Recherche de nouveaux antipaludiques par bioinformatique structurale et chémoinformatique : application à deux cibles : PfAMA1 et PfCCT

Human malaria is caused by five parasitic species of the genus Plasmodium, P. falciparum being the most deadly. Drug resistance of some parasite strains has been reported for commercial drugs. Vector mosquitoes are resistant to perythroid insecticides and no successful vaccine is available. This disease is a public and economic health issue for developing countries. My PhD projects investigate new treatments for malaria, by targeting two new proteins. Apicomplexa parasites have developed a unique invasion mechanism involving a tight interaction formed between the host cell and the parasite surfaces called Moving Junction. The structural and functional characterization of the AMA1-RON2 complex pave the way for the design of low molecular weight compounds capable of disrupting the AMA1-RON2 assembly and thereby invasion. The parasite also needs phospholipids to build its membrane during the erythrocytic cycle. There are six times more phospholipids in infected erythrocytes compared to healthy ones. Our strategy is to inhibit the de novo Kennedy pathway and more precisely its rate-limiting step catalysed by the enzyme PfCCT. Filters were used for ligand-based (LBVS) and structure-based virtual screening (SBVS) of commercial chemical databases that I have prepared. For each project, molecules were selected in terms of their docking scores and their interactions with key active site residues. By combining structural bioinformatics and cheminformatics, we identified potential inhibitors of the two protein targets.Le paludisme est causé par cinq espèces du genre Plasmodium, P. falciparum étant le plus mortel. Des résistances de certaines souches du parasite ont été rapportées pour tous les médicaments mis sur le marché. Les moustiques vecteurs du parasite sont résistants aux insecticides et aucun vaccin n'est disponible. Cette maladie est un problème économique et de santé publique pour les pays en voie de développement. Mes travaux de thèses visent à identifier de nouveaux traitements contre le paludisme, en ciblant deux nouvelles protéines. Les Apicomplexes ont développé un mécanisme unique d'invasion, impliquant une interaction forte entre la cellule hôte et la surface du parasite, appelée jonction mobile. La caractérisation structurale et fonctionnelle du complexe AMA1-RON2 a ouvert la voie à la découverte de petites molécules capables d'empêcher l'interaction AMA1-RON2 et de ce fait, l'invasion. Le parasite a aussi besoin de phospholipides pour construire sa membrane durant le cycle érythrocytaire. Il y a six fois plus de phospholipides dans les érythrocytes infectés que dans les érythrocytes sains. Notre stratégie est d'inhiber la voie de synthèse de novo Kennedy et plus précisément, son étape limitante catalysée par la PfCCT. Des filtres basés sur le ligand (LBVS) et sur la structure (SBVS) ont été utilisés pour tester virtuellement les chimiothèques commerciales que j'ai préparées. Pour chaque projet, des molécules ont été sélectionnées pour leurs scores de docking et les interactions qu'elles établissent avec les résidus clés de la protéine. En combinant la bioinformatique structurale et la chémoinformatique, nous avons identifié des inhibiteurs potentiels des deux cibles protéiques

Modélisation pathologique de l'amaurose congénitale de Leber fondée sur l'utilisation de cellules souches pluripotentes induites

L amaurose congénitale de Leber (ACL) est une maladie génétique touchant la rétine. Les premiers symptômes apparaissent dès les premiers mois de la vie et mènent en quelques années à la cécité. A ce jour, des mutations dans 18 gènes ont été associées à la maladie. Cette hétérogénéité génétique rend difficile l étude des mécanismes conduisant aux différents symptômes. Les modèles animaux utilisés en laboratoire, notamment les rongeurs, permettent d étudier certains de ces mécanismes mais présentent des limites liées à l espèce. Les cellules souches pluripotentes induites (iPSCs), qui proviennent de la reprogrammation de cellules somatiques issues de patients, constituent un nouvel outil pour étudier une maladie génétique dans un contexte humain naturel. Elles permettent d obtenir tous les phénotypes cellulaires désirés sans limite quantitative ce qui ouvre la porte à des approches d analyse à large échelle telle que l analyse transcriptomique qui vise à explorer de manière systématique la modulation des gènes dans une maladie. L objectif de mon projet de recherche a été de développer un modèle cellulaire humain naturellement porteur de l ACL. Après avoir produit les iPSCs à partir de fibroblastes de patients, mes travaux ont consisté à les différencier en populations cellulaires homogènes et facilement amplifiables, les cellules souches neurales et les cellules de l épithélium pigmentaire rétinien. Ces populations ont servi à mener des analyses transcriptomiques à large échelle qui ont permis d identifier plusieurs gènes candidats, potentiellement impliqués dans le développement de la pathologie, parmi lesquels GSTT1 qui pourrait avoir un rôle dans le stress oxydatif.Leber congenital amaurosis (LCA) is a genetic disease affecting the retina. The first symptoms appear in the first months of life and lead in few years to blindness. To date, mutations in 18 genes have been associated with the disease. This genetic heterogeneity makes it difficult to study mechanisms leading to different symptoms. Animal models, including rodents, are used to study some of these mechanisms but have limitations mostly related to the species. The induced pluripotent stem cells (iPSCs), which are reprogrammed somatic cells of patients, constitute a new tool for studying genetic diseases in a natural human context. They achieve all desired cell phenotypes without quantitative limits which opens the door to large-scale analysis approaches such as transcriptomic analysis that aims to systematically explore the modulation of genes in a disease. The aim of my research project was to develop a human cell model naturally carries the LCA. After producing the iPSCs from fibroblasts of patients, my work had consisted to differentiate them into homogeneous and easily amplifiable cell populations, neural stem cells and retinal pigment epithelial cells. These populations have served to conduct large-scale transcriptomic analyzes which have identified several candidate genes potentially involved in the development of the disease, including GSTT1 which might have a role in oxidative stress.EVRY-Bib. électronique (912289901) / SudocSudocFranceF

