des perspectives offertes par la recherche. L’enjeu sera de les mobiliser à bon escient dans le cadre de stratégies cohérentes. Cela nécessitera la collaboration de tous les acteurs de la recherche, de la formation, du développement et de la filière. A leur niveau, les articles de ce numéro, par les nombreuses signatures communes entre chercheurs, enseignants-chercheurs et ingénieurs de recherche-développement, témoignent de la vitalité des unités mixtes de recherche et des unités mixtes thématiques impliquées dans l’élevage laitier. De même, bon nombre de travaux relatés dans les articles de ce numéro sont le fruit de programmes de recherche co-financés et menés en collaboration étroite entre la recherche, les instituts technique et la filière. Nous y voyons un fort signe positif pour l'avenir de l'élevage laitier en France Cet avant-propos ne saurait s’achever sans remercier René Baumont et le comité de rédaction d’Inra Productions Animales pour l’initiative judicieuse de ce numéro spécial, mais aussi pour nous avoir aidés à mener à bien ce projet comprenant de nombreux auteurs, qui ont bien voulu se prêter à l’exercice difficile de la rédaction d’un article de synthèse qui conjugue la rigueur de l’information scientifique avec l’exigence de la rendre accessible à un large public. Ce numéro doit beaucoup aussi aux relectures constructives de nombreux collègues que nous remercions ici anonymement. Enfin, cet ouvrage doit aussi sa qualité à un travail remarquable d’édition technique assuré par Pascale Béraudque nous associons à ces remerciements. Nous avons eu la primeur de ces articles et nous espérons que vous partagerez l’intérêt que nous avons eu à leur lecture à la fois instructive, enrichissante et propice à nourrir notre réflexion pour le futur de la recherche-développement dans le domaine de l’élevage bovin laitier.Philippe FAVERDIN, Christine LEROUX RéférencesDoreau M., Baumont R., Perez J.M., (Eds) 2011. Dossier, Gaz à effet de serre en élevage bovin : le méthane. INRA Prod. Anim., 24, 411-474. Fanica P.O., 2008. Le lait, la vache et le citadin. Du XVIIe au XXe siècle. Editions Quae, Paris, France,520p. Faye B., Bonnet P., Corniaux C., Duteurtre G., 2010. Peuples du lait. Editions Quae, Paris France, 160p. Hostiou N., Dedieu B., Baumont R., (Eds) 2012. Numéro spécial, Travail en élevage. INRA Prod. Anim., 25, 83-220. Mulsant P., Bodin L., Coudurier B., Deretz S., Le Roy P., Quillet E., Perez J.M., (Eds) 2011. Numéro spécial, Amélioration génétique. INRA Prod. Anim., 24, 283-404. Sauvant D., Perez J.M., (Eds) 2010. Dossier, Robustesse, rusticité, flexibilité, plasticité, résilience… les nouveaux critères de qualité des animaux et des systèmes d'élevage. INRA Prod. Anim., 23, 1-102. Steinfeld H., Gerber P., Wassenaar T., Castel V., Rosales M., de Haan C., 2006. Livestock's long shadow: environmental issues and options. Food and Agriculture Organization of the United Nations,414p.

