UPThèses

Les protéines intégrées de la membrane plasmique des cellules doivent emprunter la voie de sécrétion pour atteindre leur destination finale. Des points de contrôles, localisés tout au long de cette voie, sont capables de repérer les protéines mal repliées et de prendre en charge leur dégradation. De nombreuses études suggèrent que ces points de contrôles sont impliqués dans l'étiologie de plusieurs pathologies génétiques humaines. De plus, des données bibliographiques récentes suggèrent que la régulation de l'homéostasie lipidique cellulaire pourrait également influencer l'efficacité de ces différents points de contrôle. Au cours de ce doctorat, nous avons développé une approche nous permettant d'évaluer l'impact de perturbations de l'homéostasie lipidique sur la biogénèse d'une protéine membranaire modèle chez la levure Saccharomyces cerevisiae, ainsi que sur l'intégrité physique d'un compartiment clef de la voie de sécrétion : le Reticulum Endoplasmique (RE). La levure est un microorganisme anaérobie facultatif, dans le sens où elle peut se développer en absence d'oxygène. Néanmoins, elle est alors incapable de synthétiser ses acides gras saturés ainsi que son stérol majoritaire, l'ergostérol. En nous appuyant sur cette propriété physiologique, unique dans le monde vivant, nous avons induit chez la levure des carences lipidiques contrôlées (acides gras et/ou ergostérol), et nous en avons évalué les conséquences sur la biogenèse de Fur4p, une perméase à uracile de la membrane plasmique. Nous avons démontré que les carences lipidiques résultaient en une prise en charge de la protéine par un contrôle qualité au niveau de l'appareil de Golgi, résultant en son adressage direct depuis cette organelle, via la voie endosomale, vers la vacuole pour dégradation. Un ensemble de données suggèrent que le paramètre biophysique qui contrôle la sortie de Fur4p de l'appareil de Golgi serait le stress de courbure. Parallèlement à ceci, nous avons également évalué l'effet de ces différentes carences lipidiques sur la fonctionnalité du RE et plus particulièrement sur le déclenchement de l'Unfolded Protein Response (UPR), un mécanisme permettant la prise en charge des protéines mal repliées dans ce compartiment. Nous avons constaté que l'accumulation d'acides gras saturés au sein des phospholipides provoque le déclenchement de cette réponse UPR, un phénomène amplifié par la présence d'ergostérol. Il apparaît donc que le contenu lipidique cellulaire peut directement affecter le repliement des protéines dans le RE et, en conséquence, réguler la réponse UPR. L'ensemble de ces résultats expérimentaux, obtenus chez un organisme modèle, est discuté dans le contexte de pathologies humaines, notamment associées à des dérégulations de l'homéostasie lipidique et à forte incidence, comme l'athérosclérose et l'obésité.

Depuis plusieurs années, de nombreux travaux ont étayé la fonction endocrine du cœur. L'existence de systèmes hormonaux dans le tissu cardiaque plus particulièrement celui des peptides natriurétiques, a conféré au cœur la propriété de glande endocrine en plus de sa simple fonction de pompe. Le BNP constitue le second membre de peptides natriurétiques. Il est principalement secrété par les ventricules en réponse à une surcharge de pression ou de volume. Grâce à ses propriétés diagnostiques, thérapeutiques et pronostiques, ce peptide est actuellement considéré comme le marqueur hormonal de la décompensation cardiaque. A l'échelle des cardiomyocytes, le BNP semble être impliqué dans la modulation de l'homéostasie calcique, régulant ainsi la fonction contractile du cœur. Le but de notre étude est d'évaluer sur des cardiomyocytes normaux et hypertrophiés, la concentration plasmatique de BNP, le rôle des canaux calciques ventriculaires dans sa sécrétion et le profil d'expression de ce peptide ainsi que celui de ces récepteurs (NPR-A, -B et -C); De même, nous avons étudié l'effet autocrine du BNP sur le taux de calcium intracellulaire, sur la densité du courant calcique de type L (ICaL) et sur le potentiel d'action (PA) dans des cardiomyocytes normaux. En utilisant plusieurs approches, combinant les techniques d'ELISA, de RT-PCR, d'immunohistochimie, de cytofluorimétrie laser et de patch-clamp, nous avons pu mettre en évidence que les canaux calciques transmembranaires de type L moduleraient la sécrétion du BNP, qu'il existe une surexpression des récepteurs NPR-A et NPR-C dans l'hypertrophie cardiaque, et finalement nous avons démontré que le BNP module la libération de calcium intracellulaire, modifie le PA et diminue la densité du ICaL dans les cardiomyocytes normaux. En effet, dans notre modèle d'hypertrophie, nous avons montré que la concentration de BNP dans le sang et le milieu de culture est significativement augmenté, que cette augmentation est contrebalancée par la présence d'antagonistes calciques dans le milieu de culture des cardiomyocytes normaux et hypertrophiés ; De plus, l'expression génique des récepteurs NPR-A et -C est significativement augmenté dans les cardiomyocytes hypertrophiés et elle est en corrélation avec l'augmentation de la concentration plasmatique de BNP et son degré d'expression dans le myocarde ; finalement le BNP diminue la concentration de calcium intracellulaire, augmente la durée et la phase II du PA, réduit l'amplitude et le temps d'inactivation du ICaL, , augmente le courant de fenêtre et modifie la disponibilité d'activation et d'inactivation du canal calcique de type L. En conclusion, cette étude nous a permis de mettre en évidence une relation réciproque entre le BNP et l'homéostasie calcique, qui pourrait être responsable des effets autocrines et paracrines du BNP sur la fonction cardiaque normale et dans le remodelage myocardique en réponse à un stress hémodynamique.

