Letteratura scientifica selezionata sul tema "Enzymes actives sur les sucres"

Background: Several anti-tuberculous drugs have been effective in the treatment and management of drug-sensitive and -resistant tuberculosis (TB). While these drug combinations have proven to be highly active against tubercle bacilli, side effects and toxicity may occur with tendency to interrupt or discontinue therapy, resulting in poor compliance. The objective of this study is to assess hepatotoxic potentials of anti-TB drugs among patients with rifampicin-resistant TB (RRTB) undergoing treatment at the directly observed treatment short-course (DOTS) clinic of Ladoke Akintola University of Technology (LAUTECH) Teaching Hospital, Ogbomoso, Nigeria. Methodology: This was a prospective study of 40 patients with RRTB on second-line anti-TB therapy including bedaquiline, moxifloxacin, prothionamide, ethambutol, pyrazinamide, isoniazid and clofazimine. RRTB was diagnosed by sputum smear AFB microscopy and Xpert MTB/RIF assay at the TB laboratory of Bowen University Teaching Hospital, Ogbomoso, Nigeria. Forty gender and age-matched apparently healthy persons were used as control. Venous samples (~5ml) were collected from each participant at baseline (prior to commencement of anti-TB therapy) and after completion of 9-11 months therapy, as well as from the controls. Plasma was separated by centrifugation and the activity of ALT, AST and ALP was measured by spectrophotometric analysis, while total protein and albumin levels were determined using routine methods. Data were presented as mean±SD and analysed using SPSS version 21.0. Comparison of the mean enzyme activity at baseline and after completion of therapy as well as with the control was done with unpaired ‘t’ test, and ‘p’ (two tail) value less than 0.05 was considered statistically significant. Results: The age range of the 40 RRTB patients is 20-67 years (mean age 45.50±10.1 years) while the age range of the 40 controls is 21-65 years (mean age 45.70±12.10 years). The male to female ratio is 1.2:1 for the patients and 1:1 for the control. There is statistically significant increase in post-therapy plasma activity of ALT (p<0.0001), AST (p<0.0001), ALP (p<0.0001), and total protein level (p=0.0086) compared to the baseline, while plasma albumin level decreased significantly post-therapy (p=0.007). Although there is no significant difference in the baseline activity of ALT (p=0.4936) and AST (p=0.2539) for the RRTB patients compared to the control, post-treatment activity of ALT (p<0.0001) and AST (p<0.0001) in RRTB patients were significantly higher than in apparently heathy controls. Conclusion: The activity of the liver enzymes (AST and ALT) reported among RRTB patients in our study are within the normal reference range for persons above 18 years of age, indicating a non-hepatotoxic effect of the anti-TB drugs. However, statistically significant increase in these enzyme activities in the patients’ post-treatment compared to the baseline, and to apparently healthy controls, indicates that the drugs may be potentially hepatotoxic on prolonged usage. French title: Évaluation de l'activité des enzymes hépatiques sélectionnées chez les patients atteints de tuberculose résistante à la rifampicine recevant un traitement dans un établissement de soins de santé tertiaires, dans le sud-ouest du Nigeria Contexte: Plusieurs médicaments antituberculeux se sont révélés efficaces dans le traitement et la prise en charge de la tuberculose pharmacosensible et