La compréhension des mécanismes moléculaires de différentes pathologies a permis la caractérisation de gènes et de protéines impliqués dans la pathogénèse et l'identification de cibles thérapeutiques intracellulaires. La nature hydrophobique de la membrane cellulaire empêche le passage des médicaments dans les cellules. Les Cell-Penetrating Peptides (CPP) ou domaines de transduction protéiques (PTD) sont des peptides qui permettent l'internalisation de macromolécules hydrophiles in cellulo et in vivo. Un nouveau peptide issu du facteur de transcription ZEBRA du virus Epstein-Barr, et qui possède des propriétés de transduction a été caractérisé récemment dans notre laboratoire. Des études par mutagénèse de délétion de la protéine ZEBRA ont permis d'identifier la région d'acides aminés (nommé ainsi MD) impliquée dans la pénétration cellulaire. Ce peptide traverse les membranes des cellules de mammifères par un mécanisme de translocation directe, même lorsqu'il est fusionné à des molécules telles que la protéine reportrice eGFP. Le mécanisme de pénétration directe représente un grand avantage pour les applications thérapeutiques: les molécules cargos peuvent être internalisées directement dans le cytoplasme cellulaire sans dégradation et sous une forme biologiquement active. L'objectif de cette thèse est d'étudier les propriétés de pénétration cellulaire du peptide MD et d'évaluer ses applications thérapeutiques comme système de vectorisation des protéines. Ce travail est structuré en trois parties. La première partie porte sur l'étude de l'optimisation de la séquence peptidique MD par réduction de taille et l'évaluation du rôle de sa composition en acides aminés dans le processus de translocation à travers la membrane cellulaire. Cette étude a conduit à l'identification d'une séquence plus courte MD (MD11) possédant une efficacité et un mécanisme de translocation inchangés. La deuxième partie décrit une approche thérapeutique basée sur MD11 visant à la complémentation protéique d'un dysfonctionnement identifiée dans la plupart des cancers. Les cellules tumorales présentent des altérations dans la machinerie de traduction résultant dans une prolifération cellulaire incontrôlée. Parmi les différents facteurs intervenant dans la régulation de ce processus, le facteur eucaryote d'initiation 3 (eIF3) contribue à l'oncogenèse et au maintien de l'état cancéreux. Ce complexe est composé de 13 sous-unités, désignées eIF3 a-m. L'expression de certaines sous-unités est altérée dans plusieurs cancers, et en particulier la sous-unité f (eIF3f) est significativement diminuée dans le mélanome, les cancers du pancréas, de la vulve, du sein, de l'intestin et de l'ovaire. L'expression ectopique par transfection transitoire du gène eIF3f inhibe la synthèse protéique et induit l'apoptose dans le mélanome et dans les cellules cancéreuses pancréatiques. A partir de ces observations, nous avons développé une approche thérapeutique innovante pour le traitement des cancers dans lesquels la protéine manquante eIF3f est produite sous forme recombinante fusionnée à la séquence de MD11, et ensuite internalisée dans les cellules cibles tumorales. Ces résultats démontrent que le système de transfert de eIF3f basé sur MD11 représente une stratégie efficace pour supprimer la prolifération des cellules tumorales. La dernière partie de cette thèse explore la propriété de pénétration de MD11 dans les cellules de levure, et en particulier dans le champignon pathogène Candida albicans. Les résultats obtenus démontrent la polyvalence de MD11, qui fonctionne comme vecteur de protéines à activité biologique aussi bien dans la levure que dans les cellules de mammifères. Le potentiel de MD11 comme système de transport et de relargage des protéines a donc été établis, toutefois certaines améliorations en ce qui concerne la formulation des protéines de fusion et des études in vivo doivent être réalisées afin de valider son efficacité thérapeutique.