Academic literature on the topic 'FRET en temps résolu'

Résumé Selon la plupart des historiens, il y aurait eu pénurie de monnaie métallique en Amérique du Nord britannique avant la Confédération. Les négociants auraient résolu ce problème en ayant recours aux banques à chartes, qui émettaient du papier monnaie. Ces billets avaient une valeur nominale relativement élevée (5 shillings ou $1 et plus), et ceci limitait leur utilité au comptoir des magasins généraux ruraux. Les marchands des campagnes et leurs clients contournaient le problème en ayant recours aux payements en nature et aux comptes courants. Toutefois, les livres de comptes de trois marchands du Nouveau Brunswick et de l'arrière pays Montréalais suggèrent que la pénurie d'espèces variait dans le temps et dans l'espace, et dépendait beaucoup de la conjoncture économique. Le cas de l'un des deux marchands néo-brunswickois suggère également que les marchands ruraux ne voyaient pas nécessairement les banques et le papier monnaie comme la meilleure solution à leurs problèmes.

Le modèle mathématique décrit dans cet article a pour tâche de choisir les sites sur une rivière où des installations hydro-électriques seront aménagées, puis de trouver la taille optimale de ces installations. La solution de ce problème dépend naturellement du montant d'argent que la compagnie est prête à investir sur la rivière. Toutefois, ce montant n'est pas connu au départ puisqu'il est lui-même fonction de ce que les installations pourront produire. Il est donc nécessaire de résoudre le problème pour tous les niveaux possibles de production étant donné qu'on ne connaît pas le niveau qui sera choisi. Ce problème est résolu dans cet article par une méthode très efficace qui regroupe l'énumération implicite, la programmation linéaire successive et l'analyse paramétrique. De façon succincte, l'énumération implicite fait le choix des sites qui seront aménagés pour un niveau de production donné. La programmation linéaire successive, quant à elle, se charge de déterminer la taille optimale des installations. Enfin, l'analyse paramétrique montre comment la taille des installations varie avec le niveau de production. L'efficacité de cette méthode vient du fait que l'algorithme d'énumération implicite, qui consomme beaucoup de temps de calcul, est appelé un nombre minimal de fois.

L’étude aborde la dynamique de l’utilisation des terres à travers l’évolution des emblavures et de la production des principales cultures, puis l’impact des activités agricoles sur l’environnement et les conditions de vie des populations. Objectif : L’objectif global de l’étude était d’évaluer les impacts socio-environnementaux des activités agricoles dans les Communes de Natitingou, Boukombé, Tanguiéta et Toucountouna en zone de montagnes au nord-ouest de l’Atacora au Bénin. Méthodologie et résultats : Les méthodes utilisées étaient les enquêtes exploratoires, les diagnostics participatifs, les sondages d’opinion et les analyses statistiques tels que la variance suivant le test de Tukey et le test de corrélation. Au total, 400 agriculteurs sont sélectionnés au hasard et interrogés dans huit villages des quatre communes à l'aide d'un questionnaire structuré pour obtenir des données relatives aux nombres de cultures produites sur une même parcelle, aux différentes pratiques agricoles, à l'utilisation des engrais minéraux, à l’adoption des techniques endogènes et exogènes de gestion et de conservation de la fertilité des sols dans le milieu. Les résultats ont montré que les systèmes de productions agricoles étaient encore de type extensif et itinérant sur brûlis. Les cultures étaient mises en place en pure et en associations entre avril et décembre avec une prééminence des céréales qui ont occupé environ 52 % des superficies emblavées. Les productions étaient plus en fonction des superficies que de l’intensification agricole. Les causes de dégradation des sols, la production, ont été collectées lors des entretiens collectifs et individuels. Les impacts de la production agricole se traduisaient surtout entre autres, par la disparition du couvert végétal, la baisse de la fertilité des sols et la pollution de certains cours d’eau aux bords desquels se réalisaient des activités à dominance agricole. Conclusion et application des résultats : Certaines activités telles que l’utilisation des engrais chimiques et les feux de végétation ont résolu d’une manière ponctuelle certains problèmes comme l’amélioration des rendements agricoles et l’augmentation des revenus, mais elles n’ont pas duré dans le temps. Au fil des années, ces activités ont eu un impact négatif sur le milieu et les conditions de vie des populations. L’intensification agricole basée sur la vulgarisation et l’adoption des technologies plus productives et respectueuses de l’environnement, efficientes, facilement applicables par les producteurs, demeure l’une des stratégies pour garantir une utilisation durable des ressources naturelles. Mots clés: Bénin, Atacora, activités agricoles, impacts socio-environnementaux et dégradation des sols ABSTRACT The study approaches the dynamics of the land use through the evolution of cultivated area and the production of the principal crops, then the impacts of the agricultural activities on the environment and the living conditions of the population. Objective: The total objective of the study was to evaluate the socio-environmental impacts of the agricultural activities in the Communes of Natitingou, Boukombe, Tanguieta and Toucountouna in mountainous area in the North-Western of Atacora in Benin. Methodology and Results: The methods used were the exploratory investigations, the participative diagnoses, the opinion polls and statistical analyses such as the variance according to the test of Tukey and the test of correlation. On the whole, 400 farmers were selected randomly and questioned in eight villages of the four communes using a structured questionnaire to obtain relative data with the numbers of cultures produced on the same piece, with various husbandries, with the use of mineral manures, the adoption of the endogenous and exogenous technical of management and