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Les membranes cellulaires naturelles sont des structures complexes et posent de nombreux problèmes lorsqu'elles sont étudiées dans leur forme native. Par conséquent, des systèmes modèles lipidiques plus simples sont souhaitables pour étudier les composants des membranes cellulaires et leur interaction avec les molécules biologiques. Immobiliser ces modèles lipidiques sur des surfaces solides métalliques, pour former des bicouches biomimétiques supportées (SLB pour Supported Lipid Bilayer en anglais), est encore plus avantageux grâce leur adaptabilité à de nombreuses techniques de caractérisation de surface, telles que la microscopie de force atomique (AFM), la spectroscopie de résonance des plasmons de surface (SPR), l’électrochimie et les spectroscopies vibrationnelles (IR, Raman). Former ces bicouches lipidiques supportées par fusion des vésicules a toujours été la technique la plus adaptée vue sa simplicité et son efficacité. Cependant, cette technique exige des conditions expérimentales critiques comme la nécessité de surfaces planes lisses et hydrophiles (mica, verre…), des vésicules à base de phospholipides zwitterioniques en phase fluide, une concentration élevée en lipides, et une longue durée d’incubation (>1h). Dans cette thèse, nous visons à développer une nouvelle méthode simple, rapide et polyvalente permettant de former une large gamme de bicouches biomimétiques supportées, de type zwitterionique et anionique, en phase gel et fluide sur un substrat d’or. Cette nouvelle approche consiste en l’utilisation des réactions d’appariement ionique générées par un système rédox confiné en surface pour induire l’assemblage de phospholipides et former la bicouche lipidique. Le premier objectif de cette thèse est d’étudier le comportement électrochimique d’une monocouche auto-assemblée de ferrocényldodécanethiolates (FcC12SAu) en présence de molécules amphiphiles avec des groupes anioniques de types carboxyle (sel d’acide gras) et phosphate (groupes qu’on trouve dans les phospholipides) et une simple chaîne hydrocarbonée. Dans le même contexte, nous viserons également l’utilisation des réactions d’appariement ionique pour induire l’assemblage des surfactants n-alkyl carboxylate et n-alkyl phosphate à l’interface SAM/électrolyte. Le second objectif de ce travail de thèse consiste en l’utilisation du système rédox confiné en surface pour déclencher par appariement ionique l’assemblage des phospholipides (molécules amphiphiles à double chaînes hydrocarbonées) pour former des bicouches biomimétiques supportées sur une surface d’or, à partir de vésicules unilamellaires, à température ambiante et en quelques minutes. La couverture de surface en ferrocènes et l’hydrophobicité/hydrophilicité de la surface seront altérées par la suite pour investiguer l’effet sur la formation des bicouches lipidiques supportées., Natural cell membranes are complex structures and may present many problems when studied in their native form. It is therefore desirable to have simpler lipid bilayer systems to study the components of cell membranes and their interaction with biological molecules. Immobilizing these lipid membranes on metallic solid surfaces, to form Supported Lipid Bilayers (SLB), is more advantageous due to the integrity with a wide range of surface-sensitive characterization techniques, such as atomic force microscopy (AFM), surface plasmon resonance spectroscopy (SPR), electrochemistry and vibrational spectroscopies (IR, Raman). The preparation of SLBs by vesicle fusion has always been the most suitable technique due to its simplicity and efficiency, but it requires critical experimental conditions such as the need for smooth and hydrophilic flat surfaces (mica, glass...), vesicles based on zwitterionic phospholipids in fluid phase, high lipid concentration, and lengthy SLB preparation times (>1h). In this thesis, we aim to develop a new simple, fast, and versatile method to form a wide range of supported biomimetic bilayers using zwitterionic and anionic phospholipid vesicles in gel and fluid phase on a gold substrate. This new approach consists in the use of ionic pairing reactions generated by a surface-confined redox system to induce the assembly of phospholipids and form the lipid bilayer. The first part of this thesis focuses on studying the electrochemical behavior of a self-assembled monolayer of ferrocenyldodecanethiolates (FcC12SAu) in the presence of amphiphilic molecules containing a carboxyl (fatty acid salt) and phosphate anionic group and a single hydrocarbon chain. This part will also focus on the use of ion-pairing reactions to induce the assembly of n-alkyl carboxylate and n-alkyl phosphate surfactants at the SAM/electrolyte interface. The second and main objective of this thesis work was subsequently devoted to the use of the surface-confined redox system to trigger by ion-pairing the assembly of phospholipids (amphiphilic molecules with double hydrocarbon chains) to form biomimetic bilayers supported on a gold surface from unilamellar vesicles at room temperature and within minutes. The surface coverage of ferrocenes and the hydrophobicity/hydrophilicity of the surface will be altered later to investigate the effect on the formation of supported lipid bilayers.

Background and Aims The pacaya palm is a dioecious neotropical palm species that is exploited in Latin America for its male inflorescence, which is edible when immature. It is cultivated, in a non-intensive manner, in Guatemala, where a morphotype occurs that produces much larger, more highly branched inflorescences compared with wild palms. We sought to identify molecular factors underlying this phenotypic divergence, which is likely to be a product of domestication. Methods We performed RNA-seq-based studies on immature pacaya palm male inflorescences in order to identify genes that might be directly or indirectly affected in their expression in relation to domestication. We also measured the accumulation of a range of soluble sugar molecules to provide information on the biochemical status of the two different types of material. Key Results A total of 408 genes were found to display significantly different expression levels between the wild and cultivated morphotypes. Three different functional categories were found to be enriched in the gene set that was upregulated in the cultivated morphotype: redox balance; secondary metabolism; and transport. Several sugars were found to accumulate at higher levels in inflorescences of the cultivated morphotype, in particular myo-inositol, fructose and glucose. Conclusions The observed upregulation of redox-related genes in the cultivated morphotype is corroborated by the observation of higher myo-inositol accumulation, which has been shown to be associated with enhanced scavenging of reactive oxygen species in other plants and which may affect meristem activity.

L’oxygène n’est pas apparu aussi brutalement qu’on le pensait sur notre planète. Malgré un apport en oxygène lié aux cyanobactéries dès l’archéen, ce ne sont pas ces microorganismes qui sont à la base de la première grande «révolution» de l’oxygène qui a eu lieu à la limite archéen/paléoprotérozoïque (il y a deux milliards et demi d’années) dans l’atmosphère, lors du Grand Événement d’Oxydation. Ce sont les processus liés au cycle de la tectonique des plaques (activité mantellique et périodes intenses d’érosion/altération) qui ont contribué de manière déterminante à l’augmentation de la concentration de l’oxygène atmosphérique voici deux milliards et demi d’années. Les deux principaux processus responsables de cette augmentation sont liés à l’enfouissement de la matière organique et de la pyrite. L’altération des séries riches de ces deux composants conditionnera ensuite pendant près d’un milliard d’années la composition chimique des océans en oxygène, soufre et fer. Au cours du temps, l’oxygène proviendra de l’activité des cyanobactéries et l’atmosphère réductrice du début de l’archéen sera remplacée par une atmosphère oxydante à la fin du précambrien. The Precambrian: Bacteria, Plate Tectonics and Oxygen. — Oxygen did not appear as abruptly as we thought on our planet. Despite an oxygen supply related to cyanobacteria since the Archean, these microorganisms are not at the origin of the first great oxygen revolution that took place at the Archean/Paleoproterozoic boundary (two and a half billion years) in the atmosphere during the Great Oxidation Event. Two processes related to the cycle of plate tectonics (mantle activity and intense periods of erosion/weathering) were mostly involved in the increase of the atmospheric oxygen concentration two and a half billion years ago. These two main processes are related to the burial of organic matter and pyrite. The alteration of series with high contents of these two elements will then condition for nearly one billion years the oxygen, sulfur and iron chemical composition of the oceans. Oxygen will finally come from the activity of cyanobacteria and the early Archean reducing atmosphere will be replaced by an oxidizing atmosphere at the end of the Precambrian., Communication présentée à la séance de la Classe des Sciences techniques tenue le 31 mai 2018. Texte reçu le 23 décembre 2018, soumis à peer-review. Version définitive, approuvée par les reviewers, reçue le 14 mai 2019.

A l'interface de la recherche en didactique et de la pratique enseignante sur le terrain, l'étude du degré de congruence entre le curriculum officiel prescrit par le SEFRI et les énoncés des examens de maturité suisse de chimie en discipline fondamentale nous a conduit à l'élaboration d'outils praxéologiques, appelés sites «tâches-concepts» en chimie, pour opérationnaliser deux thèmes majeurs du cur riculum: les réactions d'oxydoréduction et la stœchiométrie. Sur le plan pragmatique, les deux sites présentés dans cet article constituent des outils potentielle- ment utilisables par les enseignants pour planifier leurs enseignements de chimie au collège en Suisse. Sur le plan épistémologique, ces deux sites sont aussi des artefacts émergeant de la pratique. Ils témoignant d'une forme d'appropriation de la notion de praxéologie conçue dans le cadre de le Théorie anthropologique du didactique, pour répondre à des questions professionnelles liée à l'opérationnalisation d'un curriculum.

Abscission is the terminal step of cytokinesis leading to the physical separation of the daughter cells. In response to the abnormal presence of lagging chromatin between dividing cells, an evolutionarily-conserved abscission/NoCut checkpoint delays abscission and prevents formation of binucleated cells by stabilizing the cytokinetic intercellular bridge. How this bridge is stably maintained for hours while the checkpoint is activated is poorly understood and has been proposed to rely on F-actin in the bridge region. This thesis work revealed that actin polymerization is essential for stabilizing the cytokinetic bridge in human cells, exclusively when lagging chromatin is present. Mechanistically, we found that a cytosolic pool of human Methionine sulfoxide reductase B2 (MsrB2) is strongly recruited at the midbody specifically in the presence of lagging chromatin, where it promotes actin polymerization. In MsrB2-depleted cells, F-actin levels are decreased and dividing cells with lagging chromatin become binucleated as a consequence of unstable bridges. We further demonstrated that MsrB2 selectively reduces oxidized actin monomers and thereby counteracts MICAL1, an enzyme known to depolymerize actin filaments by direct oxidation. This work thus reveals that actin reduction by MsrB2 is a key component of the abscission checkpoint that favors F-actin polymerization and limits tetraploidy, a starting point for tumorigenesis. This work demonstrates the first implication of a protein reduction reaction in cell division.; La dernière étape de la cytocinèse, appelée abscission, conduit à la séparation physique des deux cellules filles issues de la division cellulaire. En réponse à la présence anormale de chromatine dans le pont intercellulaire, un point de contrôle conservé au court de l’évolution appelé « abscission / NoCut checkpoint » retarde l’abscission et évite la formation de cellules binucléées en stabilisant le pont intercellulaire. Comment l’activation de ce point de contrôle permet de maintenir le pont intercellulaire pendant plusieurs heures reste mal connu mais pourrait reposer sur la présence de filaments d’actine. Ce travail de thèse a permis de montrer que la polymérisation de l’actine-F est essentielle pour la stabilisation du pont intercellulaire dans les cellules humaines, uniquement en cas de présence anormale de chromatine. En explorant le mécanisme sous-jacent, nous avons découvert que la réductase humaine MsrB2 (Methionine sulfoxide reductase B2) localisée dans le cytosol est fortement recrutée au midbody spécifiquement en cas de présence anormale de chromatine, où elle promeut la polymérisation d’actine-F. Dans les cellules ayant une expression réduite de MsrB2, les niveaux d’actine-F dans le pont sont diminués et la présence anormale de chromatine aboutit à la formation de cellules binucléées du fait de l’instabilité des ponts intercellulaires. De plus, nous avons démontré que MsrB2 réduit de manière sélective les monomères d’actine oxydés et ainsi, contrebalance l’activité de MICAL1, une enzyme connue pour dépolymériser l’actine-F en oxydant directement les filaments d’actine. Ce travail révèle ainsi que la réduction des monomères d’actine par MsrB2 est un composant clé du « NoCut checkpoint » puisqu’elle favorise la polymérisation des filaments d’actine et empêche la formation de cellules tétraploïdes, un des éléments déclencheurs de la tumorigenèse. Il s’agit de la première implication d’une réaction de réduction dans la division cellulaire.