Développement de méthodes et d’outils chémoinformatiques pour l’analyse et la comparaison de chimiothèques

Some news areas in biology ,chemistry and computing interface, have emerged in order to respond the numerous problematics linked to the drug research. This is what this thesis is all about, as an interface gathered under the banner of chimocomputing. Though, new on a human scale, these domains are nevertheless, already an integral part of the drugs and medicines research. As the Biocomputing, his fundamental pillar remains storage, representation, management and the exploitation through computing of chemistry data. Chimocomputing is now mostly used in the upstream phases of drug research. Combining methods from various fields ( chime, computing, maths, apprenticeship, statistics, etc…) allows the implantation of computing tools adapted to the specific problematics and data of chime such as chemical database storage, understructure research, data visualisation or physoco-chimecals and biologics properties prediction.In that multidisciplinary frame, the work done in this thesis pointed out two important aspects, both related to chimocomputing : (1) The new methods development allowing to ease the visualization, analysis and interpretation of data related to set of the molecules, currently known as chimocomputing and (2) the computing tools development enabling the implantation of these methods.De nouveaux domaines ont vu le jour, à l’interface entre biologie, chimie et informatique, afin de répondre aux multiples problématiques liées à la recherche de médicaments. Cette thèse se situe à l’interface de plusieurs de ces domaines, regroupés sous la bannière de la chémo-informatique. Récent à l’échelle humaine, ce domaine fait néanmoins déjà partie intégrante de la recherche pharmaceutique. De manière analogue à la bioinformatique, son pilier fondateur reste le stockage, la représentation, la gestion et l’exploitation par ordinateur de données provenant de la chimie. La chémoinformatique est aujourd’hui utilisée principalement dans les phases amont de la recherche de médicaments. En combinant des méthodes issues de différents domaines (chimie, informatique, mathématique, apprentissage, statistiques, etc.), elle permet la mise en oeuvre d’outils informatiques adaptés aux problématiques et données spécifiques de la chimie, tels que le stockage de l’information chimique en base de données, la recherche par sous-structure, la visualisation de données, ou encore la prédiction de propriétés physico-chimiques et biologiques.Dans ce cadre pluri-disciplinaire, le travail présenté dans cette thèse porte sur deux aspects importants liés à la chémoinformatique : (1) le développement de nouvelles méthodes permettant de faciliter la visualisation, l’analyse et l’interprétation des données liées aux ensembles de molécules, plus communément appelés chimiothèques, et (2) le développement d’outils informatiques permettant de mettre en oeuvre ces méthodes

Ingénierie dirigée par les modèles d'un pilotage robuste de la prise en charge médicamenteuse

