Les antipsychotiques sont des antagonistes du récepteur dopaminergique de type 2 (DRD2) et constituent le principal traitement pharmacologique de la schizophrénie. Le traitement à long-terme par les antipsychotiques peut causer la tolérance au traitement et le développement de la dyskinésie tardive, dont le mécanisme est mal compris et le traitement, insatisfaisant. Il a été démontré que le traitement chronique aux antipsychotiques induit la surexpression du récepteur DRD2 et le stress oxydatif, deux mécanismes associés à la dyskinésie tardive. Le lien entre ces deux phénomènes est mal déterminé. Précédemment, il a été rapporté, dans mon laboratoire d'accueil, que le stress oxydatif, induit par le peroxyde d'hydrogène (H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2]), augmente le niveau du récepteur DRD2 sur la lignée cellulaire de neuroblastomes humains SH-SY5Y. L'hypothèse de recherche présentée ici est que le stress oxydatif est impliqué dans la surexpression du récepteur DRD2 induite par les antipsychotiques et que l'administration d'un antioxydant peut atténuer cette surexpression. Le projet présenté rapporte ainsi les effets des antipsychotiques sur les niveaux d'expression du récepteur DRD2 et les effets de l'inhibition du stress oxydatif par le traitement de l'acide lipoïque, un antioxydant, sur la lignée cellulaire de neuroblastomes humains SH-SY5Y. L'halopéridol, un antipsychotique de première génération, induit une augmentation des niveaux d'expression du récepteur DRD2, alors que Pamisulpride, un antipsychotique de deuxième génération, n'a pas d'effet significatif. De plus, l'halopéridol induit une plus importante augmentation des biomarqueurs du stress oxydatif (carbonylation des protéines, peroxydation lipidique et production de l'anion superoxyde) que l'amisulpride. L'acide lipoïque atténue la surexpression du récepteur DRD2 et le stress oxydatif induit par l'antipsychotique. L'inhibition de la synthèse de catécholamine par l'alpha-méthyl-DL-tyrosine (AMPT) élève l'expression du DRD2 et prévient sa surexpression par les antipsychotiques. Les résultats suggèrent que la surexpression du récepteur DRD2 induite par l'halopéridol est liée au stress oxydatif et proposent des mécanismes potentiels par lesquels l'acide lipoïque peut être considéré comme un agent thérapeutique pour la prévention et le traitement des effets secondaires reliés à l'utilisation des antipsychotiques.

Résumé : La schizophrénie est une maladie mentale chronique caractérisée par trois types différents de symptômes cliniques : positifs (hallucinations), négatifs (manque de motivation) et cognitifs (dysfonction exécutive). Parmi de nombreuses perturbations neurochimiques, un débalancement entre la production des espèces réactives de l’oxygène et l’activité des enzymes antioxydantes, suggère l’existence de dysfonctions mitochondriales. Notre laboratoire a récemment développé un modèle juvénile à double atteinte de schizophrénie, chez la souris, combinant deux facteurs de risques environnementaux (inflammation immunitaire gestationnelle par l’injection de polyIC, suivie à l’âge juvénile d’un stress de contention du jour postnatal 33 à 35) afin de mieux comprendre la phase précoce de la maladie. Nous avons présenté précédemment, des anomalies comportementales et neurochimiques, incluant un stress oxydatif (mesuré par une augmentation de la carbonylation des protéines), nous permettant de valider le modèle. De plus, un antioxydant, l’acide lipoïque (AL) renverse ces déficits, appuyant les anomalies observées. Ici, nous avons évalué la fonction mitochondriale dans ce modèle juvénile à double atteinte de schizophrénie chez la souris. L’activité mitochondriale a été déterminée dans deux régions d’intérêt (cortex préfrontal (PFC) et striatum) associées à la schizophrénie. Nos mesures ont été faites en stade 3, avec des substrats pour le complexe I (glutamate-malate + ADP) et complexe II (succinate + ADP) induisant la respiration mitochondriale. Nous avons observé une augmentation de l’activité respiratoire induite par le complexe I dans le PFC et le striatum dans les deux sexes mais une augmentation de l’activité induite par le complexe II seulement chez les mâles. Le traitement à l’AL prévient seulement l’augmentation de la respiration induite par le complexe II chez les mâles mais n’a pas d’effet sur l’activité induite par le complexe I. Les niveaux d’expression protéique des différents complexes de la chaine respiratoire, des groupements carbonyl ainsi que des protéines de fission/fusion ne sont pas modifiés. En conclusion, notre modèle juvénile à double atteinte de schizophrénie montre une augmentation de l’activité respiratoire induite par le complexe II chez les mâles, sans changement de l’expression protéique. D’autres expériences sont requises pour comprendre l’origine de ces modifications. / Abstract : Schizophrenia is a chronic mental illness characterized by different clinical symptoms with