Ce travail de thèse s’inscrit dans un contexte d’agriculture durable qui vise à consommer de moins en moins d’intrants tout en maintenant des niveaux de production de biomasse croissante, aussi bien en termes de quantité que de qualité. De tels niveaux ne peuvent être atteints qu’à la condition que les végétaux cultivés puissent se développer dans des conditions optimales, et notamment avoir accès aux éléments minéraux essentiels à leur croissance. De nombreux facteurs interviennent dans la mise à disposition des nutriments présents dans le sol pour les cultures comme le pH ou le potentiel d’oxydo-réduction (Eh). Plusieurs auteurs ont montré que les plantes fonctionnaient au sein d’une gamme interne Eh/pH bien spécifique et qu’elles ont la capacité de modifier ces paramètres dans la rhizosphère pour assurer l’homéostasie intracellulaire. Cette étude a pour objectif final de contribuer à la compréhension des effets du potentiel redox du sol sur la mobilité et la mise à disposition des nutriments pour la plante. La difficulté réside dans la nécessité de réaliser les mesures aussi bien pour le Eh que le pH, in situ dans le sol et en présence de plantes. Bien que connaître le Eh sol soit essentiel, sa mesure reste complexe en raison du manque de fiabilité des protocoles proposés, de l’hétérogénéité du système poral du sol et de la variabilité temporelle des conditions pédoclimatiques. Ainsi, le premier défi relevé par ces travaux a été d’ordre métrologique. Cette thèse propose des avancées pratiques sur la mesure du Eh dans les sols en utilisant des électrodes combinées. Le dispositif a été appliqué au suivi d’une culture en pots (1L) de tournesols placés pendant 70 jours dans différentes conditions pédoclimatiques. Cette campagne a notamment permis d’évaluer les relations existantes entre le couple Eh /pH du sol et la forme chimique disponible des principaux nutriments présents dans celui-ci (N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, B, Zn, Cu et Mo). Les travaux ont ainsi montré que l’azote et le fer étaient les variables clés déterminant le Eh des sols. Alors que certains éléments (N, Fe, Mn, S) sont directement dépendants des variations du Eh et du pH des sols, d’autres (Mg, Ca, P, Cu, Zn, Mo) voient leur disponibilité indirectement impactée. Considérant l’ensemble de ces résultats, la question posée a alors été de savoir si la mesure du Eh du sol permettrait, d’une quelconque manière, de fournir un indicateur capable de rendre compte de « l’état favorable » du sol dans lequel sont cultivés les plantes. Afin de répondre à ce besoin un nouveau paramètre, nommé Ehcumul a été proposé, à l’instar du degré jour qui décrit, en agronomie, les besoins en température des plantes pour leur développement. De fortes corrélations entre Ehcumul et la croissance des tournesols ont permis de confirmer qu’il existe bien des conditions optimales de Eh des sols : 440 mV/ENH, dans notre expérimentation. Plus les conditions s’éloignent de cette valeur optimale, et moins le tournesol produit de biomasse. Faisant l’hypothèse que l’activité biologique des sols pouvait jouer un rôle central sur les valeurs du Eh, le suivi du tournesol a également été mené sur des sols préalablement stérilisés par étuvage. Ayant été portés 5 jours à 105°C, ces sols ont vu leur teneur en carbone organique dissous (COD) bien supérieure aux autres, suite à une dégradation de la matière organique la plus labile. L’augmentation du COD a eu de multiples impacts, dont celui de maintenir une valeur de Eh relativement modérée. Ces résultats ouvrent des perspectives concernant l’impact des matières organiques du sol pour y maintenir des valeurs de potentiels d’oxydo-réduction optimales pour la croissance des végétaux.

International audience; The specificities of the plant environment and its effects on fungal growth are not yet fully explored. Both pH and Eh play a key role during this interaction, but are often studied independently or at different scales. We aimed at investigating whether the methods developed for the joint characterization of the pH and Eh in soil could be transposed to fungi. On artificial media, the growth of all 16 species tested significantly altered either Eh, pH or both. Measuring Eh reveals that even the species not modifying pH can have an impact on the surrounding environment. Reciprocally, fungi responded to pH and Eh parameters, both quantitatively with a decrease in colony diameter and qualitatively with colony aspect repeatedly and thoroughly modified. In infected oilseed rape plant stems, pH and Eh were significantly altered. The observed alcalinisation or acidification correlates with canker length. The joint characterization of both parameters will allow understanding the impact of fungi on their environment, and conversely of the environment on fungal growth. The availability of methods for measurement opens the prospect to study combinations of stresses, and get an understanding of the involvement of pH and Eh modifications in these interactions.

A remarkable number of strategies has been developed by living organisms to mitigate conflict with environmental changes. The global environment rising with ambient temperature has a wide range of effects on plant growth, and therefore activation of various molecular defenses before the appearance of heat damage. Evidence revealed key components of stress that trigger enhanced tolerance, and some determinants for plant tolerance have been identified. The interplay between heat shock proteins (HSP) and redox proteins is supposed to be vital for the survival under extreme stress conditions. Any circumstance in which cellular redox homeostasis is disrupted can lead to the generation of reactive oxygen species (ROS) that are continuously generated in cells as an unavoidable consequence of aerobic life. Integrative network analysis of synthetic genetic interactions, protein-protein interactions, and functional annotations revealed many new functional processes linked to heat stress (HS) and oxidative stress (OS) tolerance, implicated upstream regulators activated by the either HS or OS, and revealed new connections between them. We present different models of acquired stress resistance to interpret the condition-specific involvement of genes. Considering the basic concepts and the recent advances, the following subsections provide an overview of calcium ion (Ca2+) and ROS interplay in abiotic signaling pathways; further we introduce several examples of chaperone and redox proteins that respond the change of cellular redox status under environmental circumstances. Thus, the involvement or contribution of redox proteins through the functional switching in conjunction with the HSP that prevent heat- and oxidative-induced protein aggregation in plants.

International audience; Le recyclage des actinides majeurs (U et Pu) via le procédé PUREX consiste, après ladissolution du combustible nucléaire usé en milieu acide nitrique, à l’extraction de U(VI) et Pu(IV)par le n-tributylphosphate (TBP). Pour une bonne maitrise des procédés, il est important deconnaitre la spéciation et la concentration des actinides (An) en particulier en phase organique.Parmi les techniques analytiques, l’électrochimie est une méthode efficace, rapide et nondestructive qui permet de caractériser et de déterminer les données thermodynamiques (potentielredox) et cinétiques (coefficient de diffusion) ainsi que la concentration des espèces.

L’expulsion des dents permanentes est l’un des plus sévères traumatismes dentaires. Elle nécessite une prise en charge urgente avec réimplantation de la dent le plus vite possible dans le respect des protocoles décrits par l’association internationale des traumatismes dentaires (IADT). Un certain nombre d’études cliniques montrent que la plupart des dents sont réimplantées après un temps extra-alvéolaire long, souvent conservées dans un milieu sec ou inadéquat, entrainant la nécrose des cellules ligamentaires et pulpaires. Ces conditions peuvent mener à l’apparition et au développement de complications, qui sans traitement adéquat entrainent la perte de l’organe dentaire à moyen ou long terme .Même si des thérapeutiques existent, elles restent difficiles à mettre en place et présentent de nombreux inconvénients. Aujourd’hui, de nouveaux protocoles sont envisageables grâce à l’apparition de nouveaux matériaux comme les ciments tricalciques ou encore des techniques de régénération comme la revascularisation pulpaire. L’objectif de cette thèse est de synthétiser les données actuelles de la science, sur les nouveaux protocoles et moyens thérapeutiques lors de la prise en charge d’une dent permanente après un traumatisme d’expulsion.

Chapter 22; Photosynthetic organisms must respond to several external stimuli to adjust their photosynthetic performances in order to keep a high capacity of carbon assimilation and avoid photodamage. They do so integrating processes occurring at different time scales starting from very fast light harvesting, down to slow changes of electron flow and protein composition of the photosynthetic apparatus. Central to these regulatory mechanisms is the cytochrome b(6)f complex, which regulates intersystem electron flow via photosynthetic control and modulates light harvesting capacity by acting as a redox sensor to trigger an acclimation process named state transitions. In this chapter we describe how the cytochrome b(6)f complex performs to regulate these different functions in both plants and microalgae, proposing new mechanisms of regulation, and critically discussing how these processes are compatible with the existing literature on the structure and function of this complex.

Thiol-peroxidases play a central role in the physiology of hydrogen peroxide, an oxidant which can act as a cellular messenger. They catalyze H2O2 reduction by the very efficient reaction of a catalytic Cys residue, responsible for their ability to act as an H2O2 sensor and relay. In Saccharomyces cerevisiae, the H2O2-activation of the transcription factor Yap1, a key regulator of oxidative stress response, depends on the formation of intramolecular disulfide bonds catalyzed by the thiol peroxidase Orp1, through the reaction of the sulfenic acid intermediate with a Cys of Yap1 to form a mixed disulfide complex. Due to the high reactivity of the sulfenic acid species, several reactions can compete with Yap1. The study of the mechanisms underlying the specificity of the reaction between Orp1 and Yap1, and of the role of the Ybp1 protein as an essential partner of Yap1 activation, is the central question of this work. Our results show that Ybp1 can recruit Yap1 and Orp1 within a ternary complex that allows (i) strong activation of the reaction between the two partners and (ii) inhibition of the competition raised by the formation of an intramolecular disulfide bond within Orp1. The specificity of the activation of Yap1 by H2O2 therefore relies on mechanisms that combine intrinsic chemical reactivity of the sulfenic acid species and molecular recognition between Yap1, Orp1 and Ybp1, which would act as a scaffold. These principles, which afford rapid and specific activation of antioxidant defenses in Saccharomyces cerevisiae, could apply to other redox signaling pathways dependent on thiol peroxidase as a H2O2 sensor; Les peroxydases à thiol jouent un rôle central dans la physiologie du peroxyde d’hydrogène (H2O2), un oxydant possédant une fonction de messager cellulaire. Ces enzymes catalysent la réduction de H2O2 par réaction avec une Cys catalytique, ce qui leur confère la capacité de jouer le rôle de détecteur et relais du message redox. Chez Saccharomyces cerevisiae, l’activation H2O2-dépendante du facteur de transcription Yap1, un régulateur clef de la réponse au stress oxydant, dépend de la formation de ponts disulfure intramoléculaires catalysés par la peroxydase à thiol Orp1, via la réaction de l’intermédiaire acide sulfénique avec une Cys de Yap1 pour former un complexe disulfure mixte. L’étude des mécanismes à l’origine de la spécificité de la réaction entre Orp1 et Yap1, et du rôle de la protéine Ybp1 comme partenaire essentiel de l’activation de Yap1, constitue la question centrale de ce travail. Nos résultats montrent que Ybp1 permet de recruter Yap1 et Orp1 au sein d’un complexe ternaire au sein duquel (i) la cinétique de la réaction entre les deux partenaires est fortement activée, et (ii) la compétition avec la formation d’un pont disulfure intramoléculaire dans Orp1 est inhibée. La spécificité de l’activation de Yap1 par H2O2 repose donc sur des mécanismes qui combinent à la fois la réactivité chimique intrinsèque de l’acide sulfénique, et la reconnaissance moléculaire entre Yap1, Orp1 et Ybp1 qui jouerait un rôle de protéine « de charpente ». Ces principes, assurant une activation rapide et spécifique des défenses antioxydantes de la levure Saccharomyces cerevisiae, pourraient s’appliquer à d’autres voies de signalisation dépendantes des peroxydases à thiol