Les modifications co- et post-traductionnelles affectant le N-terminal des protéines, conditionnent fortement leur capacité à réaliser leur activité biologique. Quatre modifications de ce type sont au centre de ce projet. : l’excision de la première méthionine des protéines (NME), la N-myristoylation (MYR), la N--acétylation (NAA) et la S-palmitoylation. Dans un premier temps l’exploitation de données expérimentales couvrant différents organismes et différents Règnes a permis d’élaborer des motifs de prédiction de la NME et la NAA. En parallèle, des analyses expérimentales concernant la MYR ont été menées avec deux NMTs d’origine animale et végétale sur un jeu de 288 peptides modèles. Environ 30% de ces peptides sont potentiellement positifs à la MYR. Mes données indiquent des différences de spécificité de substrat entre ces deux enzymes. Ces données n’ont pas permis d’aboutir à une prédiction plus fine de la MYR que celle utilisant des motifs. Enfin, des observations de l’impact de certains de ces peptides sur la localisation subcellulaire de la GFP, ont été effectuées. Ces analyses confirment que la MYR de la plupart des peptides efficacement modifiés in vitro se concrétise par une localisation à membrane de la protéine in vivo. Cette étude conforte mon approche in vitro et permet de mieux cerner les seuils relatifs à la capacité de telle ou telle protéine de subir ou non la MYR. L’ensemble de ces études de spécificité des quatre familles d’enzymes m’a permis d’élaborer une plateforme de prédiction : TermiNator (http://www. Isv. Cnrs-gif. Fr/terminator3/) permettant à tout protéome d’e��tre annoté aisément pour chacune de ces quatre modifications N-terminales
Co- and post-translational modifications strongly affect proteins final functionality. Among those, the most frequents are early modifications affecting the N-terminus of the protein. This work deals with four such : N-terminal methionine excision (NME), N-myristoylation (MYR), N--acetylation (NAA) and S-palmitoylation. On one side, my work consisted in managing some experimental data for different organisms coming from different kingdoms and elaborating predictive patterns for NME and NAA. On the other side, I performed experiments about MYR with two NMTs originating from the animal and plant kingdom on a 288 peptides set expected to sample the proteome diversity. About 30% were identified as potential MYR substrates. My data reveal specificity differences between the two enzymes. In the end, it was not possible to elaborate a more accurate predictive motif than the one already elaborated. In order to complete this work, I investigated the MYR impact on the subcellular localisation of some of those peptides. It could confirm that efficient MYR as evidenced in vitro induce in vivo localisation of the the protein in the membranes. Those in vivo results reinforce the significance of our in vitro analyse and help understanding myristoylation status of our different peptides. Specificity features of each of those modifications were used to elaborate the predictive platform TermiNator (http://www. Isv. Cnrs-gif. Fr/terminator3/). TermiNator is available for all the scientist community. Any proteome can be annotated for those four N-terminal modifications with this unique tool

Dans ce travail de thèse, nous avons développé et optimisé une stratégie originale pour la caractérisation des extrémités N-terminales des protéines et des sites de clivages protéolytiques. Elle s'appuie sur la dérivation chimique spécifique des amines N-terminales et nous l'avons adapté à différents types d'échantillons biologiques. L'application de cette stratégie dans des études en biologie nous a permis d'apporter plusieurs éléments de réponse à différentes problématiques. Nous avons ainsi caractérisé les peptides de transit des protéines mitochondriales humaines et ainsi validé/corrigé expérimentalement leurs prédictions dans les banques de données. Nous avons aussi appliqué cette stratégie à l'étude du protéome du parasite P. falciparum. La mise au point de la dérivation N-terminale de protéines immobilisées dans un gel SDS PAGE nous a permis d'étudier le mécanisme d'export des protéines de ce parasite vers sa cellule hôte et de déterminer le rôle des acides aminés impliqués dans cet export. Un réactif de dérivation marqué aux isotopes stables permet d'effectuer des études différentielles des processus protéolytiques que subissent les protéines. Cette stratégie quantitative a été appliquée à l'étude du protéome hépatique du rat soumis au jeûne expérimental. D'autres applications de l'analyse protéomique en biologie sont aussi présentées dans ce manuscrit.