L’un des principaux défis des établissements hospitaliers aujourd’hui est de maitriser les risques liés aux erreurs médicamenteuses au cours de la Prise En Charge Médicamenteuse (PECM) du patient. Afin d’accompagner les professionnels de santé dans cette voie, il existe plusieurs méthodes de gestion des risques et une culture attenante. L’utilisation de certaines d’entre elles est recommandée par la Haute Autorité de Santé, nous citons la méthode ALARM (Association of Litigation And Risk Management). Son analyse par la théorie et par la pratique nous a permis de dresser un constat de ses limites. En effet, ni elle, ni les autres méthodes connues ne qualifie la dynamique du risque, pas plus que l’explication fine des contextes générateurs de ce dernier. Pour progresser vers une approche plus performante, nous préconisons l’emploi d’une approche de gestion intégrée des risques et des processus métier. Dans cette optique, notre recherche vise à améliorer la méthode BPRIM (Business Process-Risk management – Integrated Method) mise au point par les travaux de thèse de M. A Sienou. Cette amélioration consiste à : (1) enrichir le méta-modèle de BPRIM, le langage de modélisation et les diagrammes associés ; (2) intégrer des techniques de navigation pour assurer la cohérence entre ces diagrammes ; et (3) intégrer des algorithmes de vérification de modèles, d’analyse, d’évaluation et de cartographie des risques. Notre travail a donné naissance à un logiciel de modélisation, appelé AdoBPRIM, la mettant en oeuvre à partir de techniques d’ingénierie dirigée par les modèles et en suivant une méthode de développement agile. Pour montrer l’utilité et les apports de l’approche proposée, nous l’avons mise à l’épreuve sur un cas d’études réel avec des professionnels qualifiés dans un établissement de santé. Cette étude a permis de positionner notre cadre intitulé e-BPRIM par rapport à la pratique en cours sur des réunions de retour d’expériences faisant suite à des évènements indésirables. Et ainsi de vérifier le bien-fondé de l’application de notre approche et de mesurer la valeur de l’idée de recourir à un emploi plus intensif de modèles du système

La mémoire d’un territoire : projet d’archéologie publique de camps forestiers du XXe siècle au Témiscouata, Québec

Cette étude explore les camps forestiers du XXe siècle au Témiscouata dans le cadre d’un projet d’archéologie publique. À l’aide des sources archéologiques, historiques et orales, cette recherche examine les conditions matérielles et structurelles caractérisant la vie quotidienne des bûcherons. Deux sites de camp forestier des années 1940, localisés au Parc national du Lac-Témiscouata, ont fait l’objet d’interventions archéologiques. Ces sites ont livré un ensemble d’artéfacts industrialisés et homogènes majoritairement prédéterminé par une compagnie forestière. Malgré ce cadre matériel contrôlé typique de la frontière industrielle, l’analyse de culture matérielle permet toutefois de mettre en lumière les choix de consommation et les comportements individuels des travailleurs forestiers. En effet, cette étude révèle que les bûcherons utilisaient diverses stratégies pour s’approprier leur environnement physique et pour maintenir un certain contrôle sur leur vie, comme la consommation d’alcool et de médicaments brevetés. À partir des témoins matériels des camps forestiers, comment pouvons-nous traduire le mode de vie unique des bûcherons pour les communautés d’aujourd’hui ? Puisque le lien historique et identitaire avec l’industrie forestière est encore bien présent au Témiscouata, l’archéologie publique présentait une approche prometteuse pour produire une recherche plus inclusive et pertinente pour la communauté locale. Cette thèse explore le rôle que peut jouer l’archéologie dans la réactivation de la mémoire des camps forestiers, et expose la manière dont la communauté peut contribuer à la documentation de son propre passé. Pour ce faire, plusieurs stratégies participatives ont été employées, dont une activité de fouilles publiques, un atelier-conférence interactif et des entretiens avec des témoins ayant vécu dans les camps forestiers. Le cadre d’analyse, basé sur la catégorisation des interventions des participants lors des activités publiques, a permis de caractériser la nature de la contribution du public à la recherche. En raison de la qualité mnémonique des témoins matériels, cette thèse démontre que l’archéologie agit comme un « déclencheur de mémoire », favorisant le partage de connaissances et de souvenirs personnels sur les camps forestiers.This study explores 20th century lumber camps through a public archaeology project in Témiscouata, Québec. Using archaeological, historical and oral sources, this research examines the material and structural conditions shaping lumberjacks’ lives. Two lumber camp sites of the 1940s located at Lake-Témiscouata national Park were examined archaeologically. The sites revealed an industrialized and homogenous artifact assemblage generally selected by the lumber company. Despite the controlled material world of the industrial frontier, it is possible to shed light on individual workers’ behaviour and consumption habits. Material culture analysis shows that workers used a variety of strategies to navigate their corporate environment and maintain a certain form of control over their lives, such as the consumption of alcohol and patent medicine. Today, how can we translate the material past of lumberjacks’ daily lives for present communities? Residents of Témiscouata maintain a strong historical connection and identity towards the lumber industry, and so public archaeology offers a compelling approach to conduct a more inclusive and relevant research for the local community. This study explores the role archaeology plays in the revitalization of memory surrounding lumber camps, while addressing how communities can contribute to the documentation of their past. We used numerous participative strategies such as a public excavation activity, an interactive public workshop and interviews with the elders who worked in the former lumber camps. An analytical framework enabled the categorization of participants’ comments generated during these activities. This analysis brings greater understanding to the nature of the community's contribution to research. Drawing on the mnemonic quality of material remains, this study shows that public archaeology can act as a “memory trigger” to encourage the sharing of local knowledge and personal stories

