Dissertations / Theses: 'Caractérisation biophysique'

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Muir, Kyle. "Caractérisation biochimique et biophysique du complexe cohésine." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAV005/document.

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Abstract:

L'appariement des chromatides sœurs est un prérequis fondamental pour la ségrégation fidèle du génome. Cet assemblage est précisément régulé par plusieurs facteurs modulant la solidarité entre le complexe formant la cohésine et les chromosomes. Un de ces facteurs, Pds5, engage la cohésine par le biais de SCC1 et participe à la fois au renforcement de la cohésion, et inversement à la libération de la cohésine de la chromatine. Dans cette thèse, la structure cristalline du complexe entre les protéines de levure Pds5 et SCC1 est présentée. Celle-ci permet la compréhension de la fonction moléculaire de Pds5. Pds5 forme un « heat-repeat » allongé qui se lie à SCC1 via une interface dont sa séquence reste conservée. Suite à la caractérisation biologique et biochimique de cette structure, cette thèse démontre que l'intégrité de l'interface entre Pds5 et SCC1 est indispensable pour le recrutement de Pds5 à la cohésine et que son abrogation conduit à la perte de la cohésion entre les chromatides sœurs ainsi que la perte de la viabilité cellulaire. Les résultats présentés dans cette thèse suggèrent donc que Pds5 est constitutivement lie au cœur de la sous-unité de la cohésine
Sister chromatid cohesion is a fundamental prerequisite to faithful genome segregation. Cohesion is precisely regulated by accessory factors that modulate the stability with which the cohesin complex embraces chromosomes. One of these factors, Pds5, engages cohesin through Scc1 and participates both in the enhancement of cohesion, and conversely in mediating the release of cohesin from chromatin. In this thesis the crystal structure of a complex between budding yeast Pds5 and Scc1 is presented, thus elucidating the molecular basis of Pds5 function. Pds5 forms an elongated HEAT repeat that binds to Scc1 via a conserved surface patch. Through complementary cell biological and biochemical characterisation of this structure, the thesis demonstrates that the integrity of the Pds5–Scc1 interface is indispensable for the recruitment of Pds5 to cohesin, and that its abrogation results in loss of sister chromatid cohesion and cell viability. The results presented in this thesis therefore suggest that Pds5 is a constitutively bound, core subunit of cohesin

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Bourdoncle, Anne. "Caractérisation biophysique des interactions des récepteurs des oestrogènes humains." Montpellier 1, 2004. http://www.theses.fr/2004MON13522.

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Abstract:

Le recrutement de complexes protéiques au niveau des gènes au moment de l'initiation de la transcription est une étape fondamentale de la régulation génique. Trois sous catégories de facteurs de transcription sont recrutés au niveau du gène régulé. Les facteurs basaux sont impliqués dans l'initiation de la transcription et ils s'associent avec l'ARN polymérase II. Les facteurs en amont reconnaissent de courtes séquences consessus sur l'ADN en amont du point d'initiation de la transcription. Ils sont ubiquitaires et leur activité n'est pas régulée. Les facteurs inductibles fonctionnent de la même façon que les facteurs amonts mais ils possèdent la capacité de réguler. Ils sont synthétisés ou activés à certains moments ou dans certains tissus. Ils se lient à des sites spécifiques de gènes particuliers et sont appelés / éléments de réponse.

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Chervy, Pierre. "Caractérisation biophysique des interactions entre le Lanréotide et des membranes lipidiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS306.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est de caractériser l’interaction entre le Lanréotide – un octapeptide dicationique – et des membranes composées de lipides. Bien que ce peptide soit très soluble, il possède des propriétés d’autoassemblage. Au-delà d’une concentration critique – qui est sensible à la température et à la force ionique – ce peptide s’auto-assemble en nanotubes dont la structure a été résolue par l’équipe. Ce travail de thèse comporte deux volets : d’une part l’étude de l’interaction entre le Lanréotide et des membranes anioniques, d’autre part l’étude de l’interaction entre le Lanréotide et des membranes neutres.Nous adoptons une approche structurale afin de caractériser les mélanges membrane-peptide : diffusion de rayons X, spectroscopie infrarouge (ATR-FTIR), microscopie électronique (coloration négative et cryofracture) ; ainsi qu’une approche quantitative (ultrafiltration et dosage) afin de déterminer la stœchiométrie des interactions. En présence de lipides anioniques, le Lanréotide interagit en totalité avec les membranes jusqu’à les saturer. Cette interaction, qui n’est pas abolie à forte force ionique (2M de NaCl ou de phosphate), provoque un autoassemblage du peptide à la surface des membranes. Ce phénomène génère des autoassemblages mixtes constitués d’un empilement de bicouches de peptide prises en sandwich entre des bicouches de lipides. Ces empilements s’enroulent selon une spirale d’Archimède, c’est-à-dire une spirale régulière dont le pas est constant. Dans ces assemblages mixtes le peptide est organisé dans un nouveau mode d’assemblage dont la structure est ici résolue.Dans le cas des mélanges membranes neutre-Lanréotide, un coefficient de partage du peptide entre l’eau et les lipides est mis en évidence. Ceci suggère que dans ces conditions le peptide peut traverser les membranes. Enfin l’interaction du Lanréotide avec ces membranes provoque une diminution de sa concentration critique d’assemblage
The aim of this work is to characterize the interaction between the Lanreotide – a dicationic octapeptide – and membranes composed of lipids. Even if the peptide is very soluble, it has self-assembling properties. Above the critical concentration – which is sensitive to both temperature and ionic strength – the peptide self-assembles into nanotubes whose structure has been solved by the team. The present work is divided into two parts: on one side the study of the interaction of the Lanreotide with anionic membranes, on the other one the study of the interaction of the Lanreotide with neutral membranes.We adopted a structural approach to characterize the membrane-peptide mixture: X-ray scattering, vibrational spectroscopy (ATR-FTIR), electron microscopy (negative staining and freeze-fracture) ; we also used a quantitative approach (ultrafiltration and peptide quantification) in order to determine the stoichiometry of the interaction. In the presence of anionic lipids, the peptide interacts with membranes until its saturation. This interaction, which is not abolished at high ionic strength (2M NaCl or phosphate), induces the self-assembly of the peptide at the surface of the membrane. This phenomenon generates mixed self-assemblies composed of a stack of peptide bilayers sandwiched by lipids bilayers. These stacks wrap into an Archimedian spiral which is a regular spiral with a constant step. In these mixed assemblies, the peptide is organized in a new architecture compared to the self-assemble nanotubes. This new structure has been characterized and solved in this study.In the case of neutral membrane-Lanreotide mixture, the peptide partitions between water and lipids. This observation suggests that in this condition the peptide is able to cross the membranes. The peptide-membrane interaction also decreases the critical concentration of the peptide

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Sevajol, Marion. "Caractérisation structurale et biophysique de Elmo1 et des interactions avec son partenaire." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00875173.

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Abstract:

Les protéines eucaryotes Elmo (Engulfment and Cell Motility) forment une famille de régulateurs conservés qui jouent un rôle central dans les processus biologiques reposant sur le remodelage du cytosquelette d'actine comme la phagocytose et la migration cellulaire et régulé par les GTPases de la famille Rho. Les protéines Elmo régulent la fonction des protéines Dock (Downstream of Crk), qui sont des Facteurs d'Echange de Guanine (GEF) atypiques pour les GTPases Rac1 et Cdc42. Le mécanisme de régulation connu à ce jour, repose sur l'interaction entre les 200 résidus C-terminaux d'Elmo et les 180 premiers résidus N-terminaux de Dock. Cependant, le rôle précis des différents domaines et motifs identifiés dans ces régions n'est pas encore défini. En effet, les données fonctionnelles, biochimiques et structurales rapportées à ce jour semblent contradictoires quant à la contribution de l'extrémité C-terminale d'Elmo qui comprend un motif polyproline et le domaine SH3 N-terminal de Dock. Nous avons donc étudié la contribution de l'extrémité C-terminale de Elmo1 à l'interaction entre Elmo1 et le domaine SH3 de Dock1 en utilisant notamment la résonance plasmonique de surface. Nos données démontrent la capacité du domaine SH3 de Dock1 à interagir avec Elmo1, indépendamment de l'extrémité C-terminale contenant le motif polyproline. Toutefois, la présence de cette région conduit à une augmentation significative du temps de demi-vie du complexe Elmo1/Dock1. En parallèle, des expériences de diffusion des rayons X aux petits angles nous ont permis de déterminer des enveloppes tridimensionnelles de la protéine Elmo1. Ces données nous permettent ainsi de proposer un premier modèle à basse résolution dans lequel nous localisons les parties N et C-terminales de Elmo1. De façon surprenante cette étude semble indiquer un changement de conformation de la région N-terminale de Elmo1 ainsi qu'une interaction possible de cette même région avec le domaine SH3 de Dock1.

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Djerad, Salah-Eddine. "Caractérisation rhéologique des matériaux polyphasiques fibreux : application aux tissus musculaires cardiaques." Paris 12, 1991. http://www.theses.fr/1991PA120038.

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Abstract:

La performance de la pompe cardiaque depend essentiellement des proprietes rheologiques du myocarde, structure complexe polyphasique et anisotrope composee principalement de fibres musculaires arrangees en couches et d'orientation variables au travers de la paroi, de fibrilles de collagene interconnectives et de fluide interstitiel extracellulaire occupant environ 25% du milieu. Afin de caracteriser les proprietes rheologiques passives d'une telle structure nous avons entrepris une etude experimentale fondee sur des tests statiques contrainte-deformation en traction-compression, sur des tests instationnaires de relaxation, ainsi que sur des mesures de filtration. Les experiences ont ete realisees sur des echantillons de tissus myocardiques provenant de curs de porcs. Deux types d'echantillons en forme de disques ont ete preleves au niveau des piliers dans la paroi ventriculaire selon des orientations differentes: les faces des disques sont approximativement soit paralleles, soit normales a la direction generale des fibres. Nous avons constate a travers les tests contrainte-deformation que le myocarde en compression se comporte comme un materiau isotrope, tandis qu'en traction il se comporte comme un materiau anisotrope, avec un module d'elasticite deux fois plus important dans la direction de la fibre. Nous avons montre qu'en relaxation la theorie de la poroelasticite permet de decrire de facon tres satisfaisante le comportement observe. En mesurant sa permeabilite, nous avons mis en evidence l'aspect poreux du materiau

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D'auria, Lucia. "Caractérisation biophysique et structurale de IspG et IspH (en complexe avec des inhibiteurs)." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2023. http://www.theses.fr/2023GRALV116.

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Abstract:

La résistance aux antibiotiques constitue un défi sanitaire mondial important. L'organisation mondiale de la santé la classant parmi les dix principales menaces pour la santé publique dans le monde ; d’où un besoin urgent de nouveaux anti-infectieux ciblant de nouvelles voies.Dans ce contexte, la voie du méthylerythritol phosphate (MEP) a une importance particulière. La voie MEP est composée de sept enzymes et est responsable de la biosynthèse des précurseurs des isoprénoïdes : le diphosphate d'isopentényle (IPP) et le diphosphate de diméthylallyle (DMAPP). Cette voie est totalement absente chez l'homme mais est essentielle pour des microorganismes tels que Mycobacterium tuberculosis (Mt), Plasmodium falciparum (Pf), Pseudomonas aeruginosa (Pa).Le but de ce projet était d'élucider les structures cristallographiques des deux dernières enzymes de la voie MEP (IspG et IspH) de trois pathogènes (P. aeruginosa, M. tuberculosis et P. falciparum) et ensuite, en combinant le criblage cristallographique aux rayons X de fragments et le criblage virtuel in silico de chimiothèques, d'identifier ou de concevoir de nouveaux inhibiteurs spécifiques de ces enzymes.En raison de la présence d'un cluster 4Fe-4S dans leurs sites actifs, toutes ces enzymes sont sensibles à l'oxygène et doivent être manipulées en boîte à gants dans des conditions anaérobies. La première partie de ce travail a consisté à produire et purifier chacune des six protéines en quantité suffisante aux études de cristallisation. Les trois IspH ainsi que Pa et MtIspG ont pu être purifiés.Les réactions catalysées par IspG et IspH dépendent d'un système donneur d'électrons. Chez Plasmodium, ce système est composé de deux protéines: la ferrédoxine (PfFd) et la ferrédoxine-réductase (PfFNR). L'obtention de ces deux protéines actives et en quantités suffisantes était une condition préalable à l'utilisation du système de réduction naturelle pour mesurer les activités enzymatiques de PfIspG et PfIspH. C'est pourquoi l'optimisation de l'expression et de la purification de PfFd et PfFNR a également été réalisée au cours de la première partie de ce projet. Les tests d'activité ont été réalisés avec succès pour PfIspH par le groupe du Dr. Myriam Seemann, nos collaborateurs à l'Université de Strasbourg. Ils ont également utilisé le système Plasmodium pour cribler différentes séries de composés chimiques in vitro.Le criblage des conditions de cristallisation a été réalisé en boite à gants avec toutes les protéines purifiées. Les cristaux obtenus ont été analysés à l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF). Les données recueillies ont permis d'élucider les premières structures cristallographiques de PaIspH et MtIspH à des résolutions de 1.5 Å et 2.8 Å, respectivement. Ces deux enzymes présentent le repliement typique de la famille IspH en trèfle à trois feuilles.PaIspH contient un cluster 3Fe-4S incomplet et une molécule de bicine provenant du tampon de cristallisation dans son site actif. La bicine interagit avec des résidus clés impliqués dans la liaison du substrat, mais n'a pas d'activité inhibitrice. Cependant, cela nous a permis d'obtenir des informations structurales sur les interactions possibles au sein du site actif, ce qui pourra aider à la conception de nouveaux inhibiteurs.Dans le cas de MtIspH, un déplacement du troisième domaine entraîne une ouverture inédite du site actif. Malgré cette ouverture, MtIspH présente un cluster 4Fe-4S. Cela peut s'expliquer par le fait que le déplacement du troisième domaine a rapproché le cluster de la thréonine 189, qui peut désormais se lier au fer apical et le stabiliser.Grâce à ces nouvelles structures, nous avons réalisé des criblages virtuels in silico de différentes chimiothèques. Certains composés identifiés in silico ainsi que de nouveaux inhibiteurs sélectionnés in vitro par nos collaborateurs de Strasbourg ont été utilisés pour des essais de co-cristallisation
Antimicrobial resistance poses a significant global health challenge, with the World Health Organization ranking it among the top 10 global threats to public health worldwide. Hence, the urgent need for new anti-infectives targeting novel pathways.In this context, the Methylerythritol phosphate (MEP) pathway becomes particularly significant. The MEP pathway is composed of seven enzymes and is responsible for the biosynthesis of the two isoprenoids precursors: isopentenyl diphosphate (IPP) and dimethylallyl diphosphate (DMAPP). This pathway is completely absent in humans but is essential to pathogenic microorganisms such as Mycobacterium tuberculosis (Mt), Plasmodium falciparum (Pf), Pseudomonas aeruginosa (Pa).The aims of this project were to elucidate the crystallographic structures of the last two enzymes of the MEP pathway (IspG and IspH) from three different pathogens (P. aeruginosa, M. tuberculosis and P. falciparum) and by combining X-ray fragment screening and in silico virtual screening of chemical libraries, to identify or design new specific inhibitors of these enzymes.Due to the presence of a 4Fe-4S cluster in their active sites, all these targets are oxygen-sensitive enzymes that must be handled under anaerobic conditions using a glove-box. The first part of this work consisted in establishing a protocol for the production and purification of each of the six proteins in quantity suitable for crystallization studies. Pure proteins were obtained for all the IspH orthologues and for Pa and MtIspG.The reactions catalyzed by IspG and IspH are dependent on an electron donating system. For Plasmodium, this system is composed of two proteins: the ferredoxin (a 2Fe-2S cluster, PfFd) and the ferredoxin-reductase (a FAD dependent protein, PfFNR). Obtaining these two active proteins in sufficient quantities was necessary for using the natural reduction system for measuring the enzymatic activities of PfIspG and PfIspH. That’s why the optimization of the expression and purification of PfFd and PfFNR was also achieved during the first part of this project. The activity tests were performed successfully with PfIspH by the group of Dr. Myriam Seemann, our close collaborators at the University of Strasbourg. They also used the Plasmodium system to screen different series of chemical compounds in vitro.Crystallization screening under anaerobic conditions were performed for all the IspG and IspH proteins obtained. Several crystals were obtained and analyzed at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF). The collected data led to the elucidation of the first crystallographic structures of PaIspH and MtIspH at 1.5 Å and 2.8 Å resolution, respectively. Both enzymes show a three-leaf clover folding typical of the IspH family.PaIspH contains an incomplete 3Fe-4S cluster and a molecule of bicine coming from the crystallization buffer in its active site. The bicine is interacting with key residues involved in the substrate binding, but has no inhibitory activity. However, this has provided us structural information on possible interactions within the active site, which may help in the design of new inhibitors.For MtIspH, a shift in the third domain leads to a previously unseen opening of the active site. Surprisingly, despite this opening, MtIspH displays a 4Fe-4S cluster. This can be explained by the fact that the displacement of the third domain has brought the cluster closer to the threonine 189, which can bind and stabilize the apical iron.Some of the compounds identified in silico as well as new inhibitors selected in vitro by our collaborators in Strasbourg have been used for co-crystallization assays. The new structural information combined with the in silico docking analysis and the enzymatic activity assays, opens the door for new biophysical and structural studies of these fascinating enzymes that are targeted for the development of new anti-infectives

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Ouellet, Hugues. "Caractérisation biochimique et biophysique des hémoglobines 2/2 HbN et HbO de Mycobacterium tuberculosis." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26156/26156.pdf.