résistante. Bien que ces combinaisons de médicaments se soient avérées très actives contre les bacilles tuberculeux, des effets secondaires et une toxicité peuvent survenir avec une tendance à interrompre ou à interrompre le traitement, entraînant une mauvaise observance. L'objectif de cette étude est d'évaluer les potentiels hépatotoxiques des médicaments antituberculeux chez les patients atteints de tuberculose résistante à la rifampicine (RRTB) qui suivent un traitement à la clinique DOTS (Traitement de courte durée directement observé) de l'Université de technologie de Ladoke Akintola (LAUTECH), Hôpital, Ogbomoso, Nigéria Méthodologie: Il s'agissait d'une étude prospective de 40 patients atteints de RRTB sous traitement antituberculeux de deuxième ligne comprenant la bédaquiline, la moxifloxacine, le prothionamide, l'éthambutol, le pyrazinamide, l'isoniazide et la clofazimine. La RRTB a été diagnostiquée par microscopie AFB des frottis d'expectoration et test Xpert MTB/RIF au laboratoire de la tuberculose de l'hôpital universitaire de Bowen, à Ogbomoso, au Nigeria. Quarante personnes apparemment en bonne santé appariées selon le sexe et l'âge ont été utilisées comme contrôle. Des échantillons veineux (~5ml) ont été prélevés sur chaque participant au départ (avant le début du traitement antituberculeux) et après la fin du traitement de 9 à 11 mois, ainsi que sur les témoins. Le plasma a été séparé par centrifugation et l'activité de l'ALT, de l'AST et de l'ALP a été mesurée par analyse spectrophotométrique, tandis que les taux de protéines totales et d'albumine ont été déterminés à l'aide de méthodes de routine. Les données ont été présentées sous forme de moyenne ± ET et analysées à l'aide de SPSS version 21.0. La comparaison de l'activité enzymatique moyenne au départ et après la fin du traitement ainsi qu'avec le contrôle a été effectuée avec un test «t» non apparié, et une valeur «p» (deux queues) inférieure à 0,05 a été considérée comme statistiquement significative. Résultats: La tranche d'âge des 40 patients RRTB est de 20 à 67 ans (âge moyen 45,50±10,1 ans) tandis que la tranche d'âge des 40 témoins est de 21 à 65 ans (âge moyen 45,70±12,10 ans). Le ratio hommes/femmes est 1.2:1 pour les patients et 1:1 pour le contrôle. Il y a une augmentation statistiquement significative de l'activité plasmatique post-thérapie de l'ALT (p<0,0001), de l'AST (p<0,0001), de l'ALP (p<0,0001) et du taux de protéines totales (p=0,0086) par rapport à la ligne de base, tandis que l'albumine plasmatique le niveau a diminué significativement après le traitement (p=0,007). Bien qu'il n'y ait pas de différence significative dans l'activité de base de l'ALT (p=0,4936) et de l'AST (p=0,2539) pour les patients atteints de RRTB par rapport au groupe témoin, l'activité post-traitement de l'ALT (p<0,0001) et de l'AST (p<0,0001) chez les patients RRTB étaient significativement plus élevés que chez les témoins apparemment en bonne santé. Conclusion: L'activité des enzymes hépatiques (AST et ALT) rapportée chez les patients atteints de RRTB dans notre étude se situe dans la plage de référence normale pour les personnes de plus de 18 ans, indiquant un effet non hépatotoxique des médicaments antituberculeux. Cependant, une augmentation statistiquement significative de ces activités enzymatiques chez les patients après le traitement par rapport à la ligne de base et à des témoins apparemment sains, indique que les médicaments peuvent être potentiellement hépatotoxiques en cas d'utilisation prolongée.