L'étude des modifications post-traductionnelles a connu au cours des dernières années un regain d'intérêt notable. Tout d'abord car elle s'effectue aujourd'hui au travers d'approches basées sur la spectrométrie de masse, technique qui pendant cette période a connu de profonds bouleversements, conduisant à des études plus aisées et systématiques.Mais aussi car tant par leur variété que par le rôle qu'elles jouent dans la vie et la régulation cellulaire, ces modifications ne peuvent plus être négligées. Par ailleurs au cours de ces quinze dernières années, nous avons assisté concernant les procaryotes à un changement total de paradigme. En effet à la fin des années 90, l'idée dominante était que ces modifications pouvaient exister chez ceux-ci mais de façon très partielle et/ou très particulière.Dans ce travail, les divers degrés d'iodation de la tyrosine ont été sondés par une approche de type «shotgun » sur un organe entier, la thyroïde de souris. L'efficacité de ce type d'approche démontrée, les modifications post-traductionnelles potentiellement présentes dans des organismes modèles radiorésistants, la bactérie Deinococcus deserti et l'archée Thermococcus gammatolerans ont été analysées. Dans le premier cas, les données de protéomique montrent que de nombreuses acétylations N-terminales portent sur un motif spécifique (essentiellement des thréonines et sérines), cas très atypique pour une bactérie. Chez Thermococcus gammatolerans les acétylations N-terminales sont rares, mais la présence d'acétylations sur les chaînes latérales des lysines est notable. La présence de phosphorylations sur ces mêmes protéines, laisse entrevoir un possible phénomène de « cross talk » entre les lysines acétylées et les sérines et/ou thréonines phosphorylées.Ici, nous démontrons que la complexité du protéome chez les procaryotes par le biais des MPT est bien réelle et que de possibles interdépendances entre MPT mériteraient un regard nouveau
Recently, the study of post-translational modifications has greatly evolved, mainly because of crucial progresses in mass spectrometry methodology which have allowed high-throughput, high resolution analysis. Their variety and their role in the regulation of key molecular mechanisms are increasingly documented. In this work, the different degrees of iodination of tyrosine were probed with a "shotgun" approach carried out from an entire organ, the mice thyroid. Post-translational modifications present in two radioresistant organism models, the bacterium Deinococcus deserti and the archaeon Thermococcus gammatolerans, were analyzed. The large scale exploration of N-terminal acetylation in D. deserti indicates a specific pattern of this modification on serine and threonine, as well as an atypical, high propension to acetylation with 50% of modified N-termini. In T. gammatolerans, N-terminal acetylation is rare, but the presence of acetylation on lysine side chains is significant. The presence of phosphorylation on these proteins suggests a potential "cross talk" between the acetylated lysine and phosphorylated serine or threonine residues. This work demonstrates that the complexity of the proteome in prokaryotes through post-translational modifications is higher than expected when extremophiles are scrutinized compared to classical prokaryote models. Interdependencies between post-translational modifications definitively deserve a fresher look

Lors de la photosynthèse, l’assimilation sous formes de glucides du dioxyde de carbone atmosphérique (CO₂), le principal gaz à effet de serre anthropique, est catalysée par l'enzyme Rubisco, la protéine la plus abondante sur terre. La grande sous-unité de la Rubisco (RbcL) subit une voie de maturation unique conduisant à des modifications N-terminales inhabituelles. Ce mécanisme conservé chez les plantes, résulte en une proline acétylée N-terminale en position 3. Décrypter la voie de maturation de Rubisco est donc une question clé pour la fixation du CO₂ dans le contexte des changements climatiques et du réchauffement climatique. Mon projet de doctorat visait à découvrir la machinerie à l'acétylation de Pro3 et à comprendre la pertinence fonctionnelle associée. Tout d'abord, deux cadres de lecture ouverts (ORFs) chez Arabidopsis thaliana ont été identifiés comme candidats potentiels pouvant contribuer au rocessus. Les fonctions de deux aminopeptidases conservées ont été testées in vitro et dans des lignées d'Arabidopsis thaliana mutantes dépourvues d’activité. Je démontre que l’une est spécifiquement responsable du clivage du résidu 2, alors qu'e l’autre ne contribue pas à la maturation des protéines N-terminales du plaste. Par ailleurs, mes données démontrent que l'acétylation de Pro3 est catalysée par une seule des isoformes d’acétyltransférases présentes dans le plaste. Ainsi, la machinerie de modification N-terminale unique impliquée dans le traitement de RbcL repose sur deux enzymes dédiées à la maturation de RbcL. J'ai pu aussi reconstituer cette voie de maturation chez E. coli. Enfin, j'ai étudié comment ces modifications RbcL affectent l'assemblage, l'activité et l'accumulation de la Rubisco
During photosynthesis, atmospheric carbon dioxide (CO₂), the prevalent anthropogenic greenhouse gas, is assimilated into carbohydrates by the enzyme Rubisco, the most abundant protein on earth. The large subunit of Rubisco (RbcL) undergoes a unique maturation pathway leading to unusual N-terminal modifications. This mechanism is conserved in plants, resulting in an N-terminal acetylated proline at position 3. Unravelling the maturation pathway of Rubisco is therefore a key challenge for CO₂ fixation in the context of climate change and global warming. My PhD project aimed at discovering the machinery leading to Pro3 acetylation and unmasking the associated functional relevance. First, two open reading frames (ORFs) in Arabidopsis thaliana were identified as putative candidates that might contribute to the proteolytic part of this process. The functions of two conserved aminopeptidases were challenged in vitro assay and in knockout Arabidopsis thaliana lines. I showed that one protease is specifically in charge of residue 2 release, while the second does not contribute to N-terminal protein maturation in the plastid. In addition, my data demonstrates that Pro3 acetylation is catalysed by only one acetyltransferase isoform occurring in the plastid. Together, the unique N-terminal modification machinery involved in RbcL processing relies on two enzymes that are dedicated to RbcL processing. I could reconstitute the maturation pathway in E. coli. Finally, I have investigated how the N-terminal modifications of RbcL affect Rubisco assembly, activity, and accumulation

Les mitochondries sont des organites complexes impliquant un millier de protéines, la plupart codées dans le génome nucléaire. Leur biogenèse a nécessité au cours de l’évolution la mise en place de systèmes efficaces d’adressage et d’import protéique, et des défaillances de ces systèmes sont associées à des pathologies graves, neuropathies, troubles cardiovasculaires, myopathies, maladies neurodégénératives ainsi que cancers. De nombreuses protéines mitochondriales possèdent en N-terminal une séquence d’adressage appelée MTS (Mitochondrial Targeting sequence) qui forme une hélice alpha amphiphile essentielle pour leur import mitochondrial. La séquence des divers MTSs est néanmoins très variables et leur caractéristiques critiques ne sont pas encore bien comprises. Le point de départ de ma thèse est la découverte, chez les levures, d’une surreprésentation en position 2 des séquences MTSs de 4 acides aminés hydrophobes (F, L, I, W). Au cours de mes années de thèse, j’ai pu confirmer, par des expériences de mutagenèse dirigée, le rôle critique de la nature du résidu en position 2 des MTSs. En effet, grâce au développement d’un système novateur de criblage des défauts d’import basé sur le sauvetage fonctionnel de la toxicité d’une protéine mitochondriale, j’ai pu observer que seuls les résidus surreprésentés en position 2 des protéines mitochondriales permettaient un import efficace. Mon travail a ainsi démontré l'existence de fortes contraintes évolutives s’exerçant au niveau de la position 2 des MTSs dont la compréhension pourrait à terme être utile pour optimiser l’adressage mitochondrial de protéines thérapeutiques chez des patients atteints de maladies mitochondriales