three core features: positive (eg hallucinations), negative (eg lack of motivation) and cognitive (eg executive dysfunction). Among a large array of neurochemical disturbances, imbalance between production of reactive oxygen species and activity of antioxidant enzymes, convincingly points toward mitochondrial dysfunction. Our laboratory has recently developed a juvenile murine two-hit model (THM) of schizophrenia based on the combination of two environmental risk factors (gestational inflammation induced by poly IC, followed by juvenile restraint stress at postnatal days 33-35) to gain a better understanding of the early disease onset. We previously reported relevant behavioral and neurochemical disturbances, including oxidative stress (as assessed by an increase in protein carbonylation), thus providing preliminary validation of this THM of schizophrenia. Moreover, the antioxidant lipoic acid (LA) reversed these deficits, thereby pointing to a key role of oxidative stress. Here, we investigated mitochondrial function in this juvenile murine THM of schizophrenia. The mitochondrial activity was determined using the Mitoxpress commercial kit within two relevant regions (prefrontal cortex (PFC) and striatum) associated with schizophrenia. Our measures were performed in state 3, with substrates for complex I (glutamatemalate + ADP) and complex II (succinate + ADP) inducing mitochondrial respiratory activity. We observed an increase in complex I induced respiratory activity in the PFC and striatum in both sexes but an increase in complex II activity only in males. LA treatment prevented this increase only in complex II induced respiration in males but had no effect on complex I induced activity. Expression levels of the different respiratory chain complexes were not modified under our conditions, as well as fission/fusion protein and carbonyl group levels. In conclusion, our juvenile two-hit model of schizophrenia shows an increase in mitochondrial activity reversed by lipoic acid treatment, specifically in complex II induced respiratory activity in males, without any change in respiratory chain protein expression. Further investigations are required to determine the causes and consequences of these modifications.

L’hypothèse neurodéveloppementale de la schizophrénie suggère, entre autres, que l’inflammation prénatale sensibilise le cerveau en développement à une atteinte subséquente durant le jeune âge, augmentant le risque de développer la maladie. Pour mieux comprendre la pathophysiologie de la maladie, nous avons développé un modèle à double atteinte basé sur l’activation immunitaire gestationnelle au polyIC (PIC) suivie d’un stress de contention à l’âge juvénile chez la souris. Un effet additif est observé sur le déficit de l’inhibition du réflexe de sursaut par stimulus sonore (IPP), accompagné d’anomalies oxydatives, dopaminergiques et GABAergiques dans le cortex préfrontal (PFC) et le striatum, chez les souris exposées aux deux atteintes dès l’âge juvénile. À notre connaissance, il s’agit du premier modèle à double atteinte démontrant un déficit de l’IPP dès l’âge pubertaire. De plus, l’acide lipoïque, un antioxydant, prévient les déficits d’IPP et les anomalies neurochimiques du PFC, supportant ainsi l’implication du stress oxydatif dans la schizophrénie et suggérant que les déficits d’IPP sont associés à des anomalies du PFC. Ce modèle aidera à étudier de nouvelles alternatives thérapeutiques pour le traitement de la schizophénie, spécialement durant la phase prodromale. Sur un autre ordre d’idée, un taux élevé de mortalité par suicide existe chez les patients schizophrènes et les mécanismes pathophysiologiques de ce phénomène demeurent peu compris. Un deuxième modèle à double atteinte a été développé, présentant des comportements associés au risque suicidaire (agressivité, impulsivité, anxiété et perte d’espoir), via le polyIC prénatal suivi de l’isolement social dès le sevrage des souriceaux. Les deux atteintes interagissent pour induire plusieurs comportements de type schizophrénique et associés au risque suicidaire chez les mâles. Le chlorure de lithium, connu pour ses effets de « prévention du suicide » dans la population générale, améliore les composantes comportementales chez les animaux isolés seulement, alors que la clozapine, l’antipsychotique avec le meilleur effet de « prévention du suicide », prévient les anomalies comportementales principalement dans le modèle à double atteinte. Les effets distincts des deux molécules suggèrent que les souris exposées aux deux atteintes modélisent un phénotype distinct de celui des souris seulement isolées. Comme le diagnostic du risque suicidaire chez les patients schizophrènes demeure un défi pour les psychiatres, notre modèle in vivo aidera à mieux comprendre les mécanismes impliqués dans le comportement suicidaire chez ces patients, favorisant ainsi le développement de nouveaux traitements pour cette population vulnérable.