Les enzymes agissant sur les sucres, ou cazymes, sont impliquées dans de nombreux processus biologiques et largement utilisées par l’industrie. Aujourd'hui, la quantité de séquences de cazymes rendue disponible est cependant tellement grande qu’il est devenu impossible de toutes les caractériser expérimentalement. Leur annotation se fait donc en grande partie par approche bioinformatique, appuyée sur la classification CAZy qui leur est dédiée. Le travail effectué ici a consisté à mettre en place un ensemble d'outils permettant la création et l'intégration aisée de sous-familles à cette classification afin de permettre la prédiction de la spécificité de substrat d'une cazyme à partir de sa seule séquence. Ont donc été développés: un outil interactif permettant la définition de sous-familles, un outil d'annotation modulaire automatique des nouvelles cazymes et une méthode permettant l'identification des résidus responsables de la spécificité fonctionnelle d'un groupe de cazymes donné
Enzymes acting on sugar, or cazymes, are implied in a vast variety of biological process and are widely used in the industry. Nowadays, the amount of cazymes' sequences is so large that it has became impossible to experimentally characterize all. Their annotation is thus mostly based on bioinformatic approaches using the dedicated CAZy classification. The work of this thesis consists on designing a set of tools allowing the creation and the integration of a sub-familly level to this classification in order to enable the substrate prediction of a cazyme from sequence alone. Thus have been developed: an interactive tool allowing the definition of sub-families, a tool for the automatic modular annotation of new cazymes sequences and a method aiming at the detection of residues responsible for the functional specificity of a given subgroup of cazymes

La présence de sucres complexes constitue une source nutritive importante pour le microbiote qui assure leur dégradation via des CAZymes. Dans le cadre de cette thèse, nous avons construit in silico un modèle de type minimicrobiome contenant 177 génomes représentatifs des communautés bactériennes dans un microbiote intestinal conventionnel. L’analyse du contenu de ce minimicrobiome nous a permis d’estimer leur abondance et leur diversité. De plus, la comparaison du contenu CAZymes par groupe bactérien de type « phylum » a révélé une variabilité inter-phylum, notamment une diversité de familles CAZymes et une abondance en gènes bien plus élevées chez les Bacteroidetes. Dans un deuxième temps, nous avons développé une puce à ADN sur laquelle nous avons greffé des sondes non redondantes ciblant plus de 6500 gènes codant des CAZymes. Nous avons ensuite testé la "puce CAZyme" par hybridation d’ADN bactérien extrait d’échantillons de selles. Nos résultats suggèrent que cette méthode serait plus sensible dans la détection de CAZymes provenant de bactéries rares par rapport à la métagénomique. Ainsi, il est intéressant de noter qu’en utilisant la puce CAZyme, nous avons pu détecter un gène codant pour une famille GH6, alors que les études métagénomiques n’ont jamais réussi à détecter ce gène dans le microbiome intestinal humain et animal. Enfin, l’examen de huit échantillons de selles a permis l’identification d’un noyau CAZome contenant 46 familles de GHs et PLs, ce qui suggérerait que le microbiote intestinal est caractérisé par une stabilité fonctionnelle en dépit de variations taxonomiques importantes entre les individus testés et indépendamment de leur état de santé
The bacterial communities that inhabit our gut ensure their growth and survival by extracting their carbon source from the food that transits through the intestines. The complex carbohydrates included in the human diet are almost exclusively degraded by the gut microbiota using CAZymes. We built a minimicrobiome model using 177 genomes associated to gut microbiota. The CAZyme content analysis revealed their huge diversity and abundance in our minimicrobiome model. At the phylum level, the Bacteroidetes genomes showed the greatest CAZyme diversity and abundance. Interestingly, as most of CAZymes found in Bacteroidetes genomes contain a signal peptide allowing their secretion in the intestinal lumen and/or in periplasmic space, members of this phylum are suggested to be the primary degraders of complex carbohydrates. Further, we developed a microarray containing probes to target more than 6,500 CAZyme genes. We then validated the CAZyme microarray by the hybridization of bacterial DNA extracted from the stool samples of individuals. Our results suggest that a microarray-based study can detect genes from low-abundance bacteria better than metagenomic-based studies. A striking example was the detection of gene encoding a GH6-family in all subjects examined, whereas metagenomic studies have consistently failed to detect this gene in both human and animal gut microbiomes. In addition, an examination of eight stool samples allowed the identification of a corresponding core CAZome containing 46 CAZymes families that suggests a functional stability of the gut microbiota despite large taxonomical variations between individuals and independently of health state

