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Les enfants nés très prématurément ne profitent pas du transfert en acide docosahexaénoïque (DHA) maternel normalement actif au troisième trimestre de grossesse. De plus, ils ne peuvent en synthétiser du fait de leur immaturité enzymatique. Plusieurs études ont documenté l'effet de la supplémentation en DHA sur la croissance postnatale pour améliorer la santé et le neurodéveloppement des prématurés. Cependant, les effets du DHA sur la croissance varient en fonction de plusieurs facteurs dont l'âge gestationnel, la dose administrée et la période d'étude. Évaluer l'effet du DHA sur les indicateurs de croissance en période néonatale (de la naissance à la 36ᵉ semaine d'âge post-menstruel (PMA)) des enfants nés prématurément, pourrait aider à mieux apprécier l'impact du DHA dans le processus de prise en charge nutritionnelle de ces enfants. Notre étude est un objectif secondaire de l'essai clinique randomisé MOBYDIck (Maternal Omega-3 Supplementation to Reduce Bronchopulmonary Dysplasia in Very Preterm Infants), conduit dans 16 unités de soins intensifs néonataux au Canada. Elle rapporte principalement les résultats de l'effet de la supplémentation maternelle en DHA administré à forte dose sur le profil de croissance et la vélocité de poids jusqu'à la 36ᵉ semaine d'âge post menstruel des enfants nés prématurément (avant 29 semaines d'âge gestationnel) et allaités. Les 528 enfants issus de 461 mères qui ont contribué à l'essai MOBYDIck ont constitué notre échantillon. Les analyses ont été réalisées à l'aide d'un modèle de régression linéaire utilisant la méthode d'équations d'estimation généralisées. Les résultats ont montré que les filles du groupe DHA avaient un profil de poids et une vitesse de croissance plus élevés que celles du groupe placebo durant la période néonatale. Inversement, chez les garçons du groupe supplémenté en DHA, le profil de poids jusqu'à la 36ᵉ semaine PMA était plus faible que chez ceux du groupe non supplémenté. / Infants born very prematurely do not benefit from the maternal (DHA) docosahexaenoic acid transfer normally active in the third trimester of pregnancy. Moreover, they cannot synthesize it because of their enzymatic immaturity. Several studies have documented the effect of DHA supplementation on postnatal growth to improve preterm health and neurodevelopment. However, the effects of DHA on growth vary depending on several factors including gestational age, dose administered and study period. To evaluate the effect of DHA on growth indicators in the neonatal period (birth to 36 weeks post-menstrual age (PMA)) of infants born very preterm could help to better appreciate the impact of DHA in the nutritional management process of these infants. Our study is a secondary objective of the MOBYDIck (Maternal Omega-3 Supplementation to Reduce Bronchopulmonary Dysplasia in Very Preterm Infants) randomized clinical trial, conducted in 16 neonatal intensive care units in Canada. It mainly reports the results of the effect of high-dose maternal DHA administered supplementation on the growth profile and weight velocity up to 36 weeks postmenstrual age of infants born prematurely (before 29 weeks gestational age) and breastfed. 528 children from 461 mothers who contributed to the MOBYDIck trial constituted our sample. Analyses were performed using a linear regression model with generalized estimating equations. The results showed that females in the DHA group had a higher weight profile and growth velocity than those in the placebo group during the neonatal period. In contrast, males in the DHA-supplemented group had a lower weight profile through 36 weeks PMA than those in the non-supplemented group.