This manuscript is related to the complexation of the period 6 main group and late transition metals by porphyrins bearing one or two straps with overhanging carboxylic acid. These porphyrins possess fast metal ion insertion rate allowing us to consider, through 213Bi-α-emitter complexation and vectorization, an application in α-radio-immunotherapy (α-RIT). For that purpose, we designed 3 strapped-porphyrins with one or 2 overhanging carboxylic acid. The best 213Bi insertion rate of 80% was obtained with the bis-acid bis-strapped porphyrin thanks to an unprecedented transmetallation “cold” Pb213Bi process; which is close to that of the CHX-DTPA, best known 213Bi chelate. Regarding 213Bi vectorization, 2 BFC porphyrins were synthetized and immunoconjugation experiments proved aggregate formation due to their poor water-solubility. Furthermore, a water-soluble mono-acid and mono-strapped porphyrin was realised but without the 2nd carboxylic acid the 213Bi insertion was very low (

Thiol-peroxidases play a central role in the physiology of hydrogen peroxide, an oxidant which can act as a cellular messenger. They catalyze H2O2 reduction by the very efficient reaction of a catalytic Cys residue, responsible for their ability to act as an H2O2 sensor and relay. In Saccharomyces cerevisiae, the H2O2-activation of the transcription factor Yap1, a key regulator of oxidative stress response, depends on the formation of intramolecular disulfide bonds catalyzed by the thiol peroxidase Orp1, through the reaction of the sulfenic acid intermediate with a Cys of Yap1 to form a mixed disulfide complex. Due to the high reactivity of the sulfenic acid species, several reactions can compete with Yap1. The study of the mechanisms underlying the specificity of the reaction between Orp1 and Yap1, and of the role of the Ybp1 protein as an essential partner of Yap1 activation, is the central question of this work. Our results show that Ybp1 can recruit Yap1 and Orp1 within a ternary complex that allows (i) strong activation of the reaction between the two partners and (ii) inhibition of the competition raised by the formation of an intramolecular disulfide bond within Orp1. The specificity of the activation of Yap1 by H2O2 therefore relies on mechanisms that combine intrinsic chemical reactivity of the sulfenic acid species and molecular recognition between Yap1, Orp1 and Ybp1, which would act as a scaffold. These principles, which afford rapid and specific activation of antioxidant defenses in Saccharomyces cerevisiae, could apply to other redox signaling pathways dependent on thiol peroxidase as a H2O2 sensor, Les peroxydases à thiol jouent un rôle central dans la physiologie du peroxyde d’hydrogène (H2O2), un oxydant possédant une fonction de messager cellulaire. Ces enzymes catalysent la réduction de H2O2 par réaction avec une Cys catalytique, ce qui leur confère la capacité de jouer le rôle de détecteur et relais du message redox. Chez Saccharomyces cerevisiae, l’activation H2O2-dépendante du facteur de transcription Yap1, un régulateur clef de la réponse au stress oxydant, dépend de la formation de ponts disulfure intramoléculaires catalysés par la peroxydase à thiol Orp1, via la réaction de l’intermédiaire acide sulfénique avec une Cys de Yap1 pour former un complexe disulfure mixte. L’étude des mécanismes à l’origine de la spécificité de la réaction entre Orp1 et Yap1, et du rôle de la protéine Ybp1 comme partenaire essentiel de l’activation de Yap1, constitue la question centrale de ce travail. Nos résultats montrent que Ybp1 permet de recruter Yap1 et Orp1 au sein d’un complexe ternaire au sein duquel (i) la cinétique de la réaction entre les deux partenaires est fortement activée, et (ii) la compétition avec la formation d’un pont disulfure intramoléculaire dans Orp1 est inhibée. La spécificité de l’activation de Yap1 par H2O2 repose donc sur des mécanismes qui combinent à la fois la réactivité chimique intrinsèque de l’acide sulfénique, et la reconnaissance moléculaire entre Yap1, Orp1 et Ybp1 qui jouerait un rôle de protéine « de charpente ». Ces principes, assurant une activation rapide et spécifique des défenses antioxydantes de la levure Saccharomyces cerevisiae, pourraient s’appliquer à d’autres voies de signalisation dépendantes des peroxydases à thiol

Thiol-disulfide oxidoreductases are required for disulfide bond formation in proteins that are exported from the cytoplasm. Four enzymes of this type, termed BdbA, BdbB, BdbC, and BdbD, have been identified in the Gram-positive eubacterium Bacillus subtilis. BdbC and BdbD have been shown to be critical for the folding of a protein required for DNA uptake during natural competence. In contrast, no function has been assigned so far to the BdbA and BdbB proteins. The bdbA and bdbB genes are located in one operon that also contains the genes specifying the lantibiotic sublancin 168 and the ATP-binding cassette transporter SunT. Interestingly sublancin 168 contains two disulfide bonds. The present studies demonstrate that SunT and BdbB, but not BdbA, are required for the production of active sublancin 168. In addition, the BdbB paralogue BdbC is at least partly able to replace BdbB in sublancin 168 production. These observations show the unprecedented involvement of thiol-disulfide oxidoreductases in the synthesis of a peptide antibiotic. Notably BdbB cannot complement BdbC in competence development, showing that these two closely related thiol-disulfide oxidoreductases have different, but partly overlapping, substrate specificities.

The peroxiredoxins (Prx) are ubiquitous thiol peroxidases, which play a central role in the physiology of hydrogen peroxide. A subclass of Prx called "typical 2-Cys-Prx" has a unique property to hyperoxidize the catalytic Cys into the sulfinic acid form, which acts as a regulation mechanism of their functions, as peroxidase, peroxide sensor or protein chaperone. The reduction of the overoxidized form is catalyzed by sulfiredoxin (Srx), an ATP-dependent sulfinyl reductase whose catalytic constant is about 1-2 min-1, a low value that must be correlated to the role of Srx in redox regulation. The aim of this study was to analyze the enzymology of the regulation of the Prx/Srx system at three diffrents points of control: the hyper-oxidation process of typical 2-Cys-Prx, the rate-limiting step of the Srx mechanism and the recycling step of Srx by the cellular thiol redox systems. We have first characterized the competition mechanism between the two steps of the catalytic mechanism of the major typical 2-Cys-Prx of S. cerevisiae, Tsa1, through a strategy combining rapid kinetics, coupled enzyme system and kinetic modelling analysis. This work suggests that the sensitivity to hyper-oxidation is controlled by a conformational reorganization during the catalytic cycle of Tsa1. Next, the study of the first step of Srx catalytic mechanism, which involves the ATP-dependent activation of the sulfinic acid form of typical 2-Cys Prx i) has shown that the rate-limiting step is associated with the chemical phosphate transfer process, and ii) provided an assembly model of the Michaelien complex Prx/Srx/ATP, formed during this process. Finally, through the combination of in vitro enzyme kinetics and in vivo yeast genetic tools, we established that the recycling mechanism of one Cys Srx, existing in plants or mammals, involves the glutathione (GSH) as reducer in cells, contrary to the Srx from S. cerevisiae, which is recycled by the Thioredoxin system. Unexpectedly, our study suggests that GSH binds the thiolsulfinate complex, confirming the role of GSH as the primary reducing system of 1-Cys-Srx; Les peroxyrédoxines (Prx) sont des peroxydases à thiol, ubiquitaires, qui jouent un rôle central dans la physiologie du peroxyde d’hydrogène. Une famille de Prx dite "2-Cys-Prx typique" possède une propriété unique de suroxydation de la Cys catalytique sous forme acide sulfinique, qui constitue un mécanisme de régulation des fonctions des 2-Cys-Prx typiques en tant que peroxydase, capteur de peroxyde ou protéine chaperon. La réduction des 2-Cys-Prx typiques suroxydées est catalysée par la Sulfirédoxine (Srx), une sulfinyl réductase ATP-dépendante dont la constante catalytique est de l’ordre de 1-2 min-1, une valeur faible qui doit être corrélée au rôle de Srx dans la régulation redox. L’objectif de ce travail était d’analyser l’enzymologie de la régulation du système Prx/Srx au niveau, du processus de suroxydation des 2-Cys-Prx typiques, de l’étape limitante de la Srx, et de son recyclage par les systèmes redox cellulaires. Dans un premier temps, nous avons caractérisé les deux étapes du cycle catalytique de la 2-Cys-Prx typique majeure de S. cerevisiae Tsa1, dont la compétition contrôle la sensibilité à la suroxydation, par une stratégie combinant cinétiques rapides, système enzymatique couplé et modélisation cinétique. Ces travaux suggèrent que cette compétition est contrôlée par une réorganisation conformationnelle au cours du cycle catalytique de la Tsa1. Dans un second temps, l’étude de la première étape du mécanisme catalytique de Srx, qui consiste en l’activation ATP-dépendante du groupement acide sulfinique de la 2 Cys-Prx a permis, i) de montrer que l’étape limitante de la réaction catalysée par Srx était associée au processus chimique de transfert de phosphate, et ii) de proposer un modèle d’assemblage du complexe Michaelien Prx/Srx/ATP formé lors de ce processus. Enfin, par une approche combinant cinétiques enzymatiques in vitro et génétique de la levure in vivo, nous avons établi que le mécanisme de recyclage des Srx à 1 Cys existant chez les plantes ou les mammifères implique le rôle du glutathion comme réducteur cellulaire, contrairement à la Srx de S. cerevisiae qui est recyclée par le système thiorédoxine. De façon inattendue, la spécificité du glutathion dans ce mécanisme est assurée par un événement de reconnaissance au sein du complexe Prx/Srx

International audience; Par ses éclairages historiques (des travaux de Lavoisier au 18ème siècle jusqu'aux travaux de G. N. Lewis et I. Langmuir d'une part, et ceux de W. Kossel d'autre part, au début du 20ème siècle), et ses analyses épistémologique et didactique, cet ouvrage vous procurera une culture scientifique sur la genèse, le développement et le fonctionnement du concept d'oxydoréduction. Que vous soyez étudiant en licence, en master recherche ou master métier de l'enseignement, de l'éducation et de la formation, ou enseignant au secondaire ou à l'université, il vous apportera une aide précieuse tant sur le plan méthodologique que sur le plan conceptuel, en même temps qu'il vous renseigne sur les conceptions et obstacles des apprenants tout au long de leur cursus, de la classe de première scientifique (16-17 ans) à la quatrième année universitaire (22-23 ans). Fort de ces différentes analyses et résultats de recherche didactique, il vous propose une démarche raisonnée, respectant le développement naturel de l'intelligence, pour l'enseignement de base du concept d'oxydoréduction.