Les mammifères hébergent des communautés microbiennes très diverses. Parmi celles-ci, le microbiote intestinal joue un rôle crucial dans la santé de l’hôte. Les bactéries intestinales utilisent des polysaccharides et oligosaccharides variés comme principales sources de carbone, en utilisant des systèmes protéiques complexes pour dégrader ces substrats en monosaccharides assimilables. Les bactéries du phylum Bacteroidota sont parmi les plus abondantes dans les microbiomes intestinaux des mammifères. Elles produisent une série de protéines nécessaires à la détection, à la capture, au transport et à la dégradation des polysaccharides et oligosaccharides. Ces systèmes complexes sont codés par des loci dédiés à l'utilisation des polysaccharides (PUL). A la surface cellulaire, les protéines de liaison aux glycanes (SGBPs) jouent un rôle majeur dans l’efficacité de capture des polysaccharides et des oligosaccharides entourant les cellules, offrant ainsi aux Bacteroidota un avantage compétitif dans la colonisation de leurs habitats. . Dans ce travail de thèse, nous nous sommes concentrés sur la caractérisation et l'ingénierie des transporteurs de bactéries du phylum Bacteroidota, en particulier leurs composants SGBPs, isses des microbiomes digestifs humains et bovins. L'objectif était d'élucider les relations structure-fonction des différents éléments protéiques de ces transporteurs impliqués dans l'utilisation des polysaccharides d’origine alimentaire ou microbiennne. Nous avons tout d’abord caractérisé la fonction et la structure cristallographique d’une protéine de type SusD (appelée ici F5_SusD-like) codée par un PUL provenant d’un Bacteroides non cultivé de l’intestin humain, et qui est conservé chez Bacteroides vulgatus, une espèce dominante dans le microbiote intestinal. Malgré son incapacité à se lier aux xylooligosaccharides (XOS), qui sont pourtant les substrats ciblés par le F5_PUL, F5_SusD est essentiel à la fonctionnalité du transport. L'analyse structurale a révélé des boucles désordonnées et des résidus clés mal alignés, qui pourraient être responsables de l'incapacité de cette protéine de type SGBP à se lier aux XOS. Dans un second temps, nous avons étudié la spécificité des transporteurs F5_SusC/D et F5_MFS vis-à-vis des XOS en introduisant une β-mannosidase dans le périplasme des souches recombinantes d’E. coli produisant ces transporteurs. En utilisant des variants du locus F5 précédemment construits par Tauzin et al., nous avons complété le système d'utilisation des oligosaccharides de F5 avec l'enzyme BT_0458 de la famille CAZy GH2. Nos données préliminaires suggèrent que les transporteurs du clone métagénomique F5 ne peuvent pas internaliser le mannotriose, indiquant une probable stricte spécificité de ces systèmes vis-à-vis des XOS. Par la suite, nous avons exploré le potentiel de l’évolution adaptative en laboratoire (ALE) pour l’ingénierie du système recombinant d’utilisation des XOS chez E. coli. Cette étude préliminaire indique que l’évolution in cellulo pourrait servir à améliorer les fonctions de transporteurs recombinants chez E. coli et à approfondir l’étude de leurs relations structure-fonction sous pression évolutive. Enfin, nous avons caractérisé une autre protéine de type SusD (appelée 41O1_SusD) codée par un locus d'utilisation de β-glucanes et provenant d'un clone métagénomique isolé du microbiome du rumen bovin. La caractérisation fonctionnelle de cette protéine a montré que 41O1_SusD présente une affinité de liaison pour les β-1,3-glucanes ramifiés par des liaisons β-1,6. Une comparaison structurale avec des protéines homologues a permis de mettre en évidence des motifs similaires de reconnaissance du substrat, impliquant trois résidus tryptophane. Ces résultats ont permis de progresser dans la compréhension du rôle joué par les protéines de type SusD dans l’utilisation des substrats issus de la paroi cellulaire végétale et/ou d’origine fongique dans le rumen bovin