Étude multivariée du collage de poudres pharmaceutiques à échelle industrielle

Le collage est l’un des problèmes les plus courants et les plus préjudiciables survenant lors de la fabrication des comprimés. C’est un phénomène qui consiste en l’adhésion de poudres pharmaceutiques sur la surface des outillages de compression. À cause du nombre important de paramètres impliqués dans son occurrence et leurs multiples interactions, l’étude et la compréhension du collage nécessitent une approche intégrative et simultanée où les paramètres interdépendants doivent être étudiés ensemble. La conduite de telles expérimentations simultanées à échelle laboratoire pourrait s’avérer très couteuse. Cependant, une quantité importante de données est générée lors de la production industrielle des comprimés. La présente thèse introduit, évalue et discute une nouvelle approche d’étude du collage basée sur l’analyse des données industrielles. Pour ce faire, deux études de cas furent conduites. La première s’est intéressée à une formulation à base d’ibuprofène où le collage était décrit de façon qualitative. Une centaine de variables prédictives sur 71 lots industriels de cette formulation furent collectées et analysées en utilisant des techniques d’analyse discriminante et nous avons pu en isoler six pour leur rôle dans le collage. En accord avec la littérature, ces six variables confortent le rôle de la lubrification, du contenu en eau des poudres et de la faible température de fusion de l’ibuprofène dans sa propension au collage. La seconde étude de cas a investigué trois fois plus de variables prédictives sur 28 lots industriels d’une formulation différente à base d’ibuprofène et de métocarbamol où le collage était décrit par une variable quantitative liée à sa sévérité. En utilisant la technique de régression sur les moindres carrés partiels, nous avons démontré que l’association de la force de compression et de la durée de granulation permettait d’expliquer 60 % des fluctuations du collage de cette formulation. De façon complémentaire, les résultats de ces deux études de cas font la preuve de concept d’une nouvelle approche d’étude du collage directement à l’échelle industrielle. Comparée à des modèles expérimentaux, celle-ci s’avère moins couteuse, mais surtout plus efficace en permettant l’étude simultanée d’un nombre important de paramètres et en prévenant les problématiques de reproductibilité et de représentativité rencontrées à échelle laboratoire. Cette thèse élabore également sur la méthodologie et des recommandations pratiques à suivre pour un déploiement efficace de cette nouvelle approche prometteuse dans l’étude du collage.Abstract: Sticking is one of the most common and damaging issues that occur during tablet manufacturing. Sticking is the adhesion of powder onto tooling surfaces during compression. Because of the numerous factors involved in its occurrence, understanding tablet sticking requires the simultaneous investigation of these factors to clarify their possible interactions. However, conducting such a study experimentally can present a significant financial and technical burden. Nevertheless, substantial data is usually generated during industrial-scale tablet manufacturing, where sticking is inherently prevalent. This thesis aims to introduce, evaluate, and discuss an industrial data analysis approach to study tablet sticking. This was achieved through two case studies: qualitative and quantitative respectively. The first case study investigates the qualitative sticking descriptor of an ibuprofen-based formulation. A total of 71 industrial lots of this formulation described by a hundred predictor variables were gathered and analyzed using discriminant analysis methods. We have identified six parameters, which in agreement with the literature data, highlight the role of lubrication, water content, and the low melting point of ibuprofen in its sticking tendency. The second case study explored three times more variables on 28 industrial lots of an ibuprofen and methocarbamol-based formulation where sticking severity was described by a quantitative variable. Using a partial least squares regression method, we showed that the association of compression force and granulation duration explains 60% of the sticking fluctuations of the studied formulation. Together, the results of these two case studies demonstrate the proof of concept of a new industrial data analysis approach to tablet sticking. In comparison to experimental models, this is a financially more viable option but also a more efficient approach to the understanding of tablet sticking. It allows simultaneous investigation of an important number of parameters and prevents specific issues encountered at lab scales such as reproducibility and representativity. This thesis also elaborated on the methodology and best practices for an efficient application of this new promising approach to better study, understand, and resolve tablet sticking