Mangrove forests are the dominant intertidal ecosystem of tropical coastlines. In New Caledonia, mangroves act as a buffer zone between Ni open-cast mines and a lagoon registered as a UNESCO World Heritage site. Across the intertidal zone, mangroves are composed of three main stands; with from the seaward side to the landward side: Rhizophora spp., Avicennia marina, salt-flat. This botanical gradient relies on the duration of tidal immersion, which imposes sedimentary gradients of water content, salinity, oxygenation, and organic content.The objective of this PhD thesis was to improve our understanding of the biogeochemistry of iron and nickel in mangrove sediments and to characterize the role of edaphic parameters on trace metals dynamic. Particular emphasis was focused on the mineralogical (bio)transformation of Fe and Ni bearing phases and on crystal chemistry. Both XANES and EXAFS data showed that Fe and Ni speciation strongly followed the redox boundaries marking the intertidal and depth zonations. Fe(III)-bearing goethite and phyllosilicates, herited from lateritic outcrops, were the major Fe and Ni hosts in the upper mangrove sediments. These mineral species were fully preserved at depth in the dry and oxic salt flat area. By contrast, beneath the vegetated Rhizophora and Avicennia stands, goethite rapidly disappeared with depth. In these anoxic horizons, sulfate reduction occurred, and pyrite and organic complexes became the dominant Ni-species. At the limit between oxic and anoxic layers, intense re-oxidation of aqueous Fe(II) and Fe-sulfides led to the formation of ferrihydrite, lepidocrocite and likely goethite. The relative proportion of the newly formed poorly ordered iron-oxyhydroxides was found to be higher in the Rhizophora mangrove stand. Moreover Ni incorporation in pyrite was less developed beneath Rhizophora stand. Such lateral evolution of Ni speciation may be related to reoxidation of Ni-bearing pyrites in the Rhizophora stand, which is subjected to periodic alternation of reducing and oxidizing events due to daily tidal fluctuations. The latter may be a major cause for continuous Fe reduction-oxidation cycles in the vegetated mangrove stands, and could significantly affect iron and nickel mass balances in mangroves. Indeed, Ni was found to be immobile in the salt flat, to accumulate beneath Avicennia and to be partially leached beneath Rhizophora. Eventually, Fe and Ni behavior in mangrove sediments currently oxidizing in response to isolation from the sea, was studied. In the layer of the oxidation front, really high concentrations of dissolved Ni were measured, while Ni concentrations in the solid phase were 4 times lower than in the pyritized horizon, and 2.5 times lower than in the upper sediment. These results suggest that mangrove sediment oxidation was a cause of Ni loss. This PhD thesis allows a better assesment of the mineralogical processes that lead to the fixation or the release of trace metals by mangroves, and is thus useful for the management of mangroves that are situated downstream lateritic watershed.; La mangrove est un écosystème majeur des zones intertidales des côtes tropicales. En Nouvelle-Calédonie, les mangroves sont des zones tampon entre les massifs ultrabasiques, plus ou moins exploités, et un lagon inscrit au patrimoine mondial de l'UNESCO. Le long de l’estran, cet écosystème se décompose principalement en trois zones de végétation qui se développent parallèlement au trait de côte, avec du front de mer vers les terres : Rhizophora spp., Avicennia marina, tannes. Ce gradient botanique dépend de la durée d'immersion des marées, qui impose des gradients de teneur en eau, de salinité de l'eau interstitielle, d’oxygénation, et de teneur en matière organique dans les sédiments. L'objectif de cette thèse était d'améliorer notre compréhension du cycle biogéochimique du fer et du nickel dans les sédiments de mangrove, et de déterminer le rôle des paramètres édaphiques sur la mobilité de ces éléments métalliques. Ce travail est plus spécifiquement focalisé sur l’évolution de la cristallochimie de Fe et Ni en liant avec les (bio)transformations minéralogiques. Les analyses de spectroscopie d’absorption à rayons X montrent clairement que les spéciations de Fe et Ni évoluent en fonction des gradients redox qui marquent d’une part, la zone intertidale, et d’autre part, la profondeur. La goethite et les phyllosilicates, hérités des bassins versants latériques, sont les principaux hôtes du Fe et Ni dans la partie supérieure des sédiments de mangrove. Ces espèces minérales sont intégralement préservés en profondeur des sédiments des tannes, qui sont pauvres en matière organique et bien oxygénés. En revanche, sous les Rhizophora et les Avicennia, la goethite disparait rapidement avec la profondeur . Dans ces horizons inférieures anoxiques riches en matière organique, la sulphato-réduction se développe, et la pyrite et les complexes organiques sont les principales phases porteuses du Ni. A la limite entre les couches oxiques et anoxiques, une intense ré-oxydation du Fe (II) aqueux et des sulfures de fer conduit à la formation de ferrihydrite, lépidocrocite, et probablement de goethite. La proportion relative des oxyhydroxydes de fer néoformés et mal cristallisés, est plus élevé dans la mangrove à Rhizophora. En outre l’incorporation du Ni dans la pyrite est également moins prononcée dans cette zone. Une telle évolution latérale de la spéciation du Ni peut être liée à la réoxydation fréquente des pyrites porteuses de Ni en lien avec le balayage quotidien de cette zone par les marées. Ce cycle tidal, qui touche plus particulièrement la zone à Rhizophora du fait de sa position basse dans l’estran, peut être une cause majeure des cycles de réduction et d’oxydation des phases porteuses de Fe, et pourrait affecter de manière significative les bilans de masse du fer et du nickel dans les mangroves. En effet, le Ni tend à être immobile dans les tannes, à s'accumuler sous Avicennia, et à être partiellement libéré sous Rhizophora. Finalement, le comportement du Fe et du Ni dans des sédiments de mangrove subissant une oxydation intense, en réponse à un isolement de la mer, a été étudié. Au niveau du front d’oxydation, des concentrations très élevées de Ni en solution ont été mesurées , tandis que les concentrations en Ni dans la phase solide étaient quatre fois plus faible que dans l'horizon pyritisé, et 2,5 fois plus faibles que dans le sédiment supérieur. Ces résultats suggèrent que l'oxydation des sédiments de mangrove est une cause de perte en Ni pour l’écosystème. Cette thèse a permis une meilleure connaissance des processus minéralogiques qui conduisent à la fixation ou la libération des élémentes traces métalliques par les mangroves, et est donc utile pour la gestion des mangroves qui sont situés en aval de bassins versants latéritiques.

The peroxiredoxins (Prx) are ubiquitous thiol peroxidases, which play a central role in the physiology of hydrogen peroxide. A subclass of Prx called "typical 2-Cys-Prx" has a unique property to hyperoxidize the catalytic Cys into the sulfinic acid form, which acts as a regulation mechanism of their functions, as peroxidase, peroxide sensor or protein chaperone. The reduction of the overoxidized form is catalyzed by sulfiredoxin (Srx), an ATP-dependent sulfinyl reductase whose catalytic constant is about 1-2 min-1, a low value that must be correlated to the role of Srx in redox regulation. The aim of this study was to analyze the enzymology of the regulation of the Prx/Srx system at three diffrents points of control: the hyper-oxidation process of typical 2-Cys-Prx, the rate-limiting step of the Srx mechanism and the recycling step of Srx by the cellular thiol redox systems. We have first characterized the competition mechanism between the two steps of the catalytic mechanism of the major typical 2-Cys-Prx of S. cerevisiae, Tsa1, through a strategy combining rapid kinetics, coupled enzyme system and kinetic modelling analysis. This work suggests that the sensitivity to hyper-oxidation is controlled by a conformational reorganization during the catalytic cycle of Tsa1. Next, the study of the first step of Srx catalytic mechanism, which involves the ATP-dependent activation of the sulfinic acid form of typical 2-Cys Prx i) has shown that the rate-limiting step is associated with the chemical phosphate transfer process, and ii) provided an assembly model of the Michaelien complex Prx/Srx/ATP, formed during this process. Finally, through the combination of in vitro enzyme kinetics and in vivo yeast genetic tools, we established that the recycling mechanism of one Cys Srx, existing in plants or mammals, involves the glutathione (GSH) as reducer in cells, contrary to the Srx from S. cerevisiae, which is recycled by the Thioredoxin system. Unexpectedly, our study suggests that GSH binds the thiolsulfinate complex, confirming the role of GSH as the primary reducing system of 1-Cys-Srx, Les peroxyrédoxines (Prx) sont des peroxydases à thiol, ubiquitaires, qui jouent un rôle central dans la physiologie du peroxyde d’hydrogène. Une famille de Prx dite "2-Cys-Prx typique" possède une propriété unique de suroxydation de la Cys catalytique sous forme acide sulfinique, qui constitue un mécanisme de régulation des fonctions des 2-Cys-Prx typiques en tant que peroxydase, capteur de peroxyde ou protéine chaperon. La réduction des 2-Cys-Prx typiques suroxydées est catalysée par la Sulfirédoxine (Srx), une sulfinyl réductase ATP-dépendante dont la constante catalytique est de l’ordre de 1-2 min-1, une valeur faible qui doit être corrélée au rôle de Srx dans la régulation redox. L’objectif de ce travail était d’analyser l’enzymologie de la régulation du système Prx/Srx au niveau, du processus de suroxydation des 2-Cys-Prx typiques, de l’étape limitante de la Srx, et de son recyclage par les systèmes redox cellulaires. Dans un premier temps, nous avons caractérisé les deux étapes du cycle catalytique de la 2-Cys-Prx typique majeure de S. cerevisiae Tsa1, dont la compétition contrôle la sensibilité à la suroxydation, par une stratégie combinant cinétiques rapides, système enzymatique couplé et modélisation cinétique. Ces travaux suggèrent que cette compétition est contrôlée par une réorganisation conformationnelle au cours du cycle catalytique de la Tsa1. Dans un second temps, l’étude de la première étape du mécanisme catalytique de Srx, qui consiste en l’activation ATP-dépendante du groupement acide sulfinique de la 2 Cys-Prx a permis, i) de montrer que l’étape limitante de la réaction catalysée par Srx était associée au processus chimique de transfert de phosphate, et ii) de proposer un modèle d’assemblage du complexe Michaelien Prx/Srx/ATP formé lors de ce processus. Enfin, par une approche combinant cinétiques enzymatiques in vitro et génétique de la levure in vivo, nous avons établi que le mécanisme de recyclage des Srx à 1 Cys existant chez les plantes ou les mammifères implique le rôle du glutathion comme réducteur cellulaire, contrairement à la Srx de S. cerevisiae qui est recyclée par le système thiorédoxine. De façon inattendue, la spécificité du glutathion dans ce mécanisme est assurée par un événement de reconnaissance au sein du complexe Prx/Srx

This work is devoted to the design of novel photo-responsive systems. In this field of research, our team focuses on organic photochromic molecules called diarylethene. We try to understand the interactions between a metal and a photochromic ligand and aim to modulate the optical or redox properties or the affinity of the ligand towards a metal or an ion. We report here on the synthesis of a new biphotochromic terthiazole ligand, having a Salen type coordination sphere (N2O2) close to the photochromic core. The ligand can undergo either a photocyclization reaction or an excited state intramolecular proton transfer (ESIPT). These properties are studied by steady state or femto/nanosecond transient UV-Visible absorption spectroscopy. Complexes are obtained and DFT quantum calculations are undergo to explain the photochromic quenching of a few complexes. Then, a second family of Salen type photochromic ligands are synthesized, with the coordinating Salen sites being separated from the photochromic cores. The effect of substitution is studied. Finally, this work is concluded by a photochromic diarylethene whose redox potential can be switched by the photochemical reaction. This switching can then be used to photo-control an electron transfer between the diarylethene and an appropriate metal complex.; Le travail de recherche s’intéresse au contrôle, par la lumière, des propriétés de la matière. Dans ce vaste domaine, notre équipe s’est focalisée sur les molécules organiques photochromes de type diaryléthène. Nous avons cherché à étudier des interactions de type métal-photochrome et aspirons ainsi à moduler les propriétés optiques, redox ou l’affinité des ligands pour un métal ou un ion. Un premier ligand biphotochrome de type terthiazole a été synthétisé, comportant une sphère de coordination de type Salen (N2O2) proche du cœur photochrome. Le ligand peut effectuer une réaction de photocyclisation ou un transfert de proton à l’état excité (ESIPT). Ces propriétés ont été étudiées par spectroscopie UV-Visible stationnaire et transitoire nanoseconde et femtoseconde. Ce ligand a été valorisé par la complexation et des calculs quantiques de type DFT ont permis d’apporter des éléments de réponse quant au quenching du photochromisme pour certains complexes. Une deuxième famille de photochrome-Salen a été synthétisée en éloignant la sphère de coordination du cœur photochrome. Une étude de l’influence de différents substituants sur les propriétés a été menée. Finalement, le travail se conclue par l’étude d’un système photochrome dont le potentiel redox est modulé par la réaction photochimique. Cette modulation du potentiel a permis de contrôler, par la lumière, un transfert d’électron entre le diaryléthène et un complexe métallique approprié.

