Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Interactions physicochimiques“

Herbivore et monogastrique, le lapin héberge dans les parties distales de son tube digestif un microbiote dense et actif qui joue un rôle clé dans sa physiologie digestive, tant du point de vue de sa santé que du point de vue de l’efficacité digestive. L’écosystème cæco-colique est le siège d’interactions complexes entre le biotope et la biocénose, et son fonctionnement demeure encore mal connu. Cette synthèse résume d’abord les données concernant le biotope caecal et ses caractéristiques physicochimiques, qui ont fait l’objet de nombreuses études. Nos connaissances sur la biocénose caecale, obtenues par les méthodes classiques de culture seront ensuite présentées, puis celles obtenues récemment à l’aide d’outils de microbiologie moléculaire. Enfin, cette revue décrit les effets des principaux nutriments et de quelques stratégies d’alimentation sur le fonctionnement de cet écosystème, et les interactions avec la santé digestive du lapereau.

L’accumulation et la toxicité (aigüe) des métaux dissous chez plusieurs organismes aquatiques peuvent être prédites adéquatement à l’aide du modèle du ligand biotique (MLB), même si quelques exceptions existent. Lors d’expositions chroniques aux métaux, des interactions physiologiques complexes entre les organismes et les métaux essentiels et non essentiels modulent le taux de transport des métaux et leur toxicité. La présente revue de littérature aborde les récentes avancées en chimie de l’environnement, en biologie moléculaire et en physiologie cellulaire touchant aux mécanismes de régulation du transport membranaire des métaux essentiels chez le phytoplancton eucaryote et leurs impacts sur l’accumulation et la toxicité d’un métal habituellement non essentiel, le cadmium. Cette revue évalue finalement la possibilité d’inclure des éléments de physiologie algale dans la présente version du MLB afin d’améliorer le potentiel de ce modèle à prédire l’accumulation et la toxicité des métaux pour des expositions chroniques. Les résultats disponibles dans la littérature suggèrent que l’inclusion des rétroactions négatives et positives des métaux sur les paramètres cinétiques (Vmax : vitesse maximale de transport transmembranaire; KM : affinité des transporteurs pour le métal) des multiples systèmes de transport membranaire des métaux a le potentiel d’améliorer les prédictions de l’accumulation et de la toxicité des métaux à long terme chez le phytoplancton. Le développement d’un MLB capable de prédire adéquatement la toxicité chronique des métaux dans des conditions physicochimiques variables représentatives de celles retrouvées en milieu naturel bénéficiera des avancées récentes et futures en toxicologie, biologie et chimie de l’environnement. Ces connaissances pourraient permettre à long terme d’atteindre l’objectif ambitieux d’un MLB capable de réaliser des prédictions fiables à l’intérieur de milieux naturels complexes de différentes compositions chimiques.

Selon l’International Association for the Study of Pain (IASP), la douleur est « une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable, associée à une lésion tissulaire réelle ou potentielle, ou décrite en ces termes ». D’après cette définition, la douleur correspond à la fois à un phénomène perceptif et à un vécu subjectif, et une intrication étroite existe entre ces composantes. De fait, les voies nerveuses qui conduisent les messages nociceptifs se projettent non seulement sur des structures cérébrales qui intègrent les paramètres physicochimiques de la sensation douloureuse (thalamus, cortex somesthésique) mais aussi sur celles qui en évaluent l’impact émotionnel aversif et déclenchent des réponses neurovégétatives, cognitives et comportementales adaptées ou non (aire parabrachiale latérale, noyau central de l’amygdale, hypothalamus, insula) . Cette organisation anatomique est en rapport avec les données cliniques qui attestent d’une forte co-morbidité entre les douleurs chroniques et des désordres affectifs tout particulièrement . Alors que les douleurs aiguës (nociceptives) et les douleurs chroniques inflammatoires mettent en jeu des mécanismes neurobiologiques bien connus aujourd’hui, les douleurs chroniques neuropathiques, ou de type neuropathique (par ex. : fibromyalgie), sont toujours l’objet d’intenses investigations . Leur prévalence est élevée (7 % de la population générale), et les traitements disponibles n’ont qu’une efficacité et une tolérabilité limitées. Certains antidépresseurs sont prescrits en première intention, mais leur NNT (« number needed to treat ») reste élevé (NTT = 4–6), même pour une réduction effective de la sensation douloureuse de seulement 30 %. En réalité, la prescription d’antidépresseurs ne résulte que d’observations empiriques, et le développement de traitements véritablement adaptés et efficaces ne pourra se faire qu’au prix d’une connaissance approfondie des mécanismes neurobiologiques en cause. À cet égard, les études actuelles qui portent sur l’impact des interactions neurone-glie , de modifications épigénétiques induites au cours de la prime enfance et/ou l’adolescence, et/ou d’altérations affectant le microbiote semblent très prometteuses.