Mammals host very diverse microbial communities. Among these, the gut microbiota plays a crucial role in host health. Gut bacteria utilize various polysaccharides and oligosaccharides as carbon sources, using complex protein machineries to degrade these substrates into assimilable monosaccharides. Bacteroidota represents one of the dominant phyla in mammal gut microbiomes. They produce a series of proteins necessary for the sensing, capture, transport and degradation of polysaccharides and oligosaccharides. These complex machineries are encoded by polysaccharide utilization loci (PULs). Among the proteins encoded by PULs, cell surface glycan-binding proteins (SGBPs) are essential for the efficient capture of substrates surrounding the cells. In this thesis work, we focused on the characterization and engineering of Bacteroidota transporters, in particular their SGBP components, identified from the human and bovine gut microbiomes. The aim was to elucidate the structure-function relationships of the different protein elements of these transporters, involved in the utilization of dietary or microbial glycans in gut microbiomes. We first characterized the function and crystallographic structure of a SusD-like protein (referred to F5_SusD-like here) encoded by a xylooligosaccharide (XOS) PUL from an uncultured human gut Bacteroides species, which is conserved in the prominent Bacteroides vulgatus species. Despite its inability to bind to XOS, that are the cognate substrates of the F5_PUL, the F5_SusD-like protein is essential for the uptake functionality. Structural analysis revealed disordered loops and misaligned key residues, which could be responsible for the inability of this SGBP-like protein to bind XOS. Then, we investigated the specificity of F5_SusC/D and F5_MFS transporters towards XOS by introducing aβ-mannosidase into the periplasm of the recombinant E. coli strains harboring these transporters. This approach aimed at determining if the transporters could uptake mannotriose, which would be degraded to monosaccharides by the β-mannosidase and support E. coli growth. Using F5 variants previously constructed by Tauzin et al., we complemented the F5 oligosaccharide utilization system with the BT_0458 β-mannosidase from the GH2 CAZy family. Our preliminary data suggest that the F5 transporters cannot recognize and transport mannotriose, indicating a probable strict specificity towards XOS. Subsequently, we explored the potential of adaptive laboratory evolution (ALE) to engineer the recombinant F5_XOS utilization pathway in E. coli. After serial sub-cultures of the F5_XOS containing E. coli strains, the mutation rates and positions were assessed by next-generation sequencing. This preliminary study indicated that ALE could serve to improve transporter functions and provided the basis for further investigation of the structure-function relationships of oligosaccharide transporters under evolutionary pressures. Finally, we characterized another SusD-like protein (referred to 41O1_SusD) encoded by a β-glucan utilization locus from a metagenomic clone isolated from the bovine rumen microbiome. Functional characterization showed that the 41O1_SusD-like protein exhibits binding affinity for β-1,6 branched β-1,3-glucans. Structural comparison with homolog SusD-like proteins highlighted a similar pattern of substrate recognition, involving three tryptophan residues. Our findings provided advances in the understanding of the role played by SusD-like proteins in plant cell wall and/or fungal polysaccharide utilization in the cow rumen. Overall, this thesis generated advances in the understanding of the structure-function relationships of SusD-like proteins. In the long term, the findings will contribute to the development of potential applications in synthetic biology and microbial engineering for enhanced polysaccharide utilization

Les glucides sont très rependus dans la nature et sont impliqués dans une multitude de phénomènes biologiques. Sous forme de saccharides et de glycoconjugués, ils constituent une partie substantielle de la biomasse produite sur terre et représentent une source potentielle d’énergie renouvelable de première importance. La diversité des glucides complexes est créée et contrôlée par un panel d’activités enzymatiques qui interviennent dans leur assemblage, dégradation et modification. L’étude structurale et fonctionnelle des enzymes actives sur les glucides (CAZymes) est à la base de multiples efforts de recherche appliquée en biotechnologie. L’industrie recherche actuellement des enzymes avec des activités et des spécificités encore plus performantes. L’activité de recherche de ces nouvelles enzymes est grandement facilitée par l’accumulation de séquences biologiques dans les bases de données, provenant notamment des études génomiques.Mon sujet de recherche s’inscrit dans un objectif de développement d’outils pour la classification et l’identification de nouvelles enzymes impliqués dans la conversion de la biomasse. Tous ces travaux sont en lien direct avec la mise en place d’une nouvelle infrastructure de la base de