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Nasir, Mehmet Nail. "Caractérisation biophysique des interactions de la mycosubtiline, agent antimicrobien, avec des systèmes membranaires biomimétiques." Thesis, Lyon 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LYO10148.

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Abstract:

La mycosubtiline est un lipopeptide antimicrobien, produit par différentes souches de Bacillus subtilis et doté de propriétés hémolytiques et antifongiques. Ses activités biologiques sont dues à des interactions avec les membranes plasmiques des cellules cibles. Cependant, les mécanismes moléculaires exacts de ces interactions doivent être approfondis. Le but de ce travail est de déterminer les éléments structuraux importants qui sont impliqués dans l'activité biologique de la mycosubtiline. A cet effet, nous avons utilisé les systèmes biomimétiques membranaires, comme les monocouches de Langmuir ou les multicouches, et nous avons analysé les interactions de la mycosubtiline avec ceux-ci grâce à des outils biophysiques adaptés (tensiométrie de surface, PM-IRRAS, BAM, SHG, FT-IR, RMN). Nous avons démontré qu'il existe une interaction privilégiée du lipopeptide avec les membranes biomimétiques contenant du stérol. Ainsi le résidu tyrosyle de la mycosubtiline et la fonction alcool secondaire des stérols sont impliqués lors de ces interactions. Des modifications importantes de la morphologie de membranes biomimétiques induites par le lipopeptide ont été mises en évidence ; celles-ci sont plus marquées lorsque le système est ternaire, c'est-à dire quand il contient un glycérophospholipide, un stérol et de la sphingomyéline
Mycosubtilin is an antimicrobial lipopeptide, produced by different strains of Bacillus subtilis and possessing hemolytic and antifungal properties. Its biological activities are due to its interactions with the plasma membranes of the target cells. However, the precise molecular mechanisms of these interactions need to be further elucidated. The aim of this work is to determine the structure elements involved in the biological activities of mycosubtilin. For that purpose, we used membrane biomimetic systems, such as Langmuir monolayers or multilayers, and we analyzed the interactions of mycosubtilin with them by applying specific biophysical tools (surface tensiometry, PM-IRRAS, BAM, SHG, FT-IR and RMN). We determined that there is a preferential interaction of the lipopeptide with biomimetic membranes containing sterols. Thus the tyrosyle residue of mycosubtilin and the secondary alcohol group of the sterol are involved in these interactions. Significant changes in the morphology of the biomimetic membranes induced by the lipopeptide were highlighted; these modifications are more pronounced when the system is ternary, i.e. when it contains a glycerophospholipid, a sterol and sphingomyelin

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Contet, Alicia. "Caractérisation biochimique et biophysique des deux cytidylyltransférases de Plasmodium falciparum, enzymes clés du métabolisme des phospholipides." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS085.

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Abstract:

Le paludisme est causé par l'infection et la destruction des érythrocytes par les parasites protozoaires appartenant au genre Plasmodium. Au cours de son développement dans l'érythrocyte,Plasmodium falciparum requiert la biosynthèse massive de membranes dont les principaux constituants lipidiques sont des phospholipides. La phosphatidylcholine (PC) et la phosphatidyléthanolamine (PE) représentent à elles deux environ 80 % des lipides membranaires et l'inhibition de leur biosynthèse est létale pour le parasite. La PC et la PE sont synthétisées par le parasite, principalement via les voies de novo dépendantes de la CDP-choline et de la CDP-éthanolamine (ou voies de Kennedy) en utilisant respectivement la choline et l'éthanolamine comme précurseurs. Ces travaux de thèse se focalisent sur les deux enzymes CTP:phosphocholine etCTP:phosphoéthanolamine cytidylyltransférase (PfCCT et PfECT, respectivement), catalysant les étapes limitantes des voies de Kennedy. Chez Plasmodium, les CCT et ECT possèdent deux domaines cytidylyltransférases (CT) portant l'activité catalytique, séparés par une longue région de liaison. Pour la CCT, cette duplication est retrouvée seulement chez trois organismes, tous faisant partie du phylumdes Apicomplexes : Babesia, Theileria et Plasmodium, alors que la présence de deux domaines CT estune caractéristique retrouvée chez toutes les ECT étudiées à ce jour. La première partie de ce travail de thèse concerne la caractérisation biochimique et l'inhibition la PfCCT Nous avons montré que les deux domaines CT de la PfCCT sont actifs à l'inverse de la PfECT pour laquelle seul le domaine CTN-terminal est catalytiquement actif. A la suite d'un criblage virtuel basé sur la structure de l'enzyme,nous avons identifié un composé princeps capable d'inhiber l'activité de la PfCCT in vitro, la synthèse de PC et la croissance parasitaire. Ce premier composé actif (haut µM) représente une base pour l'optimisation future de nouveaux composés plus efficaces. Dans la deuxième partie de cette thèse,nous avons déterminé le mécanisme catalytique, la spécificité de liaison des ligands et l'organisation structurale de la PfECT grâce à la combinaison d'approches biochimiques et biophysiques. L'ensemble des résultats présentés dans ce manuscrit apportent un éclairage important concernant le fonctionnement de ces deux cibles potentielles et constituent des étapes essentielles à l'élaboration d'une approche thérapeutique
Malaria is caused by the infection and destruction of red blood cells by protozoan parasitesbelonging to the genus Plasmodium. During its intra-erythrocytic development, Plasmodiumfalciparum requires massive biosynthesis of membranes which are mainly composed of phospholipids.Phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylethanolamine (PE) together represent about 80% of thetotal membrane lipids and inhibition of their biosynthesis leads to parasite death. PC and PE aresynthesized by the parasite's machinery mainly through the de novo CDP-choline and CDPethanolamine(Kennedy) pathways using respectively choline and ethanolamine as precursors. Thisstudy focuses on the rate limiting steps of these pathways catalyzed by CTP:phosphocholine andCTP:phosphoethanolamine cytidylytransferases (PfCCT and PfECT, respectively). In Plasmodiumspecies, both CCT and ECT contain two catalytic cores (CT domains) separated by a long linker.Interestingly, for CCT this feature is found only in three organisms, all from the phylum ofApicomplexa: Babesia, Theileria and Plasmodium, whereas the presence of two CT domains is ageneral feature in all ECTs known so far. The first part of this work consists in the biochemicalcharacterization of PfCCT and the investigation of its druggability. We showed that both PfCCT CTdomains are active and display similar kinetic parameters while only the N-terminal CT domain wasactive in PfECT. Subsequent to an in silico structure-based screening of compounds libraries, weidentified a PfCCT inhibitor able to inhibit PC synthesis as well as P. falciparum growth in vitro in thehigh µM range. This compound represents a first step toward the optimization of future more potentcompounds. In the second part of this study, we investigated the catalytic mechanism of PfECT anddeciphered its interactions with its ligands using biochemical, biophysical and structural approaches.Collectively, these results bring new insights into the biochemical and structural properties of thesetwo keys enzymes of the phospholipid metabolism in P. falciparum and pave the way for their futuredevelopment as potential drug target

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Matar, Gladys. "Caractérisation biophysique de peptides riches en tryptophane à l'interface air-eau : apport de l'optique non linéaire." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10249.

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Les protéines membranaires sont particulièrement riches en acides aminés aromatiques, tels que le tryptophane (W). On retrouve cette originalité dans beaucoup de peptides antimicrobiens et dans les protéines de fusion virales. La glycoprotéine de l'enveloppe de HIV-1, gp41, en est un exemple. Manifestement, les résidus W sont impliqués dans la perturbation des membranes et la formation des pores. L'objectif de ce travail est d'étudier le rôle des résidus W dans de telles activités en utilisant l'optique non linéaire. Pour cela, nous avons préalablement déterminé l'hyperpolarisabilité (le potentiel non linéaire) du W par la diffusion Hyper Raleigh (HRS). Puis nous avons montré une évolution de la réponse non linéaire de petits peptides synthétiques en fonction du nombre croissant de leurs résidus W. Ces résultats ont permis de suivre l'implication des tryptophanes de deux peptides K3W et gp41W, lors de leurs interactions avec des monocouches lipidiques à l'interface air-eau par la génération de second harmonique (SHG). D'autre part, l'influence de telles interactions sur la structure secondaire et l'orientation des peptides a été déterminée par le PM-IRRAS. Nous avons ainsi montré la cohérence entre les modifications du signal SHG, liées à des changements d'orientation des tryptophanes et celles des spectres de PM-IRRAS, dues à des changements d'orientation de la structure secondaire de gp41W
Membrane proteins are extremely rich in aromatic amino acids, like tryptophan (W). This particularity is found in many antimicrobial peptides and in several virus fusion proteins. An example of these fusion proteins is the HIV-1 envelop glycoprotein, the gp41. It is clear that the W residues are implicated in membrane perturbation and pore formation. The aim of this work was the investigation of the W residue role in such activities, using the nonlinear optic. First, we determined the W hyperpolarizabilité (nonlinear potential) by the Hyper Rayleigh Scattering (HRS). Then, the evolution of the nonlinear signal of small synthetic peptides, as function of the increasing number of their W residues, was demonstrated. These results allowed us to follow the W residue involvement of two peptides, K3W4 and gp41W, in the interaction with lipids monolayer at the air-water interface, using the second harmonic generation (SHG). The influence of such interaction in the peptide structure and orientation was determined using the PM-IRRAS. In conclusion, we showed the coherence between the SHG signal variation, due to the W orientation changes, and the PMIRRAS spectra modification, due to the gp41W helix orientation changes

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Caillon, Lucie. "Etude biophysique de peptides amyloïdes en présence de membranes : caractérisation de leurs interactions et détermination de leurs structures." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066484.

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Abstract:

Le peptide amyloïde IAPP, impliqué dans le diabète de type 2, possède la propriété de s’agréger, passant d’un état monomérique initial à des fibres amyloïdes matures, via des espèces oligomériques. Ce processus d’agrégation, qui se produit au contact de la membrane, a été étudié par fluorescence, microscopie électronique, dichroïsme circulaire et RMN. Tout d’abord, l’influence du modèle membranaire a été mise en évidence, en termes de forme, taille (micelles, bicelles, SUV, LUV) et composition lipidique (chaînes et têtes différentes) sur les cinétiques d’agrégation et de changement conformationnel et sur la morphologie des fibres. Nous avons cherché à comprendre le rôle du cholestérol dans les interactions peptide/membranes, du point de vue du peptide et de la membrane, en utilisant des vésicules contenant entre 0 et 30% de cholestérol. Il a ainsi été observé qu’un pourcentage élevé de cholestérol semble accélérer la cinétique d’agrégation. De plus, des expériences de RMN liquide ont été réalisées dans le but de déterminer la structure du peptide IAPP en présence de bicelles. Les premiers résultats montrent que l’extrémité C terminale ne s’insère pas dans la membrane et possède une flexibilité importante. Enfin, le peptide IAPP a également été comparé à un peptide antimicrobien aux propriétés amyloïdes, la dermaseptine S9. Ces travaux indiquent que les mécanismes de fibrillation et de perméabilisation membranaire ne sont pas reliés et que le mode d’action de la dermaseptine S9 repose sur la formation de pores transitoires impliquant des espèces oligomériques
The amyloid peptide IAPP, which is implicated in type 2 diabetes mellitus, aggregates from an initial monomeric state to amyloid fibrils, via oligomeric species. Peptide aggregation, which takes place through membrane contact, was studied using fluorescence, electron microscopy, circular dichroism and NMR. The effect of membrane model was highlighted, in terms of shape, size (micelles, bicelles, SUV, LUV) and composition (lipid headgroups and acyl chains), on aggregation kinetics, conformational change kinetics and fibril morphology. Next, we wanted to elucidate the role of cholesterol in peptide/membranes interactions using vesicles composed of 0 to 30% cholesterol. High cholesterol content was shown to increase aggregation kinetics. Furthermore, IAPP in the presence of bicelles was studied by liquid state NMR in order to solve its structure under these conditions. First results indicate that the C terminus does not insert into the membrane and has an important flexibility. Finally, IAPP was compared with an antimicrobial and amyloid-like peptide, dermaseptin S9. This study shows that fibril formation and membrane permeabilisation mechanisms are not linked and that dermaseptin S9 binds to membrane in an aggregated state, maybe leading to the formation of a transient pore

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Rosenbaum, Eva. "Caractérisation structurale, enzymatique et biophysique d'un complexe peptidase piezo-thermophile issue de l'archaea marine abyssale Pyrococcus horikoshii." Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10298.