This work is devoted to the design of novel photo-responsive systems. In this field of research, our team focuses on organic photochromic molecules called diarylethene. We try to understand the interactions between a metal and a photochromic ligand and aim to modulate the optical or redox properties or the affinity of the ligand towards a metal or an ion. We report here on the synthesis of a new biphotochromic terthiazole ligand, having a Salen type coordination sphere (N2O2) close to the photochromic core. The ligand can undergo either a photocyclization reaction or an excited state intramolecular proton transfer (ESIPT). These properties are studied by steady state or femto/nanosecond transient UV-Visible absorption spectroscopy. Complexes are obtained and DFT quantum calculations are undergo to explain the photochromic quenching of a few complexes. Then, a second family of Salen type photochromic ligands are synthesized, with the coordinating Salen sites being separated from the photochromic cores. The effect of substitution is studied. Finally, this work is concluded by a photochromic diarylethene whose redox potential can be switched by the photochemical reaction. This switching can then be used to photo-control an electron transfer between the diarylethene and an appropriate metal complex.; Le travail de recherche s’intéresse au contrôle, par la lumière, des propriétés de la matière. Dans ce vaste domaine, notre équipe s’est focalisée sur les molécules organiques photochromes de type diaryléthène. Nous avons cherché à étudier des interactions de type métal-photochrome et aspirons ainsi à moduler les propriétés optiques, redox ou l’affinité des ligands pour un métal ou un ion. Un premier ligand biphotochrome de type terthiazole a été synthétisé, comportant une sphère de coordination de type Salen (N2O2) proche du cœur photochrome. Le ligand peut effectuer une réaction de photocyclisation ou un transfert de proton à l’état excité (ESIPT). Ces propriétés ont été étudiées par spectroscopie UV-Visible stationnaire et transitoire nanoseconde et femtoseconde. Ce ligand a été valorisé par la complexation et des calculs quantiques de type DFT ont permis d’apporter des éléments de réponse quant au quenching du photochromisme pour certains complexes. Une deuxième famille de photochrome-Salen a été synthétisée en éloignant la sphère de coordination du cœur photochrome. Une étude de l’influence de différents substituants sur les propriétés a été menée. Finalement, le travail se conclue par l’étude d’un système photochrome dont le potentiel redox est modulé par la réaction photochimique. Cette modulation du potentiel a permis de contrôler, par la lumière, un transfert d’électron entre le diaryléthène et un complexe métallique approprié.

This research work deals with iron isotope compositions from various natural reservoirs in tropical environments. The aim of this work was to evaluate whether or not stable Fe isotopes can be used as a new geochemical tool to trace soil transformations and mass transfers from continents to oceans. This will help quantifying the impact of anthropogenic activities like deforestation.Results show significant Fe isotope fractionation, occurring within soils along toposequences in tropical forest. Chemical alteration and pedogenesis are interpreted to be responsible for the preferential loss of light Fe isotopes in footslope soils. After deforestation, erosion and colluviation lead to an apparent rejuvenation of the soil valley that results into a different Fe isotope signature compared to the forest soils. Dissolved Fe from the rivers draining the studied watersheds show high isotopic signatures in forest. In contrast, waters originating from deforested areas appear enriched in light Fe isotopes. Such a difference is due to 1) FeIII mobility when complexed by organic ligands in black waters, the latter being enriched in organic matter from the forest, and 2) geomorphological modifications after deforestation leading to Fe isotope fractionation from redox processes.Human activities are actively contributing to environmental changes that generate significant variations in Fe isotopic compositions. This study is to date the first one that compares Fe isotopic signatures between tropical forests and deforested environments. It demonstrates here that Fe stable isotopes record significant variations in the water-soil-vegetation system in response to anthropogenic activities.; Ce travail de recherche porte sur l’étude des compositions isotopiques du fer dans différents réservoirs naturels d’environnements tropicaux. Cette étude a été conduite afin d’évaluer le potentiel des isotopes stables du Fe comme nouvel outil géochimique quantitatif et dynamique de la pression anthropique sur les processus de transformation des sols et le transfert d’éléments des continents vers les océans. Les résultats obtenus montrent qu’un fractionnement isotopique du Fe important se produit dans les sols le long de toposéquences en zone forestière tropicale. L’altération chimique et la pédogénèse sont responsables de la mobilisation et de la perte en fer isotopiquement léger dans les sols de bas de versant. Après déforestation, l’érosion et le colluvionnement entrainent un rajeunissement apparent du sol de bas de versant se traduisant par une signature isotopique en fer différente du sol de forêt. Le Fe dissous des eaux de ruisseau, drainant les bassins versants étudiés, montre une signature en fer isotopiquement lourde en forêt. En revanche, les eaux de zones déforestées sont enrichies en Fe isotopiquement léger. Cette différence est due à une mobilité du FeIII complexé par la matière organique dans les eaux noires, riches en matière organique des forêts, et à des modifications géomorphologiques induisant des processus d’oxydoréduction qui peuvent fractionner les isotopes du Fe, après déforestation.Les activités humaines contribuent à des modifications de l’environnement qui influencent les compositions isotopiques en fer. Cette première étude comparative entre forêts tropicales et zones déforestées prouve l’intérêt de l’étude des isotopes stables du Fe puisqu’ils permettent clairement de mettre en évidence l’impact sur le système eau-sol-végétation des activités anthropiques en environnement tropical

This research work deals with iron isotope compositions from various natural reservoirs in tropical environments. The aim of this work was to evaluate whether or not stable Fe isotopes can be used as a new geochemical tool to trace soil transformations and mass transfers from continents to oceans. This will help quantifying the impact of anthropogenic activities like deforestation.Results show significant Fe isotope fractionation, occurring within soils along toposequences in tropical forest. Chemical alteration and pedogenesis are interpreted to be responsible for the preferential loss of light Fe isotopes in footslope soils. After deforestation, erosion and colluviation lead to an apparent rejuvenation of the soil valley that results into a different Fe isotope signature compared to the forest soils. Dissolved Fe from the rivers draining the studied watersheds show high isotopic signatures in forest. In contrast, waters originating from deforested areas appear enriched in light Fe isotopes. Such a difference is due to 1) FeIII mobility when complexed by organic ligands in black waters, the latter being enriched in organic matter from the forest, and 2) geomorphological modifications after deforestation leading to Fe isotope fractionation from redox processes.Human activities are actively contributing to environmental changes that generate significant variations in Fe isotopic compositions. This study is to date the first one that compares Fe isotopic signatures between tropical forests and deforested environments. It demonstrates here that Fe stable isotopes record significant variations in the water-soil-vegetation system in response to anthropogenic activities.; Ce travail de recherche porte sur l’étude des compositions isotopiques du fer dans différents réservoirs naturels d’environnements tropicaux. Cette étude a été conduite afin d’évaluer le potentiel des isotopes stables du Fe comme nouvel outil géochimique quantitatif et dynamique de la pression anthropique sur les processus de transformation des sols et le transfert d’éléments des continents vers les océans. Les résultats obtenus montrent qu’un fractionnement isotopique du Fe important se produit dans les sols le long de toposéquences en zone forestière tropicale. L’altération chimique et la pédogénèse sont responsables de la mobilisation et de la perte en fer isotopiquement léger dans les sols de bas de versant. Après déforestation, l’érosion et le colluvionnement entrainent un rajeunissement apparent du sol de bas de versant se traduisant par une signature isotopique en fer différente du sol de forêt. Le Fe dissous des eaux de ruisseau, drainant les bassins versants étudiés, montre une signature en fer isotopiquement lourde en forêt. En revanche, les eaux de zones déforestées sont enrichies en Fe isotopiquement léger. Cette différence est due à une mobilité du FeIII complexé par la matière organique dans les eaux noires, riches en matière organique des forêts, et à des modifications géomorphologiques induisant des processus d’oxydoréduction qui peuvent fractionner les isotopes du Fe, après déforestation.Les activités humaines contribuent à des modifications de l’environnement qui influencent les compositions isotopiques en fer. Cette première étude comparative entre forêts tropicales et zones déforestées prouve l’intérêt de l’étude des isotopes stables du Fe puisqu’ils permettent clairement de mettre en évidence l’impact sur le système eau-sol-végétation des activités anthropiques en environnement tropical

International audience; Living organisms are subjected to oxidative stress conditions which are characterized by the production of reactive oxygen, nitrogen, and sulfur species. In plants as in other organisms, many of these compounds have a dual function as they damage different types of macromolecules but they also likely fulfil an important role as secondary messengers. Owing to the reactivity of their thiol groups, some protein cysteine residues are particularly prone to oxidation by these molecules. In the past years, besides their recognized catalytic and regulatory functions, the modification of cysteine thiol group was increasingly viewed as either protective or redox signaling mechanisms. The most physiologically relevant reversible redox post-translational modifications (PTMs) are disulfide bonds, sulfenic acids, S-glutathione adducts, S-nitrosothiols and to a lesser extent S-sulfenyl-amides, thiosulfinates and S-persulfides. These redox PTMs are mostly controlled by two oxidoreductase families, thioredoxins and glutaredoxins. This review focuses on recent advances highlighting the variety and physiological roles of these PTMs and the proteomic strategies used for their detection.