Le passage de la forme non pathogène de la protéine prion normalement présente chez l’individu sain (PrPC) vers la forme pathogène (PrPSc) se traduit par une augmentation de la proportion de feuillet bêta dans la protéine, favorisant son agrégation, la formation de fibrilles et la résistance à la protéinase K. La structure tridimensionnelle de PrPC, déterminée pour quatre espèces, est extrêmement conservée. Elle comporte un segment désordonné et très flexible à l’extrémité N-terminale et une partie globulaire, constituée de deux brins bêta (S1, S2) et de trois hélices alpha (H1 à H3) associés par des boucles (L1 à L5). Le fragment de la protéine correspondant à l’hélice H1 se structure en hélice de façon autonome. En revanche, le peptide comportant la région H1-L3- S2 (PrPH1-L3-S2) montre, comme la protéine, une capacité à adopter différentes conformations. Ces résultats contribuent à proposer l’hélice H1 comme l’un des motifs structuraux de la protéine capables d’initier la transconformation, c’est-à-dire la transformation de la protéine prion normale en protéine prion pathogène. Le rôle clé de l’hélice H1 dans la transconformation a été étayé par une série d’études physicochimiques, détaillées dans l’article, réalisées à l’aide d’une série de peptides de tailles variées (9 à 33 résidus, séquence ovine) ciblés sur la région [133-165] qui comporte la succession des motifs structuraux L2-H1-L3-S2. Les principaux résultats de cette étude montrent la grande stabilité de l’hélice H1, en particulier en présence de la boucle L2 ou des deux boucles L2 et L3. L’absence de la boucle L2 et la présence du brin bêta S2 sont en revanche des facteurs de déstabilisation de l’hélice H1. La boucle L2 pourrait d’ailleurs jouer un rôle tout particulier comme le suggère l’observation d’une interaction entre cette boucle et la protéine PrPC. Une telle interaction pourrait être mise en jeu dans les mécanismes intervenant dans l’interaction protéine prion saine/protéine prion pathogène impliquée dans la propagation de la maladie. Ces résultats, qui devront être confirmés et développés, conduisent à proposer la boucle L2 et le feuillet S2 comme deux régions assurant la «régulation» de la stabilité de l’hélice H1, qui apparaît comme une région clef dans les processus de conversion pathogène.