Un nouvel antibiotique antitumoral, TMC-69 isolé d'un champignon Chrysosporium sp. TC 1068, et son analogue hexahydrogéné plus stable, TMC-69-6H ont montré des activités cytotoxiques in vitro. TMC-69-6H présente également une activité antitumorale intéressante in vivo et représente une nouvelle classe d'inhibiteurs de phosphatases telles que les Cdc25, PTP1B ou VHR. Compte tenu du fort potentiel biologique de TMC-69-6H, une nouvelle stratégie de synthèse énantiosélective de TMC-69-6H a été entreprise. Les étapes clés de cette synthèse sont une crotylation ou aldolisation stéréosélective suivie par une métathèse ènyne et croisée en domino. Les avantages de cette stratégie sont le contrôle des différents centres asymétriques de TMC-69-6H et l'accès rapide à un large panel d'analogues. En parallèle, nous nous sommes intéressés à la synthèse d'un analogue simplifié de type pyrimidique de TMC-69-6H. Ce composé a montré une faible cytotoxicité non sélective. Enfin, une étude de métathèse ènyne a permis de préparer des dérivés de type 3-vinyl-2,5-dihydrofurane pouvant être utilisés pour préparer des analogues de TMC-69-6H ou comme donneurs de glycosides.

L'objectif de cette étude a été de mettre au point des catalyseurs actifs, sélectifs (en formation de CO2 et d'H2O) et stables pour la destruction de mélanges binaires de Composés Organiques Volatils (COV). L'oxydation est menée dans des conditions proches de celle de l'industrie sur des catalyseurs à base de zéolithe, Pt/zéolithe mais également sur d'autres oxydes tels que MgO et CeO2. Dans un premier temps, l'oxydation a été mise en oeuvre indépendamment sur deux molécules représentatives des deux plus grandes familles de COV : l'isopropanol et l'o-xylène. Par la suite, la destruction de l'isopropanol et de l'o-xylène a été étudiée en mélange. Ce travail a principalement porté sur l'étude des mécanismes de destruction des COV et de formation des produits secondaires, sur les compétitions d'adsorption des COV en mélanges induisant des effets promoteurs ou inhibiteurs sur la destruction mais également sur la compréhension du mode de fonctionnement des catalyseurs (structure, acido-basicité). Parallèlement, un phénomène d'activation des transformations de l'o-xylène et du cumène ainsi que sur les rendements en CO2 au cours du temps a été mis en évidence sur NaX. Cette augmentation de l'activité semble être due à la formation de composés organiques oxygénés appelés " coke actif " et capable de catalyser les réactions d'oxydation.