conservation of the fertility of the grounds in the medium. The results showed that agricultural production systems were still extensive and itinerant on slash-and-burn. Crops were established in pure and association between April and December with a pre-eminence of cereals, which accounted for about 52% of the area. Productions were more based on acreage than agricultural intensification. The causes of soil degradation, production, were collected during collective and individual interviews. The impacts of agricultural production were mainly reflected in the disappearance of vegetation cover, the decline in soil fertility and the pollution of certain rivers along which agricultural-dominated activities were carried out. Conclusion and application of results: Some activities such as the use of chemical fertilizers and wildfires have solved problems such as improving agricultural yields and increasing incomes on an ad hoc basis, but they didn’t last. Over the years, these activities have negatively affected the environment and living conditions of the population. The agricultural intensification based on the popularization and the adoption of more productive and environment friendly technologies, easily applicable by the producers, remains one of the strategies to guarantee a durable use of the natural resources. Keywords: Benin, Atacora, agricultural activities, socio-environmental impacts and impoverishment of the soil

ABSTRACTBackground: Canadian pharmacy practice residency programs promote development of key competencies for direct patient care resulting in resolution of drug therapy problems (DTPs), which is 1 of 8 national clinical pharmacy key performance indicators. There are no Canadian data on the contribution of residents to resolution of DTPs, including DTPs for priority diseases covered in disease-state education modules (PD-DTPs) or quality indicator DTPs (QI-DPTs), as assessed through application of evidence-based interventions proven to reduce morbidity, mortality, or health resource utilization. Objective: To describe the contribution of pharmacy practice residents to direct patient care using 3 process-of-care measures: resident-resolved DTPs, PD-DTPs, and QI-DTPs. Methods: This prospective, observational single-group study was conducted across 5 rotation sites within the authors’ health authority from September 2, 2013, to June 13, 2014. The primary outcome was number of DTPs resolved. The secondary outcomes were number of PD-DTPs resolved; number of QI-DTPs resolved; numbers of DTPs, PD-DTPs, and QI-DTPs resolved over time; and residents’ satisfaction with electronic tracking of resolved DTPs (in terms of training, usability, efficiency, and time requirements). Results: Four residents completed a total of twenty-one 4-week rotations and resolved a total of 1201 DTPs. Of these, 620 (52%) were PD-DTPs and 479 (40%) were QI-DTPs. Overall, the number of interventions increased for rotations 1–3, decreased for rotations 4 and 5, and increased again for rotation 6. The median score for all questions in all domains of the satisfaction survey was 4 out of 5 (“agree”). Conclusions: Pharmacy practice residents were resolving DTPs, PD-DTPs, and QI-DTPs for patients and were contributing significantly to direct patient care. On the basis of literature evidence, the number and type of interventions observed in this study would be expected to improve clinical and health economic outcomes for patients.RÉSUMÉContexte : Les programmes de résidence canadiens en pratique pharma-ceutique encouragent le développement de compétences clés relatives aux soins directs offerts aux patients. Ces compétences entraîneront la résolu-tion des problèmes de pharmacothérapie (DTP), l’un des huit indicateurs clés nationaux de rendement relatifs à la pharmacie clinique. Il n’existe pas de données canadiennes portant sur la contribution des résidents à la résolution des problèmes de pharmacothérapie, notamment ceux relatifs aux maladies prioritaires (PD-DTP) couverts dans les modules d’éducation sur les problèmes de santé, ou les indicateurs de qualité des DTP (QI-DPT), évalués au moyen d’interventions fondées sur des données scientifiques dont il a été prouvé qu’elles réduisaient la morbidité, la mortalité ou l’utilisation des ressources sanitaires. Dans une étude, les intervenants avaient des opinions divergentes concernant la contribution des résidents à la résolution des DTP, des PD-DTP et des QI-DTP.Objectif : Décrire la contribution des résidents dans le cadre de la pratique pharmaceutique des soins directs offerts aux patients à l’aide de trois mesures spécifiques du processus des soins : DTP, PD-DTP et QI-DTP résolus par les résidents. Méthodes : Cette étude prospective par observation portant sur un seul groupe a été menée dans cinq sites de rotation compris dans la sphère d’autorité sanitaire des auteurs, du 2 septembre 2013 au 13 juin 2014. Le résultat principal était le nombre de DTP résolus. Les résultats sec-ondaires étaient les suivants : nombre de PD-DTP résolus; nombre de QI-DTP résolus; nombre de DTP, de PD-DTP et de QI-DTP résolus avec le temps; et la satisfaction des résidents à l’égard du suivi électronique de leurs DTP résolus (en termes de formation, de facilité d’utilisation, d’efficacité et d’exigences en matière de temps). Résultats : Quatre résidents ont effectué un total de 21 rotations de quatre semaines et ont résolu 1201 DTP. De ceux-ci, 620 (52 %) étaient des PD-DTP et 479 (40 %), des QI-DTP. Les interventions générales ont augmenté de la 1re à la 3e rotation; elles ont diminué à la 4e et à la 5e rotation; elles ont à nouveau augmenté à la 6e rotation. Le score moyen de toutes les questions posées dans l’enquête de satisfaction, tous domaines confondus, était de 4 sur 5 (ou « d’accord »).Conclusions : Les résidents en pratique pharmaceutique résolvaient les DTP, les PD-DTP et les QI-DTP des patients et contribuaient de manière significative aux soins directs aux patients. Sur base de la documentation, on pourrait s’attendre à ce que le nombre et le type d’interventions observées dans cette étude améliorent les résultats cliniques et sanitaires des patients.