Ce numéro hors-série est consacré aux travaux sur les maladies à prions des animaux de ferme, menés à l’Inra en collaboration avec de nombreux organismes nationaux et internationaux. Il aborde de nombreuses facettes de la recherche sur ces agents et les maladies qu’ils occasionnent, tant sur le modèle tremblante que sur l’Encéphalopathie Spongiforme Bovine (ESB) : biologie de l’agent pathogène et notion de souche de prion, pathogénie de la maladie et résistance génétique, voies de transmission et évolution dans les populations animales, lutte contre les EST. Le premier article présente l’ensemble des outils mis au point à l’Inra pour étudier les EST (laboratoire de génotypage à grande échelle) ainsi que les dispositifs expérimentaux qui y sont dédiés (domaine expérimental atteint de tremblante naturelle et différentes animaleries protégées). Ensuite, la notion de souche de prion est introduite, discutée, et les divers travaux en cours pour différencier les souches de prions sur une base biologique et biochimique sont présentés, de même que les études menées pour comprendre le déterminisme de cette diversité. Ces travaux ont aussi pour objectif l’amélioration des méthodes actuelles de typage en termes de rapidité et de fiabilité, notamment à travers le développement de souris transgéniques. Deux articles traitent des mécanismes par lesquels la protéine prion pathogène est introduite dans l’organisme, puis la façon dont elle diffuse dans les différents tissus et organes et exerce son pouvoir pathogène. L’un concerne la pathogénie de la tremblante, à partir des travaux entrepris sur le mouton : dans quels tissus diffuse la protéine prion pathogène, dans quels types de cellules et à quelle vitesse, et comment intervient le génotype de l’individu dans ce processus. L’autre porte sur les modèles cellulaires mis au point récemment, qui permettent la multiplication du prion ovin et servent à étudier les interactions entre la protéine prion pathogène et différents types de cellules de l’organisme, les gènes activés en cas d’infection, le rôle du polymorphisme de la protéine prion ovine dans la réplication du prion pathogène et l’identification de molécules ayant une activité antiprion. Les propriétés et le rôle physiologique de la protéine prion normale, ainsi que les raisons pour lesquelles la protéine prion normale est transformée en protéine prion pathogène, sont ensuite abordés à travers plusieurs études : approche physicochimique et structurale de la structure de la protéine prion, pour analyser les domaines de la protéine prion qui pourraient avoir un rôle clé dans la transconformation de la protéine normale en protéine pathogène, et pour comprendre la relation entre le polymorphisme génétique de cette protéine et l’état de résistance ou de sensibilité à la tremblante ; approche immunochimique grâce à des anticorps monoclonaux ayant des affinités particulières pour certaines régions de la protéine prion PrP, qui permettent l’étude de la capacité de la protéine normale à être convertie en protéine pathogène et le typage moléculaire des souches de prions ; analyse des voies de sécrétion et du rôle physiologique de la protéine prion cellulaire. L’influence du polymorphisme au locus Prnp sur la sensibilité des animaux aux EST est documentée, ainsi que les travaux en cours pour mettre en évidence d’autres gènes influençant la sensibilité des animaux aux EST, à partir de la cartographie du génome. Concernant l’épidémiologie des EST, un article présente les travaux sur les sources d’infection, les voies de transmission et la dynamique de la maladie dans les populations animales, en matière de tremblante et d’ESB. Les résultats relèvent d’expérimentations, d’études de terrain et de modélisation mathématique. Enfin, plusieurs articles sont consacrés à la lutte contre les EST, abordant plusieurs volets : développement de tests pour le diagnostic avant la mort et la distinction entre souches d’EST, travaux conduits depuis dix ans pour maîtriser voire éradiquer la tremblante dans la population ovine en jouant sur la résistance génétique des ovins aux EST, étude clinique conduite sur une molécule à visée thérapeutique et discussion sur la méthode de choix des molécules à expérimenter, pistes pour la destruction des farines animales à risque, grâce à l’utilisation de microorganismes ou la fabrication de biolubrifiants, additifs biocarburants et matériaux polymères.

L'objectif de ce travail etait de caracteriser, a l'echelle moleculaire par une approche spectroscopique, les differentes interactioins impliquees dans l'activite d'antibacteriens, les fluoroquinolones. Nous avons montre que l'accumulation des quinolones dans les bacteries etait fortement diminuee en presence de magnesium. Le magnesium se fixe entre les fonctions carboxylate et cetone de la pefloxacine. L'affinite de ce cation pour differentes fluoroquinolones a ete determinee par rmn du fluor. L'etude des differentes interactions impliquees dans le mecanisme d'action des quinolones a ete abordee par deux techniques spectrometriques differentes: la resonance magnetique nucleaire et la diffusion raman exaltee de surface (dres). L'utilisation de la rmn #1h, #1#3c et #1#9f nous a permis de determiner qu'a 10#-#4 mol. L#-#1, a ph 7,4 la pefloxacine est un monomere essentiellement sous formes switterionique et anionique. Nous avons mis en evidence une affinite de la pefloxacine pour l'adn, tres augmentee en presence d'une concentration optimum de magnesium qui fait un pont entre les groupes carbonyles de la quinolone et les groupes phosphates de l'adn. La dres permet d'obtenir des spectres de diffusion raman de la pefloxacine a sa concentration d'activite (2 10#-#6 mol. L#-#1). Une etude approfondie de l'influence sur les spectres dres tant de differents parametres (tels que concentration des ions cl#-, no#3#- et mg#2#+, ph) que de la taille des agregats d'argent ou encore du potentiel zeta nous ont permis d'optimiser les conditions experimentales. La comparaison avec des donnees uv nous a permis d'interpreter les spectres dres de la pefloxacine seule, et en presence de cation ou(et) d'adn, et de proposer des modeles d'adsorption specifique sur la surface. Nous avons ainsi pu observer un spectre dres du complexe ternaire pefloxacine/magnesium/adn double brin