Mitochondria are complex organelles involving a thousand proteins, most of which are encoded in the nuclear genome. Their biogenesis has required the evolutionary development of efficient protein addressing and import systems, and failures of these systems are associated with serious pathologies, neuropathies, cardiovascular disorders, myopathies, neurodegenerative diseases and cancers.Many mitochondrial proteins have an N-terminal addressing sequence called MTS (Mitochondrial Targeting Sequence) which forms an amphiphilic alpha helix essential for their mitochondrial import. However, the sequence of the various MTSs is highly variable and their critical characteristics are not yet well understood. The starting point of my thesis was the discovery in yeast of an overrepresentation of 4 hydrophobic amino acids (F, L, I, W) at position 2 of the MTSs sequences. During my thesis, I was able to confirm the critical role of the nature of the residue in position 2 of the MTSs through directed mutagenesis experiments. Indeed, thanks to the development of an innovative system for screening import defects based on the functional rescue of the toxicity of a mitochondrial protein, I was able to observe that only residues overrepresented at position 2 of mitochondrial proteins allowed efficient import. My work has thus demonstrated the existence of strong evolutionary constraints at position 2 of MTSs, the understanding of which could ultimately be useful for optimising the mitochondrial addressing of therapeutic proteins in patients suffering from mitochondrial diseases

La O-N-acétylglucosaminylation ou O-GlcNAc, est une glycosylation cytosolique et nucléaire correspondant à l'addition d'un motif O-GlcNAc sur des résidus sérine et thréonine des protéines. Cette glycosylation dynamique et réversible est impliquée dans de nombreux processus cellulaires comme la transcription, le cycle cellulaire, la signalisation intracellulaire ... mais également dans des pathologies comme le cancer, les maladies neurodégénératives et le diabète. Peu de travaux se sont intéressés au rôle que la O-GlcNAc pourrait jouer dans le muscle strié. Pourtant, le muscle squelettique est un modèle intéressant pour l'étude de la O-GlcNAc, puisque son métabolisme dépend fortement du glucose, que de nombreux processus musculaires, tels que la contraction, dépendent de la phosphorylation et qu'il peut adapter son métabolisme énergétique aux conditions physiologiques. Or, la O-GlcNAc est à la fois dépendante du taux de glucose mais peut également interférer avec la phosphorylation par l'intermédiaire d'une balance phosphorylation/ O-N-acétylglucosaminylation. Nous avons identifié un grand nombre de protéines modifiées par la O-GlcNAc, en particulier les chaînes lourdes et légères de myosine, l'actine et la tropomyosine. L'analyse du rôle de la O-GlcNAc sur l'activité contractile, et en particulier sur la sensibilité calcique des fibres musculaires, démontre que cette glycosylation pourrait jouer un rôle modulateur dans l'activité contractile des fibres musculaires via des interactions protéine-protéine mais également des motifs qui ne sont pas engagés dans des interactions. Nous avons identifié plusieurs sites O-GlcNAc sur deux protéines clés de la machinerie contractile du muscle squelettique, l'actine et la myosine. Un site a été localisé sur la séquence 198-207 de l'actine et quatre autres ont été identifiés dans la partie hélicoïdale de la région carboxy-terminale de la myosine et correspondent aux séquences 1094-1106; 1295-1303; 1701-1712; 1913-1922. Ces sites pourraient être impliqués dans des interactions protéine-protéine, dans polymérisation des protéines et également jouer un rôle dans la modulation des propriétés contractiles du muscle squelettique. Enfin, nous mettons en évidence la possible implication de la O-GlcNAc dans un modèle d'atrophie fonctionnelle (Bed-rest) chez l'humain. En premier lieu, nous avons démontré l'existence d'une balance phosphorylation/O-GlcNAc de la MLC2 au cours de l'atrophie musculaire. Cette balance pourrait moduler l'activité ou les propriétés de cette protéine au rôle important dans la modulation de la force de contraction. En outre, l'analyse du taux global de O-GlcNAc suggère que le taux de O-GlcNAc est lié au développement de l'atrophie musculaire. L'ensemble de ces résultats démontre que la O-GlcNAc joue un rôle qui pourrait être tout autant important dans la physiologie musculaire que la phosphorylation