Les enfants nés prématurés ont un déficit en acide docosahexaénoïque (DHA) par rapport à leurs pairs nés à terme, un acide gras oméga-3 accumulé dans le cerveau fœtal principalement durant le dernier trimestre de la grossesse. Le DHA est un constituant des membranes cellulaires cérébrales et influence la signalisation neuronale en augmentant la fluidité membranaire. Ce déficit en DHA chez les enfants nés prématurés pourrait contribuer à un développement cérébral suboptimal avec un impact potentiel sur leurs résultats neurodéveloppementaux. L'objectif est de déterminer si la supplémentation en DHA à haute dose en période néonatale améliore le fonctionnement comportemental à 5ans chez les enfants nés très prématurés. Cette étude est un suivi à 5 ans d'un sous-groupe d'enfants québécois ayant participé à l'essai contrôlé randomisé MOBYDIck, impliquant une supplémentation à haute dose en DHA via le lait maternel. L'évaluation neurodéveloppementale est basée sur des entrevues parentales. La variable principale est le fonctionnement comportemental, évalué par le Score total des difficultés du *Strengths and Difficulties Questionnaire*. Les variables secondaires comprennent le fonctionnement exécutif et le développement global. Les différences moyennes (DM) entre les groupes DHA et placebo ont été estimées avec des modèles linéaires mixtes. Des analyses de sous-groupes ont été menées pour le sexe et l'âge gestationnel à la naissance. Parmi les 177 enfants éligibles, 132 ont complété l'évaluation neurodéveloppementale à 5 ans (DHA, N=64; placebo, N=68). Le Score total des difficultés n'a pas différé entre les groupes DHA et placebo (DM, -0.9 [IC à 95 %, -2.7 à 0.8], P=0.30), ni aucune des variables secondaires. Chez les enfants nés très prématurés, la supplémentation en DHA à haute dose n'a pas amélioré le fonctionnement comportemental à 5 ans. Ces données favoriseront les collaborations internationales, permettant d'évaluer la pertinence de la supplémentation en DHA chez les nourrissons nés prématurés. / Docosahexaenoic acid (DHA) is the most abundant omega-3 fatty acid in the brain and is accumulated bythe fetal brain during the last trimester of pregnancy. Preterm born children have a deficit in DHA compared to their full-term peers. DHA, a constituent of brain cell membranes, influences neuronal signaling by increasing membrane fluidity. Enhanced neuronal signaling could be associated with better neurodevelopmental and neurobehavioral outcomes. The objective of this study was to determine whether high-dose DHA supplementation during the neonatal period, vs. placebo, improved behavioral functioning at 5 years in children born very preterm. This is a follow-up at 5 years of a subgroup of children in the Quebec province who participated in the MOBYDIck trial, a randomized controlled trial of high-dose DHA supplementation vs. placebo through maternal breastmilk. The primary outcome was child behavioral functioning, assessed by the Total Difficulties Score from the Strengths and Difficulties Questionnaire. Secondary outcomes included executive functions and global developmental performance. All neurodevelopmental outcomes were assessed through interviews with parents. Mean differences (MD) between DHA and placebo groups were estimated using mixed linear models. Subgroup analyses were conducted for sex and gestational age (GA) at birth. Among the 177 eligible children, 132 (74.6%) completed neurodevelopmental assessmentat 5 years (DHA, N=64, placebo, N=68). Total Difficulties Score did not differ between the DHA and placebo groups (MD, -0.9 [95% CI, -2.7 to 0.8], P=0.30), nor any of the secondary outcomes. There was no significant interaction between treatment groups and sex, nor GA, for the primary outcome. In very preterm infants, high-dose DHA supplementation did not improve behavioral functioning at 5 years. These data will foster international collaborations, enabling us to assess the relevance of high-dose DHA supplementation in preterm infants.

L'acide docosahexaénoïque (DHA) est un acide gras polyinsaturé n-3 connu pour son rôle protecteur contre les maladies cardiovasculaires. Cependant une utilisation importante de DHA peut néanmoins contrebalancer les effets bénéfiques par la formation de produits d'oxydation dommageables. Notre travail a été de déterminer les effets de l'ingestion de doses croissantes de DHA chez l'Homme sain sur les fonctions, le métabolisme et l'état redox des plaquettes sanguines et d'analyser son action sur un modèle de précurseurs des plaquettes, la lignée humaine de mégacaryocytes MEG-01. Nos résultats montrent que l'ingestion de faibles doses de DHA (400 à 1600 mg) diminue la réponse plaquettaire. Une dose plus faible montre un effet anti-oxydant. Ceci est conforté par les effets transcriptionnels obtenus sur les cellules MEG-01. Ceci pourrait contribuer à l'explication de l'influence bénéfique des acides gras polyinsaturés n-3 à faible dose sur les maladies cardio-vasculaires.