données CAZy et l’analyse de données génomiques, métagénomiques et biochimiques. La refonte complète de la structure de la base de données préexistantes et de son interface a été ainsi réalisée. Cet effort a été validé par l’analyse des familles de polysaccharide lyases et la création de sous-familles, dont l’homogénéité fonctionnelle a été révélée. De plus, la détection systématique de protéines modulaires portant des modules d’adhésion aux composants de la paroi végétale a permis l’identification de nouvelles protéines potentiellement impliquées dans la dégradation de la biomasse végétale. Enfin, j’ai implémenté des approches automatisées capables d’analyser de grands volumes de données (méta)génomiques pour en extraire le contenu en CAZymes
Carbohydrates are widely distributed in nature, where they are involved in a multitude of important biological events. Saccharides and glycoconjugates constitute the main component of the biomass produced on earth, therefore they represent a plentiful source of renewable energy. The diversity of complex carbohydrates is created and controlled by a panel of enzyme activities involved in their assembly, degradation and modification. The structural and functional study of Carbohydrate Active enZymes on (CAZymes) has been the basis for many applied research efforts in biotechnology. For exemple, the biotechnology industry is currently searching enzymes with enhanced activities and specificities. The identification of new enzymes is potentially facilitated by the large-scale accumulation of gene sequences, particularly from current genomic studies.This thesis aimed at developing tools for the classification and identification of new enzymes involved in biomass degradation. To this end, a new structure of the CAZy database was developed and applied to mining genomic, metagenomic and biochemical data. A complete reorganisation of the structure of the existing database and its interface has been achieved. In this effort the analysis of all known families of polysaccharide lyases has been validated and subfamilies were created, which revealed functional homogeneity. In addition, the systematic identification of modular proteins containing plant cell wallbinding modules allowed the identification of new proteins potentially targeting plant biomass. Finally, I show that it is indeed possible to analyze large volumes of (meta)genomic data by automated methods in order to understand their CAZyme contents

Les polysaccharides algaux sont une ressource marine dont la valorisation est limitée par le manque d’outils adéquats à leur modification chimique. Grâce aux enzymes qu’elles synthétisent, les bactéries marines, qui vivent au contact des algues, représentent un enjeu majeur pour le développement des biotechnologies bleues. Cette thèse a permis de cloner et d’obtenir sous forme soluble plusieurs dizaines de nouvelles enzymes bactériennes marines actives sur des polysaccharides algaux. Quatre d’entre elles ont fait l’objet d’une étude plus spécifique. Les deux premières sont impliquées dans les voies de dégradation des carraghénanes. La première, ZgCgkA, est une κ-carraghénase de la famille 16 des glycosides hydrolases (GH), synthétisée par la bactérie Zobellia galactanivorans. Son étude biochimique et structurale, par cristallographie des rayons X, a permis de corréler certaines différences structurales à des modes d’interaction différents avec le substrat, au sein de cette sous-famille des GH16. La seconde enzyme étudiée, une β-carrabiose hydrolase de Pseudoalteromonas carrageenovora, agit sur des oligosaccharides hybrides β/κ. Son étude biochimique et phylogénétique a permis de proposer la création d’une nouvelle famille de GH apparentée aux GH42. Enfin, les deux dernières enzymes étudiées, une GH29 et une GH non-classée, sont codées dans un locus de Z. galactanivorans qui semble impliqué dans la dégradation de substrats enrichis en fucose sulfaté. La GH29 a fait l’objet d’une caractérisation biochimique sur substrat synthétique, et son analyse structurale est en cours. Ces différents résultats permettent d’envisager l’utilisation de ces enzymes comme outils de valorisation des polysaccharides algaux, en particulier des carraghénanes