The O-linked N-acetylglucosaminylation termed O-GlcNAc is a dynamic cytosolic and nuclear glycosylation on serine and threonine residus. This dynamic and reversible glycosylation is involved in many physiological as weIl as pathological processes such as diabetes, neurodegenerative diseases, cancer or cardiac ischemia. Only few studies have been performed about the role of O-GlcNAc in skeletal muscle. However, the skeletal muscle is an interesting model to study the O-GlcNAc since i) its metabolism depends on glucose, ii) many muscular processes such as contraction are dependent on phosphorylation, and iii) there is a plasticity of the muscle metabolism depending on the physiological conditions. O-GlcNAc is dependent also on the level of glucose and can interfere with phosphorylation through a phosphorylation/glycosylation balance. We clearly demonstrated that a number of key contractile proteins i.e myosin heavy and light chains and actin are O-GlcNAc modified. The role of this post-translational modification in the contractile properties was investigated by establishing T/pCa curves on skinned fibers. This study demonstrated that O-GlcNAc moieties involved in protein-protein interactions or not could modulate calcium activation properties and therefore that O-GlcNAc motifs could be involved in the modulation of contractile force. Using a mass spectrometry-based method, we determined the localization of one O-GlcNAc site in the suddomain 4 of actin (séquence 198-207) and four O-GleNAc sites in the light meromyosin region of myosin heavy chains (séquences 1094-1106; 1295-1303; 1701-1712; 1913-1922). These sites might be involved in protein-protein interactions or in the polymerization of MHC or could modulate the contractile properties of skeletal muscle. Finally, we studied the implication of O-GlcNAc in a human model of muscle atrophy (Bed-Rest). We demonstrated the existence of a phosphorylation/O-GleNAc balance for MLC2 that could modulate the activity and properties of this protein which bas a key role in the modulation of force. Moreover, our data suggested that O-GlcNAc level might be involved in the control of protein homeostasis and muscular atrophy in human as in rat. AlI these data demonstrate that O-GlcNAc is an important post-translational modification in the muscle physiology

La structuration sarcomérique, essentielle au muscle squelettique, est remarquablement organisée par de nombreuses protéines myofilamentaires interagissant entre elles. Plusieurs de ces protéines sont modifiées par une glycosylation atypique, la O-N-acétyl-β-D-glucosaminylation (O-GlcNAcylation), similaire en certains aspects à la phosphorylation et connue pour être un modulateur de l’activité contractile. Cependant à ce jour, son rôle dans l’organisation sarcomérique n’a pas été caractérisé. Lors de cette thèse, des traitements pharmacologiques appliqués sur des myotubes C2C12 ont permis de moduler de manière sensible et dynamique le taux de O-GlcNAcylation du myofilament, associé à des changements de la morphométrie du sarcomère et à des remaniements de certains complexes protéiques incluant des protéines structurales clé du sarcomère. En particulier, l’interaction entre la desmine et son chaperon moléculaire, l’αB-cristalline, était modulée dépendamment de la O-GlcNAcylation dans un dialogue étroit et complexe avec la phosphorylation. De plus, certains sites de O-GlcNAcylation ont été localisés sur des protéines myofilamentaires telles que la desmine au niveau d’un site connu pour être muté dans les desminopathies, l’αB-cristalline dans un domaine d’interaction avec la desmine, et la titine où plusieurs sites ont été identifiés en cluster dans un domaine d’interaction essentiel. L’ensemble de ces résultats démontrent que la O-GlcNAcylation est impliquée dans la structure du sarcomère et de son interactome, et amènent de nouvelles données quant à la compréhension de la physiopathologie de certaines maladies musculaires caractérisées par une désorganisation du sarcomère