La maladie d'Alzheimer (MA) se distingue par l'apparition progressive de troubles de la mémoire et un déficit cognitif pour lequel l'âge est un facteur aggravant. Ces symptômes apparaissent longtemps après que la neuropathologie est installée, soit des dépôts amyloïdes (Aβ) et enchevêtrements neurofibrillaires de la protéine tau. La souris triple transgénique (3xTg-AD) modélise la neuropathologie de la MA en combinant à la fois l'accumulation des peptides Aβ40 et Aβ42, et l'hyperphosphorylation de la protéine tau dont les niveaux respectifs augmentent avec l'âge de l'animal. Bien qu'il n'existe aucun traitement pour la MA plusieurs pistes thérapeutiques subsistent. Les interventions nutritionnelles indiquent que la consommation de composés bioactifs - issus de produits marins - jouerait un rôle tant bénéfique que néfaste sur la pathologie. Les océans représentent un réservoir de composés naturels dont le potentiel thérapeutique n'a pas encore totalement été élucidé. D'abord par la présence de microalgues vertes contenant des acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI n-3), ensuite par celle des macro-algues rouges riches en acides aminés de type mycosporine (MAA). Dans ce sens, et en plus des effets sur la santé cardiovasculaire ou encore métabolique qui ont été largement rapportés, les études chez l'animal montrent qu'une alimentation riche en AGPI n-3 améliore les capacités cognitives et réduit la neuropathologie de la MA. Un intérêt grandissant a été porté à l'acide docosahexaénoïque (DHA) pour son action neuroprotectrice tandis que son homologue, l'acide eicosapentaénoïque (EPA), a été moins étudié pour la santé cérébrale bien qu'il soit associé à des fonctions anti-inflammatoires plus prononcés que le DHA. Puisque ces deux AGPI n-3 traversent tous deux la barrière hémato-encéphalique de façon non-saturable et peuvent agir au cerveau localement, nous nous sommes penchés sur les effets différentiels et les mécanismes qui leurs sont propres. En parallèle, les MAA sont des composés hautement bioactifs principalement étudiés pour leurs propriétés photo protectrices. Certains indices *in vitro* indiquent un potentiel antioxydant et neuroactif des MAA mais il n'existe pas d'étude *in vivo* rapportant une biodistribution ou une neuroactivité de ces composés. Afin de combler ce vide, nous nous sommes intéressés de près aux propriétés biologiques des MAA. Nous avons émis l'hypothèse que l'administration chronique de régimes alimentaires supplémentés par des composés bioactifs tels que l'EPA, le DHA et les MAA contribuait à contrer et corriger la neuropathologie de la MA via des mécanismes différents. L'objectif général de cette thèse était de déterminer par quels mécanismes les interventions nutritionnelles permettaient de diminuer la neuropathologie de la MA dans le modèle murin 3xTg-AD. Plus spécifiquement, il s'agissait d'abord d'élucider les différences entre les mécanismes d'actions du DHA et de l'EPA - à travers leurs dérivés - dans le cerveau ainsi que leur impact sur les niveaux d'acides gras cérébraux et les marqueurs principaux de la MA (Aβ et tau). Puis, d'étudier les propriétés biologiques de MAA afin d'apporter des données *in vivo* sur leur distribution et leur activité. De plus, notre étude visait à démontrer les effets des MAA sur la santé cognitive notamment par leur capacité à traverser la BHE, diminuer les marqueurs de la MA et moduler l'abondance de bactéries présentes dans le microbiote intestinal des animaux. Dans un premier temps, nous avons administré durant trois mois - et en parallèle d'un régime témoin - des régimes enrichis soit en EPA (pauvre en DHA) soit en DHA (pauvre en EPA) à des souris 3xTg-AD âgées de seize mois. Nous avons montré que l'EPA et le DHA traversaient la BHE de façon similaire. Toutefois le régime riche en EPA conduisait à l'augmentation d'EPA et à l'apparition de prostaglandines de classe III au cerveau. Nous avons mis en lumière une différence entre l'impact du DHA et de l'EPA sur les niveaux de la protéine tau totale et ses formes phosphorylées (pSer202 et pSer396), dans les fractions solubles et insolubles du cortex. Nos résultats suggèrent alors que le DHA et l'EPA agissent lors de l'hyperphosphorylation de tau (DHA) et lors de la formation des agrégats toxiques (EPA). Dans un second temps, nous avons gavé des souris Balb/c - qui ne présentent pas de troubles cognitifs - âgées de deux mois avec deux doses (0.375 g et 0.75 g) d'extraits de *Palmaria palmata* riches en MAA, suivi par une euthanasie