Algal polysaccharides are marine resources valorization of which is hindered by the lack of proper tools to modify their structure. Marine bacteria living associated to macroalgae synthesize enzymes acting on these polysaccharides. They represent a great opportunity for the development of bleu biotechnology. This thesis project resulted in the successful cloning and soluble protein production of several dozen new bacterial enzymes active on algal polysaccharides. Four of them have been studied in detail. The first two are involved in carrageenan degradation pathways. The first one, ZgCgkA, is a κ-carrageenase from family 16 of glycoside hydrolases (GH), synthesized by Zobellia galactanivorans. Its biochemical and structural study, by X-ray crystallography, provided a link between structural features and different interaction modes with the substrate in this GH16 sub-family. The second enzyme, a β-carrabiose hydrolase from Pseudoalteromonas carrageenovora, is active on hybrid oligosaccharides of β/κ-carrageenan. Its biochemical and phylogenetic study suggests the creation of a new GH family, distantly related to the GH42 family. The last two enzymes, a GH29 and a non-classified GH, are encoded in a locus of Z. galactanivorans probably dedicated to the degradation of sulfated fucans. GH29 was biochemically characterized on synthetic substrate, and its structural study is ongoing. These results raise the possibility to use these enzymes as tools for the valorization of algal polysaccharides, particularly carrageenans

En milieu forestier, la décomposition de la matière organique d’origine végétale et son assimilation par les microorganismes sont des processus essentiels au bon fonctionnement des sols et du cycle du carbone. Les mécanismes impliqués dans ces phénomènes de dégradation sont fortement contrôlés par les champignons saprotrophes qui sécrètent de nombreuses enzymes hydrolytiques afin d’accéder à leur principale source de nutriments qui se trouve sous la forme de polysaccharides (cellulose et hémicelluloses). L’hydrolyse enzymatique de ces polymères végétaux engendre une grande diversité de composés de faible poids moléculaire (mono- et oligosaccharides). Ces molécules pénètrent dans la cellule fongique via des systèmes de transporteurs membranaires dont la présence/absence et la spécificité de substrat contribuent à la versatilité métabolique de ces microorganismes du sol. La nature de l’essence forestière affecte fortement la diversité et la composition des communautés fongiques. Dans ce contexte, nous avons émis l’hypothèse que les communautés fongiques sélectionnées par les différentes essences forestières diffèrent entre elles par la diversité des mécanismes qu’elles mettent en place lors du processus de décomposition de la matière organique d'origine végétale et lors du transport des produits de dégradation ; et que de ce fait chaque communauté fongique est spécifiquement adaptée à la nature de la litière produite par l’espèce végétale considérée. Par des approches de séquençage haut-débit d’amplicons générés à partir d’ADNc environnementaux, nous avons analysé la diversité des transcrits codant des protéines fongiques impliquées à la fois dans la dégradation des polysaccharides végétaux et dans le transport des sucres issus de cette hydrolyse enzymatique au sein de sols localisés sous des forêts de hêtres et d’épicéas. L’analyse des données obtenues a mis en évidence des transcrits jusqu’alors inconnus et spécifiquement retrouvés pour plus 80% d’entre eux sous l’un des deux couverts végétaux conduisant ainsi à un effet significatif de l’essence forestière sur la composition des gènes exprimés par les communautés fongiques. Des transporteurs potentiellement spécifiques du mannose ont été détectés, pour la première fois, sous la forêt d’épicéas par une approche de crible fonctionnel dans la levure de banques d’ADNc environnementaux. Or, cette essence forestière est connue pour posséder d’importantes quantités de mannose au niveau de ses hémicelluloses. Les résultats obtenus au cours de cette thèse soulignent l’importance d’étudier la diversité fonctionnelle des communautés fongiques pour comprendre l’impact du couvert végétal sur leur composition et le fonctionnement des écosystèmes forestiers
The degradation of plant biomass is an essential process for the proper functioning of forest soils and terrestrial carbon cycling. Mechanisms involved in these processes are strongly controlled by saprotrophic fungi which secrete several hydrolytic enzymes to access at their primary nutrient sources found under the form of polysaccharides (cellulose and hemicelluloses). Enzymatic hydrolysis of plant polymers releases a high diversity of low molecular weight compounds (mono- and oligosaccharides). These molecules enter in fungal cell using transmembrane transporter systems. Consequently, the presence/absence and the substrate specificity of these transporters might contribute to the metabolic versatility of soil fungi. Several studies have demonstrated that tree species strongly affect diversity and composition of fungal communities. In this context, we hypothesized that the fungal communities selected by the different tree species expressed specific lignocellulolytic enzymes and sugar transporters; and thereby each