La gestion durable de la ressource sol, reconnue comme non renouvelable à l’échelle humaine, nécessite de connaître voire d’orienter les évolutions des sols en réponse aux activités anthropiques ou au changement climatique. Les dynamiques des principaux processus pédologiques, à des pas de temps de quelques dizaines à centaines d’années sont cependant largement méconnues. Trop souvent encore, les sols sont considérés comme stables pour de tels pas de temps. Dans ce contexte, nous synthétisons ici les avancées scientifiques de dix ans de recherches ayant eu pour objectifs : i) de caractériser l’impact de perturbations anthropiques sur la nature des processus pédologiques actifs dans des LUVISOLS DÉGRADÉS ; ii) de quantifier l’importance des évolutions récentes des sols par rapport aux processus de formation long-terme ; et iii) de préciser la dynamique des processus pédologiques pour des pas de temps de la dizaine à quelques centaines d’années. La démarche utilisée repose sur un échantillonnage en séquence orientée et une modélisation du phénomène de dégradation morphologique par bilans massiques. Deux perturbations ont été considérées : la mise en culture de sols forestiers depuis au moins 200 ans, d’une part, et le drainage agricole pendant 16 ans, d’autre part. Nos travaux montrent que la mise en culture ralentit le phénomène de dégradation morphologique sous l’effet des pratiques de chaulage, mais conduit aussi localement à son accélération sous l’effet de l’implantation d’un réseau de drainage. Dans ces deux situations, l’impact cumulé des pratiques agricoles sur des périodes aussi courtes que quelques dizaines à centaines d’années s’est révélé suffisant pour produire une différenciation des sols avec une amplitude comparable aux processus de formation à long terme des sols. L’existence de boucles de rétroactions positives entre structure du sol, intensité des flux d’eau et transferts de matières, couplée à des évolutions par seuil sont deux éléments clés contrôlant ces dynamiques particulièrement rapides d’évolution., soil forming processes in response to anthropic activities or climate change. Soil formation is often considered as a long-term process and soils are widely considered as stable over a century to millennium time scale. In this paper we synthetized the main findings of ten years of research that aimed at i) characterising the impact of anthropic perturbations on the active soil processes in Albeluvisols ; ii) quantifying the intensity of recent soil evolutions induced by anthropic activities by comparison to long term soil formation and finally iii) specifying the dynamics of common soil processes on times scales ranging from decade to some centuries. Two types of perturbations were considered in our work : 200 years of cultivation soils formerly under forest land on one hand and 16 years of tile-drainage on the other hand. Our approach consisted in the sampling of soils under different land-use and according to an agricultural practice sequence and in mass balance modelling of soil degradation. Soil cultivation was shown to slow down soil degradation as a result of recurrent soil liming but to increase locally its velocity as a result of agricultural drainage. Two decades of agricultural drainage on the one hand and some centuries of cultivation on the other hand were sufficient to induce soil differentiations of a same order of magnitude than that resulting from long-term soil formation. The intervention of positive feedback loops involving soil structure, water fluxes and particle transport as well as pedogenic thresholds were demonstrated to be two key-factors leading to a remarkable velocity of soil processes and soil evolutions., Para una gestión sostenible del recurso suelo, considerado como no renovable a escala humana, es necesario conocer (o incluso orientar) la evolución de los suelos en respuesta a las actividades humanas o a los cambios climáticos. Sin embargo, la dinámica de los principales procesos edafológicos en un horizonte temporal de decenios a siglos permanece desconocida en gran medida, de modo que los suelos se consideran casi siempre como estables a tales escalas de tiempo. En este trabajo sintetizamos los avances científicos de diez años de investigación cuyos objetivos son i) caracterizar el impacto de las perturbaciones antrópicas sobre la naturaleza de los procesos edafológicos activos en Albeluvisoles ; ii) cuantificar la importancia de los cambios recientes en los suelos en relación a los procesos de formación a largo plazo ; y iii) determinar la dinámica de los procesos edáficos a una escala temporal entre el decenio y el siglo. La estrategia utilizada se basó en un muestreo orientado de secuencias de suelos con diferentes prácticas agrícolas y en la modelización del fenómeno de degradación morfológica mediante balances de masa. Se han considerado dos perturbaciones : al menos 200 años de cultivo por una parte, y 16 años de drenaje agrícola, por otra. La puesta en cultivo es reconocida como un factor de evolución de suelos capaz de ralentizar el fenómeno de degradación morfológica bajo el efecto del encalado, pero también de acelerarlo localmente debido a la implantación de una red de drenaje. En ambas situaciones, el impacto acumulado de las prácticas agrícolas en períodos de tiempo cortos (decenios a siglos) se ha demostrado suficiente para dar lugar a una diferenciación de los suelos de amplitud comparable a la de procesos de formación a largo plazo. La existencia de bucles de retroalimentación positiva entre la estructura del suelo, la intensidad del flujo del agua y transferencia de materia, acoplados a mecanismos de evolución a partir de valores umbral, son dos elementos clave que controlan la dinámica de los procesos de evolución rápida de los suelos.

Lowland rice cultivation under hydromorphic conditions is a very dynamic system due to continuous rhizospheric interactions and these interactions are largely influenced by anthropic interventions. Understanding of continuous biogeochemical changes and the effects of environmentally friendly residue management practices on this system is crucial for the sustainability of rice culture. Two rice-cultivated plots with different residue management practices--one with buried residues and the other with burnt residues--were studied by in situ monitoring of the soil solution to understand the quick changes in the dynamic medium of rice culture. In this study, 2 multiparametric probes, each consisting of measurement cells and internal memory, were used to determine automatically pH, Eh, temperature, and electrical conductivity (EC) of soil solution every hour throughout the entire rice growing period. The results showed that biogeochemical reactions are largely influenced by irrigation and fertilization practices. Incorporation of rice residues resulted in more reductive conditions and higher temperatures as compared to burning of rice residues. Fourier and covariance analyses showed that there existed a period of 24 h for EC, pH, and temperature while there was no period for redox potentials, which suggested the existence of daily variations in rice culture possibly related to solar cycles.

Dans un bassin versant, la connectivité hydrologique constitue un état hydrologique qui lie le versant à la zone riveraine. Ses impacts sur la production du débit et le transfert des éléments dissous vers le cours d’eau sont présumés substantiels. L’étude vise à 1) détecter les hydrotopes et les connexions hydrologiques à l’aide d’un réseau de puits qui permet la mesure des fluctuations de la nappe phréatique (NP); 2) identifier la variabilité spatio-temporelle et la signature géochimique des sources potentielles en eau à l’aide des éléments majeurs et traces et 3) examiner la contribution spatio-temporelle respective des sources en eau du bassin lors d’un événement de précipitation. L’étude s’effectue dans un bassin versant forestier du Bouclier canadien (l’Hermine). Nous démontrons l’existence de quatre hydrotopes représentant un gradient de convergence de l’eau, soulignant la diversité de comportement de NP. Les connexions hydrologiques se caractérisent par des coefficients de Spearman élevés des relations entre la profondeur de la NP et le débit, dans leur partie en aval, et s’enclenchent par le fill and spill. Le comportement de NP est influencé par la distance aux limites du bassin, l’horizonation du sol et la topographie souterraine. En somme, trois sources en eau se connectent à partir du versant vers la zone riveraine durant l’événement pluvial de manière chronologique: 1) les horizons B et la NP de l’ensemble du bassin (Sr); 2) les horizons LFH des zones de convergence (Ba et Zn) et 3) une dépression de sol humide sur le versant nord (Co et Mn)., In watersheds, hydrologic connectivity consists of a hydrologic state that links the upper part of a hillslope to the riparian zone. Its impacts on streamflow generation and transfer of dissolved elements towards the stream are considered substantial. This study aims to 1) detect hydrotops and hydrologic connections with a network of wells that allow measurements of water table (WT) fluctuations; 2) identify spatial and temporal variability and the geochemical signature of potential sources of water with major and trace elements and 3) examine the spatial and temporal contribution of sources of water within the watershed during a storm event. The study takes place in a small forested watershed of the Canadian Shield (the Hermine). We demonstrate the existence of four hydrotops representing a water convergence gradient, highlighting diversity of behavior of the WT. Hydrological connections are characterized by high Spearman coefficients of the relationship between WT depth and streamflow in their downstream portion. Some hydrological connections are engaged by the fill and spill mechanism. WT behavior is influenced by the distance limits of the basin, soil horizonation and subsurface topography. In sum, three water sources connect the hillslope to the riparian zone during the storm event in chronological order: 1) WT and B horizons of the entire basin (Sr), 2) LFH horizons of convergence zones (Ba and Zn) and 3) a depression of wet soil on north hillslope (Co and Mn).

Saccharophagus degradans belongs to a recently discovered group of marine bacteria equipped with an arsenal of sugar cleaving enzymes coupled to carbohydrate-binding domains to degrade various insoluble complex polysaccharides. The modular Sde-1182 protein consists of a family 2 carbohydrate binding module linked to a X158 domain of unknown function. The 1.9Å and 1.55Å resolution crystal structures of the isolated X158 domain bound to the two related polyisoprenoid molecules, ubiquinone and octaprenyl pyrophosphate, unveil a β-barrel architecture reminiscent of the YceI-like superfamily that resembles the architecture of the lipocalin fold. This unprecedented association coupling oxidoreduction and carbohydrate recognition events may have implications for effective nutrient uptake in the marine environment.

International audience; Antioxidant systems play an important role in prevention of chilling injury, and chilling-tolerant fruit may initially contain more antioxidants or be able to maintain their antioxidant levels during stress. Tomato fruit are chilling sensitive and chilling symptoms generally appear after fruit are transferred to non chilling temperatures. The aim of this study was to characterise the events occurring at 20°C, immediately after a storage period at 4°C, and to establish the importance of tomato fruit ascorbic acid levels in the response to chilling. Two different tomato lines were used: a processing cultivar (M82) with low to average ascorbic acid levels and an introgression line (IL9.2.5) containing elevated ascorbic acid levels due to the introgression of wild Solanum pennellii alleles on chromosome 9. We show a rapid response (0.5 hours) of the antioxidant system in tomato to re-exposure to normal temperatures and light following chilling. The ascorbate redox state undergoes rapid changes and is followed by changes in the redox state of the glutathione pool. The response is different in the two tomato lines studied: fruits from IL9.2.5 have a higher ascorbic acid and glutathione redox state compared to the parent M82 where the pool of both antioxidants becomes oxidised. The redox state of the ascorbate pool is correlated with the activity of enzymes involved in ascorbate regeneration (monodehydroascorbate reductase and dehydroascorbate reductase) in the fruit. Furthermore the ability of IL9.2.5 to maintain reduced antioxidant levels is correlated with a decreased loss of fruit firmness when compared to M82.