à 5, 15, 30, 60 et 1800 minutes après le gavage. Nos résultats ont montré qu'à 5, 15, 30 et 60 minutes quatre MAA - palythine, porphyra-334, asterina-330 et palythinol - étaient présents dans la circulation sanguine indépendamment de la dose, alors que la palythine était détectée jusqu'à 1800 minutes (30 heures). La palythine, majoritairement présente dans le plasma était le seul MAA distribué dans le foie et le rein des animaux. Ces résultats sont les premiers à montrer que les MAA sont biodisponibles rapidement après une administration aigue. Par la suite, nous avons administré un régime enrichi en extraits de *Palmaria palmata* pendant huit semaines à des souris 3xTg-AD et non transgéniques âgées de 19 mois. Le traitement a permis de distribuer la palythine dans le plasma, le rein, le foie, le cœur et le cerveau des animaux. Après avoir évalué la mémoire des animaux, nous n'avons pas observé de changement. Cependant, cette intervention nutritionnelle montrait une baisse des niveaux de peptides Aβ40 et Aβ42 chez les femelles transgéniques, mais aussi de la forme phosphorylée de la protéine tau (pThr217) dans la fraction insoluble du cortex des mâles et femelles. En outre, le traitement a réduit la diversité bactérienne dans le microbiote des animaux, tout en augmentant l'abondance relative du genre *Erysipelatoclostridium*. En somme, ces résultats apportent une meilleure compréhension des mécanismes d'action des composés bioactifs marins particulièrement dans le cerveau. Ils montrent également que l'utilisation d'aliments naturels spécifiques permet de diminuer la neuropathologie de la MA dans un modèle murin. Finalement, nos résultats ont mis en lumière les propriétés des MAA comme nouveaux composés neuroactifs et apportent des preuves de leur bio distribution. Une utilisation adéquate de l'EPA, du DHA et des MAA permettrait de développer de nouvelles stratégies nutritionnelles afin de prévenir et/ou ralentir la progression de la MA. / Alzheimer's disease (AD) is characterized by the progressive onset of memory impairment and cognitive deficit, for which age is an aggravating factor. These symptoms appear long after the neuropathology has set in, i.e. amyloid deposits (Aβ) and neurofibrillary tangles of the tau protein. The triple transgenic mouse (3xTg-AD) models the neuropathology of AD, combining both the accumulation of Aβ40 and Aβ42 peptides, and the hyperphosphorylation of tau protein, whose respective levels increase with the age of the animal. Although there is no cure for AD, several therapeutic avenues remain open. Nutritional interventions indicate that the consumption of bioactive compounds - derived from marine products - may play both a beneficial and detrimental role in the pathology. The oceans represent a reservoir of natural compounds whose therapeutic potential has yet to be fully elucidated. Firstly, through the presence of green microalgae containing omega-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs), and secondly through the presence of red macroalgae rich in mycosporine-like amino acids (MAAs). In this context, and in addition to the widely reported effects on cardiovascular and metabolic health, animal studies show that a diet rich in n-3 PUFAs improves cognitive capacity and reduces the neuropathology of AD. There has been growing interest in docosahexaenoic acid (DHA) for its neuroprotective action, while its precursor, eicosapentaenoic acid (EPA), has been less studied for brain health, although it is associated with more pronounced anti-inflammatory functions than DHA. Since these two n-3 PUFAs both cross the blood-brain barrier in an unsaturable way and can act locally in the brain, we investigated their differential effects and mechanisms. In parallel, MAAs are highly bioactive compounds, mainly studied for their photoprotective properties. While some *in vitro* evidence points to the antioxidant and neuroactive potential of MAAs, there are no *in vivo* studies reporting biodistribution or neuroactivity of these compounds. To fill this gap, we took a close look at the biological properties of MAAs. We hypothesized that chronic administration of diets supplemented with bioactive compounds such as EPA, DHA and MAAs would help counteract and correct AD neuropathology via different mechanisms. The overall aim of this thesis was to determine the mechanisms by which nutritional interventions diminished AD neuropathology in the 3xTg-AD mouse model. More specifically, the aim was first to elucidate the differences between