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) sont les cibles de 50% des médicaments actuellement sur le marché pharmaceutique. La compréhension de leur mode de fonctionnement est donc essentielle au développement de nouvelles molécules capables de cibler spécifiquement ces récepteurs. Ces dix dernières années, les technologies de transfert d'énergie ont permis de révéler la capacité des RCPG, longtemps considérés comme monomériques, à s'organiser en dimères voire en structures oligomériques plus grandes. Toutefois, la caractérisation précise de cette stœchiométrie d'assemblage implique la mise au point de méthodes adaptées.
Au cours de ce travail de thèse nous avons développé une approche de FRET en temps résolu permettant de mettre en évidence, à l'aide d'anticorps marqués, des interactions de sous-unités de RCPG à la surface de cellules vivantes. En choisissant le récepteur GABAB comme modèle d'étude, cette approche a permis de révéler l'homo- et l'hétérodimérisation de ce récepteur à la surface cellulaire. De plus, en condition de perméabilisation des cellules, l'oligomérisation de la sous-unité GABAB1 retenue dans les compartiments intracellulaires a pu être caractérisée par cette même approche.
Afin d'analyser plus précisément l'organisation du récepteur GABAB, nous avons mis au point une deuxième méthode permettant de marquer irréversiblement à l'aide de fluorophores les sous-unités GABAB1 et GABAB2 présentes à la surface cellulaire. La combinaison de cette méthode de marquage (SNAP-tag) avec une analyse de FRET en temps résolu a permis de caractériser l'organisation oligomérique de ce récepteur. Ainsi, le récepteur GABAB, connu pour être un hétérodimère obligatoire, semble capable de former des oligomères via la sous-unité GABAB1 qui représente un point de contact entre deux hétérodimères. Le rôle d'une telle organisation sur la fonction de ce récepteur reste toutefois indéterminé.

Le suivi des interactions entre protéines, localisées à la membrane plasmique ou à l’intérieur de cellules, a été réalisé au cours de cette thèse par imagerie de fluorescence et par l’analyse de processus dits de FRET (Forster Resonance Energy Transfer). Pour quantifier le FRET entre nos protéines d’intérêt, nous avons choisi le contraste de durée de vie de fluorescence car cette méthode est indépendante de la concentration et de l’intensité de fluorescence. Afin d’obtenir une résolution suffisante pour des problématiques neurobiologiques, un microscope TIRFLIM (Total Internal Reflection Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) avait préalablement été développé. Celui-ci nous permet de faire de l’imagerie en plein champ avec une résolution axiale sub-longueur d’onde. Ce dispositif a été calibré et optimisé au cours de cette thèse pour répondre au mieux à des problématiques biologiques. Différentes approches ont ainsi été testées dans le but de calibrer la profondeur de pénétration de l’onde évanescente. Des surfaces plasmoniques ont entre autres été utilisées pour augmenter la sélectivité axiale du montage. Notre microscope a été dédié à l’étude de l’effet du cholestérol sur l’interaction entre la protéine précurseur de l’amyloïde APP, protéine transmembranaire impliquée dans la maladie d’Alzheimer et une de ses enzymes de clivage BACE1. Nous avons ainsi effectué un suivi dynamique de l’effet du cholestérol sur l’interaction entre APP et BACE1 dans des cellules HEK-293 et dans des cultures primaires de neurones d’hippocampe d’embryons de rat, de la membrane plasmique à l’intérieur des cellules grâce à notre dispositif TIRFLIM. La mesure d’anisotropie de fluorescence résolue en temps a également été implémentée sur notre montage. Ces mesures résolues en temps et en polarisation ont permis de mesurer le temps de corrélation rotationnelle de fluorophores et de mettre en évidence de manière qualitative différents niveaux d’homodimérisation de protéines impliquées dans la maladie d’Alzheimer
In the framework of this thesis, we have used FRET (Forster Resonance Energy Transfer) as a mechanism to follow the interaction of proteins from the plasma membrane to the cytoplasm of cells. To quantify FRET, we have chosen Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) since this method is independent of the concentration and intensity of the fluorophores. To have a good axial resolution, a TIRFLIM set-up (Total Internal Reflection Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) was developed and this allowed us to perform wide-field imaging with sub-wavelength axial resolution. This set-up was calibrated and optimized in order to answer biological questions. Different approaches were tested in order to measure the penetration depth of the evanescent field and especially plasmonic surfaces were used to further enhance the axial resolution. Our set-up was dedicated to the study of the effect of cholesterol on the interaction between the Amyloid Precursor Protein (APP), a transmembrane protein involved in Alzheimer Disease, and one of its cleaving enzyme (BACE1). We performed a dynamic tracking of APP and BACE1 proximity under the effect of cholesterol, in HEK-293 cells and primary cultures of embryonic rat hippocampal neurons, thanks to our TIRFLIM set-up.Time-resolved fluorescence anisotropy has been implemented on our set-up. This has enabled us to measure the rotational correlation time of fluorophores and to investigate quantitatively different states of homodimerization of proteins involved in Alzheimer’s disease