Malgré le rôle primordial que jouent les minéraux argileux sur les propriétés du sol, leur identification et de surcroît leur quantification reste une difficulté majeure. La méthode utilisée dans ce travail consiste à ajuster directement les diffractogrammes de rayons X calculés avec ceux enregistrés pour deux traitements sur un même échantillon (saturé calcium séché à l'air et saturé éthylène glycol) pour en reproduire toutes les caractéristiques (positions et largeur des pics, rapport des intensités relatives). Cette méthode, déjà performante pour les contextes hydrothermaux et diagénétiques, est pour la première fois utilisée sur des échantillons de sol. Les assemblages des minéraux argileux de la fraction < 2 µm ont été déterminés pour les horizons de deux profils de sol sur lesquels des sites expérimentaux de l'INRA (Versailles et Lusignan) sont installés. Les résultats indiquent que les assemblages sont complexes avec six à huit phases. Les minéraux interstratifiés (R0) sont abondants dans les deux sols. La caractérisation de ces assemblages complexes nécessite le calcul des diffractogrammes expérimentaux pour les fractions fines (< 0.05 µm) afin de prendre en compte les minéraux argileux à faible taille de domaine cohérent. Dans les deux cas, les variations minéralogiques sont faibles et le même assemblage permet de décrire l'ensemble du profil des deux sols. Par ailleurs, les proportions relatives varient. Dans le cas du Néoluvisol du site de Versailles (les Closeaux), les phases d'interstratifié illite/smectite (R0 ~60/40) et smectite sont dominantes. Le processus de migration préférentielle et/ou de néoformation des smectites a été mis en évidence. La description de l'assemblage des minéraux argileux du Cambisol du site de Lusignan montre que les interstratifiés illite/chlorite/smectite et les kaolinites sont dominants. Les résultats montrent que le sol actuel résulte d'un paléosol ferrallitique dans lequel un dépôt de limons s'est incorporé.

A l'échelle mésoscopique (~cm-µm), la diffusion des solutés ioniques dans l'argilite du Callovo-Oxfordien de Bure (Meuse/Haute Marne, France) dépend de l'organisation spatiale de la porosité et des minéraux (principalement argiles, carbonates et quartz). L'obtention de cartes minérales 2-D (microscopie électronique) ou 3-D (microtomographie de rayons X) est rendu possible par le développement de techniques de segmentation spécifiques. Les cartes de porosité obtenues par la méthode 3H-PMMA sont clairement corrélées à la minéralogie. Elles démontrent que les porosités locales (~µm) et globales (~cm) dépendent principalement de la teneur en minéraux argileux, les quartz et les carbonates pouvant être considérés comme non poreux. La diffusion des solutés a été modélisée à partir de la distribution spatiale 3-D réelle des minéraux et de la porosité. Cette approche a permis de quantifier le rôle des minéraux non poreux sur la géométrie des chemins de diffusion dans l'argilite. Le facteur de géométrie des chemins de diffusion a été corrélé à la teneur et la morphologie des minéraux non poreux. Les résultats obtenus ont mis en évidence une anisotropie de diffusion due à l'orientation préférentielle des grains de quartz et de carbonates dans le plan de sédimentation. A partir de méthodes de cartographies élémentaires, la distribution spatiale de l'ion Cu2+ et des minéraux a été acquise à l'échelle mésoscopique après une expérience de diffusion. Les résultats expérimentaux confirment les liens existant entre diffusion et minéralogie.

This thesis proposes a sequential inversion methodology for calibrating highly-heterogeneous reservoir models on well test data. The design and the application of that methodology are performed on an experimental hydro-geological site settled on a karstic and fractured limestone aquifer located near to Poitiers, France. The methodology involves two successive steps that are: first, the inversion of facies petrophysical properties; second, the gradual deformation of the facies distribution. By proceeding this way, the gradual deformation method, applied both globally and locally, improves the distribution of facies while keeping the previously optimised petrophysical properties. The fairly good capability on the resulting model to predict well responses allows to consider the gradual deformation as an efficient and robust method to find a facies geo-statistical realization matching at best flow data constraints. Alternative implementation of the sequence above are studied, by simply changing the schedule of the calibration steps. Efficiency and numerical performances of the methodology are also assessed by changing the number of gradual deformation parameters. Finally, it is investigated on the possibility to improve calibration by means of alternative flow modelling approaches. Whereas the adoption of a dual-medium model does not change significantly the simulated pressures, a more accurate modelling of conductive bodies by using a refined grid improves the prediction of short-time well responses. Further works could tentatively address the gradual deformation of object-based models for mimicking flow features of karstic and/or fractured heterogeneous reservoirs.