the mechanisms of action of DHA and EPA - through their derivatives - in the brain, as well as their impact on brain fatty acid levels and the main markers of AD (Aβ and tau). Then, to study the biological properties of MAA to provide *in vivo* data on their distribution and activity. In addition, our study aimed to demonstrate the effects of MAAs on cognitive health, notably through their ability to cross the BBB, decrease AD markers and modulate the abundance of bacteria present in the animals' intestinal microbiota. Firstly, we administered diets enriched with either EPA (low in DHA) or DHA (low in EPA) to sixteen-month-old 3xTg-AD mice for three months, alongside a control diet. We showed that EPA and DHA crossed the BBB in a similar fashion. However, the EPA-rich diet led to an increase in EPA and the appearance of class III prostaglandins in the brain. We highlighted a difference between the impact of DHA and EPA on levels of total tau protein and its phosphorylated forms (pSer202 and pSer396), in the soluble and insoluble fractions of the cortex. Our results suggest that DHA and EPA act during tau hyperphosphorylation (DHA) and during the formation of toxic aggregates (EPA). In a second step, we administered two-month-old Balb/c mice - which show no cognitive impairment - with two oral doses (0.375 g and 0.75 g) of MAA-rich *Palmaria palmata* extracts, followed by euthanasia at 5, 15, 30, 60 and 1800 minutes after gavage. Our results showed that at 5, 15, 30 and 60 minutes four MAAs - palythine, porphyra-334, asterina-330 and palythinol - were present in the bloodstream independently of dose, while palythine was detected up to 1800 minutes (30 hours). Palythine, which was predominantly present in plasma, was the only MAA distributed in the liver and kidney of animals. These results are the first to show that MAAs were rapidly bioavailable after acute administration. Subsequently, we administered a diet enriched with *Palmaria palmata* extracts for eight weeks to 19-month-old 3xTg-AD and non-transgenic mice. The treatment distributed palythine in the plasma, kidney, liver, heart, and brain of animals. After assessing behavioral tests on memory, we observed no change. However, this nutritional intervention did show a decrease in the levels of Aβ40 and Aβ42 peptides in transgenic females, but also of the phosphorylated form of tau protein (pThr217) in the insoluble fraction of the cortex of both males and females. In addition, treatment reduced bacterial diversity in the animals' microbiota, while increasing the relative abundance of *Erysipelatoclostridium* genus. In sum, these results provide a better understanding of the mechanisms of action of natural bioactive compounds particularly in the brain. They also show that the use of specific natural foods reduces AD neuropathology in a mouse model. Finally, our results shed light on the properties of MAAs as novel neuroactive compounds and provide evidence of their biodistribution. Appropriate use of EPA, DHA and MAAs would enable the development of new nutritional strategies to prevent and/or slow the progression of AD.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2019 / La famille des acides gras oméga-3 à longue chaîne (AGn3-LC) est composée principalement de deux acides gras qui exercent des effets physiologiques connus, soit les acides eicosapentaénoïque (EPA, C20:5n3) et docosahexaénoïque (DHA, C22:6n3). La grande majorité des études cliniques menées jusqu’à maintenant ont observé l’effet d’un supplément alimentaire qui combine l’EPA et le DHA sous différentes formes et proportions. Alors que les études épidémiologiques tendent à montrer un effet protecteur des AGn3-LC sur le risque cardiovasculaire, la plupart des études cliniques qui ont été menées jusqu’à maintenant tendent à montrer un effet neutre de la supplémentation en AGn3-LC sur le risque d’évènements cardiovasculaires. L’utilisation de suppléments d’AGn3-LC en prévention des évènements cardiovasculaires est donc un sujet plutôt controversé à ce jour. De plus en plus d’évidences suggèrent que l’EPA et le DHA exercent des effets différents sur les facteurs de risque cardiovasculaire. Ainsi, la proportion d’EPA et de DHA contenus dans les suppléments utilisés dans les études pourrait en partie expliquer les résultats plutôt neutres observés quant à l’effet des AGn3-LC sur le risque d’évènements cardiovasculaires. De plus, certaines études ont rapporté une importante variabilité dans la réponse aux AGn3-LC, ce qui suggère que la