Le vieillissement cellulaire cutané résulte d’attaques aussi bien endogènes qu’exogènes dont les conséquences multiples telles que l’apparition de rides, la cancérisation, les troubles de la pigmentation ou encore l’atrophie cutanée sont autant de sources d’une prise de conscience globale sur l’importance de la prévention des dégâts et de la régénération du système cellulaire de la peau. Les kératinocytes, les fibroblastes et les mélanocytes qui constituent ce système cellulaire sont le siège, à la fois des altérations résultant des divers stress environnementaux et oxydatifs, et des processus de réparations mis en place pour y répondre. Parmi ces systèmes de protections endogènes des cellules, nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux enzymes de phase II, au protéasome 20S et au facteur de transcription Nrf2 qui constituent ensembles des acteurs essentiels de la survie cellulaire.Nous avons en premier lieu, sélectionné comme actifs des molécules naturelles soufrées (le sulforaphane et l’acide α-lipoïque) connues comme étant de puissants cytoprotecteurs, et nous avons évaluées leur capacité à contrecarrer les effets oxydatifs, générateurs d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) et de carbonylation des protéines. Nous avons ensuite déterminé leur capacité à augmenter significativement l’expression et l’activation du protéasome 20S puis vérifié que cette activation était influencée de manière indirecte par modulation de l’expression du Nrf2. Au vu des résultats obtenus, nous avons démontré que des molécules soufrées pouvant être retrouvées dans la nature étaient capables d’augmenter significativement l’activité de ces enzymes de phase II dans les kératinocytes HaCat d’une part, et du protéasome 20S dans les fibroblastes NHDF d’autre part. Le SFN a montré un potentiel intéressant sur les enzymes de phase II tandis que l’AL s’est avéré être un puissant inducteur du protéasome. Nous avons également étudié l’action bénéfique du SFN et de l’AL sur l’état oxydatif général de la cellule. Nous avons démontré que ceux-ci étaient capables de la protéger contre les dégâts induits par le peroxyde d’hydrogène que nous avons utilisé pour reproduire le stress provoqué par les agressions extérieures. En effet, nos résultats ont montré que le SFN et/ou l’AL utilisés à des concentrations précises pouvaient diminuer le taux intracellulaire de ROS, l’oxydation des protéines, augmenter l’expression du facteur de transcription Nrf2 et améliorer la prolifération cellulaire à moyen terme.Ce travail de doctorat nous a également permis de mettre au point, d’adapter et d’améliorer une série de tests in vitro permettant de mesurer les capacités de détoxification de différentes molécules, et ce à différents niveaux.En conclusion, l’ensemble de nos résultats suggèrent que le SFN et l’AL, deux molécules soufrées naturelles, pourraient représenter des molécules d’intérêt pour combattre les dégâts oxydatifs causés par les agents délétères de l’environnement en réactivant les mécanismes de défense naturelle dans les cellules dans la peau. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’acétyl-coA occupe une place centrale dans le métabolisme intermédiaire. Il constitue le point de jonction de plusieurs voies métaboliques telles que la .-oxydation, la glycolyse, le catabolisme de certains acides aminés, la cétolyse, la cétogenèse et la synthèse d’acides gras. Il est également impliqué dans d’autres processus tels que l’acétylation des protéines. Au cours de mon travail de thèse, je me suis attachée à étudier différents aspects du métabolisme de l’acétyl-coA. La première partie de mon travail a porté sur la modulation pharmacologique de la .- oxydation dans le but de corriger des déficits de cette voie métabolique. L’intérêt de traitements par 400µM de bézafibrate ou 75µM de resvératrol dans les formes modérées de déficit en VLCAD et en CPT2 avait été montré précédemment. Par des méthodes de référence et grâce à la mise au point de nouvelles techniques, j’ai pu montrer sur des fibroblastes de patients déficitaires en LCHAD que des traitements par une combinaison de 35µM de bézafibrate et 30µM de resvératrol permettent d’augmenter les capacités d’oxydation du palmitate en stimulant la synthèse protéique. L’effet de cette combinaison était comparable à celui d’un traitement par 400µM de bézafibrate. Dans un second temps, je me suis intéressée à deux cofacteurs impliqués dans le métabolisme de l’acétyl-coA : l’acide lipoïque, cofacteur de quatre .