The sarcomere structure, essential for skeletal muscle, is strikingly organized by several protein-protein interactions between myofilament proteins. Many of them are modified by an atypical glycosylation, the O-linked N-acetyl-glucosaminylation (O-GlcNAcylation), similar in some aspects to phosphorylation, and known to be a modulator of the contractile activity. However to date, its role in sarcomeric organization remains to be considered. In this Ph.D, some pharmacological treatments applied to C2C12 myotubes have modulated the global O-GlcNAc level of the myofilament-enriched fraction in a dynamic and sensitive manner, associated to changes of the sarcomeric morphometry and of some protein complexes including key structural proteins of the sarcomere. Notably, the interaction between desmin and its molecular chaperone, αB-crystallin, have been modulated depending on the O-GlcNAcylation within an extensive crosstalk and interplay with phosphorylation. Moreover, some O-GlcNAc sites have been located in myofilament proteins, such as desmin in a site known to be mutated in desminopathy, αB-crystallin within a desmin binding domain, and titin where some O-GlcNAc sites have been identified in cluster within an essential interaction domain. Taken together, the results suggested that O-GlcNAcylation is involved in sarcomeric structure and its interactome. This work provide new insights in the understanding of the physiopathology of some muscular diseases where the sarcomere is disorganized

Discipline récente, la chimie supramoléculaire est l'un des domaines les plus fertiles de la recherche chimique. Motivé par le défi que représente la reconnaissance moléculaire sur mesure d'édifices complexes, un grand intérêt est apparu pour la conception et la synthèse des récepteurs macrocycliques polyfonctionnalisés. Nous avons récemment décrit une nouvelle classe de récepteurs moléculaires accessibles et polyvalents: les Dyn[n]arenes. Cette nouvelle classe est obtenue à partir de briques moléculaires 1,4-dithiophénols fonctionnalisés en position ortho assemblées par des liaisons disulfures. Cette stratégie de macrocyclisation contrôlée thermodynamiquement permet de produire de grandes quantités de produit final avec un moindre coût synthétique. Des récepteurs sur-mesure pour la reconnaissance d'anions, de cations et de zwitterions ont été obtenus par cette approche polyvalente. En particulier, le Dyn[4]arene octacarboxylate a montré la capacité de reconnaître sélectivement des dérivés de la lysine par via un ajustement induit asymétrique du récepteur lors de l'association. L'utilisation de ce récepteur pour reconnaître des peptides et protéines portant en position N-terminale une lysine a été étudiée. Enfin, la post-fonctionnalisation de ces Dyn[4]arenes a été explorée afin d'améliorer leur solubilité et leur propriétés de reconnaissance vis-à-vis de cibles biologiquement actives, ainsi que pour étudier la possibilité de leur greffage sur phase solide et leur utilisation en chromatographie d'affinité
As a recent discipline, supramolecular chemistry is one of the most active and fast-growing fields of chemical research. Driven by the challenge that tailored molecular recognition of complex molecules represents, a large interest has grown for the design and synthesis of multi-functionalized macrocyclic receptors. We recently described a new class of accessible and versatile molecular receptors: Dyn[n]arenes. This new class is obtained from 1,4-dithiophenols units functionalized in ortho position and assembled by disulfide linkages. This strategy of thermodynamically controlled macrocyclization allows producing large amounts of final product with a low synthetic cost. On demand receptors for anions, cations and zwitterions were obtained by this versatile approach. Particularly, the octacarboxylate-bearing dyn[4]arene showed the ability to selectively recognize Lysine derivatives via an asymmetric induced adjustment of the receptor upon the complexation. The use of this receptor to recognize N-terminal Lysine tagged peptides and proteins have been investigated. Finally, post-functionalization of Dyn[4]arenes have been explored to improve their solubility and recognition properties toward biologically active target and to investigate their solid phase grafting to be implemented in affinity chromatography