L'acetylcholinesterase du systeme nerveux central de l'abeille, dont la localisation est determinee, presente deux formes moleculaires. La forme majeure, membranaire, s'insere dans la membrane plasmique par un ancrage phosphotidylinositol. Les 2 isozymes ont ete caracterises

La mitoxantrone est un médicament anticancéreux de la famille des aminoalkylaminoanthracene-9,10-diones qui a prouvé son efficacité clinique. Elle est utilisée dans le traitement de première intention du cancer du sein. Elle interagit avec l'adn par un processus d'intercalation. L'objectif de cette étude était d'obtenir des composes capables de se lier à l'adn avec une grande affinité et une spécificité de liaison pour des sites particuliers. Dans cette optique, une pharmacomodulation de la mitoxantrone, axée principalement sur la nature des chaînes latérales, a été réalisée. En effet, le noyau anthraquinonique plan de la mitoxantrone, potentiellement intercalant, a été associé à des bras polyamines par analogie aux polyamines naturelles, au peptide chélateur gly-gly-l-his et au résidu bispyrrolique de la netropsine ligand du petit sillon de l'adn, se liant à des séquences oligonucléotidiques riches en adénine et en thymine. Leur mode de liaison à l'adn a été étudié par plusieurs techniques physicochimiques (viscosimétrie, quenching de fluorescence, dichroïsme linéaire électrique, dichroïsme circulaire) et de biologie moléculaire (footprinting). L'activité biologique a été évaluée in vitro et in vivo pour l'un d'entre eux. Cette étude a permis d'explorer deux concepts originaux : le concept peptide chélateur-intercalant et le concept peptide liaison spécifique-intercalant

Grâce à leurs propriétés particulières dues à leur petite taille, les nanomatériaux (dimension < 100 nm) sont utilisés dans de nombreuses applications grand public (cosmétique, matériaux nanostructurés,...). Cependant, leur présence grandissante inquiète car leur impact potentiel sur les humains et l'environnement reste mal connu. Cette étude est consacrée à une compréhension approfondie des interactions physicochimiques et biologiques entre deux modèles cellulaires présents dans l'environnement : Synechocystis (cyanobactérie contribuant au maintien de la biosphère) et Escherichia coli (bactérie des intestins des mammifères) avec des nanoparticules d'oxyde de cérium (abondance environnementale croissante, ex : additif au diesel).
La complexité de l'étude des nanoparticules nécessite une approche différente (multidisciplinaire) de celle des tests de toxicité utilisés pour les composés classiques. En effet, nous montrons que les paramètres physicochimiques (stabilité, agrégation, dissolution et état de surface) des nanoparticules dans le milieu de contact, influencent fortement la toxicité observée sur les cellules. De plus, les interactions physicochimiques (floculation, adsorption, mécanismes redox) sont liées au modèle biologique, en particulier à la présence d'exopolysaccharides (chez Synechocystis) comme barrière naturelle entre la paroi cellulaire et les nanoparticules. La composition du milieu de dispersion des nanoparticules (notamment son pH) a aussi une influence majeure sur la toxicité (survie et intégrité membranaire). Tandis que pour E. coli, ce sont majoritairement les nanoparticules qui provoquent la mortalité (confirmé par analyses métabonomiques par RMN).