-cétoacides déshydrogénases (PDHc, BCKDHc, .- KGDHc et GCS) et la riboflavine, cofacteur d’acyl-coA déshydrogénases de la .-oxydation et de déshydrogénases impliquées dans le catabolisme des acides aminés ramifiés. Ainsi, j’ai participé à la description d’anomalies du métabolisme de l’acide lipoïque, un nouveau groupe de maladies héréditaires du métabolisme caractérisé par un déficit combiné en .-cétoacides déshydrogénases. Par ailleurs, j’ai pu montrer qu’une hyperprolinémie constitue un biomarqueur intéressant pour le diagnostic d’acidurie glutarique de type II primaire ou secondaire, ces dernières pouvant se rencontrer en cas d’anomalie du métabolisme de la riboflavine. J’ai également évalué l’utilisation d’un mélange racémique de L,D-3-hydroxybutyrate afin de corriger les déficits énergétiques induits par un déficit en PDHc ou GLUT1. Via la cétolyse, le L,D-3- hydroxybutyrate génère de l’acétyl-coA. De façon surprenante, l’administration de ce composé s’est traduite par une amélioration de l’état clinique des patients atteints de déficits en PDHc, alors qu’une dégradation a été observée chez les patients atteints de déficits en GLUT1. Cette évolution différente pourrait souligner l’importance de l’anaplérose chez les patients déficitaires en GLUT1. Enfin, la dernière partie de mon travail de thèse porte sur la description d’un patient atteint d’une forme modérée de déficit en pyruvate carboxylase, cette enzyme étant régulée par l’acétyl-coA. Les difficultés diagnostiques rencontrées devant ces formes modérées sont rapportées, ainsi que des essais de traitement par des composés anaplérotiques et par le bézafibrate, malheureusement sans bénéfice net que ce soit in vitro ou in vivo. En conclusion, le métabolisme de l’acétyl-coA est altéré dans de nombreuses maladies héréditaires du métabolisme, dont certaines sont de description récente. Il peut être modulé par différentes approches pharmacologiques. Le développement de nouvelles techniques et notamment les analyses de flux métaboliques fournissent des outils utiles à son exploration et à l’étude de nouveaux traitements. / Acetyl-CoA is crucial for intermediary metabolism. It is at the crossroad of several metabolic pathways such as beta-oxidation, glycolysis, aminoacid catabolism, ketolysis, and fatty acid synthesis. It is also involved in other processes such as protein acetylation. In this document I studied different aspects of acetyl-CoA metabolism. First, I tried to correct fatty acid oxidation defects through pharmacological approach. Thanks to well- known methods and new ones, I showed that a combination of 30µM resveratrol and 35µM bezafibrate increased fatty acid oxidation capacities by increasing protein synthesis, as well as 400µM bezafibrate. Acetyl-CoA metabolism is also altered due to cofactors defects such as lipoic acid or riboflavine deficiency. I was involved in new diseases description and research for new biomarkers in this context. PDHc and GLUT1 deficiency are two different diseases with the same consequence : a defect in acetyl- CoA production from glucose. In order to improve patients’ quality of life, I evaluated the substitution of ketogenic diet with a racemic mix of L,D-3-hydroxybutyrate in PDHc and GLUT1 deficiency. The clinical evolution of patients was strikingly different, with an improvement in PDHc patients, whereas a degradation was noticed in GLUT1 patients. This difference might underline the role of anaplerosis in GLUT1 deficiency. Finally, I evaluated anaplerotic treatment and bezafibrate treatment in pyruvate carboxylase deficiency, an enzyme allosterically regulated by acetyl-CoA. To conclude, acetyl-CoA metabolism is altered in numerous inherited errors of metabolism, some of them being recently described. It can be modulated by pharmacological approaches. The development of new techniques such as metabolic flux analysis are useful for its study and for new treatments evaluation.