Les récepteurs couplés aux protéines G forment une grande famille de récepteurs transmembranaires. De nombreuses études montrent que ces récepteurs présenteraient une tendance à interagir entre eux et à former des oligomères. Ces structures sont toutefois sujettes à controverse. En effet, très peu d'éléments permettent d'affirmer que ces oligomères existeraient dans les tissus natifs, la plupart des caractérisations se faisant en systèmes hétérologues. Nous avons donc développé une approche basée d'une part sur l'utilisation de ligands fluorescents pour marquer les récepteurs dans leur environnement natif et d'autre part sur le FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) en temps résolu en utilisant des cryptates de lanthanides, en particulier le Lumi4-Tb. Nous avons ainsi pu montrer et publier l'existence d'oligomères du récepteur de l'ocytocine dans la glande mammaire. Le protocole de cette étude a aussi été publié et a été validé pour la mise en évidence d'hétéro-oligomères, plus précisément entre les récepteurs V1a et V2 de la vasopressine. La poursuite de l'étude de ce phénomène dans les tissus natifs nous a poussés à développer notre propre dispositif de microscopie FRET en temps résolu. Ce dispositif est basé sur un microscope en champ large auquel nous avons ajouté une source laser pour l'excitation pulsée et une caméra CCD Multigate pour la détection. Nous en présentons ici les premiers résultats ainsi que sa validation pour l'utilisation de multiples fluorophores accepteurs avec une contamination minimale par le Lumi4-Tb. Enfin, nous proposons un modèle pharmacologique montrant l'utilisation de ligands bivalents pour étudier le couplage des oligomères
G-protein coupled receptors form a very large family of transmembrane receptors. Numerous studies have shown that these receptors showed a tendency to interact and form oligomers. These structures are however the matter of great debate. Indeed, very few elements allow us to maintain that these oligomers could exist in native tissues, most studies being carried out in heterologous systems. We have therefore developed an approach based for one part on the use of fluorescent ligands to label receptors in their native environment, and on the other part on time-resolved FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) by using lanthanide cryptates, more specifically Lumi4-Tb. We have thus been able to show and publish the existence of oxytocin receptor oligomers in the mammary gland. The protocol used for this study was also published and validated for the study of hetero-oligomers, more specifically between vasopressin V1a and V2 receptors. Following on our study of oligomers in native tissues, we have developed our own setup to perform time-resolved FRET microscopy. This setup is based on a wide field microscope to which we added a laser source for the pulsed excitation and a Multigate CCD camera for imaging. We are here presenting the first results as well as its validation for the use of multiple acceptor fluorophores with minimal bleed through from the Lumi4-Tb. Lastly, we propose a pharmacological model showing the use of bivalent ligands to study oligomer coupling

La haute sensibilité et l’analyse simultanée de plusieurs biomarqueurs (multiplexage) sont des enjeux essentiels pour permettre des avancées significatives pour le diagnostic médical. De telles avancées permettraient d’augmenter la précocité des diagnostics pour de nombreuses maladies comme le cancer ou des maladies cardiaques. Les immunodosages de FRET (transfer d’énergie par resonance de type Förster) sont basées sur la reconnaissance de biomarqueurs par des anticorps marqués avec des fluorophores et le FRET qui résulte du processus de reconnaissance immunologique. Aujourd’hui des telles immunodosages sont établis en utilisant des lanthanides comme donneurs de FRET et des fluorophores organiques comme accepteurs de FRET. Néanmoins, ils ne permettent pas de réaliser un multiplexage efficace car l’utilisation de plusieurs différents fluorophores organiques résulte dans un recouvrement spectral. Ce projet a pour but de mettre en application les propriétés optiques exceptionnelles des complexes de terbium (Tb) et des boîtes quantiques (QDs) pour parvenir à des analyses biologiques de FRET multiplexées et ultrasensibles. Nous avons également étudié les propriétés optiques et morphologiques de nouvelles nanoparticules à conversion ascendante de type coeur et coeur/coquille dopées à l'ytterbium (Yb) et des ions d'erbium (Er) comme donneurs de FRET