International audience; The pathogen Bacillus cereus causes diarrheal disease in humans. In the small intestine, B. cereus has to deal with anaerobiosis, low oxidoreduction potential, and carbohydrate limitation conditions. To gain insight into the virulence potential of low density B. cereus cells in such an environment, we cultured bacteria in low and high oxidoreduction potential anoxic conditions and in fully oxic conditions and compared their full secretomes. A unique pattern of proteins assigned to virulence factors was revealed. Among the 57 virulence-related factors, 31 were found for the first time in the B. cereus secretome. The putative fourth component of hemolysin BL (HblB′), enterotoxin FM, hemolysin II, and three new putative conserved enterotoxins were uncovered. Cross-comparison of the relative abundance of secreted proteins reveals that a restricted set comprising 19 proteins showed significant changes in response to redox condition changes. We complemented these results with transcriptomics data and confirmed the cytotoxicity of the B. cereus secretome toward Caco-2 human epithelial cells. Our data suggest that (i) the redox-dependent regulatory pathway may modulate the expression of a subset of virulence factors to ensure an appropriate response in a specific redox environment, and (ii) an early growth phase-dependent pathway could regulate the expression of several virulence factors, allowing B. cereus to infect a host whatever the redox conditions. This early growth phase-dependent pathway may function, at least partially, independently of the pleiotropic virulence gene regulator PlcR and may therefore be more specific to the B. cereus group

The aim of this study is to evaluate the abiotic hydrogen reactivity in deep geological nuclear waste storage. One crucial research interest concerns the role of H2 as a reducing agent for the aqueous/mineral oxidised species present in the site. Preliminary batch experiments carried out with Callovo-Oxfordian argilite, synthetic porewater and H2 gas lead to an important H2S production, in only few hours at 250°C to few months at 90°C. In order to explore whether H2S can originate from sulphate or pyrite (few percents of the argilite) reduction we performed dedicated experiments. Sulphate reduction experimented in diphasic systems (water+gas) at 250-300°C and under 4 to 16 bar H2 partial pressure exhibits a high activation energy (131kJ/mol) and requires H2S initiation and low pH condition as already observed in other published TSR experiments. The corresponding half-life is 210,000 yr at 90°C (thermal peak of the site). On the contrary, pyrite reduction into pyrrhotite by H2 occurs in few days at temperature as low as 90°C at pH buffered by calcite. The rate of the reaction could be described by a diffusion-like rate law in the 90-180°C temperature interval. The obtained results suggest that pyrite reduction is a process controlled both by the H2 diffusion across the pyrrhotite pits increasing during reaction progress and the reductive dissolution of pyrite. These new kinetics data can be applied in computation modelling, to evaluate the degree and extent of gas pressure buildup by taking into account the H2 reactive geochemistry; L'objectif de cette étude est d'évaluer la réactivité abiotique de l'hydrogène dans un site de stockage géologique de déchets radioactifs en formation argileuse. Nous montrons que l'hydrogène est un agent réducteur pouvant être impliqué dans des réactions d'oxydoréductions sous contrôle cinétique avec certaines espèces oxydées de la formation hôte du stockage. Le système soufre apparait tout particulièrement réactif vis-à-vis de la perturbation redox induite par la présence d'hydrogène, sa déstabilisation se traduit notamment par une importante production de sulfure. Notre étude expérimentale sur la réduction des sulfates par l'hydrogène montre que cette réaction ne peut pas être à l'origine de cette production de sulfure. En effet les temps de demi-vie pour les sulfates sont de l'ordre de 200.000 ans à 90°C et l'énergie d'activation de la réaction est très élevée (131 kJ/mol). Par contre, la pyrite est un oxydant potentiel pour l'hydrogène. Nous montrons que cette dernière réaction est possible sur de courtes périodes de temps dés 90°C. A des pH légèrement alcalins tels que ceux de l'eau porale d'une formation argileuse formation et des températures comprises entre 90 et 180°C, cette réaction conduit à la précipitation de pyrrhotite et à la production d'H2S. Nous proposons une loi de vitesse pour cette réaction pouvant être intégrée dans des simulations numériques évaluant la sûreté du stockage à long terme.

In the field of "corrosion and thermodynamics of systems at high temperature", the objective of this study is to increase the knowledge of corrosion by glass melts with carrying a particular interest to define the factors determining the chromia dissolution. The precise goal of this work was to determine the total solubility of chromia in the soda-silicate and soda-lime systems, as a function of temperature, oxygen fugacity and melt composition. After a detailed bibliographic introduction, the first part of this work describes the experimental device developed and validated for this study. This reactor allows controlling independently different experimental parameters. Therefore, the kinetic study shows clearly, at first, that the achievement of the equilibrium is limited by the dissolved oxygen diffusion in the matrix. Subsequently, the kinetic study allows the construction of two isothermal sections of the pseudo-ternary system Na2O-SiO2-Cr2O3 pointing the stability domain of each solid phase (Na2CrO4, Cr2O3, NaCrSi2O6 and SiO2) in the melt. The total chromium oxide (Cr2O3) solubility was then measured in Na2O-xSiO2 melts considering the effect of each experimental parameter. The presence of CrII, CrIII and CrVI species was evidenced and their respective contributions in the total Cr content dissolved in the melt were determined. The experimental results were described using a model of chromium chemistry in silicate melts involving dissolution, redox and oxo complex reactions. A mathematical treatment, using the obtained results, allows the correlation between the proposed model and thermodynamic properties of the system. The free enthalpies and entropies associated to the different reactions. Finally, the same processes could be extended to the Na2O-CaO-SiO2 system., Dans le domaine de "la corrosion et la thermodynamique des systèmes à haute température", l'objectif de cette étude est d'approfondir la connaissance de la corrosion par le verre fondu en portant un effort particulier à définir les facteurs déterminant la dissolution de l'oxyde de chrome dans un tel système. Le but précis de ce travail était de déterminer la solubilité totale de l'oxyde de chrome dans les systèmes sodo-silicatés, dans un premier temps, puis les systèmes sodo-calciques, en fonction de la température, la fugacité en oxygène et la composition du bain de verre. La première partie de ce travail, après une introduction bibliographique détaillée, décrit le montage expérimental astucieux développé et validé pour cette étude. Ce réacteur permet de contrôler indépendamment les différents paramètres expérimentaux. Par la suite, l'étude de la cinétique de mise en équilibre a clairement démontrée, dans un premier temps, que l'obtention de cet équilibre était limitée par la diffusion de l'oxygène dissous. Dans un deuxième temps, permis la construction de deux coupes isothermes du diagramme pseudo-ternaire Na2O-SiO2-Cr2O3 et de mettre en évidence le domaine de stabilité de chaque phase solide (Na2CrO4, Cr2O3, NaCrSi2O6 et SiO2) dans le liquide silicaté. L'étude de l'équilibre de solubilité de Cr2O3 dans les liquides silicatés, menée en considérant l'effet des différents paramètres expérimentaux, a montré que le processus de dissolution de la chromine dans le verre fondu se faisait selon les deux réactions. Un développement thermochimique a permis de décrire la chimie du chrome dans le verre fondu et de déterminer ainsi des grandeurs physicochimiques (rapports redox, oxo complexes) et thermodynamiques (entropies et enthalpies standards des différentes réactions). Enfin, la même systématique a pu être étendue au système Na2O-CaO-SiO2 puis validée.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Wheat flour dough mixing is a key step in the breadmaking process leading to the formation of macromolecular networks (gluten, arabinoxylans). During mixing, the enzymatic oxidation reactions play an important role in the acquisition of the rheological properties of the dough. For that purpose, the aim of this work was to develop the instrumentation of pilot kneader in order to measure the oxygen consumption and the instant rate of oxygen uptake during mixing and the torque applied on the blade. The measures were used to study the influence of the biochemical composition of the flour, confirming that the lipoxygenase system activity was preponderant during the initial phase of mixing. The correlations between oxygen data and torque parameters, and between torque parameters and rheological data showed that oxidation phenomena are linked to the acquisition of rheological properties of the dough. The effects of common used improvers were measured. The possibility to use laccase, a polyphenoloxidase, was also studied. First, two promising enzymes were selected and their effect during mixing were measured (positive effect on the oxygen consumption, negative effect on the torque parameters). Then, the use of laccase mediating systems for the oxidation of endogenous compounds was explored.; Le pétrissage des pâtes constitue une étape clé en panification qui conduit au développement des réseaux de gluten et d'arabinoxylanes. Lors du pétrissage, les réactions d'oxydation, pour la plupart enzymatiques, participent à l'acquisition des propriétés viscoélastiques de la pâte et contribuent à la qualité du produit final. Afin de mesurer et caractériser les réactions d'oxydations au seins de la pâte, l'objectif de ce travail de thèse est la mise au point d'un pétrin pilote, le sitoxygraphe, instrumenté pour la mesure directe de la consommation et des vitesse de consommation d'oxygène et de l'évolution du couple s'exerçant sur le bras mobile du pétrin. Ces mesures ont permis d'étudier l'influence de la composition biochimique des farines sur les consommations d'oxygène et sur les paramètres de couple, confirmant l'importance du système lipoxygénasique dans les premiers instants de pétrissage ainsi que la probable participation de réactions secondaires. Les corrélations entre les données oxygène et les paramètres de couple ainsi qu'entre les paramètres de couple du sitoxygraphe et des données rhéologiques ont mis en évidence la contribution des réactions d'oxydation dans l'acquisition des propriétés rhéologiques de la pâte. Quelques effets d'améliorants connus ont également été mesurés. Enfin, après avoir sélectionné deux laccases (polyphénoloxydases) potentiellement intéressantes en panification, leurs effets au cours du pétrissage ont été étudiés mettant en évidence un effet positif sur la consommation d'oxygène et négatif sur les paramètres de couple (probable suroxydation). L'oxydation de composés endogènes par ces enzymes via un médiateur d'oxydation constitue une voie intéressante.

The aim of this work is the elaboration of rutin and esculin oligomerization process by the laccase from Trametes versicolor. A parallel synthesis process and on-line analysis of reaction media by SEC-UV and MALDI-TOF have been elaborated. The MALDI-TOF analysis has revealed the formation of simple bridges between rutin and esculin units, up to degree of oligomerization of 6 and 9 respectively. An ether bond has been observed by FTIR spectrometry for the rutin oligomers. Finally, the NMR analysis has revealed the formation of C-C and C-O bridges both on phenolic and the sugar parts of the flavonoids. At low pH and temperature, the elongation of the chain is favored, whereas increasing the dielectric constant of the solvent or the temperature favors the production of rutin oligomers. The limitation of oligomers mass is explained by the inhibition of the enzyme, probably due to the highest chelation properties of oligomers. In the case of oligorutin, a decrease of antiradical activity and an increase of xanthine oxidase inhibitory activity have been observed when the oligomers molecular mass increases. In the case of esculin oligomers, these two activities increase with the increase of the oligomers mass. For these two types of oligomers, the water solubility is considerably increased. For the oligorutins, this augmentation has been correlated to a dense network of H-bonds, which has been demonstrated by molecular modeling. Globally, the molecular modeling approach in vacuum and in solvent has allowed to establish structure-activity relationship, Ce travail a pour objectif de mettre au point un procédé d'oligomérisation de rutine et d'esculine par la laccase de Trametes versicolor. Un procédé de synthèse en parallèle et d'analyse en ligne par SEC-UV et par MALDI-TOF a été mis au point. L'analyse par MALDI-TOF a révélé la formation d'un simple pontage, allant jusqu'au degré d'oligomérisation 6 pour la rutine et 9 pour l'esculine. Un pontage par liaison éther a été observé par FTIR dans le cas des oligorutines. L'analyse par RMN a démontré la mise en place de liaisons tant C-C que C-O localisées sur la partie phénolique et la partie sucre des monomères. De faibles pH et températures favorisent l'allongement de la chaîne, alors que l'augmentation de la constante diélectrique du solvant ou de la température augmente la production des oligomères de rutine. La limitation de la masse de ces oligomères serait due à une inhibition de l'enzyme, provoquée par les capacités chélatantes des oligomères. Une diminution du pouvoir antioxydant et une augmentation du pouvoir inhibiteur de la xanthine oxydase ont pu être observées lors de l'accroissement de la masse des oligomères de rutine. Ces deux activités sont améliorées lors de l'accroissement de la masse des oligomères d'esculine. Pour ces deux types d'oligomères, la solubilité dans l'eau est fortement accrue. Dans le cas des oligorutines, cette forte augmentation a été corrélée à la mise en place d'un réseau dense de liaisons hydrogène observé par modélisation moléculaire. Globalement, l'approche par modélisation moléculaire dans le vide et dans le solvant a permis de dégager des relations structure-activité, reliant notamment le nombre de liaisons hydrogène à la solubilité