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Récemment Franzetti et al. Ont découvert un nouveau type de protéases auto-compartimentées indépendantes d'énergie dans les archaeas. Les particules ont été appelées TET pour leurs structures tridimensionnelles tétraédriques. Les TETs forment de grands complexes d'un poids moléculaire d'environ 500kDa. Leur rôle dans l'organisme est pourtant inconnu. Dans P. Horikoshii, une Archaea hyperthermophile de la mer profonde, trois protéases TET ont été identifiées (PhTET1, 2 et 3). Nous avons exprimé et purifié PhTET3 recombinante. L'enzyme a été caractérisée biochimiquement et nous avons déterminé la structure d'un complexe de PhTET3 de 12 sous-unités par cristallographie aux rayons X. Afin de mieux comprendre son rôle physiologique potentiel et de s'assurer pourquoi il y a trois protéases TET dans P. Horikoshii, la structure et les propriétés enzymatiques de PhTET3 ont été comparées à celles de deux autres protéases TET déjà caractérisées. Puisque l'auto-compartimentage joue un rôle important dans le fonctionnement et la régulation des protéases, les facteurs commandant l'oligomérisation de PhTET3 in vitro ont été étudiés par ultracentrifugation analytique et diffusion de neutrons aux petits angles. Finalement, dans des états physiologiques de mer profonde, l'enzyme est exposée à la haute température (jusqu'à 100°C) et à la haute pression. Afin d'étudier les limites de la stabilité de grands assemblages macromoléculaires, la structure à basse résolution et l'activité enzymatique de PhTET3 ont été mesurées à hautes pressions et à hautes températures en utilisant la diffusion des rayons X aux petits angles et la spectrophotométrie à haute pression. Au total, ces études ont indiqué que les protéases TET de P. Horikoshii forment un système intégré de dégradation de peptides et que PhTET3 montre une stabilité exceptionnelle à haute pression et à haute température aussi bien que des propriétés enzymatiques associées aux conditions environnementales
Recently Franzetti et al. Discovered a new type of energy-independent self-compartmentalized proteases in Archaea. The particles were named TET for their tetrahedral three-dimensional structure. The TETs self assemble as large molecular weight complexes of about 500kDa. Their role in the organism is yet unknown. In P. Horikoshii, a hyperthermophilic Archaea from the deep sea, three TET proteases have been identified (PhTET1, 2 and 3). We have expressed and purified recombinant PhTET3. The enzyme was characterized biochemically and we determined the structure of a PhTET3 12 subunit complex by x-ray crystallography. In order to gain insight into its potential physiological role and to ascertain why there are three TET proteases in P. Horikoshii, the structure and the enzymatic properties of PhTET3 have been compared to the two other TET proteases that were characterized before. As self-compartmentalization plays an important role in functioning and regulation of proteases, the factors controlling PhTET3 oligomerization in vitro have been studied by analytical ultracentrifugation and small angle neutron scattering. Finally, under physiological deep sea conditions, the enzyme is exposed to high temperature (up to 100°C) and high pressure. In order to study the limits of stability of large molecular weight assemblies, the low-resolution structure and the enzymatic activity of PhTET3 have been monitored under high pressures and temperatures using small angle x-ray scattering and high-pressure spectrophotometry. Taken together, these studies revealed that the TET proteases of P. Horikoshii form an integrated peptide degradation systems and that PhTET3 exhibits unusual stability under high pressure and temperature as well as environment-associated enzymatic properties

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Vasseur, Lucie. "Optimisation de la production et de la purification du canal hERG en vue d’une caractérisation biophysique et structurale." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT127/document.

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Abstract:

La protéine humaine hERG (human ether-à-go-go related gene) s’associe en homo-tétramère pour former le canal potassique voltage-dépendant Kv11.1. C’est un acteur majeur de la repolarisation du potentiel d’action cardiaque par sa capacité à externaliser le potassium du cardiomyocyte. L’altération de sa fonction induit le syndrome du QT long à l’origine d’arythmies cardiaques et pouvant conduire à un arrêt du cœur. Ce syndrome parfois génétique provient le plus souvent d’une inhibition pharmacologique. De nombreux médicaments ont montré leur capacité à inhiber hERG en se fixant dans la lumière du canal. L’étude des interactions moléculaires entre hERG et médicaments intéresse les scientifiques depuis de nombreuses années. Très récemment, la première structure atomique de hERG à l’état ouvert par cryo-microscopie électronique a permis une avancée majeure dans la compréhension de l’agencement du pore du canal. De nombreuses questions restent malgré tout non résolues concernant les mécanismes de liaison des ligands. Plus encore, le développement d’approches biophysiques à partir de canal purifié permettraient de caractériser et d’anticiper des interactions avec les médicaments. Dans cette perspective, nous avons testé plusieurs stratégies pour obtenir le canal hERG purifié dans une forme stable, homogène et fonctionnelle. Notre étude est basée sur une construction simplifiée et chimérique du canal hERG, la version hERG(S1-coil). Chaque étape permettant la production et la purification d’une protéine membranaire a été optimisée en testant différentes techniques proposées par la littérature. Nous avons comparé les rendements d’expression du canal dans différents systèmes recombinants procaryotes ou eucaryotes. La quantité de protéine totale et le pourcentage de protéine fonctionnelle dans les membranes ont été étudiés. Dans un deuxième temps, le canal a été solubilisé puis purifié. Nous avons comparé les rendements de solubilisation et la stabilité protéique en fonction du type de détergent. En parallèle, nous avons mis au point des moyens techniques pour évaluer la fonction du canal au fur et à mesure du processus de production et purification. Le canal hERG(S1-coil) tétramérique et fonctionnel a finalement été identifié dans la fraction purifiée. Cependant, des optimisations sont encore à apporter pour conserver l’agencement tétramérique et empêcher l’agrégation au cours du temps avant de pouvoir envisager des études biophysiques et structurales. A terme, ces travaux pourraient profiter à la production et à la purification d’autres protéines membranaires oligomériques
The human protein hERG (human ether-à-go-go related gene) assembles as homo-tetramer to form the voltage-gated potassium channel Kv11.1. This channel is involved in repolarization of the cardiac action potential by regulating the potassium release from cardiomyocytes. hERG malfunction was found to cause long QT syndrome, a disorder that predisposes affected patients to arrhythmias and sudden death. This can be due to congenital mutation in the hERG gene and, most frequently, it is caused by pharmacological agents. Several drugs are known to block the channel ion pathway, resulting in off-target inhibition of hERG. Consequently, understanding the molecular basis of drug binding to hERG has become a high priority. The recent determination of a near-atomic resolution structure of the opened channel, using cryo-electron microscopy, provides insights into how this channel work. But several questions are still unanswered to understand the mechanisms of hERG function and drug binding. Moreover, new biophysical protocols with the purified hERG channel would help scientists and industries to anticipate drug side effects. In this context, we investigated strategies to purify a stable, homogenous and functional hERG channel. Our study was based on a shorter and chimeric hERG channel, the hERG(S1-coil) version. We optimized each step from production to purification of membrane proteins by testing experimental protocols found in the literature. In this thesis project, we first compared production rates of the channel in several prokaryote and eukaryotes recombinant systems. Total protein produced and the percent of functional channel were investigated in membranes from each recombinant system. Then, the channel was extracted from membranes before purification. Solubilizing rates and channel stability were compared depending on detergents. In another hand, we also developed protocols to investigate the channel stability and function along production and purification. A tetrameric and functional channel was finally purified and identified by this strategy. More work however is still needed to improve channel homogeneity and stability before to be suitable for biophysical and structural studies. In the future, this work could also help investigations in production and purification of other oligomeric membrane proteins

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Ricard-Blum, Sylvie. "Caractérisation biochimique et biophysique des collagènes de cartilages bovin et humain : application à l'étude du vieillissement et de l'arthrose." Lyon 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LYO19037.

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Abstract:

L'extraction par la pepsine des differents collagenes presents dans le cartilage articulaire de foetus de veau nous a permis de retrouver les collagenes de type deux et un alpha deux alpha trois alpha deja connus et de mettre en evidence un nouveau type de collagenem nomme maintenant type neuf. Apres purification les collagenes un alpha deux alpha trois alpha et neuf (regroupes sous le terme de collagenes mineurs) ont ete caracterises par des methodes biochimiques et physicochimiques. Nous avons pu elaborer, grace a ces resultatsm un modele de structure du collagene de type neuf bovin. L'etude de cartilage bovin foetal, jeune et adulte a montre que la quantite des collagenes mineurs presents dans le cartilage diminue quand l'age de l'animal augmente

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Nominé, Yves. "Caractérisation biophysique de la qualité des protéines de fusion : application à l'étude structurale et fonctionnelle de l'oncoprotéine virale E6." Strasbourg 1, 2002. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2002/NOMINE_Yves_2002.pdf.

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Abstract:

"L'oncoprotéine E6 des papillomavirus humains (HPV) à " haut-risque " est à l'origine du cancer du col de l'utérus. Elle participe à l'oncogénèse notamment en dégradant p53, la protéine cellulaire suppresseur de tumeurs. Le but de la thèse était d'obtenir la structure tridimensionnelle par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) de la protéine E6. Le manuscrit revient d'abord sur les différents états (micro- et macroscopique) d'une protéine globulaire en solution, et sur des notions telles que repliement et stabilité. Il rappelle ensuite les principes et limites de différentes techniques biophysiques appliquées à l'étude de protéines. Enfin, il décrit brièvement le contexte biologique de E6. Bien que sa séquence primaire soit connue depuis 1985, la protéine E6 n'avait pas encore été purifiée. Nous décrivons ici un protocole d'expression et de purification de cette molécule, en montrant tout d'abord que l'expression bactérienne de fusions MBP-E6 (Maltose Binding Protein) génère des " corps d'inclusion solubles ". Ces particules, engendrés par l'agrégation de protéines E6 mal repliées, restent toutefois en solution grâce à la haute solubilité de MBP. Grâce à ces observations, nous avons pu produire des échantillons de la protéine E6 entière soluble et repliée, puis de ses deux domaines à zinc. Nous avons finalement obtenu la détermination de la structure tridimensionnelle par RMN du domaine C-terminal de E6. L'amélioration de la qualité de E6 recombinante a permis également de démontrer l'interaction de E6 avec un motif structural d'ADN présent dans l'ADN cruciforme, puis de déterminer les paramètres cinétiques de cette interaction par BIAcore. Ce travail ouvre donc la voie à une meilleure compréhension moléculaire des modes d'actions de E6, et donc à de nouvelles stratégies de thérapie du cancer du col de l'utérus. De plus, nos méthodologies de contrôle et d'optimisation de la qualité des protéines de fusion sont généralisables à l'étude de toute protéine récalcitrante. "
E6 is an oncoprotein produced by "high risk" Human Papillomaviruses (HPVs) involved in cervical cancers. E6 participates oncogenesis through different pathways, in particular by degrading the cellular tumor suppressor protein p53. The aim of this thesis was to solve the solution structure of E6 by Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The introduction chapter first focuses on the different states (micro- and macroscopic) adopted by globular proteins in solution, including notions such as folding and stability. Then we record the principles, applications and limits of various biophysical techniques for the study of proteins. Finally, we briefly introduce the biological context of E6 protein. At the start of this work, E6 had never been purified although its sequence was known since 1985. In the results section, we first demonstrate that bacterial expression of E6 fused to the C-terminus of MBP (Maltose Binding Protein) generates " soluble inclusion bodies ". These particles, which originate from agregation of misfolded E6 moieties, remain soluble thanks to the high solubility of MBP moities. These observations have allowed us to produce soluble and folded samples of full-length E6 as well as its two zinc-binding domains. Finally, we have managed to solve the NMR structure of the C-terminal zinc-binding domain. On another hand, the optimized quality of our E6 samples have allowed us to demonstrate E6 binding to a particular DNA structural motif found in four-way DNA junctions. The kinetic parameters of this interaction have been determined by BIAcore. This work will provide a better understanding of the molecular pathways of E6 action and opens the way for new therapeutic strategies against cervical cancers. Furthermore, our methods for control and optimization of protein fusion quality can be generalized for future studies of other recalcitrant proteins

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Maitrepierre, Elodie. "Expression hétérologue, repliement in-vitro et caractérisation biophysique du domaine N-terminal de la sous-unité T1R3 du récepteur au goût sucré." Thesis, Dijon, 2010. http://www.theses.fr/2010DIJOS039.

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Abstract:

Le récepteur au goût sucré est un hétérodimère composé de 2 sous-unités appelées T1R2 et T1R3. Chaque sous-unité appartient à la famille des récepteurs couplés aux protéines G de la classe C. Les membres de cette famille de récepteurs partagent une architecture commune, constituée d’un domaine N-terminal (DNT) de grande taille lié au domaine transmembranaire par une région riche en cystéine. Il a été montré que les DNT de T1R2 et T1R3 de souris étaient capables de lier des sucres naturels (saccharose et glucose) et le sucralose, avec des affinités distinctes et avec différents changements de conformation du domaine induits la fixation du ligand (Nie et al., Curr Biol, 2005). Cependant, les propriétés de liaison du DNT de T1R3 humain, ainsi que la contribution respective des 2 sous-unités dans la fonctionnalité du récepteur restent encore largement méconnues. Lors de cette étude, nous avons exprimé les DNT de T1R3 humain (DNT-hT1R3) et de souris à l’aide de la bactérie Escherichia coli, sous forme de protéines insolubles, appelés corps d’inclusion (CI). Les CI ont été purifiés puis solubilisés en utilisant un agent chaotrope. Le transfert des DNT dans leur état natif par un repliement in vitro, nécessite un criblage des conditions de repliement. Pour cela nous avons utilisé une approche factorielle en faisant varier des facteurs tels que le tampon, le pH ou la présence d’additifs. Les protéines repliées ont ensuite été caractérisées par différentes approches parmi lesquelles l’électrophorèse, la filtration sur gel, la fluorescence et le dichroïsme circulaire. Leur fonctionnalité a ensuite été vérifiée en mesurant les variations de l’intensité de fluorescence intrinsèque des protéines engendrées par l’ajout de sucralose. Le dosage d’Ellman a permis de déterminer la présence d’une seule cystéine libre dans DNT-hT1R3, qui a été confirmée, par purification, puis analyse des peptides trypsiques de la protéine. La présence de structures secondaires a été montrée par dichroïsme circulaire. Afin de caractériser les propriétés de liaison de DNT-hT1R3, un marquage fluorescent a été réalisé en utilisant une sonde sensible à l’environnement greffée de manière covalente à la protéine. Nous avons montré que la fixation d’un ligand sur la protéine marquée provoque des modifications conformationnelles qui ont permis de mesurer l’affinité du DNT de T1R3 pour diverses molécules sapides, avec des affinités en accord avec les données sensorielles. Cette étude a également permis de montrer que le calcium et le magnésium étaient capables de se lier à la protéine. Enfin, les propriétés de liaison de certains ligands ont été validées par microcalorimétrie. Ces résultats montrent que le DNT de T1R3 joue un rôle important, jusqu’à présent insoupçonné dans la reconnaissance des composés sucrés
The sweet taste receptor is a heterodimer composed of two subunits called T1R2 and T1R3. Each subunit belongs to the class C of G protein-coupled receptors and is constituted by a large extracellular N-terminal domain (NTD) linked to the transmembrane domain by a cysteine-rich region. It has been shown that T1R2 and T1R3 NTDs are both able to bind natural sugars and sucralose with distinct affinities and undergo ligand-dependent conformational change (Nie et al., Curr Biol, 2005). However, the binding properties of T1R3 NTD and the relative contribution of the two subunits to the heterodimeric receptor function remained largely unknown. To characterize the binding properties of each subunit in greater depth a large quantity of proteins is required to use biochemical, biophysical and structural approaches. To accomplish this goal, we took advantage of bacterial expression strategy, which has been successfully used to produce functional mouse T1R2 and T1R3 NTDs (Nie et al., Curr Biol, 2005). Human T1R3 NTD was expressed in high level in Escherichia coli as insoluble aggregated protein (inclusion bodies). Transferring this protein into its native state by in vitro refolding requires screening to find buffer conditions and suitable additives. We established a factorial screen to detect folded functional T1R3 NTD based on intrinsic tryptophan fluorescence quenching by sucralose (known to bind mT1R3 NTD) and identified positive synergistic interactions between additives on refolding of T1R3 NTD. The soluble T1R3 NTD protein was then purified and characterized using electrophoresis, gel filtration, fluorescence and circular dichroism spectroscopy. T1R3 NTD is properly refolded and able to bind saccharide compounds with physiological relevant affinities. As expected, one free thiol could be measured in T1R3 NTD using Ellman’s assay suggesting that except one, all the cysteines are involved in disulfide linkages. This presence of this free cystein was also confirmed by mass spectrometry identification of the fluorescent peptide resulting from trypsin digestion. This free cysteine was used to covalently attach an environmentally sensitive fluorophore. This study also revealed that calcium and magnesium was able to bind T1R3 NTD. Due to the high quantities of functional NTD T1R3, the interactions with some sweeteners were characterized using microcalorimetry. Interestingly, we confirmed that T1R3 NTD is also able to bind numerous sweeteners with physiological affinities, suggesting that T1R3 NTD plays an important role in sweetener recognition

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Duchalet, Alysson. "caractérisation biophysique de l'action de molécules polyphénoliques sur les propriétés mécaniques cellulaires et membranaires et lignées colorectales cancéreuses par microscopie à force atomique." Electronic Thesis or Diss., Reims, 2024. http://www.theses.fr/2024REIMS011.