supplémentation en AGn3-LC pourrait être bénéfique seulement chez une certaine proportion d’individus en ce qui concerne la santé cardiovasculaire. L’objectif général de ce doctorat était de comparer les effets de l’EPA et du DHA sur le risque cardiométabolique. Plus spécifiquement, nous avons comparé l’effet de l’EPA et du DHA sur les lipides sanguins, les biomarqueurs inflammatoires, le métabolisme des lipides, l’expression des gènes impliqués dans le métabolisme des lipides, la variabilité inter- et intra-individuelle dans la réponse des triglycérides et du cholestérol dans les lipoprotéines de faible densité (C-LDL), ainsi que les déterminants de la réponse aux AGn3- LC. Ce doctorat a été rendu possible grâce à une étude clinique randomisée en chassé-croisé et à double insu qui a été menée à l’Institut sur la nutrition et les aliments fonctionnels. Un total de 154 participants ont été assignés de façon aléatoire à une séquence de trois phases expérimentales de 10 semaines et séparées par une période libre de 9 semaines. Chaque participant a été supplémenté avec 2,7 g par jour d’EPA, 2,7 g par jour de DHA et 3 g par jour d’huile de maïs à titre de témoin. Les résultats de ce projet de recherche ont permis d’observer que l’EPA et le DHA exerçaient des effets différents sur les lipides sanguins, certains biomarqueurs inflammatoires, l’Indice Oméga-3, le métabolisme de l’apolipoprotéine B100 des LDL et la taille des LDL. Une importante variabilité inter- et intra-individuelle a également été observée dans la réponse des triglycérides et du cholestérol dans les LDL sériques suite à la supplémentation en EPA et en DHA. Les résultats de ce projet de doctorat supportent l’hypothèse que l’EPA et le DHA pourraient exercer des effets différents sur le risque cardiovasculaire. De plus, l’EPA et/ou le DHA pourraient exercer des effets cardioprotecteurs chez certains individus, mais pourraient aussi exercer des effets neutres ou néfastes sur la santé cardiovasculaire. / Most clinical trials to date have used the two main types of long-chain omega-3 polyunsaturated fatty acids (LCn3-PUFAs), docosahexaenoic acid (DHA, C22:6n3) and eicosapentaenoic acid (EPA, C20:5n3) in various forms and proportions. While LCn3-PUFA consumption tends to exert a cardioprotective effect in epidemiological studies, most clinical studies have shown a neutral effect of LCn3-PUFA supplementation on the risk of cardiovascular events and mortality. Thus, the use of LCn3-PUFA to prevent cardiovascular events remains controversial. The inconsistent effect of LCn3-PUFAs on cardiovascular events might be because EPA and DHA have distinct effects on cardiovascular risk. The proportion of EPA and DHA contained in supplements may influence the effects of LCn3-PUFA supplements. Moreover, inter-individual variability in the plasma triglyceride response to LCn3-PUFA supplementation has been fairly well documented in several clinical studies, suggesting that some but not all individuals benefit from DHA and EPA supplementation. The general objective of this thesis was to compare the individual effect of EPA and DHA on cardiometabolic risk. Specifically, we compared the effect of EPA and DHA on blood lipids, markers of inflammation, lipids metabolism, gene expression of lipid metabolism, the inter- and intra-individual variability of triglyceride and lowdensity lipoprotein cholesterol (LDL-C) response as well as the determinants of the response. A randomized controlled crossover and double-blind trial was conducted at the Institute of Nutrition and Functional Foods. A total of 154 participants were randomized to difference sequences of three experimental phases of 10 weeks and separated with 9-week washouts. Each participant was supplemented with 2,7 g per day of EPA, 2,7 g per day of DHA and 3 g per day of corn oil as the control. The results of this study have shown that EPA and DHA exert differential effects on blood lipids, on some inflammation markers, on the Omega-3 Index, on the LDLapolipoproptein B100 metabolism and on LDL particle size. An important inter- and intra-individual variability in the triglyceride and the LDL-C response to EPA and DHA has also been observed. Altogether, these observations support the hypothesis that EPA and DHA may exert differential effects on the risk of cardiovascular events. Moreover, data on the variability in the triglyceride and LDL-C response suggest that some but not all individuals may benefit from DHA and EPA supplementation in terms of cardiovascular prevention.