The aim of this work is the elaboration of rutin and esculin oligomerization process by the laccase from Trametes versicolor. A parallel synthesis process and on-line analysis of reaction media by SEC-UV and MALDI-TOF have been elaborated. The MALDI-TOF analysis has revealed the formation of simple bridges between rutin and esculin units, up to degree of oligomerization of 6 and 9 respectively. An ether bond has been observed by FTIR spectrometry for the rutin oligomers. Finally, the NMR analysis has revealed the formation of C-C and C-O bridges both on phenolic and the sugar parts of the flavonoids. At low pH and temperature, the elongation of the chain is favored, whereas increasing the dielectric constant of the solvent or the temperature favors the production of rutin oligomers. The limitation of oligomers mass is explained by the inhibition of the enzyme, probably due to the highest chelation properties of oligomers. In the case of oligorutin, a decrease of antiradical activity and an increase of xanthine oxidase inhibitory activity have been observed when the oligomers molecular mass increases. In the case of esculin oligomers, these two activities increase with the increase of the oligomers mass. For these two types of oligomers, the water solubility is considerably increased. For the oligorutins, this augmentation has been correlated to a dense network of H-bonds, which has been demonstrated by molecular modeling. Globally, the molecular modeling approach in vacuum and in solvent has allowed to establish structure-activity relationship, Ce travail a pour objectif de mettre au point un procédé d'oligomérisation de rutine et d'esculine par la laccase de Trametes versicolor. Un procédé de synthèse en parallèle et d'analyse en ligne par SEC-UV et par MALDI-TOF a été mis au point. L'analyse par MALDI-TOF a révélé la formation d'un simple pontage, allant jusqu'au degré d'oligomérisation 6 pour la rutine et 9 pour l'esculine. Un pontage par liaison éther a été observé par FTIR dans le cas des oligorutines. L'analyse par RMN a démontré la mise en place de liaisons tant C-C que C-O localisées sur la partie phénolique et la partie sucre des monomères. De faibles pH et températures favorisent l'allongement de la chaîne, alors que l'augmentation de la constante diélectrique du solvant ou de la température augmente la production des oligomères de rutine. La limitation de la masse de ces oligomères serait due à une inhibition de l'enzyme, provoquée par les capacités chélatantes des oligomères. Une diminution du pouvoir antioxydant et une augmentation du pouvoir inhibiteur de la xanthine oxydase ont pu être observées lors de l'accroissement de la masse des oligomères de rutine. Ces deux activités sont améliorées lors de l'accroissement de la masse des oligomères d'esculine. Pour ces deux types d'oligomères, la solubilité dans l'eau est fortement accrue. Dans le cas des oligorutines, cette forte augmentation a été corrélée à la mise en place d'un réseau dense de liaisons hydrogène observé par modélisation moléculaire. Globalement, l'approche par modélisation moléculaire dans le vide et dans le solvant a permis de dégager des relations structure-activité, reliant notamment le nombre de liaisons hydrogène à la solubilité

The Garonne's basin, the second largest French basin (52000 km2 at Mas d'Agenais), is subject to anthropogenic pressures dues to agricultural, domestics and industrials humans activities.A one-year hydrological sampling of the Garonne's and if its tributary's water highlights significant enrichments for a large type of trace metal elements (TME : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). It appears that most of those metals elements in trace quantity (ppb) have a particular transport in the river. Many arguments speaking in favour for a one major diffuse source pollution origin of those enrichments: the rains. However, some specific enrichments due to local industrial activities are observed (case of Cr in the Agout). The balance flux [enter : rains), out : the outlet of the catchment basin] show a storage of some metals, probably in soil and in the river bed sediments.The follow-up of majors flux elements (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) and especially of nitrate, in a Garonne stretch upstream to downstream of the Toulouse urban area was performed at a summer low water level period. The anthropic contribution to the river water composition from the urban area was estimated and indicated that NO3-, Cl-, K+ and Na+ represent the most important contributions of the anthropic inputs. Some of those elements, nitrates and potassium, are partially eliminated along this stretch. This looses may be attributed to biological activity (grow of biofilms) that appears in the Garonne river bed, especially in this critical period of anoxic water conditions (less oxygen).The specific study of nitrate behaviour in a the Garonne riverbank wetland (Monbéqui site) pointed up the capacity of those sites to eliminate this nitrogen compound. Those wetland are the scene of the confluence between the Garonne river water and groundwater, favourable to the development of numerous biogeochemical processes. We identify and quantify strong biological consumption of nitrates in the mixing zone between Garonne water and groundwater. It results from the couple effect of organic matter oxidizing, aerobic respiration, denitrification and reduction of Mn and Fe oxides. On the contrary, nitrification of the ammonium that may originate from the depth groundwater and/or the soil may occur in the zone where the groundwater flows out to the Garonne.; Le bassin de la Garonne, deuxième plus grand bassin français de par sa superficie (52000 km2 au Mas d'Agenais), fait l'objet de pressions anthropiques liées aux activités humaines agricoles, domestiques et industrielles.Le prélèvement des eaux de la Garonne et de ces principaux affluents sur une année hydrologique a permis de détecter des enrichissements significatifs pour un grand nombre d'éléments en trace métalliques (ETM : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). Il s'avère que la plus part de ces éléments métalliques en quantité de trace (ppb) sont éventuellement transportés sous forme particulaire par les rivières. De nombreux arguments vont dans le sens d'une source majeure diffuse de pollution à l'origine de ces enrichissements : les pluies. Toutefois, certains enrichissements spécifiques liés à des activités industrielles locales sont observées (cas du Cr sur l'Agout). Les bilans des flux [entrée (pluies), sortie (exutoire)] ont mis en évidence le stockage de certains métaux, vraisemblablement dans les sols et les sédiments du lit de la Garonne.Le suivi des flux d'éléments dissous majeurs (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) et plus spécialement des nitrates, en période de basses eaux estivales (50 m3/s), dans les eaux d'un tronçon de Garonne Toulousaine, a permis la caractérisation et la quantification des apports anthropiques spécifiques en NO3-, Cl-, K+ et Na+ liés à cette agglomération. Certains de ces éléments, nitrates et potassium, sont partiellement éliminés tout au long de ce tronçon. Cette consommation peut être attribuée à l'activité biologique qui se développe dans le lit de la Garonne (développement du biofilm) dans ces périodes critiques où les eaux sont plus anoxiques (moins oxygénées).L'étude plus spécifique du devenir des nitrates dans une zone humide riveraine de la Garonne (site de Monbéqui) a mis en exergue les capacités de ces sites à éliminer ce composé azoté. Ces zones humides sont le théâtre de la rencontre entre les eaux de la Garonne et de la nappe, propice au développement de nombreux processus biogéochimiques. Nous avons identifié et quantifié de fortes consommations biologiques en nitrates dans les zones de mélange entre la Garonne et la nappe. Cela résulte des effets couplés de l'oxydation de la matière organique, de la respiration aérobie, de la dénitrification et de la réduction des oxydes et hydroxydes de Mn et de Fe. Au contraire, dans les zones de sortie de nappe vers la Garonne, il semblerait qu'il y ait nitrification de l'ammonium probablement originaire des profondeurs de la nappe et/ou des sols.

The Garonne's basin, the second largest French basin (52000 km2 at Mas d'Agenais), is subject to anthropogenic pressures dues to agricultural, domestics and industrials humans activities.A one-year hydrological sampling of the Garonne's and if its tributary's water highlights significant enrichments for a large type of trace metal elements (TME : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). It appears that most of those metals elements in trace quantity (ppb) have a particular transport in the river. Many arguments speaking in favour for a one major diffuse source pollution origin of those enrichments: the rains. However, some specific enrichments due to local industrial activities are observed (case of Cr in the Agout). The balance flux [enter : rains), out : the outlet of the catchment basin] show a storage of some metals, probably in soil and in the river bed sediments.The follow-up of majors flux elements (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) and especially of nitrate, in a Garonne stretch upstream to downstream of the Toulouse urban area was performed at a summer low water level period. The anthropic contribution to the river water composition from the urban area was estimated and indicated that NO3-, Cl-, K+ and Na+ represent the most important contributions of the anthropic inputs. Some of those elements, nitrates and potassium, are partially eliminated along this stretch. This looses may be attributed to biological activity (grow of biofilms) that appears in the Garonne river bed, especially in this critical period of anoxic water conditions (less oxygen).The specific study of nitrate behaviour in a the Garonne riverbank wetland (Monbéqui site) pointed up the capacity of those sites to eliminate this nitrogen compound. Those wetland are the scene of the confluence between the Garonne river water and groundwater, favourable to the development of numerous biogeochemical processes. We identify and quantify strong biological consumption of nitrates in the mixing zone between Garonne water and groundwater. It results from the couple effect of organic matter oxidizing, aerobic respiration, denitrification and reduction of Mn and Fe oxides. On the contrary, nitrification of the ammonium that may originate from the depth groundwater and/or the soil may occur in the zone where the groundwater flows out to the Garonne.; Le bassin de la Garonne, deuxième plus grand bassin français de par sa superficie (52000 km2 au Mas d'Agenais), fait l'objet de pressions anthropiques liées aux activités humaines agricoles, domestiques et industrielles.Le prélèvement des eaux de la Garonne et de ces principaux affluents sur une année hydrologique a permis de détecter des enrichissements significatifs pour un grand nombre d'éléments en trace métalliques (ETM : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). Il s'avère que la plus part de ces éléments métalliques en quantité de trace (ppb) sont éventuellement transportés sous forme particulaire par les rivières. De nombreux arguments vont dans le sens d'une source majeure diffuse de pollution à l'origine de ces enrichissements : les pluies. Toutefois, certains enrichissements spécifiques liés à des activités industrielles locales sont observées (cas du Cr sur l'Agout). Les bilans des flux [entrée (pluies), sortie (exutoire)] ont mis en évidence le stockage de certains métaux, vraisemblablement dans les sols et les sédiments du lit de la Garonne.Le suivi des flux d'éléments dissous majeurs (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) et plus spécialement des nitrates, en période de basses eaux estivales (50 m3/s), dans les eaux d'un tronçon de Garonne Toulousaine, a permis la caractérisation et la quantification des apports anthropiques spécifiques en NO3-, Cl-, K+ et Na+ liés à cette agglomération. Certains de ces éléments, nitrates et potassium, sont partiellement éliminés tout au long de ce tronçon. Cette consommation peut être attribuée à l'activité biologique qui se développe dans le lit de la Garonne (développement du biofilm) dans ces périodes critiques où les eaux sont plus anoxiques (moins oxygénées).L'étude plus spécifique du devenir des nitrates dans une zone humide riveraine de la Garonne (site de Monbéqui) a mis en exergue les capacités de ces sites à éliminer ce composé azoté. Ces zones humides sont le théâtre de la rencontre entre les eaux de la Garonne et de la nappe, propice au développement de nombreux processus biogéochimiques. Nous avons identifié et quantifié de fortes consommations biologiques en nitrates dans les zones de mélange entre la Garonne et la nappe. Cela résulte des effets couplés de l'oxydation de la matière organique, de la respiration aérobie, de la dénitrification et de la réduction des oxydes et hydroxydes de Mn et de Fe. Au contraire, dans les zones de sortie de nappe vers la Garonne, il semblerait qu'il y ait nitrification de l'ammonium probablement originaire des profondeurs de la nappe et/ou des sols.