fungal community was specifically adapted to the nature of litter produced by the tree species considered. We assessed, by the high-throughput sequencing of gene-fragments amplified from soil cDNA, the impact of tree species (Beech vs Spruce) on the diversity of genes encoding either lignocellulolytic enzymes or sugar porters expressed by soil fungi in two mono-specific forests. Our results revealed that most detected genes, encoding either lignocellulolytic enzymes or sugar transporters, have an unknown origin and are specifically found (for more than 80% of them) in one of the two forest soils. This work showed a significant “tree species effect” on the composition of functional genes expressed by soil fungi and suggests that beyond the species level, functional diversity of fungal communities must be addressed to better understand ecosystem functioning. Moreover, by using a functional metatranscriptomic approach, we identified functional transporter sequences differing with respect to their substrate specificities. From a spruce cDNA library, and for the first time, we identified high affinity or mannose specific transporters. Coincidently, as opposed to beech, spruce is indeed a tree species with a large proportion of mannose in its hemicelluloses

La recherche de nouveaux composés pour prévenir ou atténuer le vieillissement de la peau est une priorité des recherches actuelles dans les cosmétiques. Dans ce contexte, le venin de frelon asiatique (Vespa velutina nigrithorax) a été étudié comme une source particulière de molécules potentiellement bioactives d’intérêt dermacosmétique. La première étude a tout d’abord porté sur la mise en œuvre d’un protocole fiable d’extraction et récupération du venin. Puis, la fraction peptidique et petites molécules a été sélectionnée afin d’évaluer, en comparaison avec le venin brut, la présence de molécules actives vis-à-vis d’une activité antioxydante, anti-microbienne (C. acnes) et inhibitrice enzymatique (tyrosinase, élastase, collagénase) in-tubo et in-cellulo. Ces études ont conduit à identifier par UHPLC-ESI-QTOF-HRMS/MS, dans le venin brut, une molécule responsable de l’activité anti-oxydante sur kératinocytes HaCaT. Dans une seconde étude, une approche peptidomique basée sur une méthode UHPLC-QTOF-HRMS et MS/MS suivie par un traitement statistique (PCA, PLS-DA) a été appliquée sur l’étude différentielle de profil peptidique du venin, en fonction de la période de collecte, des castes et du comportement. Ces derniers ont pour but d’évaluer l’influence de différents facteurs sur le patrimoine moléculaire de ces venins. Parallèlement, en troisième étude, une approche de criblage d’interaction Ligand/enzyme par spectrométrie de masse sur les enzymes élastase et tyrosinase immobilisées a été développée. Cette méthode a pour objectif de mettre en évidence la présence d’inhibiteurs ou de substrats dans des fractions plus ou moins complexes. On a montré que deux peptides présents dans le venin de frelon étaient capables d’interagir avec l’enzyme élastase en tant que substrat. La séquence peptidique de ces peptides a été partiellement obtenue par séquençage de novo
The search for new compounds to prevent or attenuate skin aging is a priority in current research in cosmetics. In this context, Asian Hornet venom (Vespa velutina nigrithorax) has been studied as a particular source of potentially bioactive molecules for dermacosmetic interest.The first study focused on the implementation of a reliable venom extraction and sampling protocol. Then, the peptide - small molecules fraction was selected to evaluate, in comparison with crude venom, the presence of active molecules with respect to antioxidant, anti-microbial (C. acnes) and enzyme inhibition (tyrosinase, elastase, collagenase) activity in-tubo and in-cellulo. These studies led to the identification in crude venom, by UHPLC-ESI-QTOF-HRMS/MS, of one molecule responsible for antioxidant activity on HaCaT keratinocytes.In a second study, a peptidomic approach based on UHPLC-ESI-QTOF-HRMS/MS followed by statistical processing (PCA, PLS-DA) was applied to the differential study of venom, according to the collection period, castes and behavior. The latter aims at evaluating the influence of these different factors on the venom molecular heritage. At the same time, in a third study, a ligand/enzyme interaction screening approach by mass spectrometry on solid-supported elastase enzymes was developed. The aim of this method is to detect the presence of inhibitors or substrates in more or less complex fractions. Two hornet venom peptides presenting in the hornet venom were identified to be capable of interacting with the enzyme elastase. Their peptide sequences were then partially obtained by de novo sequencing