Combining high sensitivity with simultaneous analysis of numerous biomarkers (multiplexing) is an essential requirement for significantly improving the field of biomedical diagnostics. Such progresses would allow earlier diagnosis, which is required for numerous diseases such as cancer or cardiac diseases. FRET-immunoassays are based on biomolecular recognition events that occur between biomarkers and two specific antibodies conjugated with different fluorophores. The spatial proximity of the two fluorophores can lead to Förster resonance energy transfer (FRET), which can be detected for biomarker quantification. To date, such assays are established using lanthanide complexes as FRET donors and fluorescence dyes as FRET acceptors. However, these assays do not provide sufficient multiplexing capability due to spectral overlap, when several acceptor dyes are used. This project aims at exploiting the exceptional photophysical properties of terbium complexes (Tb) and semiconductor quantum dots (QDs) to provide ultrasensitive multiplexed FRETimmunoassays. We also studied the optical and morphological properties of novel core and core/shell upconverting nanoparticles doped with ytterbium (Yb) and erbium (Er) ions as possible FRET-donors for biosensing

Les protéines modifiées ont suscité un grand intérêt en raison de leur taille extrêmement petite par rapport à l'anticorps entier. Ces petites protéines de liaison ont démontré de nombreux avantages tels qu'une bio distribution rapide, une bonne pénétration dans le tissu tumoral et une élimination rapide du sérum et des tissus non-infectés. Ainsi, ces protéines devraient être d'excellentes alternatives aux anticorps pour les applications cliniques. Cette thèse présente le développement de biocapteurs basés sur des anticorps synthétiques et le transfert d'énergie par résonance de type Förster (FRET) résolu en temps par la détection de biomarqueurs. Les tests immunologiques à base de FRET sont établis en utilisant des complexes de terbium (Tb) comme donneurs de FRET et des boîtes quantiques semi-conducteurs (QDs) comme accepteurs de FRET. Les propriétés photophysiques exceptionnelles de ce couple de FRET Tb-QD permettent une détection quantitative ultrasensible. Des anticorps monocaténaires (single-domain antibody, sdAb) et des petites protéines d’affinité synthétiques (albumin-binding domain-derived affinity protein, ADAPT) sont utilisés pour étudier différentes stratégies de conjugaison d'anticorps, et quantifier des biomarqueurs cliniques (EGFR, HER2). Ce travail peut être considéré comme une condition préalable à l’utilisation des QDs en diagnostic clinique
Engineered affinity proteins have raised great interest due to their extremely small size compared to full length antibodies. Such small binding proteins have demonstrated many advantages such as quick biodistribution, good penetration into tumor tissue, and fast elimination from serum and nondiseased tissues. Thus, they are expected to be excellent alternatives to antibodies for clinical applications. This thesis focuses on the development of biosensors based on engineered antibodies and time-resolved Förster resonance energy transfer (FRET) through biological recognition of biomarkers. FRET-based immunoassays are established using terbium complexes (Tb) as FRET donors and semiconductor quantum dots (QDs) as FRET acceptors. The exceptional photophysical properties of the Tb-QD FRET pair allow for ultrasensitive quantitative biosensing. Single-domain antibodies (sdAb) and small engineered scaffold antibodies (ADAPT) are used to investigate different antibody-conjugation strategies for quantifying human epidermal growth factor receptors (EGFR, HER2) as clinical biomarkers. This work can be considered as a prerequisite to implementing QDs into applied clinical diagnostics

Pour certaines problématiques biomédicales, notamment en neurobiologie, l'imagerie des échantillons exige des résolutions spatiale et temporelle élevées, et seules des techniques de microscopie optique innovantes vont permettre d'imager la cellule dans des conditions physiologiques. Pour répondre à ces contraintes nous avons développé en intégralité un dispositif de microscopie de fluorescence en réflexion totale interne et résolue en temps. En effet, l'imagerie de fluorescence résolue en temps (FLIM) permet, en complément des informations de localisation et de topologie apportées par la microscopie conventionnelle, une analyse dynamique de processus moléculaires et métaboliques au sein des cellules. Associée à la technique de microscopie en réflexion totale interne, qui confère au système d'imagerie une résolution axiale sub-longueur d'onde tout en acquérant des images en champ large, la technique FLIM permet d'analyser l'activité membranaire des cellules en s'affranchissant de la fluorescence des autres entités de la cellule.