La maladie d’Alzheimer (MA) est une démence progressive caractérisée dans ses stades précoces par une perte synaptique et une dégénérescence neuronale. Aucun traitement efficace n’est disponible à ce jour et les mécanismes moléculaires impliqués sont encore mal connus. Des études récentes, menées notamment par notre équipe, indiquent que les oligomères de peptide amyloïde-ß (Aß) interagissent avec la membrane plasmique et y induisent un stress cellulaire impliquant des cascades apoptotiques. Ce travail a été consacré à l’étude de l’influence du statut lipidique sur la sensibilité des neurones au peptide Aß soluble et sur la signalisation pro-apoptotique. Nous avons montré que ce peptide induit un remodelage membranaire conduisant à la mort neuronale en activant des voies pro-apoptotiques et en inhibant des voies de survie. Par contre, la supplémentation du milieu en acide docosahexaénoïque (DHA), acide gras polyinsaturé de type ?3, protège les neurones de la mort induite par le peptide Aß. Cet effet préventif semble dépendre d’une incorporation du DHA pouvant localement induire un remodelage membranaire discret capable de préserver des voies de croissance et de survie cellulaire. Le DHA n’agit toutefois pas en inhibant l’activation de la phospholipase A2 cytosolique (cPLA2) et le stress oxydant induits par le peptide Aß, mécanismes que nous avons observés être impliqués dans la voie pro-apoptotique menant à la production de céramides suite à l’activation des sphingomyélinases. Ces enzymes occupent une position essentielle dans la toxicité du peptide Aß, puisqu’un prétraitement par le DHA ou par la sphingosine-1-phosphate, connue pour son potentiel antiapoptotique, protège les neurones en inhibant la sphingomyélinase acide. Les travaux de cette thèse ont donc montré que les lipides, molécules structurales mais aussi médiateurs de signalisation, sont des acteurs essentiels à considérer pour le développement de stratégies préventives ou thérapeutiques contre la MA / Alzheimer’s disease (AD) is a progressive dementia characterised in the early stages by synaptic loss and neurodegeneration. Currently, no effective treatments are available and the molecular mechanisms implicated are still unknown. Recent studies, including ours, indicate that the direct interaction between soluble amyloid-ß (Aß) oligomers and the plasma membrane initiates a cellular stress involving apoptotic cascades. The present work focuses on the impact of lipid status on neuronal susceptibility to the toxicity of soluble Aß peptide and on the pro-apoptotic signalling pathways. We showed that this peptide induces membrane remodelling, thereby activating pro-apoptotic pathways and inhibiting survival signalling, which leads to neuronal cell death. This was however prevented in neurons cultured in a medium supplemented with docosahexaenoic acid (DHA), an ?3 polyunsaturated fatty acid. This protective effect seems to rely on subtle local membrane remodelling due to DHA incorporation, which maintains active survival and growth pathways. DHA did not prevent either cytosolic phospholipase A2 (cPLA2) or oxidative stress upon soluble Aß peptide exposure. These two events have already been reported by our team to be implicated in a pro-apoptotic cascade leading to ceramide production due to the activation of sphingomyelinases. These enzymes very likely play a central role in Aß peptide toxicity, as pretreatments with DHA or sphingosine-1-phosphate, a well-known anti-apoptotic compound, lead to neuronal protection through the inhibition of acid sphingomyelinase. This PhD thesis demonstrates that lipids, as structural molecules as well as signalling mediators, are essential players that could be used to develop strategies for the prevention or treatment of AD

Ce mémoire d'HDR (Habilitation à Diriger des Recherches) représente une synthèse de mes activités d'enseignement et de mes travaux de recherche. Mon parcours de recherche a été centré sur les acides gras polyinsaturés de la famille oméga-3, notamment l'acide docosahexaénoïque (DHA), un nutriment bioactif indispensable au développement du système nerveux central et à la fonction rétinienne. Mon intérêt pour cette molécule fondamentale m'a amenée au cours de ces années à réaliser des recherches allant de la biosynthèse du DHA à partir de son précurseur (l'acide alpha-linolénique), à son ciblage spécifique au niveau de la sphère cérébro-vasculaire en passant par son métabolisme (peroxydation lipidique et métabolisme oxygéné).