Afin d'expliquer et ensuite de réduire la formation des dépôts alimentaires sur substrats vitreux, dépôts qui semblent être initiés par l'adhésion de protéines, nous étudions l'adsorption de l'alpha-lactalbumine (protéine du lactosérum), sur surfaces de verre pyrex et de vitrocéramiques VISION et VISION DECO, selon les théories thermodynamiques et des liaisons chimiques de l'adhésion. La caractérisation des substrats par mesures d'énergies superficielles et d'acidité et par spectroscopies XPS et SEM-EDXA montre que leur énergie de surface dépend de la quantité d'eau physisorbée en surface (énergie de surface d'environ 230 mjm1 pour la plus faible couche d'eau), que ces surfaces sont acides et qu'elles sont composées essentiellement de silice (sio2) (pyrex et VISION DECO: 93 % en poids de sio2; VISION : 74 de sio2 et 22 d'al2o3). En outre il semble que VISION ait une plus forte énergie superficielle et soit plus acide, ce qui s'explique par sa plus forte teneur en al2o3. L'analyse en micro-raman d'acide octanoique, d'octylamine et d'alpha-lactalbumine adsorbes sur ces surfaces (alpha-lactalbumine adsorbée à ph 3. 5, 4. 85 et 6. 2 a 55oc et 90oc, en statique) permet en outre de proposer des mécanismes d'interaction de type acide-base (liaisons hydrogènes entre les groupements silanols des verres (sioh) et les sites basiques des molécules adsorbées) qui peuvent expliquer les phénomènes d'adhésion et s'accordent au caractère acide de ces substrats

Des molecules des cyclodextrines (cd) amphiphiles ont ete synthetisees a partir des cyclodextrines natives. Ensuite leurs proprietes interfaciales ont ete etudiees seules et dans des milieux mixtes. La capacite des per (6-azido-6-desoxy-) cd de former des couches monomoleculaires a ete mise en evidence et la structure d'une couche l-b de per (6-azido-6-desoxy-), beta-cd a ete etudiee a l'echelle moleculaire par microscopie a force atomique. Les proprietes des per (6-acylamino-6-desoxy) beta-cd en monocouche ont ete etudiees en fonction de la longueur de chaine. Pour les melanges: per (6-dodecanoylamino-6-desoxy) beta-cd + dipalmitoyl-phosphatidyl choline (dppc), chlorhydrate de per (6-amino-desoxy-2,3-di-o-hexyl) beta-cd + dppc, et chlorhydrate de per (6-amino-desoxy-2,3-di-o-hexyl) beta-cd + dipalmitoyl-phosphatidique acide (dppa), l'enregistrement des isothermes de compression en conditions dynamiques a permis l'etude des proprietes interfaciales des monocouches mixtes en fonction de la composition. L'application des differentes approches thermodynamiques a deux dimensions a releve la miscibilite eventuelle des constituants et la presence d'interactions. La visualisation directe des monocouches par microscopie a l'angle de brewster a permis de differencier les structures particulieres des monocouches de constituants purs de celles des melanges pour tout niveau de pression. L'etude du systeme chlorhydrate de per (6-amino-desoxy-2,3-di-o-hexyl) beta-cd + dipalmitoyl-phosphatidique acide (dppa) dans les conditions d'equilibre par des isothermes de compression et de mesures de potentiel de surface a fournit des informations concernant les degrees d'ionisation et la miscibilite des constituants. Finalement les interactions entre le chlorhydrate de per (6-amino-desoxy-2,3-di-o-hexyl) beta-cd en monocouche et des polysaccharides anioniques dans la sousphase ont ete mises en evidence