Ce travail s'est articulé autour de trois axes principaux : l'étude et le développement d'un dispositif d'excitation de la fluorescence basé sur un oscillateur laser solide picoseconde dont le spectre est élargi par effets non linéaires dans des fibres optiques microstructurées ; le développement et la caractérisation d'un dispositif de microscopie de fluorescence par onde évanescente (TIRF) couplé à une détection résolue en temps en plein champ ; et l'application de ce dispositif à l'étude d'un précurseur membranaire du peptide amyloïde impliqué dans la maladie d'Alzheimer.

En tant que biomarqueurs de nouvelle génération, les microARNs sont associés à de nombreux cancers et maladies, ce qui a conduit à une forte demande pour le développement de méthodes cliniques de diagnostic des microARNs. Les technologies d'amplification isotherme, telles que l'amplification en cercle roulant et l'assemblage catalytique en épingle à cheveux, sont devenues des méthodes puissantes pour les dosages très rapides, spécifiques et sensibles des microARNs. Cette thèse se concentre sur le développement de biocapteurs de microARNs basés sur les technologies d'amplification isotherme et le transfert d'énergie par résonance de type Förster résolu en temps des complexes de lanthanide aux colorants organiques ou aux points quantiques. Les biocapteurs de microARNs amplifiés proposés ont des limites de détection très basses et sont utilisables dans des échantillons cliniques humains, révélant avec succès leurs pertinence pour le diagnostic du cancer. Comme la détection simultanée de plusieurs microARNs est très demandée, la détection temporelle multiplexée de microARNs est également effectuée basée sur les de durées de vie à l'état excité distinctes des complexes Tb et des colorants. De plus, le nanocapteur microARN amplifié basé sur des points Tb à quantique FRET, a démontré la possibilité d'une détection spectrale multiplexée de microARNs avec une sensibilité et une sélectivité élevées
As new generation of biomarkers, microRNAs are associated with many cancers and diseases, which has led to a great demand for developing clinical miRNA diagnostic methods. Isothermal amplification technologies, such as rolling circle amplification and catalytic hairpin assembly, have emerged as powerful methods for highly rapid, specific and sensitive microRNA assays. This thesis focuses on developing microRNA biosensors based on isothermal amplification technologies and time-resolved Förster resonance energy transfer from lanthanide complexes to organic dyes or quantum dots. The proposed amplified microRNA biosensors have very low limits of detections, and are applied to human clinical samples, successfully revealing the relevance for cancer diagnostics. As simultaneous detection of multiple microRNAs is highly demanded, temporal multiplexed detection of microRNAs is also realized based on distinguishable excited-state lifetimes of Tb complexes and dyes. Moreover, the amplified microRNA nanosensor based on Tb-to-quantum dots FRET demonstrated the possibility of spectral multiplexed detection of microRNAs with high sensitivity and selectivity

Le suivi des interactions entre protéines, localisées à la membrane plasmique ou à l'intérieur de cellules, a été réalisé au cours de cette thèse par imagerie de fluorescence et par l'analyse de processus dits de FRET (Forster Resonance Energy Transfer). Pour quantifier le FRET entre nos protéines d'intérêt, nous avons choisi le contraste de durée de vie de fluorescence car cette méthode est indépendante de la concentration et de l'intensité de fluorescence. Afin d'obtenir une résolution suffisante pour des problématiques neurobiologiques, un microscope TIRFLIM (Total Internal Reflection Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) avait préalablement été développé. Celui-ci nous permet de faire de l'imagerie en plein champ avec une résolution axiale sub-longueur d'onde. Ce dispositif a été calibré et optimisé au cours de cette thèse pour répondre au mieux à des problématiques biologiques. Différentes approches ont ainsi été testées dans le but de calibrer la profondeur de pénétration de l'onde évanescente. Des surfaces plasmoniques ont entre autres été utilisées pour augmenter la sélectivité axiale du montage. Notre microscope a été dédié à l'étude de l'effet du cholestérol sur l'interaction entre la protéine précurseur de l'amyloïde APP, protéine transmembranaire impliquée dans la maladie d'Alzheimer et une de ses enzymes de clivage BACE1. Nous avons ainsi effectué un suivi dynamique de l'effet du cholestérol sur l'interaction entre APP et BACE1 dans des cellules HEK-293 et dans des cultures primaires de neurones d'hippocampe d'embryons de rat, de la membrane plasmique à l'intérieur des cellules grâce à notre dispositif TIRFLIM. La mesure d'anisotropie de fluorescence résolue en temps a également été implémentée sur notre montage. Ces mesures résolues en temps et en polarisation ont permis de mesurer le temps de corrélation rotationnelle de fluorophores et de mettre en évidence de manière qualitative différents niveaux d'homodimérisation de protéines impliquées dans la maladie d'Alzheimer.