La maladie d'Alzheimer (MA) et l'angiopathie amyloïde cérébrale (AAC) sont respectivement caractérisées par des dépôts de peptides amyloïdes β (Aβ) dans le cerveau et la vascularisation cérébrale. Étant donné qu’un régime riche en DHA est associé à une réduction du risque de la MA, l'objectif principal de ma thèse a été d'évaluer l'impact d'un régime enrichi en DHA sur l'inflammation systémique et ses conséquences sur les dépôts Aβ parenchymateux et vasculaires au cours du vieillissement dans un modèle de souris transgéniques de MA/AAC, les Tg2576. Les dépôts amyloïdes ont été détectés en utilisant un anticorps anti-Aβ et les hémorragies avec du bleu prussien sur des coupes cérébrales. A 10, 14 et 18 mois, nous avons démontré une réduction des dépôts vasculaires amyloïdes et des hémorragies en régime DHA par rapport au régime placebo, alors que les dépôts parenchymateux ne sont pas affectés. De plus, nous avons démontré une forte corrélation entre les dépôts amyloïdes vasculaires, les hémorragies et un médiateur pro-inflammatoire lipidique, le 12-HETE. Nous avons ensuite évalué in vitro les effets du peptide Aβ1-40 sur la production de 12-HETE par les cellules musculaires lisses vasculaires. Nous avons démontré que les niveaux d'ARNm de l'enzyme 12-LOX, impliquée dans la synthèse de 12-HETE, était augmenté lorsque les cellules ont été incubées avec du peptide Aβ1-40, suggérant une relation de cause à effet entre les dépôts Aβ et les lipides pro-inflammatoires. Mon travail a de nouveau souligné l'importance de l'inflammation dans la pathogenèse de l'AAC tout en ouvrant une nouvelle voie pour des cibles potentielles dans l'intervention préventive de cette pathologie. / Alzheimer's disease (AD) and cerebral amyloid angiopathy (CAA) are characterized by Amyloid β-peptides depositions in the brain and cerebral vasculature respectively. Because DHA-diet is associated with a reduced risk of AD, the main objective of my thesis was to evaluate the impact of a DHA-diet on cerebrovascular and peripheral inflammation and its consequences on parenchymal and vascular Aβ-deposits during aging in a transgenic mouse model of AD/CAA (Tg2576). The Aβ-peptide deposits were detected using an anti-Aβ peptides and hemorrhages were detected with Prussian Blue on brain sections. At 10, 14 and 18 month-old, we demonstrated a reduction of amyloid vascular deposits and hemorrhages under DHA-diet compared to placebo, while parenchymal Aβ-peptides deposits remain unaffected. Moreover, we demonstrated a strong negative correlation between amyloid vascular deposition, hemorrhage and a lipid-derived pro-inflammatory mediator, 12-HETE. We next evaluated the in vitro effects of Aβ1-40-peptide on 12-HETE production by the Vascular Smooth Muscle Cells. We demonstrated that the mRNA level of the 12-LOX enzyme, involved in 12-HETE synthesis, was increased when cells where incubated with Aβ1-40-peptide, suggesting a cause-to-effect relationship between Aβ deposits and pro-inflammatory biolipids. The work carried out during my thesis made it possible to demonstrate DHA protective effect on evolution and consequences of Aβ peptide cerebrovascular accumulation and link it to plasma 12-HETE level. My work emphasized once again the importance of inflammation in AAC pathogenesis while opening up a new pathway for potential targets in the preventive intervention of this pathology.