Le monitoring des écosystèmes terrestres nécessite une connaissance approfondie des interactions entre microorganismes, minéraux et métaux dans les sols. Afin d'évaluer in vivo la disponibilité de métaux tel que le fer dans des systèmes bactéries-minéraux, une approche basée sur l’utilisation de biosenseurs bactériens fluorescents et d’une analyse spectroscopique non-invasive a été explorée. Ce travail a notamment conduit à la construction chez Pseudomonas aeruginosa de fusions génétiques couplant des promoteurs régulés par le fer à des rapporteurs fluorescents multicolores. Les souches obtenues ont été utilisées comme senseur de la disponibilité du fer constitutif de différents minéraux (Nontronites). La réponse de ces biosenseurs bactériens a été étudiée en couplant la spectroscopie de fluorescence à balayage synchrone (SFS) à la décomposition canonique polyadique Candecomp / Parafac (CP). Avec des plans d’expérience privilégiant la diversité des réponses, le couplage SFS-CP garantit une estimation conjointe et rapide de l’expression de plusieurs promoteurs d’intérêts, y compris dans des milieux auto-fluorescents. Cette méthode originale permet, entre autres, de s’affranchir des problèmes liés aux recouvrements spectraux des protéines fluorescentes et fournit une estimation robuste et précise de la réponse des biosenseurs. Appliquée à d’autres plans d’expériences, elle démontre également que la bio-dissolution des nontronites par P. aeruginosa est assurée par la production de sidérophores et contrôlée par la cristallochimie des feuillets des smectites, notamment par la distribution des atomes de fer(III) entre les tétraèdres et les octaèdres
Monitoring terrestrial ecosystems requires a better understanding of the interactions between microorganisms, minerals and metals in the environment. To assess in vivo availability of metals such as iron in bacteria-mineral system, an approach based on whole-cell fluorescent biosensors and non-invasive spectroscopy was explored. This work led to the construction in Pseudomonas aeruginosa of a set of gene fusions coupling iron-regulated promoters to multicolour fluorescent reporters. The recombinant strains were used as sensors of structural iron availability in nontronites NAu-1 and NAu-2. The response of these biosensors was studied by coupling synchronous fluorescence spectroscopy (SFS) with canonical polyadic Candecomp/Parafac (CP) decomposition. On the basis of experimental designs favouring response diversity, the coupled SFS-CP method guarantees a joint estimate of gene expression from multiple promoters, even in highly fluorescent media. This novel method can solve the issue of spectral bleed-through of fluorescent proteins and provides a means to integrate multiple signals from combinations of whole-cell fluorescent bioreporters. In addition, we could show using SFS-CP that P. aeruginosa indirectly mobilize Fe(III) from nontronites primarily through the production of pyoverdine siderophore. The structural Fe(III) present on the edges of NAu-2 rather than NAu-1 particles appears to be more bioaccessible, suggesting that the distribution of Fe, in the tetrahedron and/or in the octahedron sites, governs the solubilization process

Les oxysterols, une famille de composes naturels resultant de l'oxydation du cholesterol, sont tres repandus dans la nature. Ces sterols sont des composes doues de nombreuses activites biologiques, en particulier antitumorales. De part leur lipophilie, l'etude de l'activite biologique de ces composes in vivo est tres difficile. Pour remedier a cet inconvenient, des derives hydrosolubles du 7b-hydroxycholesterol (oxysterol ayant la plus forte activite antitumorale) ont ete synthetises sous forme de phosphate de nucleosides. Pour diminuer les effets biologiques secondaires, l'une des solutions est de cibler l'action du 7b-hydroxycholesterol vers des organes determines en le couplant a des sucres ou a des nucleosides. Des phosphodiesters de 3b-(7b-hydroxycholesteryle et de 6-(d-galactopyrannosyle) ou de 6-(d-mannopyrannosyle) ont ete synthetises par la methode du phosphoramidite et de l'hydrogene-phosphonate, sans protection prealable des sucres pour la seconde technique. Dans une autre optique, les oxysterols, presentant une bonne affinite pour les membranes, l'azt a ete couple au 7b-hydroxycholesterol par l'intermediaire d'une liaison phosphate pour tenter de cibler l'action de l'azt au niveau des membranes. Afin de mieux comprendre les mecanismes d'action de ces oxysterols, l'etude par rmn du deuterium en phase solide des interactions oxysterol-membrane a ete entreprise. Tous les diols ont montre des effets renforcateurs importants sur des bicouches de dmpc-d#2#7, parfois meme aussi importants que le cholesterol (renforcateur membranaire des cellules des mammiferes). Quant au 25-hydroxycholesterol, il a un comportement particulier car il genere deux populations de dmpc, differentes l'une de l'autre de par leur mobilite