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Abstract:

Le cancer colorectal pourrait représenter 3,1 millions de nouveaux cas et environ 1,6 million de décès d'ici 2040. Les traitements actuels incluent entre autres des protocoles de chimiothérapie faisant appel à des molécules comme le 5-fluorouracil (5-FU), responsable d’effets secondaires toxiques. De plus, au stade métastatique, environ 90 % des tumeurs deviennent résistantes à la chimiothérapie en raison de la mise en place de mécanismes favorisant l’efflux des molécules, ou encore la survie cellulaire. De tels phénomènes nécessitent la mise en place de nouvelles molécules ou d’alternatives thérapeutiques afin d’augmenter l’efficacité des traitements. Les propriétés biophysiques des membranes sont fortement influencées par leur composition, où le cholestérol joue un rôle important dans la fluidité. Des altérations lipidiques et biophysiques peuvent modifier la progression tumorale en affectant la signalisation cellulaire, la migration, l'invasion des cellules cancéreuses et leur réponse aux traitements. Depuis les années 1990 et la découverte du French Paradox, les polyphénols, tels que le resvératrol (RSV) et le xanthohumol (XN), ont montré des propriétés anticancéreuses in vitro et in vivo, avec un effet sensibilisant aux traitements, bien que les mécanismes précis soient mal connus. Dans ce projet, nous avons souhaité analyser l’impact de l’interaction du RSV et du XN, molécules à fort potentiel d’interaction avec les membranes, sur la biophysique cellulaire et les propriétés mécaniques, impliquées dans la carcinogenèse. Nous avons étudié l'effet de l'exposition au RSV et au XN sur trois lignées cellulaires d'adénocarcinome colorectal à des stades d’avancement différents (SW480, HT29, SW620) et une lignée contrôle non tumorale (CRL1831). Les mesures morphologiques et mécaniques réalisées par microscopie à force atomique (AFM) montrent sur cellules isolées qu’après 24 h d’exposition au RSV et XN, les lignées colorectales cancéreuses voient leur volume cellulaire diminuer ainsi que leur élasticité cellulaire augmenter, ce qui n’est pas observé pour la lignée non cancéreuse CRL1831. Ces paramètres sont associés à des remodelages du cytosquelette cortical ainsi qu’à des phénomènes d’initiation de l’apoptose, corroborés par l’augmentation de l’activité de la caspase-3. L'effet des molécules sur la fluidité membranaire a été évalué avec la sonde fluorescente Laurdan par microscopie confocale. Après exposition de 24 h au RSV ou XN, la fluidité de la membrane plasmique des cellules cancéreuses augmente spécifiquement avec l’agressivité de la lignée. Ces modifications ne sont pas retrouvées chez la lignée non tumorale CRL1831. Nous avons ensuite analysé l’impact du 5-FU en combinaison avec un pré-traitement de 24 h au RSV et XN sur la survie et la mécanique cellulaire, qui montrent que la préexposition des lignées cancéreuses au 5-FU augmente l’efficacité de celui-ci. Nous avons dans un second temps exploré l'impact du RSV et du XN sur la biophysique membranaire, par l’intermédiaire de modèles membranaires simples. L'objectif de ces travaux était d'analyser l'impact de la concentration en cholestérol sur la structure et la dynamique membranaire de même que la réponse à l'interaction par AFM ainsi que par modélisation moléculaire. Les résultats obtenus montrent que le RSV tend à induire une augmentation de l’élasticité membranaire, quelle que soit la teneur en cholestérol. Globalement, nos résultats démontrent l'importance des techniques biophysiques telles que l’AFM pour étudier les altérations des propriétés biophysiques des membranes induites par le RSV et XN. Ces altérations pourraient moduler la réponse aux traitements anticancéreux et influencer la progression de la maladie, ce qui souligne la nécessité d'une approche multidisciplinaire intégrant des méthodes d'analyse biologiques et biophysiques pour évaluer leur potentiel thérapeutique dans le cadre du cancer colorectal
Colorectal cancer is projected to reach 3.1 million new cases and approximately 1.6 million deaths by 2040. Current treatments include chemotherapy regimens using agents like 5-fluorouracil (5-FU), known for their significant toxicity. Moreover, at the metastatic stage, around 90% of tumors develop resistance to chemotherapy due to mechanisms that enhance molecule efflux or promote cell survival. Addressing these challenges requires the development of novel molecules or molecular combinations to enhance chemotherapy efficiency. The biophysical properties of membranes are profoundly influenced by their composition, particularly cholesterol, which affects membrane fluidity. Alterations in lipid composition and membrane biophysical properties can modify tumor progression by impacting cellular signaling, migration, invasion, and response to therapies. Since the 1990s, polyphenols such as resveratrol (RSV) and xanthohumol (XN) have shown promising anticancer activity in both in vitro and animal studies, often enhancing treatment effectiveness, although their precise action mechanisms remain unclear. In this study, we aimed to investigate how RSV and XN, both potent membrane-interacting compounds, affect cellular biophysics and mechanical properties involved in cancer development. We conducted experiments using three stages of colorectal adenocarcinoma cell lines (SW480, HT29, SW620) and a control non-tumor cell line (CRL1831). Atomic force microscopy (AFM) revealed that after 24 hours of exposure to RSV and XN, cancerous colorectal cells exhibited reduced volume and increased cellular elasticity, changes not observed in the control cells. These alterations were associated with cortical cytoskeleton remodeling and initiation of apoptosis, supported by increased caspase-3 activity. Using Laurdan fluorescent probe and confocal microscopy, we found that RSV and XN increased plasma membrane fluidity in cancer cells in a manner dependent on cell line aggressiveness, with no significant effects observed in CRL1831 cells. Furthermore, pre-treatment with RSV and XN for 24 hours enhanced the effectiveness of subsequent 5-FU treatment in cancer cell lines. Once again, control cells were not affected, suggesting a cancer-specific effect. Additionally, we explored the impact of RSV and XN on membrane biophysics using simple model membranes. Our aim was to analyze the impact of cholesterol concentration on membrane structure, as well as the membrane response to interaction with RSV and XN, using AFM and molecular modeling. Our results show that RSV tends to induce an increase in membrane elasticity, irrespective of cholesterol content, providing insights into their therapeutic potential in colorectal cancer. Overall, our results demonstrate the importance of biophysical techniques such as AFM in studying alterations in membrane biophysical properties induced by RSV and XN. These alterations could modulate the response to anticancer treatments and influence disease progression, underscoring the need for a multidisciplinary approach integrating biological and biophysical analysis methods to explore their therapeutic potential in colorectal cancer

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Boumlic, Anissa. "Etude de la protéine ARFP/Core+1/S du virus de l'hépatite C : analyse du mécanisme de la traduction, caractérisation biophysique et étude fonctionnelle." Strasbourg, 2009. http://www.theses.fr/2009STRA6225.

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Abstract:

Le virus de l’hépatite C (VHC) touche plus de 170 millions d’individus dans le monde. Aucun vaccin n’est encore disponible et les thérapies actuelles sont insuffisantes en raison de la variation génomique et de son extrême résistance. Le VHC produit 11 protéines structurales et non structurales qui participent à la formation et la production de virions infectieux ainsi qu’à la persistance au sein de la cellule. Ces protéines sont impliquées dans l’établissement de graves pathologies tels que la cirrhose et l’hépatocarcinome, 3ème cause de décès par cancer dans le monde. En outre, le VHC possède un cadre de lecture ouvert alternatif qui chevauche celui codant la protéine de la capside (Core) avec un décalage d’une base (+1), nommé cadre de lecture Core+1. Un groupe de protéines nommées ARFP/Core+1 sont traduites à partir de ce cadre à la suite de phénomènes inhabituels comme le décalage de lecture ribosomique ou l’initiation interne à des codons alternatifs. Des études antérieures consacrées au cadre Core+1 du VHC-1a ont montré que la protéine ARFP/Core+1/S est la forme majoritairement exprimée à partir de ce cadre. Nous avons initié les études sur la protéine ARFP/Core+1/S du VHC-1b qui est associée au carcinome hépatocellulaire en comparaison avec l’isoforme du VHC-1a. Cette étude a compris trois volets : (1) l’étude de la traduction des protéines ARFP/Core+1 du VHC-1b, (2) la caractérisation structurale de la protéine ARFP/Core+1/S et (3) l’étude fonctionnelle de cette protéine. Notre travail apporte de nouveaux éléments qui contribuent à la caractérisation de la protéine ARFP/Core+1/S et à la compréhension de son rôle au sein de l’infection et de la pathogenèse du VHC
The hepatitis C virus (HCV) infects more than 170 million people in the world. To date, no vaccine is yet available and current therapies are limited due to the extreme genetic heterogeneity of the virus and its constant resistance. The HCV produces a polyprotein, which is processed to give rise to 11 structural and non structural proteins involved in the structure, the replication and the persistance of the virus. These proteins are also known to causes severe pathologies including cirrhosis and hepatocellular carcinoma (HCC), the third death-causing cancer worldwide. In addition, the HCV genome contains an alternative reading frame known as Core+1 ORF, which overlaps the capsid protein (Core) gene with a shift of one base (+1). This frame was shown to express a group of proteins named ARFP/Core+1 through unusual events such as ribosomal frameshift or internal initiation at alternative codons. Extensive studies of the HCV-1a Core+1 ORF previously showed that ARFP/Core+1 is the major form expressed from this frame. We sought to study the ARFP/Core+1/S proteins of HCV-1b associated to HCC. Our study was divided into the 3 following parts: (1) unravelling the mechanism involved in the translation of the ARFP/Core+1 proteins of the VHC-1b, (2) dissecting the structural features of the ARFP/Core+1/S and (3) understanding the functional role of this protein. This work provides new insights into the characterization of the ARFP/Core+1/S protein and contributes to understanding the role of this protein in the HCV infection course and pathogenesis

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Bédard, Mikaël. "Caractérisation structurale de Miz-1 dans le cadre de la répression génique causée par le complexe c-Myc/Miz-1." Thèse, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/9788.

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Abstract:

Résumé : c-Myc est un facteur de transcription (FT) dont les niveaux cellulaires sont dérégulés dans la majorité des cancers chez l’homme. En hétérodimère avec son partenaire obligatoire Max, c-Myc lie préférentiellement les séquences E-Box (CACGTG) et cause l’expression de gènes impliqués dans la biosynthèse des protéines et des ARNs, dans le métabolisme et dans la prolifération cellulaire. Il est maintenant bien connu que c-Myc exerce aussi son potentiel mitogène en liant et inhibant différents FTs impliqués dans l’expression de gènes cytostatiques. Entre autres, c-Myc est en mesure d’inhiber Miz-1, un FT comportant 13 doigts de zinc de type Cys2-His2 (ZFs) impliqué dans l’expression de plusieurs gènes régulateurs du cycle cellulaire comprenant les inhibiteurs de CDK p15[indice supérieur INK4], p21[indice supérieur CIP1] et p57[indice supérieur KIP2]. Plus récemment, il fut démontré qu’en contrepartie, Miz-1 est aussi en mesure de renverser les fonctions activatrices de c-Myc et de prévenir la prolifération de cellules cancéreuses dépendantes de c-Myc. Ces différentes observations ont mené à la suggestion de l’hypothèse intéressante que la balance des niveaux de Miz-1 et c-Myc pourrait dicter le destin de la cellule et a permis d’établir Miz-1 comme nouvelle cible potentielle pour le développement d’agents anti-cancéreux. Malgré le fait que ces deux protéines semblent centrales à la régulation du cycle cellulaire, les mécanismes moléculaires leur permettant de s’inhiber mutuellement ainsi que les déterminants moléculaires permettant leur association spécifique demeurent assez peu documentés pour le moment. De plus, la biologie structurale de Miz-1 demeure à être explorée puisque qu’aucune structure de ses 13 ZFs, essentiels à sa liaison à l’ADN, n’a été déterminée pour l’instant. Les travaux réalisés dans le cadre cette thèse visent la caractérisation structurale et biophysique de Miz-1 dans le contexte de la répression génique causée par le complexe c-Myc/Miz-1. Nous présentons des résultats d’éxpériences in vitro démontrant que Miz-1 interagit avec c-Myc via un domaine contenu entre ses ZFs 12 et 13. De plus, nous démontrons que Miz-1 et Max sont en compétition pour la liaison de c-Myc. Ces résultats suggèrent pour la permière fois que Miz-1 inhibe les activités de c-Myc en prévenant son interaction avec son partenaire obligatoire Max. De plus, ils laissent présager que que Miz-1 pourrait servir de référence pour le développement d’inhibiteurs peptidiques de c-Myc. Finalement, nous avons réalisé la caractérisation structurale et dynamique des ZFs 1 à 4 et 8 à 10 de Miz-1 et avons évalué leur potentiel de liaison à l’ADN. Les résultats obtenus, couplés à des analyses bio-informatiques, nous permettent de suggérer un modèle détaillé pour la liaison spécifique de Miz-1 à son ADN consensus récemment identifié.
Abstract : c-Myc is a transcription factor (TF) deregulated in the majority of human cancers. In heterodimer with its obligatory partner Max, c-Myc preferentially binds E-Box DNA sequences (CACGTG) and activates genes involved in protein and RNA biogenesis, metabolism and cell proliferation. It is now well established that c-Myc can also bind and inhibit some TFs involved in the expression of cytostatic genes to exert its mitogenic potential. Among those, the inhibition of Miz-1 by c-Myc is the best characterized case. Miz-1 is a TF containing 13 Cys2-His2 zinc fingers (ZFs) that is involved in the expression of many cell cycle regulators such as the CDK inhibitors p15[superscript INK4], p21[superscript CIP1] et p57[superscript KIP2]. More recently, it was shown that, on the other hand, Miz-1 is also able to reverse the transcriptional activator functions of c-Myc and to prevent the proliferation of c-Myc-dependent cancer cells. These observations led to the interesting hypothesis that the balance of c-Myc and Miz-1 levels could determine cell fate and establish Miz-1 as an interesting target for the design of novel cancer drugs. Although those proteins seem central to the regulation of the cell cycle, the molecular mechanisms allowing them to inhibit each other and the molecular determinants allowing their specific association remain poorly understood. Moreover, the structural biology of Miz-1 remains to be explored considering that none of its 13 ZF structures, essential to its DNA binding, have been determined so far. The work presented in this thesis aim at characterizing the structural biology of Miz-1 in the context of the transcriptional repression caused by the c-Myc/Miz-1 complex. We present results from in vitro experiments showing that a domain comprised between the 12th and 13th ZFs of Miz-1 is involved in its binding to c-Myc. Moreover, we demonstrate that Miz-1 and Max compete to engage c-Myc. These results suggest for the first time that Miz-1 inhibits c-Myc by a sequestration mechanism preventing its association with its obligatory partner Max. Moreover, they argue that Miz-1 could serve as a reference for the development of c-Myc specific peptide inhibitors as a new approach for cancer drug design. Finally, we realized the structural and dynamical characterization of Miz-1 ZFs 1 to 4 and 8 to 10 and the characterization of their DNA binding potential. The results collected, coupled to bioinformatics analysis, allowed us to suggest a model for Miz-1 specific binding to its consensus DNA sequence recently unveiled.

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Gontier, Amandine. "Etude d'interactions protéine-ADN : Interactions Ku70/Ku80-ADN au sein de la voie NHEJ et caractérisation d'inhibiteurs d'une interaction protéine-ADN cible dans un contexte de recherche de médicaments." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS553.