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande famille de récepteurs membranaires et sont la cible de plus de 25% des médicaments. La compréhension des mécanismes moléculaires de l'activation de ces complexes oligomériques est cruciale pour le développement de drogues plus efficaces. Notre modèle d'étude, le récepteur métabotrope de l'acide γ-amino-butyrique (GABA-B), le principal neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central, module la transmission synaptique et constitue une cible pharmacologique pour le traitement de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques incluant l'anxiété, l'épilepsie ou l'addiction aux drogues. Le récepteur GABA-B est un hétérodimère obligatoire formé de deux sous-unités GB1 et GB2, composées chacune d'un domaine extracellulaire appelé Vénus flytrap (VFT) et d'un domaine à sept helices transmembranaires (7TM) commun à tous les RCPG. Le VFT de GB1 lie le GABA, tandis que le domaine 7TM de GB2 contient le site de liaison de modulateurs allostériques positifs et est responsable du couplage à la protéine G. Mon travail de thèse a eu deux objectifs : (i) au niveau fondamental, il a consisté à mieux comprendre le mécanisme moléculaire d'activation du récepteur GABA-B. Nous avons démontré l'importance du mouvement relatif des VFT de GB1 et GB2 pour l'activation du récepteur, en développant l'approche « glycan wedge scanning ». D'autre part, nous avons démontré que la transactivation directe entre les deux domaines 7TM de l'hétérodimère représente une étape clé dans l'activation du récepteur ; (ii) au niveau technologique, j'ai mis en place un système senseur de l'état d'activation du récepteur GABA-B exprimé à la surface de cellules vivantes en utilisant de nouvelles techniques de marquage en fluorescence, compatibles avec des mesures de FRET en temps résolu. Pour cela, j'ai développé une méthode de marquage orthogonal entre un ACP-tag inséré dans une sous-unité et un Snap-tag fusionné à l'autre sous-unité. La mise en place de ce senseur devrait conduire à un nouveau test de criblage de molécules spécifiques du GABA-B, à moyen ou haut débit
G-protein coupled receptors (GPCRs) constitute the largest family of membrane receptors, and the target of more than 25% of drugs on the market. Understanding the molecular mechanisms of the activation of such oligomeric complexes is crucial to develop more potent drugs. The metabotropic γ-aminobutyric acid receptor (GABA-B) is activated by the main inhibitory neurotransmitter of the central nervous system (GABA). It plays an important role in brain functions and as such, it is a potential therapeutic target for the treatment of various neurologic and psychiatric disorders (anxiety, epilepsy or drug addiction). The GABA-B receptor is an obligatory heterodimer composed of two subunits, GB1 and GB2, each of them possessing an extracellular domain called Venus flytrap (VFT) and a seven transmembrane domain (7TM) common to all GPCRs. The VFT of GB1 contains the GABA binding site whereas 7TM domain of GB2, where the positive allosteric modulators bind, is responsible for G-protein activation. My doctoral research project had two main objectives. The first one was to better understand the molecular mechanism underlying the activation of GABA-B receptor. We first demonstrated the importance of the relative movement of GB1 and GB2 VFT domains in the activation, using a « glycan wedge scanning » approach. In addition, we showed a direct transactivation between the two 7TM that is a key step in GABA-B activation. The second objective was the development of a sensor to monitor the GABA-B receptor activation at the cell surface of living cells. This sensor, based on GABA-B receptor conformational changes during activation used new fluorescent tools compatible with time-resolved FRET experiments. To this aim, we set up an orthogonal labelling between an ACP-tag inserted in a loop of one subunit and a Snap-tag fused to the other. This sensor of GABA-B activation should lead to the development of a medium or high throughput screening of specific GABA-B molecules

Le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur du système nerveux central. Il agit notamment sur huit récepteurs métabotropiques (mGluR) qui sont des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) responsables de la modulation de la transmission synaptique. Les mGluR constituent des cibles de choix pour le traitement de maladies neurologiques, psychiatriques et neurodégénératives comme la schizophrénie, la dépression, ou la maladie de Parkinson. Aucun médicament agissant sur les mGluR n'existe à l'heure actuelle, mais plusieurs molécules sont en phase clinique pour différentes pathologies. L'objectif principal de mon travail de thèse a été d'étudier la dynamique structurale des mGluR, pour lesquels le mécanisme moléculaire d'activation reste mal connu. Ces récepteurs forment des homodimères constitutifs, dont chaque sous-unité possède un grand domaine extracellulaire qui lie le glutamate et un domaine transmembranaire responsable de l'activation des protéines G et où se fixent des modulateurs allostériques synthétiques. Une des étapes clé