La production de protéines d'intérêt thérapeutique dans des plantes transgéniques suppose que la cellule végétale soit capable d'effectuer les modifications post-traductionnelles, en particulier la N-glycosylation, indispensables à la biosynthèse d'une protéine biologiquement active et stable. Les données actuelles relatives à la N-glycosylation des protéines végétales étant encore parcellaires, nous avons cherché à réaliser une analyse comparée de la biosynthèse et la maturation des N-glycannes dans différents systèmes constitutifs du règne végétal et au sein de différents organes d'une même plante. Nous avons pour cela exprimé de façon recombinante une glycoprotéine modèle végétale, la phytohémagglutinine de haricot (PHa) dans différents systèmes végétaux. Cette étude a nécessité préalablement la mise au point d'un ensemble de stratégies permettant d'établir de façon qualitative et quantitative la N-glycosylation d'une glycoprotéine végétale. Ainsi, après expression de la PHa dans un système végétal transformé (plante, cellules en culture) via Agrobacterium tumefaciens, la PHa recombinante est isolée par chromatographie d'affinité, puis analysée sur empreinte au moyen de sondes spécifiques. Ensuite les N-glycannes sont libérés et analysés par chromatographie et spectrométrie. Cette étude a permis d'établir que les processus de glycosylation d'une glycoprotéine vacuolaire sont conservés dans les différents systèmes végétaux étudiés et au sein des différents organes d'une plante. Par ailleurs, cette stratégie d'analyse a été appliquée à l'ensemble des N-glycannes associés aux protéines d'Arabidopsis thaliana, plante de référence dans le domaine végétal et chez un mutant d'A. Thaliana affecté dans les processus de glycosylation. Cette étude a permis de démontrer les potentialités des stratégies développées au cours de cette thèse pour l'étude de mutants végétaux.

L'inter-conversion du tachyzoïte virulent en bradyzoïte quiescent est au centre de la pathogenèse et de la pérennité du parasite protozoaire Toxoplasma gondii. Les bases moléculaires régissant cette différenciation parasitaire n'ont pas encore été complètement élucidées à ce jour. L'inter-conversion est marquée par l'expression spécifique de stade d'un grand nombre de protéines, conséquente à une régulation fine des gènes du parasite. Notre laboratoire a notamment mis en évidence l'existence de deux protéines homologues de l' énolase, ENO 1 exprimée chez le bradyzoïte, et ENO2 exprimée chez le tachyzoïte. Ces deux enzymes glycolytiques, ordinairement cytoplasmiques, sont localisées dans le noyau des parasites pendant la réplication active et au cours du processus d'inter-conversion. L'obtention de tachyzoïtes transgéniques sur-exprimant ENOl ou ENO2 en fusion avec l'épitope HA, a permis de confirmer la localisation nucléaire des deux protéines et de mettre en évidence l'induction de l'expression de gènes spécifiques du stade bradyzoite, suggérant un rôle de régulateur génique de ces enzymes glycolytiques. Une cinétique in vitro de l'adressage nucléaire d'ENO2 dans le tachyzoïte a révélé que la localisation nucléaire de cette enzyme était corrélée aux stades précoces de la réplication parasitaire. L'étude du processus autorisant la localisation nucléo-cytoplasmique des deux énolases a permis de démontrer que ENO1 et probablement ENO2 portent un ou plusieurs résidus O-GlcNAc, modification posttraductionnelle agissant de concert avec la phosphorylation et permettant la localisation nucléocytoplasmique. Le gène codant pour l'enzyme permettant de greffer ces résidus O-GlcNAc sur les protéines, la O-GlcNAc transférase ou OGT, a été identifié par bio-informatique et partiellement cloné. L'analyse par Blast de l'OGT putative ainsi qu'une étude phylogénétique ont mis en évidence la forte homologie de cette protéine avec les OGTs végétales, les protéines SPINDLY, rappelant le lien entre les Apicomplexa et les micro-organismes photosynthétiques. Ce travail démontre pour la première fois l'existence de la O- N-acétylglucosaminylation et de l'OGT chez Toxoplasma gondii.