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Abstract:

Pour qu’un organisme soit viable, il est essentiel que la molécule d’ADN soit dupliquée et transmise aux générations filles dans son intégralité avec le moins d’altérations possibles. Des cassures double-brin (CDB) peuvent apparaitre suite à des stress endogènes ou exogènes et constituent les dommages de l’ADN les plus toxiques. La radiothérapie a pour but générer de manière localisée des CDBs dans les cellules tumorales et de déclencher leur apoptose. Un enjeu majeur actuel est de comprendre le mécanisme de résistance de certaines tumeurs à ces CDBs et de caractériser de nouveaux inhibiteurs du NHEJ pour potentialiser l’effet de la radiothérapie. La voie NHEJ débute par la reconnaissance des deux extrémités de l’ADN d’une CDB par une protéine hétérodimérique Ku70/80 (Ku). Celle-ci sert de plateforme de recrutement aux autres facteurs de la voie NHEJ impliqués dans la maturation (processing) et la ligation des extrémités de l’ADN. Le premier volet de cette thèse a porté sur la caractérisation de sites d’interactions protéine-protéine de Ku et sur la caractérisation de nouvelles molécules comme médicaments potentiels dirigés contre Ku. Les sites d’interactions de deux partenaires majeurs de Ku, XLF et APLF, ont été caractérisés par calorimétrie en utilisant des peptides contenant le motif d’interaction de ces protéines appelés KBM (pour Ku-Binding Motifs) ou les protéines elles-mêmes. La structure cristallographique d’un complexe Ku-ADN avec une petite molécule, l’IP6, a été résolue. L’IP6 présente une forte affinité pour Ku avec un KD de 50 nM. Nous avons montré que cette molécule stimule la fixation de Ku sur l’ADN par trois méthodes biophysiques (calorimétrie, switchSENSE et sm-TIRF). Enfin, un criblage haut débit d’une chimiothèque de 987 molécules fragments de Sanofi a été réalisé in vitro par DSF et validé par RMN sur la protéine Ku. Ce crible a permis d’identifier 15 fragments susceptibles d’interagir avec Ku. Ces travaux ouvrent la voie pour la conception rationnelle d’inhibiteurs dérivés des peptides pXLF, pAPLF, de la molécules IP6 ou des fragments identifiés par le crible en greffant sur ces plateformes de nouvelles fonctions chimiques pour améliorer encore l’affinité et bloquer la voie NHEJ. Le second volet de cette thèse a porté sur des interactions de type protéine-ADN étudiées par Sanofi dans un projet de découverte de nouvelles drogues en oncologie et l’analyse de la valeur ajoutée d’une nouvelle approche le switchSENSE implémentée au CEA de Saclay. Nous avons analysé 4 constructions d’une protéine interagissant avec deux ADN et l’effet de 15 molécules inhibitrices identifiées en amont dans le service « Integrated Drug Discovery » de Sanofi. Les expériences de switchSENSE ont permis de caractériser les KD des 4 constructions pour l’ADN et de mesurer des constantes d’inhibition pour les inhibiteurs. Ces mesures sont en bon accord avec les mesures effectuées à Sanofi par SPR, MST et RMN et permettent de positionner le switchSENSE comme une approche prometteuse dans la validation de nouveaux inhibiteurs en particulier pour les interactions protéine-ADN
The maintenance of DNA integrity is central in all organisms to ensure successful life and reproduction.The DNA should be duplicated and transmitted to next generation cells in its entirety with a minimalamount of alteration. Double-strand breaks (DSBs) are the most toxic DNA damages and can originatefrom endogenous or exogenous stresses . In antic-cancer treatments, radiotherapy aims at generatingDSBs locally on tumor cells and thus induce their apoptosis. Current major challenge nowadays is tounderstand the mechanism of resistance of some tumors to these treatments and to characterize newinhibitors of NHEJ to potentiate the effect of radiotherapy. The NHEJ pathway begins with therecognition of CDBs extremities by a Ku70/80 (Ku) heterodimeric protein. Ku serves as a recruitmentplatform for the other factors of the NHEJ pathway involved in the processing and ligation of the DNAends. The first part of this thesis focuses on the characterization of Ku-protein interaction sites and onthe characterization of new molecules as potential drugs against Ku. The interaction sites of two majorKu partners, XLF and APLF, were characterized by calorimetry using peptides containing theinteraction motif of these proteins, called KBM (for Ku-Binding Motifs) or the proteins themselves. Thecrystallographic structure of a Ku-DNA complex with a small molecule, IP6, has been determined. TheIP6 has a strong affinity for Ku with a KD of 50 nM. We showed that this molecule stimulates Ku bindingon DNA by three biophysical methods (calorimetry, switchSENSE and sm-TIRF). Finally, a highthroughput screening of library of Sanofi fragments of 987 molecules was performed in vitro by DSFand validated by NMR on the Ku protein and identified 15 fragments that could interact with Ku. Thiswork paves the way for the rational design of inhibitors derived from the pXLF peptides, pAPLF, IP6molecules or fragments by grafting on these platforms new chemical functions to further improve theaffinity and inhibit the NHEJ pathway. The second part of this thesis focused on protein-DNAinteractions studied by Sanofi in a discovery drugs project in oncology and the analysis of the addedvalue of a new approach switchSENSE implemented at CEA Saclay. We analyzed 4 constructs of aprotein interacting with two DNAs and the effect of 15 inhibitory molecules identified upstream inSanofi's « Integrated Drug Discovery » service. The switchSENSE experiments made it possible tocharacterize the KD of the 4 constructs for DNA and to measure inhibition constants for the inhibitors.These measurements are in good agreement with the measurements made at Sanofi by SPR, MST andNMR. This study positions the switchSENSE as a promising approach in the validation of newinhibitors, in particular for protein-DNA interactions

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Duval, Aurélien. "Système de biopuces à imagerie plasmonique polarimétrique pour la caractérisation dynamique de l'anisotropie de films nano-fonctionnalisés et nano-structurés." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00426690.

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Abstract:

La biophotonique a permis de nombreuses avancées scientifiques, tant dans le domaine de la compréhension des mécanismes du vivant que dans le domaine de la médecine. Les biopuces optiques sont des outils participants à une plus grande compréhension des interactions biomoléculaires de surface et ont rendu possible le diagnostic génétique à haut débit ou la caractérisation simultanée d'un grand nombre d'interactions protéiques en parallèle. Les biopuces à résonance de plasmon de surface permettent de plus la caractérisation dynamique des interactions biomoléculaires, tout en se passant de l'utilisation de marqueurs fluorescents. L'objectif principal de ce travail a reposé sur la mise au point expérimentale d'un système de biopuces à résonance de plasmon de surface capable de caractériser dynamiquement l'anisotropie résultante de l'orientation moyenne d'édifices biomoléculaires de surface. La validation du système ainsi réalisé a été effectuée au travers de trois applications : l'observation de l'orientation de biomolécules sous l'effet d'un changement de régime fluidique ; la détermination de l'anisotropie induite par un champ électrique sur un assemblage biomoléculaire d'épaisseur nanométrique ; et enfin l'orientation de filaments de billes magnétiques microniques sous l'effet d'un champ magnétique. Le second objectif de ce travail reposait sur l'étude et le développement de nouveaux substrats métalliques structurés latéralement. La perturbation locale du champ évanescent se propageant à la surface du métal a ainsi pu être mis en évidence par le biais d'échantillons micro- puis nano- structurés.

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Desnos, Hugo. "Amélioration des procédures de cryoconservation de type congélation-lente par simulation et caractérisation des effets de composés chitooligosaccharides." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1048/document.

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Abstract:

Les méthodes d’amélioration des procédures de cryoconservation sont traditionnellement basées sur l’empirisme. Pour s’en démarquer, nous sommes repartis des modèles biophysiques développés pour décrire les procédures en s’appuyant sur 2 méthodes. La 1ère méthode a consisté au développement de techniques de simulation des procédures en caractérisant l’utilisation du Snomax dans l’appareil DSC. Nous avons montré que le contrôle de la température de nucléation (Tn) est possible en choisissant les conditions expérimentales (volume d’échantillon et concentration en Snomax) qui influencent les probabilités de présence de 3 sous-populations d’INA des protéines de P. syringae. La possibilité d’effectuer des simulations a pu être validée pour certaines plages de surfusion dans les solutions de cryoconservation. Ceci a permis la caractérisation des effets physiques influencés par Tn et qui interviennent au cours des procédures et d’alimenter les modèles biophysiques de cryoconservation. La 2ème méthode a consisté à la modification de la composition des solutions afin de réduire le recours au DMSO (cytotoxique) en utilisant des composés de type oligosaccharides : les COS. Après vérification de la biocompatibilité des COS avec des cellules embryonnaires, la caractérisation de l’influence thermodynamique des COS a été effectuée. Il a été montré que les COS sont des cryostabilisateurs qui se lient à une petite quantité de molécule d’eau et n’en affecte pas les propriétés physicochimiques. Les COS peuvent donc être introduits dans le milieu extracellulaire sans risque d’accélérer la déshydratation cellulaire. De plus, il a été montré qu’ils favorisent la gélification du milieu extracellulaire, laquelle est fonction de la proportion massique d’eau en solution résiduelle. Cette gélification fige une partie du système ce qui favorise sa stabilisation au passage des zones de températures à risques de recristallisation
We wished to move aside classical cryopreservation procedure improvements that are based on empiricism and to focus on existing biophysical models in order to describe procedures. We based our study on two methods. The first method consisted in developing the methods for the simulations of procedures, by characterizing the use of Snomax in a DSC device. This study highlighted that the nucleation temperature (Tn) control is possible under precise experimental conditions (sample volume and Snomax concentration) that influence the presence probability of 3 INA subpopulations of the P. syringae protein aggregates. The possibility to simulate the cryopreservation procedures has been achieved for some supercooling ranges within complex cryopreservation solutions. Consequently, it has been possible to characterize the physical effects influenced by Tn and involved within procedures. These results will participate in supplying cryopreservation biophysical models. The second method aimed to modify the composition of cryopreservative solutions in order to reduce the DMSO use (because of its cytotoxicity), using extracellular CPA components: the chitooligosaccharides COS. Subsequent to the biocompatibility verification of the COS with embryonic cells, the thermodynamic influence of the COS has been characterized. Therefore, it has been demonstrated that COS are cryostabilizers that link themselves to a small number of water molecules and does not influence its physicochemical properties. Consequently, COS can be added within the extracellular space without any risk to accelerate the cell dehydration. It has been demonstrated that COS favor the gelation of the extracellular space and that this gelation relies on the mass proportion of water in the residual solution. This gelation immobilizes a part of the system and therefore favor its stabilization when the temperature reaches the risky recrystallization range

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Marchand, Philipp. "Caractérisation biochimique et biophysique de protéines impliquées dans des pathologies humaines : activité enzymatique des domaines de liaison aux nucléotides de la protéine de résistances aux drogues MRP1 et informations structurales par RMN du solide sur la protéine du prion." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066250.

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Abstract:

Ce travail comporte deux projets indépendants. L'objet du premier était de produire et de caractériser les deux domaines de liaison aux nucléotides (NBD1 et NBD2) du transporteur ABC humain ABCC1/MRP1 d'un point de vue fonctionnel et/ou structural. Ceux-ci fournissent l'énergie nécessaire au transport de substrats à travers la membrane, en particulier pour l'export de molécules utilisées en chimiothérapie par des cellules cancéreuses. L'enjeu était de produire de grandes quantités du domaine NBD2 monomre pour des études structurales. Plusieurs approches ont été utilisées pour augmenter la solubilité de NBD2 sous forme de protéine recombinante dans E. Coli : différents construits, co-expression de chaperons et expression en corps d'inclusion suivie de renaturation. Mais la qualité des échantillons n'a jamais été suffisante pour envisager de poursuivre, par RMN en particulier. NBD1, dont la structure était déjà disponible, a été produit et purifié. La protéine sauvage ainsi qu'un mutant ne liant plus les nucléotides ont été testés pour une activité adénylate kinase, mise en évidence pour d'autres transporteurs ABC. Nous avons montré que dans le cas de MRP1 cette activité n'était pas liée à NBD1. Une deuxième partie a été consacrée à l'étude de la forme amyloïde du domaine H2H3 de la protèine du prion PrP, responsable d'encéphalopathies spongiformes transmissibles. L'objectif principal était l'amélioration de la qualité des échantillons pour des études par RMN du solide par sélection des voies d'oligomérisation. Au cours de ces études, nous avons pu montrer que le domaine H2H3 était suffisant pour transférer l'information structurale au cours du processus de fibrillisation
In the present work we dealt with two independent projects. The aim of the first part was to produce and functionally and/or structurally characterize the two nucleotide-binding domains (NBD1 and NBD2) of the human ABC transporter ABCC1/MRP1, which are needed to power the transport of substrates across the cell membrane, e. G. The export of chemotherapeutics from cancer cells. While a crystal structure together with functional reports are available for isolated NBD1, it has so far not been possible to produce large quantities of monomeric NBD2 to enable a more extensive structural/enzymatic characterization. Here, we tested a series of new approaches to increase the solubility of NBD2 expressed as a recombinant protein in E. Coli, including the use of different constructs, co-expression of chaperones, expression in inclusion bodies and refolding. Unfortunately this did not sufficiently improve the quality of NBD2 samples in terms of oligomeric state to envisage further investigation by NMR. In contrast, NBD1 could be produced and purified. The wildtype protein together with an a priori non ATP-binding mutant were tested for adenylate kinase activity, which had been reported for other ABC transporters, but which we showed not to be part of the activity spectrum of NBD1. In the second part we dealt with the H2H3 domain of the transmissible spongiform encephalopathy causing protein PrP in its amyloid conformation. The main objective was to improve sample quality for solid state NMR measurements by oligomerization pathway selection. Within the scope of this project we could show that the H2H3 domain is sufficient for structural information transference during fibrillation

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Nahaboo, Wallis. "Élongation du fuseau mitotique dans l'Embryon de C. elegans : caractérisation d'une Nouvelle Force de propulsion." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEN003.