de l'activation serait la réorientation relative des deux domaines extracellulaires induite par le glutamate au sein du dimère. En développant tout d'abord une stratégie de marquage orthogonale des sous-unités de mGlu par fusion avec des enzymes suicide (SNAP-/CLIP-tag) combinée à une technique de transfert d'énergie par résonance de type Förster en temps résolu (TR-FRET), nous avons montré qu'en système hétérologue, les mGluR peuvent s'associer sous forme d'hétérodimères fonctionnels. De plus, nos expériences ont révélé une spécificité d'association au sein de la famille des mGluR : les sous-unités mGlu du group I, mGlu1 et mGlu5, peuvent former des hétérodimères entre elles, mais pas avec celles du groupe II et III, qui elles peuvent toutes s'associer entre elles. Puis nous avons fait évoluer la technologie précédente pour développer le premier biosenseur conformationnel de l'activation des mGluR. Nous avons ainsi identifié sur cellules vivantes les changements conformationnels nécessaires à l'activation du récepteur, et démontré que la variation de signal de FRET entre les deux sous-unités au sein du dimère correspondant au réarrangement relatif des domaines externes est corrélée avec l'état d'activation du récepteur. Nous avons ainsi confirmé le modèle d'activation des mGluR initialement proposé à partir des premières structures cristallines des domaines extracellulaires isolés. D'autre part, ce senseur permet de discriminer facilement les agonistes partiels des agonistes complets, et permet de mieux comprendre les mécanismes allostériques régulant l'activité au sein des mGluR (notamment le mode d'action des modulateurs allostériques positifs et négatifs qui se lient dans le domaine membranaire). Cette stratégie de senseurs conformationnels a également pu être appliquée à l'étude d'autres récepteurs membranaires (RCPG et récepteurs tyrosines kinases), et au développement de tests de criblage à haut débit. Enfin, nous nous sommes attachés à développer de nouveaux types de molécules ciblant les mGluR, en utilisant des anticorps simple domaine provenant de lamas. Ces ligands qui agissent sur de nouveaux sites d'activation à la surface des mGluR, représentent de nouvelles pistes pour développer de meilleures solutions thérapeutiques
Glutamate is the main excitatory neurotransmitter in the central nervous system. It notably acts on eight metabotropic glutamate receptors (mGluR), which are G protein coupled receptor responsible for the modulation of synaptic transmission. mGluRs are promising pharmacological targets to treat neurological, psychiatric or neurodegenerative diseases such as depression, schizophrenia or Parkinson's disease. Unfortunately, so far, no drug acting at mGluR is accessible to patients, but several molecules are in clinical trials. The main objective of my thesis has been the study of the structural dynamics of mGluR, for which the molecular mechanism allowing activation are still poorly understood. These receptors are known to form constitutive dimers, with each subunit composed of a large extracellular domain which bind glutamate and a transmembrane domain responsible for G protein activation and where synthetic allosteric modulators bind. A key step in the activation process could be the relative reorientation of the two extracellular domains in the dimer upon glutamate binding. We first developed an orthogonal labeling method of each mGlu subunits by fusion with a suicide enzyme (SNAP-/CLIP-tag) that we combined with time-resolved Förster resonance energy transfer measurements to show that in a heterologous system, mGlu subunits can associate as strict and functional heterodimers. Our experiments also revealed a specific association pattern: mGlu subunits from group I, mGlu1 and mGlu5, can associate with each other, but not with those from group II and III, which can also associate with each other. Then we improved the technology to develop the first conformational sensor to monitor mGluR activation. We were able to monitor in real time in live cells the conformational changes occurring in the mGlu receptor upon activation, and we proved that the variation in FRET signal is correlated with the activation state of the receptor. This allowed us to confirm the activation model proposed based on the crystal structures of the isolated extracellular domains, which consist of a relative movement of the dimer extracellulair domains upon activation. Moreover, this sensor makes it possible to easily discriminate between full and partial agonists, and to better understand the allosteric mechanisms occurring in the mGluR (especially the action mode of positive and negative allosteric modulators binding in the transmembrane domain). This conformational sensor strategy was further applied to study the activation of other receptors (GPCR or tyrosine kinase receptors), and to develop screening assays compatible with high-throughput formats. Finally, we developed innovative ligands acting on mGluRs using single-domain antibodies from llamas. These activating ligands seem to bind to a new site on the surface of the receptor, offering new possibilities to develop better treatment acting at mGluRs