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Abstract:

A la fin de la vie d’une cellule, différentes forces mécaniques permettent la séparation des chromosomes. Nos données préliminaires suggèrent l’existence d’un autre mécanisme provenant du centre du fuseau mitotique, non décrit dans l’embryon une cellule de C. elegans qui permettrait la séparation des chromosomes. Dans cette cellule, les microtubules kinétochoriens n’appliquent aucune force mécaniques sur les chromosomes durant l’anaphase. Il a été décrit que les chromosomes sont séparés grâce au déplacement des centrosomes via les forces de traction corticales. A l’aide de la microchirurgie laser dans les embryons une cellule de C. elegans, j’ai montré qu’en détruisant physiquement un ou deux centrosomes, les chromosomes continuent de se séparer, révélant l’existence d’une force de propulsion interne au fuseau mitotique (Nahaboo et al., 2015). En combinant la destruction de centrosomes et l’inactivation génétique, nous avons caractérisé les rôles de gènes favorisant ou freinant cette force de propulsion. J’ai observé que la kinésine-5, BMK-1, et le crosslinker MAP-65/SPD-1 freinent cette force de propulsion. Alors que dans d’autres espèces ces protéines favorisent la séparation des chromosomes. Nous avons remarqué que les protéines RanGTP et CLASP, favorisant de la nucléation et la polymérisation des microtubules, aident cette force de propulsion. Ces propriétés suggèrent que la polymérisation des microtubules au centre du fuseau est requise pour permettre la séparation des chromosomes durant la mitose.Par manque d’outils adéquats afin d’altérer la dynamique des microtubules, nous avons collaboré avec l’équipe de biochimistes du Dr. D. Trauner à Munich en Allemagne. Ils ont synthétisé la molécule photoactivable, Photostatin (PST), permettant la dépolymérisation des microtubules en quelques secondes (Borowiak et al., 2015). Entre 390 - 430 nm, PST est activé, dépolymérisant les microtubules, alors qu’entre 500 – 530 nm, PST est inactivé, permettant la polymérisation normale des microtubules. J’ai mesuré que la croissance des microtubules avec PST actif est absente dans des cellules Hela. J’ai montré que le cycle cellulaire dans l’embryon de C. elegans est arrêté localement en présence de PST actif. Nous avons alors montré que PST contrôle optiquement la dynamique des microtubules, in vitro, in cellulo et in vivo, de manière non invasive, rapide, locale et réversible. En résume, j’ai identifié une nouvelle force permettant la séparation des chromosomes à l’aide des approches moléculaires et biophysiques, et j’ai aidé à la caractérisation PST, un antimicrotubule photoactivable de manière locale et réversible
In mitosis, different mechanical forces are involved in chromosome segregation. In C. elegans one-cell embryos, preliminary data suggest that an unknown mechanism, coming from inside the mitotic spindle, could influence chromosome separation. In those cells, it has been showed that kinetochore microtubule activity is absent. Thanks to external pulling forces, centrosome separation drives chromosome segregation. By using microsurgery inside the one-cell C. elegans embryos, we have shown that destroying one or two centrosomes did not prevent chromosome separation, revealing the existence of an outward pushing force (Nahaboo et al., 2015). By combining gene inactivation and centrosome destruction, we showed that the kinesin-5 and the crosslinker SPD-1 act as a brake on this pushing force, whereas they enhance chromosome segregation in other species. Moreover, we identified a novel role for the two microtubule-growth and nucleation agents, RanGTP and CLASP, in the establishment of the centrosome-independent force during anaphase. Their involvement raises the interesting possibility that microtubule polymerization of midzone microtubules is required to sustain chromosome segregation during mitosis. Then, we aim to reversibility affect microtubule dynamics in the central spindle. Because of the lack of adequate tools, we have collaborated with biochemists from Dr. D. Trauner lab, in Munich, Germany, who are specialized in photoactivable drugs. They have synthetized a photoswitable drug, Photostatin (PST), which can depolymerize microtubules in few seconds in an on/off manner (Borowiak et al., 2015). Under blue light (390 - 430 nm), PST is activated leading to microtubule depolymerization, whereas under green light (500 - 530 nm), PST is activated which does not affect microtubule dynamics. I measured that microtubule growing is absent in presence of activated PST in Hela cells. I also showed that cell cycle can be stopped thank to activated PST in multiple cell C. elegans embryos. We have shown that PST can control microtubule dynamics thanks to visible light in vitro, in cellulo and in vivo, as an on/off switch, in a non-invasive, local and reversible manner

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Ozenne, Valéry. "Caractérisation des protéines intrinsèquement désordonnées par résonance magnétique nucléaire." Phd thesis, Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00828597.

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Abstract:

Près de 40% des protéines présentes dans les cellules sont prédites partiellement ou complètement désordonnées. Ces protéines dépourvues de structure tridimensionnelle à l'état natif sont impliquées dans de nombreux mécanismes biologiques, la flexibilité jouant un rôle moteur dans les mécanismes de reconnaissance moléculaire. La prise en considération de l'existence de flexibilité au sein des protéines et des interactions protéines-protéines a nécessité le renouvellement de nos connaissances, de notre appréhension des fonctions biologiques ainsi que des approches pour étudier et interpréter ces phénomènes. La méthode retenue pour étudier ces transitions conformationnelles est la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire. Elle dispose d'une sensibilité unique, d'une résolution à l'échelle atomique et permet par diverses expériences d'accéder à l'ensemble des échelles de temps définissant les mouvements de ces protéines. Nous combinons ces mesures expérimentales à un modèle statistique représentant l'ensemble du paysage énergétique des protéines désordonnées : la description par ensemble explicite de structures. Ce modèle est une représentation discrète des différents états échantillonnés par ces protéines. Il permet, combinant les déplacements chimiques, les couplages dipolaires et la relaxation paramagnétique, de développer une description moléculaire de l'état déplié en caractérisant à la fois l'information locale et l'information à longue portée présente dans les protéines intrinsèquement désordonnées.

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Gérard, Francine. "Caractérisations biophysiques et structurales du complexe de réplication des Rhabdoviridae." Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10219.

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Abstract:

Le virus de la stomatite vésiculaire (VSV) sert de modèle pour l'étude de la multiplication des virus (Mononegavirales) alors que la rage(RV) reste un sérieux problème de santé publique. Le génome de VSV et RV code notamment la nucléoprotéine (N) et la phosphoprotéine (P). N s'associe étroitement à l'ARN viral. Ce complexe N-ARN sert de matrice pour la réplication et la transcription virale. P est le cofacteur de la polymérase virale (L) et chaperonne N. En interagissant avec N-ARN (domaine C-terminal) et avec L (domaine N-terminal), P assure le lien physique entre l'ARN viral et L. La stœchiométrie de P, sa structure et son rôle exact pendant la transcription et la réplication restent incertains. Mon travail a consisté à une caractérisation biophysique et structurale de P et des complexes N-ARN-P pour mieux comprendre la dynamique du complexe de réplication de ces virus. L'analyse biophysique montre que P RV & VSV existent sous forme de dimère allongé en solution. L'analyse bioinformatique a révélé une organisation modulaire, confirmé par des études biochimiques et biophysiques de mutants de P RV. La structure du domaine C-terminal de P VSV a été résolue par RMN et montre une homologie celle du C-ter de P RV. La caractérisation de l'interaction entre P et les anneaux N-ARN a révélé l'existence de deux types de complexes N-ARN-P (contenant un et 2 dimères de P par anneau). L'étude par ME des complexes nucléocapsides-P a permis de mettre en évidence un changement de conformation important. Pour devenir accessible à L, l'ARN viral doit se dissocier localement de N. L'interaction N-ARN-P représente potentiellement une nouvelle cible pour le développement d'antiviraux
Vesicular stomatitis virus (VSV) serves as a model for studying the multiplication of viruses (Mononegavirales), whereas rabies (RV) is still a serious health problem. VSV & RV genomes encode in particular the nucleoprotein (N) and the phosphoprotein (P). N binds to the viral genome forming an N-RNA complex that serves as a matrix for viral transcription and replication. P is a cofactor of the viral polymerase (L), and a chaperone of N. P binds to N-RNA (C-terminal domain) and to L (N-terminal domain), making a physical link between the viral genome and L. The stoechiometry, the structure and the exact functions of P oligomers are controversial or unknown. The aim of this work was to undertake a structural and biophysical characterization of P and of the complexes that it forms with N-RNA in order to understand the dynamic of the replicative complex of theses viruses. Biophysical studies of RV & VSV P show that these proteins behave as elongated dimers in solution. Bioinformatics analysis indicates a modular organisation of P, confirmed with biochemical and biophysical datas of RV P mutants. Structure of the C-terminal domain of VSV P was solved by NMR showing a homology with the C-terminal domain of RV P. Characterization of the interaction between P and N-ARN rings complexes revealed two forms of N-RNA-P complexes, with one and 2 dimers of P. Structural analysis with electron microscopy of the nucleocapsid-P complexes revealed an important conformational change. The viral genome must dissociate locally from N to allow the viral polymerase to access to the genome information. The N-RNA-P interaction is an interesting target for drug design as it only exists in viruses

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Ammam, Ianis. "Études et caractérisations tribologiques des mécanismes biophysiques de la lubrification orale." Electronic Thesis or Diss., Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2024. http://www.theses.fr/2024ECDL0042.

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Abstract:

L’étude de la lubrification orale devient une problématique actuelle pour l’industrie agroalimentaire. Les analyses quantitatives permettent de comprendre et d’anticiper des mécanismes physiologiques, tels que la prédiction des phénomènes d’astringence des produits alimentaires. L’astringence se manifeste par une diminution de la lubrification de la muqueuse orale après la consommation de produits d’origine végétale. Cependant, les recherches actuelles sur la lubrification orale s’appuient sur des matériaux synthétiques qui représentent mal les tissus buccaux. Elles négligent les interactions entre les protéines salivaires sécrétées et les protéines transmembranaires, limitant ainsi la compréhension des mécanismes de lubrification.Cette thèse s’inscrit dans le projet MACARON qui vise à étudier le rôle de la muqueuse orale dans la perception sensorielle. Des modèles in vitro de muqueuse orale qui expriment la protéine transmembranaire MUC1 ont été développés pour simuler les interactions fondamentales entre MUC1 et les protéines salivaires. Ces interactions sont responsables de la lubrification et de l’hydratation des tissus. Par ailleurs, un tribomètre a été conçu pour effectuer des tests tribologiques in vitro sur ces modèles d’épithélium afin de suivre leur état de lubrification.Cette thèse se concentre ainsi sur l’étude des mécanismes moléculaires de la lubrification orale à travers une approche tribologique in vitro, en utilisant des paramètres physiques macro et micrométriques. Ce manuscrit propose en premier lieu une étude sur le rôle crucial de la mucine MUC1 et de sa structure dans la lubrification orale. La présence de MUC1 améliore la lubrification grâce à une meilleure rétention des protéines salivaires à la surface cellulaire. Ensuite, le manuscrit présente une exploration des mécanismes moléculaires de l’astringence. Les essais tribologiques in vitro en présence de composés astringents montrent que ces substances forment des agrégations à la surface épithéliale qui diminuent la lubrification orale. Parallèlement, nos travaux montrent que des mécanismes de protection, notamment la dissociation de MUC1 et l’interaction des protéines riches en proline avec les tanins, atténuent ces effets néfastes sur la lubrification.À travers une étude complémentaire, des corrélations entre la perception sensorielle et nos propriétés physiques mesurées sont établies, démontrant la capacité de notre méthodologie à classer des individus selon leur sensibilité à l’astringence. Enfin, la dernière étude présente le développement d’un nouveau modèle de muqueuse orale visant à reproduire les propriétés mécaniques et physico-chimiques de la muqueuse in vivo.Cette thèse propose une méthodologie innovante pour l’étude de la lubrification orale, en particulier en s’intéressant à des mécanismes responsables de la sensation d’astringence grâce à l’utilisation de modèles de muqueuse toujours plus proches des tissus oraux physiologiques
The study of oral lubrication has become a current concern for the food industry. Quantitative analyses allow for understanding and anticipating physiological mechanisms, such as predicting astringency phenomena in food products. Astringency is characterized by a decrease in oral mucosa lubrication following the consumption of plant-based products. However, current research on oral lubrication relies on synthetic materials that poorly represent oral tissues, neglecting interactions between secreted salivary proteins and transmembrane proteins, thus limiting the understanding of lubrication mechanisms. This thesis is part of the MACARON project, which aims to investigate the role of oral mucosa in sensory perception. In vitro models of oral mucosa expressing the transmembrane protein MUC1 have been developed to simulate fundamental interactions between MUC1 and salivary proteins responsible for tissue lubrication and hydration. Additionally, a tribometer has been designed to perform in vitro tribological tests on these epithelial models to monitor their lubrication state. Thus, this thesis focuses on studying the molecular mechanisms of oral lubrication through an in vitro tribological approach, using macro- and micrometric physical parameters. Firstly, this manuscript provides a study on the crucial role of MUC1 mucin and its structure in oral lubrication. The presence of MUC1 enhances lubrication by improving the retention of salivary proteins on the cell surface. Secondly, the manuscript explores molecular mechanisms of astringency. In vitro tribological tests in the presence of astringent compounds show that these substances form aggregations on the epithelial surface, reducing oral lubrication. Concurrently, our work demonstrates protective mechanisms, including the dissociation of MUC1 and the interaction of proline-rich proteins with tannins, mitigating these adverse effects on lubrication. Through additional study, correlations between sensory perception and our measured physical properties are established, demonstrating the ability of our methodology to classify individuals based on their sensitivity to astringency. Finally, the last study presents the development of a new oral mucosa model aiming to reproduce mechanical and physicochemical properties of in vivo mucosa. This thesis proposes an innovative methodology for studying oral lubrication, particularly focusing on mechanisms responsible for astringency sensation through the use of mucosa models increasingly closer to physiological oral tissues

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Bigouret, Armelle. "Caractérisation des différences interindividuelles de jugement thermosensoriel à partir de mesures biophysiques cutanées." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00823313.

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Abstract:

Les modèles actuels de prédiction de la sensation thermique et du confort thermique ainsi que les solutions visant à améliorer l'état de bien-être thermique des occupants d'un bâtiment sont insuffisants. Ils ne prennent pas assez en compte les différences interindividuelles de jugement thermosensoriel. Pourtant, ces différences, souvent associées à la sensibilité thermique de chaque individu, existent mais restent inexpliquées sur le plan physiologique. Ces travaux de thèse, qui se sont déroulés en deux étapes, ont pour objectif d'identifier les causes physiologiques potentielles des différences interindividuelles du ressenti thermique, à travers des expérimentations multiparamétriques basées sur des mesurées cutanées. Toutes les mesures ont été réalisées après 30 minutes d'acclimatation en environnement thermique contrôlé. La première étape, exploratoire, a permis d'analyser à la fois l'activité neurosensorielle, les propriétés thermo-vasculaires et les propriétés du film hydrolipidique cutané de deux groupes présentant des sensibilités au froid distinctes (selon leur sensation thermique déclarée). Ainsi, les expérimentations ont montré qu'il était plus pertinent d'analyser davantage les propriétés cutanées thermiques et hydriques (reliées aux mécanismes de thermorégulation) plutôt que l'activité neurosensorielle des volontaires pour caractériser les différences interindividuelles de jugement thermosensoriel. Elles ont également mis en évidence la nécessité de contrôler les facteurs non thermiques des environnements et de sélectionner rigoureusement les sujets. La deuxième étape s'est focalisée sur l'analyse des propriétés thermo-vasculaires et des propriétés du film hydrolipidique de deux groupes de sensibilité au froid. Pour cela, 13 femmes ont été confrontées à 6 environnements de températures modérées comprises entre 17°C et 30°C (avec 2 transitions chaudes et 2 transitions froides) et les groupes ont été construits à partir du degré de frilosité déclaré par les sujets. Des différences sur les paramètres cutanées ont alors pu être relevées entre les deux groupes. Le résultat le plus significatif est que les individus dits " frileux " présentent une activité microcirculatoire plus intense sur les joues avec une vasoconstriction plus forte au froid et une vasodilatation plus forte au chaud que l'autre groupe " non sensible au froid " (p=0,002 d'après le test de l'ANCOVA pour l'effet des groupes). De plus, il a été montré que l'approche multiparamétrique (introduction de variables non thermiques comme variables prédictives) ainsi que la prise en compte des sensibilités thermiques individuelles améliorent la prédiction du confort thermique surtout pour le groupe " frileux " (+ 6,4 %).

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GARRIGUES, Sebastien. "Hétérogénéité spatiale des surfaces terrestres en télédétection : caractérisation et influence sur l'estimation des variables biophysiques." Phd thesis, Agrocampus - Ecole nationale supérieure d'agronomie de renneS, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010425.

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Abstract:

La télédétection permet d'estimer les variables biophysiques révélatrices de l'état et du fonctionnement du couvert végétal. A l'heure actuelle, la répétitivité temporelle nécessaire pour caractériser le fonctionnement des couverts végétaux n'est assurée que par des capteurs à large champ observant la surface à des résolutions spatiales hectométrique ou kilométrique. Toutefois, l'hétérogénéité spatiale intra-pixellaire constitue une source d'incertitude significative lorsque les relations entre les variables biophysiques et les variables radiométriques mesurées par télédétection sont non linéaires. L'hétérogénéité du pixel moyenne résolution est caractérisée à partir du variogramme d'images de variables radiométriques (NDVI, PIR, ROUGE) issues d'un capteur à haute résolution spatiale. L'analyse de différents paysages montre que les échelles de variation expliquant la plus grande part de variabilité de la couverture végétale ont une gamme de valeur comprise entre 60m et 800m. D'autre part, un modèle a été construit pour corriger l'erreur d'estimation des variables biophysiques induite par l'hétérogénéité spatiale du pixel moyenne résolution. L'erreur d'estimation s'exprime de façon multiplicative en fonction du degré d'hétérogénéité et du degré de non linéarité de la relation entre la variable radiométrique et la variable biophysique. La correction est satisfaisante, en particulier à 1000m de résolution. A partir de la caractérisation de l'hétérogénéité spatiale de dix-huit paysages, la résolution spatiale optimale qui permet de capturer le maximum de variabilité de la couverture végétale du paysage pour minimiser l'erreur d'estimation a été estimée à 30m.

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Garrigues, Sébastien. "Hétérogénéité spatiale des surfaces terrestres en télédétection : caractérisation et influence sur l’estimation des variables biophysiques." Rennes, Agrocampus Ouest, 2004. http://www.theses.fr/2004NSARF028.

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Abstract:

La télédétection permet d’estimer les variables biophysiques révélatrices de l’état et du fonctionnement du couvert végétal. A l’heure actuelle, la répétitivité temporelle nécéssaire pour caractériser le fonctionnement des couverts végétaux n’est assurée que par des capteurs à large champ observant la surface à des résolutions spatiales hectométrique ou kilométrique. Toutefois, l’hétérogénéité spatiale intrapixellaire constitue une source d’incertitude significative lorsque les relations entre les variables biophysiques et les variables radiométriques mesurées par télédétection sont non linéaires. L’hétérogénéité du pixel moyenne résolution est caractérisée à partir du variogramme d’images de variables radiométriques (NDVI, PIR, ROUGE) issues d’un capteur à haute résolution spatiale. L’analyse de différents paysages montre que les échelles de variation expliquant la plus grande part de variabilité de la couverture végétale ont une gamme de valeur comprise entre 60m et 800m. D’autre part, un modèle a été construit pour corriger l’erreur d’estimation des variables biophysiques induite par l’hétérogénéité spatiale du pixel moyenne résolution. L’erreur d’estimation s’exprime de façon multiplicative en fonction du degré d’hétérogénéité et du degré de non-linéarité de la relation entre la variable radiométrique et la variable biophysique. La correction est satisfaisante, en particulier à 1000m de résolution. A partir de la caractérisation e l’hétérogénéité spatiale de dix-huit paysages, la résolution spatiale optimale qui permet e capturer le maximum de variabilité de la couverture végétale du paysage pour minimiser l’erreur d’estimation a été estimée à 30m
Biophysical variable estimates from remote sensing data characterize plant canopy structure and functioning. The monitoring of earth surface dynamic processes at global scale requires high temporal frequency remote sensing observations which are provided up to now thanks to coarse spatial resolution sensors. At these scales, both the spatial heterogeneity of the observed scenes and the non linearity of the relationships between the biophysical variable of interest and the radiometric data, generate a bias in the variable estimation. This work aims at reducting the biophysical variable estimation uncertainty due to scaling effects. Spatial heterogeneity is characterized by the variogram of high spatial resolution remote sensing data (NDVI, NIR, RED). The analysis is performed for different landscapes. Typical length scales as measured by the range of the variogram is between 50m and 800m. Then, a method is developed to reduce scaling effects in the estimates of the biophysical variable. It accounts for spatial heterogeneity within coarse resolution pixel and the degree of non linearity of the relationship between remote sensed data and biophysical variable. Results show good performance for coarse resolution sensors. Based on the characterization of heterogeneity over a large range of landscapes (18), the optimal resolution, i. E the resolution that would minimize the artefacts due to the spatial heterogeneity, is estimated at 30m

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Guggenbuhl, Sylvain. "Étude structurale de complexes ADN de la protéine MeCP2 impliqués dans le syndrome de Rett." Electronic Thesis or Diss., Strasbourg, 2024. http://www.theses.fr/2024STRAJ083.

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Abstract:

Le syndrome de Rett est une maladie génétique rare conduisant à un désordre neurologique grave, causée par des mutations de la protéine MeCP2. MeCP2 est une protéine de liaison à l’ADN dont le domaine MBD lie spécifiquement les cytosines hydroxyméthylées au sein de répétitions de dinucléotides CA. Dans cette thèse, je présente une étude structurale par cristallographie aux rayons-X et une caractérisation biophysique par ITC et NanoDSF des cinq mutations faux-sens les plus fréquentes du MBD de MeCP2 (T158M, R133C, R106, P152R et S134C) qui sont naturellement présentes chez les patients atteints du syndrome de Rett. Des structures comprenant les MBD P152R et S134C en complexe avec un ADN contenant une cytosine hydroxyméthylées au sein d’une répétition de dinucléotides CA ont pu être déterminées. Ces structures révèlent que les mutations causent une altération de l’interaction spécifique et critique de MeCP2, qui permet normalement la reconnaissance des cytosines hydroxyméthylées. De plus, la caractérisation biophysique des mutations du domaine MBD de MeCP2 révèle une baisse de l’affinité de liaison à l’égard des répétitions de dinucléotides CA hydroxyméthylées et une baisse de la stabilité du repliement du domaine pour certaines mutations
Rett syndrome is a rare genetic disorder leading to severe neurological impairments. It is caused by mutations of the MeCP2 protein. MeCP2 is a DNA binding protein whose MBD domain specifically binds to hydroxymethylated cytosines in the context of CA dinucleotide repeats. This thesis presents a structural study by X-ray crystallography and a biophysical characterization by ITC and NanoDSF of the five most frequent mutations that are naturally affecting the MBD domain of MeCP2 in patients with Rett syndrome.The structures of the MBD P152R and S134C in complex with DNA containing a hydroxymethylated cytosine within a CA dinucleotide repeat have been determined. These structures reveal an alteration caused by the mutation of the specific and critical interaction of MeCP2 that usually enables the recognition of hydroxymethylated cytosines. In addition, the biophysical characterization of the mutations reveals a decrease of the binding affinity of the MBD toward hydroxymethylated CA dinucleotide repeats along with a decrease in the MBD folding stability for some mutations

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Beauvais, Estelle. "Caractérisation de systèmes biologiques à l'échelle nanométrique : études des interactions entre des modèles membranaires et des agents exogènes." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01067152.

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Abstract:

Les membranes biologiques sont impliquées dans divers mécanismes comme la reconnaissance moléculaire ou encore la fusion membranaire. Les lipides, principaux composants des membranes, sont inhérents à ces processus cellulaires, mais leur organisation et leur rôle fonctionnel au sein de ces systèmes sont très complexes. Dans ce travail, nous avons utilisé des modèles membranaires mimant ces systèmes biologiques pour identifier les interactions mises en jeu avec divers agents exogènes (AEs), en utilisant la microscopie à force atomique (AFM). Nous avons donc travaillé sur deux AEs différents qui interagissent potentiellement avec ces membranes. Le premier intervient directement dans le cadre de l'étude du paludisme. Le mécanisme moléculaire de cette maladie (impliquant probablement des structures lipidiques) n'étant pas clair, la compréhension de celui-ci faciliterait le développement de nouvelles molécules antipaludiques et/ou cibles thérapeutiques. Parallèlement notre étude s'est portée sur l'interaction des nanoparticules (NPs) de TiO2, notre second AE, avec les membranes. Très utilisées dans l'industrie, ces NPs de TiO2 pourraient avoir un impact sur la santé humaine, en interagissant notamment avec les membranes cellulaires. Des techniques biophysiques classiques ont tout d'abord été utilisées pour évaluer l'interaction de l'AE avec des systèmes biomimétiques. Ensuite, lorsque celle-ci est prouvée, l'AFM est utilisée pour visualiser les changements morphologiques des modèles membranaires en présence de ces AEs. Ainsi, pour chaque AE, nous avons finalement suggéré un mécanisme d'interaction afin de répondre aux problématiques soulevées.

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Meyer, Sandra. "Caractérisation des domaines N-terminal et de liaison à l'ADN du récepteur des androgènes par des approches biophysiques." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAJ091/document.

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Abstract:

Cette thèse se situe à l’interface entre la biologie et la biophysique. Les méthodologies utilisées recouvrent principalement la résonance magnétique nucléaire (RMN), la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS), le dichroïsme circulaire (CD) et la spectroscopie de fluorescence. Une première partie vise à étudier le domaine de liaison à l’ADN (DBD) du récepteur des androgènes (AR) et les déterminants de l’interaction avec l’ADN. Une mutation faux-sens dans le DBD altère la spécificité de reconnaissance de l’ADN du récepteur bien que la structure tridimensionnelle soit identique au DBD sauvage. Les résultats montrent un changement dans la dynamique du récepteur mutant entrainant une déstabilisation de l’homo-dimère.La seconde partie de ma thèse consiste à établir un lien séquence/fonction au niveau du domaine N terminal (NTD) de AR. D’après la littérature, cette région joue un rôle important pour l’activité du récepteur, et elle est également décrite comme étant intrinsèquement désordonnée. Les résultats révèlent que cette région établit des contacts transitoires avec le DBD. Ceci suggère l’existence d'un couplage allostérique entre le DBD et les résidus adjacents sur le NTD.Ce couplage modifie l'ensemble conformationnel accessible au NTD en favorisant une conformation en hélice-α
My PhD project is at the boundary between biology and biophysic. Methods used include nuclear magnetic resonance (NMR), small ange X-ray scattering (SAXS), circular dichroïsm (CD) and fluorescence spectroscopy. The androgen receptor (AR) DNA binding domain (DBD) and its interaction with DNA was studied in a first part. A mutation in the DBD leads to a modified DNA recognition by the mutant compared to the wild-type. Our results indicate changes in dynamic of the mutant receptor that leads to the homodimer destabilisation.The second part of my project aim to establish a link between sequence and function of the AR N terminal domain (NTD).As described in literature, this region is involved in the activity of the receptor and is also an intrinsically disordered protein (IDP). The results obtained during my thesis indicate that this region is involved in transient contact with the DBD. This suggest an allosteric coupling between the DBD and the neighboring residues on the NTD.This coupling modifies the conformational ensemble accessible to the NTD by stabilizing a α-helix conformation

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Bougault, Catherine. "Nouveaux agrégats fer-soufre dissymétriques à ligands trithiols cyclotriveratrylènes : synthèses et caractérisations physico-chimiques." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10144.

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Abstract:

Les proteines (4fe-4s) sont largement repandues dans les cellules vivantes, ou elles assurent avant tout le transfert d'electrons de nombreux processus metaboliques, mais catalysent egalement quelques reactions de reduction ou d'isomerisation. Leur site actif est compose d'un agregat (4fe-4s) a geometrie pseudocubique. Les proprietes de ce site actif, en particulier le potentiel redox et l'aptitude a echanger des electrons, semblent dependre fortement de l'environnement proteique immediat du centre fer-soufre. De plus, certaines de ces proteines, telles que l'aconitase, presentent une differenciation des 4 atomes de fer dans un rapport 3:1. C'est dans le but de prendre en compte ces differents effets que nous avons synthetise des agregats (4fe-4s) dissymetriques, comportant de nouveaux ligands trithiols cyclotriveratrylenes. Ces cyclophanes presentent une cavite hydrophobe rigide qui permet de proteger le centre fer-soufre du milieu exterieur, augmentant ainsi la stabilite des complexes formes. D'autre part, la flexibilite des chaines laterales dans le trithiol s'est averee etre un avantage certain lors de sa coordination sur un pseudo-cubane preforme. La structure tridimensionnelle de ces nouveaux agregats a ete etablie par rmn. Contrairement a leurs analogues symetriques, ces composes presentent une reactivite specifique sur l'atome de fer differencie. La structure electronique du centre fer-soufre semble, en revanche, dependre davantage de la nature et de l'encombrement sterique des ligands que de la differenciation des 4 atomes de fer du pseudo-cubane

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Amendola, Julien. "Développement postnatal d'un modèle murin de sclérose latérale amyotrophique : Acquisitions sensori-motrices, fonctionnement des réseaux lombaires et caractérisation des propriétés électriques et morphologiques des motoneurones." Phd thesis, Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00537888.

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Abstract:

Les études sur les souris transgéniques SOD1 utilisées comme modèle de sclérose latérale amyotrophique (SLA) montrent que les signes cliniques apparaissent quand la majorité des motoneurones (MNs) est déjà déconnectée de la périphérie et la force contractile de certains muscles diminuée de 80%. L'identification des mécanismes pathologiques précoces est une étape importante pour améliorer notre compréhension de la maladie et expliquer l'atteinte préférentielle des MNs observée pendant la SLA. Notre objectif était de rechercher la présence d'anomalies précoces dès la naissance dans un modèle souris de SLA. L'analyse comportementale suggère que dès la période postnatale, la mutation SOD1-G85R perturbe la maturation du système sensori-moteur des souris transgéniques et ralentit l'expression de réflexes moteurs comme le montrent les retards observés lors des tests de placement et d'agrippement des membres postérieurs et lors du test de retournement. Ces retards pourraient principalement résulter d'un dysfonctionnement des réseaux lombaires de la moelle épinière pendant la 1ère semaine postnatale. Pendant cette période, sur les préparations in vitro de moelle épinière / tronc cérébral, les réseaux lombaires SOD1 sont difficilement activables lors d'applications pharmacologiques. Les enregistrements électrophysiologiques réalisés pendant cette période appuient principalement la possibilité que la composante glutamatergique possède un rôle clé dans cette difficulté. Nos données suggèrent la possibilité d'un déséquilibre entre les récepteurs AMPA et NMDA dans les MNs SOD1 avec un défaut lors de l'activation des récepteurs NMDA. En 2ème semaine postnatale, les MNs lombaires SOD1 sont hypoexcitables et présentent une résistance d'entrée ainsi qu'un gain plus faibles. Nous montrons que l'augmentation anormale de la surface dendritique de ces MNs suffit à expliquer cette diminution de la résistance d'entrée alors que la baisse du gain indique plutôt des modifications de conductances ioniques qui restent à caractériser. Enfin l'analyse morphologique montre que les dendrites des motoneurones SOD1 sont anormalement développées et complexes. Il est important de souligner dans le cadre de la maladie que les segments de la moelle sacrée et les interneurones lombaires qui sont épargnés à l'âge adulte ne sont pas concernés par ces différences. Cela renforce l'idée que les anomalies que nous décrivons sont spécifiques de la maladie et que dès le plus jeune âge les MNs sont la cible privilégiée de la SLA. Dans ce travail, nous montrons des dysfonctionnements des MNs bien avant la dénervation périphérique et la dégénérescence des axones moteurs. La modification de l'excitabilité des motoneurones pendant la période de maturation des unités motrices pourrait fragiliser les jonctions neuromusculaires qui sont une des cibles principales de la SLA.

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Hopulele, Ioana. "Caractérisation biophysique d'un pore membranaire constitutif du réticulum endoplasmique des hépatocytes de rat." Thèse, 2006. http://hdl.handle.net/1866/17379.

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"Caractérisation biochimique et biophysique des hémoglobines 2/2 HbN et HbO de Mycobacterium tuberculosis." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26156/26156.pdf.

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Zottig, Ximena. "Caractérisation in silico, biophysique et enzymatique d'une nouvelle lipase alcalinophile provenant d'une souche d'Aneurinibacillus Thermoaerophilus." Thèse, 2016. http://depot-e.uqtr.ca/7989/1/031504475.pdf.

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Rosenbaum, Eva. "Caractérisation structurale, enzymatique et biophysique d'un complexe peptidase piezo-thermophile issue de l'archaea marine abyssale Pyrococcus horikoshii." Phd thesis, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00363757.

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Abstract:

Récemment Franzetti et al. ont découvert un nouveau type de protéases auto-compartimentées indépendantes d'énergie dans les archaeas. Les particules ont été appelées TET pour leurs structures tridimensionnelles tétraédriques. Les TETs forment de grands complexes d'un poids moléculaire d'environ 500kDa. Leur rôle dans l'organisme est pourtant inconnu. Dans P. horikoshii, une Archaea hyperthermophile de la mer profonde, trois protéases TET ont été identifiées (PhTET1, 2 et 3). Nous avons exprimé et purifié PhTET3 recombinante. L'enzyme a été caractérisée biochimiquement et nous avons déterminé la structure d'un complexe de PhTET3 de 12 sous-unités par cristallographie aux rayons X. Afin de mieux comprendre son rôle physiologique potentiel et de s'assurer pourquoi il y a trois protéases TET dans P. horikoshii, la structure et les propriétés enzymatiques de PhTET3 ont été comparées à celles de deux autres protéases TET déjà caractérisées. Puisque l'auto-compartimentage joue un rôle important dans le fonctionnement et la régulation des protéases, les facteurs commandant l'oligomérisation de PhTET3 in vitro ont été étudiés par ultracentrifugation analytique et diffusion de neutrons aux petits angles. Finalement, dans des états physiologiques de mer profonde, l'enzyme est exposée à la haute température (jusqu'à 100°C) et à la haute pression. Afin d'étudier les limites de la stabilité de grands assemblages macromoléculaires, la structure à basse résolution et l'activité enzymatique de PhTET3 ont été mesurées à hautes pressions et à hautes températures en utilisant la diffusion des rayons X aux petits angles et la spectrophotométrie à haute pression. Au total, ces études ont indiqué que les protéases TET de P. horikoshii forment un système intégré de dégradation de peptides et que PhTET3 montre une stabilité exceptionnelle à haute pression et à haute température aussi bien que des propriétés enzymatiques associées aux conditions environnementales.

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Gagnon, Christina. "Caractérisation structurale et biophysique de l’impact de l’acétylation de SUMO1 sur son interaction dépendante de la phosphorylation avec PML." Thèse, 2017. http://hdl.handle.net/1866/20405.

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Cabana, Jean-François. "Caractérisation de la microstructure corticale par IRM multimodale : application à l'étude de la mutation SYN1_Q555X." Thèse, 2017. http://hdl.handle.net/1866/19118.

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Abstract:

Une mutation du gène SYN1 a récemment été découverte chez plusieurs membres d'une grande famille canadienne-française ségréguant troubles du langage, épilepsie focale, et troubles du spectre autistique (TSA). Bien qu'aucune anomalie macroscopique apparente n'ait pu être identifiée dans les données d’imagerie par résonance magnétique (IRM) cérébrales, nous avons émis l'hypothèse que des modalités d'IRM quantitatives sensibles à la microstructure et à la composition des tissus permettraient l’identification d’anomalies subtiles. Nous avons fait l’acquisition de données IRM multimodale chez 13 sujets porteurs de la mutation SYN1_Q555x et 13 sujets contrôles appareillés pour l’âge et le sexe. Une analyse statistique de groupe a été effectuée sur les cartes paramétriques corticales surfaciques afin de caractériser l’effet de la mutation sur plusieurs paramètres physiques quantitatifs. En résumé, des altérations ont été observées dans le réseau langagier, de même qu’une latéralisation anormale de celui-ci sur l’hémisphère droit. Les changements les plus significatifs dans ces régions sont une diminution de la diffusivité moyenne et une augmentation de l’anisotropie fractionnelle. Un modèle biophysique est proposé pour expliquer ces résultats, qui suggèrent une augmentation de la densité ou de la fraction volumique du neuropile. Cette étude est, à notre connaissance, la première à utiliser avec succès l'imagerie de diffusion et multiparamétrique conjointement à une méthodologie de cartographie surfacique pour détecter des anomalies corticales chez un groupe de sujets avec un génotype bien défini lié aux troubles du langage, à l'épilepsie et aux TSA. Cette étude démontre également que l'IRM de diffusion, bien que traditionnellement considérée comme une modalité spécifique à la matière blanche, peut effectivement être utilisée conjointement à une cartographie de surface pour caractériser une pathologie corticale subtile non détectable autrement, même si seul un groupe relativement restreint de sujets est disponible.
A mutation of the SYN1 gene has recently been discovered in several members of a large French-Canadian family segregating language disorders, focal epilepsy, and autism spectrum disorders (ASD). Although no apparent macroscopic abnormality could be identified in brain magnetic resonance imaging (MRI) data, we hypothesized that quantitative MRI modalities sensitive to tissue microstructure and composition could allow the identification of subtle anomalies. We acquired multimodal MRI data from 13 SYN1_Q555x mutation carriers and 13 healthy controls matched for age and sex. A surface-based group statistical analysis was performed on the cortical parametric maps to characterize the effect of the mutation on several quantitative physical parameters. In summary, alterations were found in the language network, as well as abnormal lateralization of the latter over the right hemisphere. The most significant changes in these regions are a decrease in mean diffusivity and an increase in fractional anisotropy. A biophysical model is proposed to explain these results, which suggest an increase in neuropil density or volume fraction. This study is, to our knowledge, the first to successfully use diffusion imaging and multiparametric mapping in a surface-based approach to detect cortical anomalies in a group of subjects with a well-defined genotype linked to language impairments, epilepsy and ASD. Importantly, this study also shows that diffusion MRI, although traditionally seen as a white matter modality, can effectively be used in a surface-based approach to characterize subtle cortical pathology not detectable otherwise, even when only a relatively small group of subjects is available.

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Abraham, Sarah Mélissa Jane. "Développement d’une plateforme de criblage par SPR pour la caractérisation d’inhibiteurs de la DHFR R67." Thèse, 2017. http://hdl.handle.net/1866/19340.

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Abstract:

Le projet de recherche a été réalisé en collaboration avec Professeur Jean-François Masson du Département de Chimie de l'Université de Montréal. The research project was made in collaboration with Professor Jean-François Masson from the Chemistry department of University of Montreal.
L'objectif du projet de recherche est de développer une méthode de criblage d’inhibiteurs basée sur une technologie émergente, soit un dispositif portatif utilisant la résonance des plasmons de surface (SPR). La cible du criblage est la dihydrofolate réductase R67 (DHFR R67), une enzyme qui confère une résistance bactérienne à l'antibiotique triméthoprime. Ici, l'enzyme cible est immobilisée sur une surface d'or mince avec des propriétés plasmoniques (optiques) spécifiques qui varient en fonction de la masse des molécules se liant à cette surface. Cette technique permet de suivre les événements de liaison de molécules à la DHFR R67 immobilisée, et ainsi peut permettre l'identification d'inhibiteurs potentiels. Cependant, la masse molaire des inhibiteurs typiquement utilisés lors de criblages préliminaires (i.e. 500-1000 g/mol) est trop faible pour générer un signal SPR détectable. Afin de contrer cette lacune, ce mémoire a pour objet de développer un essai compétitif indirect qui mettra en jeu des molécules de masse supérieure. D’abord, une nanoparticule d'or portant un analogue de substrat se liera à la DHFR R67 immobilisée à la surface d’or, générant ainsi un signal SPR important en raison de la masse molaire élevée de la nanoparticule. Ensuite, lors du criblage d'inhibiteurs potentiels, les nanoparticules liées seront déplacées de l'enzyme cible si la molécule criblée fournit une affinité suffisante. Ainsi, il sera possible de suivre indirectement la liaison d'un inhibiteur à la cible. Ce projet vise donc à tester et à valider l'approche de criblage SPR appliquée à la DHFR R67.
The objective of the research project is to develop a method for inhibitor screening based on a portable Surface Plasmon Resonance (SPR) device, an emerging technology. The target is R67 dihydrofolate reductase (R67 DHFR), an enzyme that confers bacterial resistance to the antibiotic trimethoprim. Here, the target enzyme is linked to a thin gold surface having specific plasmonic (optical) properties that vary as a function of the mass of bound molecules. This allows monitoring binding to the surface-linked R67 DHFR, and thus permits identification of inhibitors. However, the mass of the low-affinity inhibitors typically identified in early stages of screening (i.e. 500-1000 g/mol) is too low to produce a significant SPR signal. To address this shortcoming, a competitive assay will be developed: a gold nanoparticle carrying a substrate analog will bind the surface-immobilized R67 DHFR, resulting in a strong SPR signal due to its high mass. Then, upon screening for potential inhibitors, the bound nanoparticle will be displaced from the target enzyme if a molecule provides sufficient affinity. By those means, it will be possible to indirectly monitor the binding of an inhibitor to the target. This goal of this project is to test and validate the SPR screening approach applied to R67 DHFR.

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Gerard, Francine. "Caractérisations biophysiques et structurales du complexe de réplication des Rhabdoviridae." Phd thesis, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00343710.

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Abstract:

Le virus de la stomatite vésiculaire (VSV) sert de modèle pour l'étude de la multiplication des virus (Mononegavirales) alors que la rage(RV) reste un sérieux problème de santé publique. Le génome de VSV et RV code notamment la nucléoprotéine (N) et la phosphoprotéine (P). N s'associe étroitement à l'ARN viral. Ce complexe N-ARN sert de matrice pour la réplication et la transcription virale. P est le cofacteur de la polymérase virale (L) et chaperonne N. En interagissant avec N-ARN (domaine C-terminal) et avec L (domaine N-terminal), P assure le lien physique entre l'ARN viral et L. La stœchiométrie de P, sa structure et son rôle exact pendant la transcription et la réplication restent incertains. Mon travail a consisté à une caractérisation biophysique et structurale de P et des complexes N-ARN-P pour mieux comprendre la dynamique du complexe de réplication de ces virus.
L'analyse biophysique montre que P RV & VSV existent sous forme de dimère allongé en solution. L'analyse bioinformatique a révélé une organisation modulaire, confirmé par des études biochimiques et biophysiques de mutants de P RV. La structure du domaine C-terminal de P VSV a été résolue par RMN et montre une homologie celle du C-ter de P RV. La caractérisation de l'interaction entre P et les anneaux N-ARN a révélé l'existence de deux types de complexes N-ARN-P (contenant un et 2 dimères de P par anneau). L'étude par ME des complexes nucléocapsides-P a permis de mettre en évidence un changement de conformation important.
Pour devenir accessible à L, l'ARN viral doit se dissocier localement de N. L'interaction N-ARN-P représente potentiellement une nouvelle cible pour le développement d'antiviraux.

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Khun, Kosal. "Contribution de l’imagerie dronique pour la caractérisation des paramètres biophysiques des cultures agricoles." Thesis, 2020. http://hdl.handle.net/1866/25246.

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Abstract:

Grâce aux technologies de l’information et aux systèmes de positionnement par satellites (GNSS), l’agriculture de précision raffine l’échelle d’observation et d’intervention, du champ à la plante individuelle. La télédétection, notamment à travers les images satellitaires, a également permis de surveiller l’évolution de la culture, avec une fréquence temporelle et une résolution spatiale accrues. La vigueur de la culture est un paramètre crucial de la fertilisation, permettant d’optimiser l’apport en intrants et de générer des retombées économiques et environnementales. Plusieurs manières d’estimer la vigueur sont possibles. Pour une culture en rangs comme le maïs (Zea Mays L.), nous avons privilégié la biomasse qui servira de proxy à la vigueur. Notre étude s’appuie sur l’hypothèse que l’avènement des drones agricoles ouvrira la voie à une meilleure estimation de la vigueur. Nous supposons que la flexibilité de la plateforme combinée avec la très haute résolution spatiale (THRS) des images droniques permettra un suivi plus précis de l’évolution de la vigueur, tant dans l’espace que dans le temps – conditions critiques pour le déploiement de l’agriculture de précision. Les recherches des 15 dernières années s’appuient sur le drone pour collecter des images THRS, dont le traitement fait appel principalement à la méthode des indices de végétation, tel le NDVI. Plusieurs questions se posent : – Le recours au NDVI est-il la manière la plus efficiente d’exploiter la THRS des images droniques ? Si non, comment exploiter autrement et mieux cette imagerie ? – Attendu les contraintes de temps, la quantité de données et les impératifs logistiques, la méthode de traitement adoptée sera-t-elle suffisamment robuste ? Les concepts utilisés seront-ils simples et compréhensibles pour obtenir l’adhésion des utilisateurs finaux, c’est-à-dire les agriculteurs ? – Les capteurs à bord des drones pouvant être orientés assez librement, quels sont les effets des angles de visée sur les résultats ? D’abord, nous avons évalué la pertinence de l’approche classique, consistant à utiliser l’indice NDVI pour déterminer les paramètres de la culture. Pour cela, la plateforme dronique est comparée avec le capteur de proximité GreenSeeker. Il en découle que le drone se montre moins performant que le GreenSeeker pour l’estimation de la biomasse du maïs. Nous avons ainsi délaissé l’approche classique et opté pour un indicateur de surface apparente, extrait à l’aide des techniques de vision par ordinateur appliquées à des images RGB. Cette méthode tire profit de la THRS offerte par l’imagerie dronique et produit un proxy robuste de la biomasse, au niveau surfacique (par mètre carré) et linéaire (par rang). Nous avons aussi constaté que les résultats n’étaient pas affectés par les angles d’acquisition des images (au nadir et obliques). Partant, cette recherche ouvre la perspective à des applications de la dronautique en agriculture de précision, pour l’estimation de la vigueur et d’autres paramètres fondamentaux entrant dans les algorithmes d’optimisation des intrants. Elle offre également la possibilité d’imaginer des plateformes non-droniques pour l’acquisition des images THRS dans le contexte de la fertilisation.
Thanks to information technologies and GNSS (Global Navigation Satellite System), precision agriculture is refining the scale of observation and intervention, from the field to the individual plant. Remote sensing, in particular through satellite imagery, has also made it possible to monitor the crop dynamics, with increasing time frequency and spatial resolution. Crop vigor is a crucial parameter allowing the optimization of inputs, and consequently economic and environmental benefits. Several ways to estimate crop vigor are possible. For a row crop such as corn (Zea Mays L.), aboveground biomass has been favored and will serve as a proxy for vigor. Our study is based on the hypothesis that the recent advent of agricultural UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) will pave the way for a better estimation of crop vigor. We assume that the flexibility of the UAV combined with the very high spatial resolution of their images will allow a more accurate monitoring of crop vigor, both in space and time – conditions which are critical for the deployment of precision agriculture. Research over the past 15 years has relied on the UAV to collect images of very high spatial resolution. However, the processing of those images is mainly based on vegetation indices, especially the NDVI. Several questions arise from the above observations: – Is the use of NDVI the most efficient way to exploit the spatial resolution of UAV images? If not, is there a better way to exploit this imagery? – How to respond to time and logistical constraints in the image processing so that it is ultimately adopted by farmers? – Since UAV-borne sensors can be oriented quite freely, what are the effects of the acquisition angles on the results? First, we assessed the relevance of the traditional approach which uses the NDVI index to determine crop parameters. To do that, we compared the UAV platform with the GreenSeeker proximal sensor. The results showed that the UAV is less efficient than the GreenSeeker in estimating corn biomass. We thus moved away from the traditional approach and opted for a method extracting the apparent leaf area, through computer vision techniques applied to RGB images. This method took advantage of the very high spatial resolution offered by UAV images and produced a robust proxy for corn biomass, at the surface (per square meter) and row levels. We also found that the results were not affected by the acquisition angles of the images (nadir and oblique). Therefore, this research opens the perspective to UAV applications in precision agriculture, for the estimation of vigor and other fundamental parameters used in input optimization algorithms. It also offers the possibility to imagine non-UAV based platforms for the acquisition of very high resolution images in the context of fertilization.

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Dissertations / Theses on the topic 'Caractérisation biophysique'

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