Les acides gras (AG) polyinsaturés, tels que l’acide arachidonique (AA), sont précurseurs de médiateurs lipidiques impliqués dans nombreux processus biologiques, mais aussi dans la progression de certaines maladies inflammatoires et cancers. La biodisponibilité de ces AG dépend des mécanismes de remodelage qui contrôlent leur incorporation et redistribution dans les glycérophospholipides (GPL) ainsi que leur libération. L’inhibition de la transacylase CoA-indépendante (CoA-IT) a démontré le potentiel du remodelage de l’AA comme cible thérapeutique contre les maladies inflammatoires et prolifératives. Boilard et Surette ont démontré que l’activité de la CoA-IT est induite chez les lymphocytes T humains en prolifération et que son inhibition induit l’apoptose chez ces cellules, mais pas chez celles au repos. Par contre, peu était connu sur les changements dans la composition en AG des GPL suite à l’induction de la prolifération des lymphocytes T et encore moins sur l’identité des enzymes impliquées. Lors de cette thèse, nous avons premièrement mesuré la composition en AG des GPL chez les lymphocytes T primaires humains au repos et en prolifération, ainsi que chez la lignée lymphocytaire Jurkat. La prolifération des lymphocytes T induit des modifications majeures dans la distribution des AG contenus dans les GPL et les Jurkat ressemble beaucoup plus aux lymphocytes T en prolifération que ceux au repos. Au niveau du contenu en AG des GPL, la plupart des AG ont subi une augmentation significative suite à l’induction de la prolifération, mais ce sont les AG mono-insaturés qui ont subi l’augmentation la plus significative. Contrairement aux autres AG, la masse de l’AA dans les GPL n’a pas été affectée suite à l’induction de la prolifération, mais l’AA a subi une importante redistribution dans les différents GPL. Cette redistribution est non seulement associée à l’induction de l’activité CoA-IT, mais aussi à une importante induction de l’incorporation de l’AA. Nous avons aussi démontré que les cellules T en prolifération et les cellules Jurkat ont une grande capacité d’élongation et de désaturation des AG polyinsaturés de 18 et 20 carbones comparativement aux cellules T au repos. Afin d’expliquer ces changements, nous avons mesuré l’expression de plusieurs enzymes potentiellement impliquées dans la biosynthèse des AG ainsi que dans le remodelage des AG polyinsaturés dans les GPL chez les cellules T au repos et en prolifération. Nous avons démontré une induction de l’expression de l’acide gras synthase (FASN), de la stéaroyl-CoA desaturase-1 (SCD1), des désaturases 1 et 2 (FADS1 et FADS2), de l’élongase 5 (ELOVL5) ainsi que plusieurs acyl-CoA-synthétases (ACS), lysophospholipid acyltransférases (LPLAT) et phospholipases A2 (PLA2) chez les cellules T en prolifération comparativement au cellules T au repos. Il est connu que la SCD1 est nécessaire pour la prolifération de plusieurs carcinomes. L’atténuation de la SCD1 chez la lignée Jurkat affecte la désaturation de l’acide palmitique (16:0 vers 16:1 n-7), mais ne semble pas affecter la désaturation de l’acide stéarique (18:0 vers 18:1 n-9) ni la prolifération cellulaire. La stéaroyl-CoA désaturase-5 (SCD5) pourrait être un élément compensateur responsable du maintien de l’acide oléique (18:1n-9) cellulaire et de la prolifération. Nous avons aussi démontré que l’atténuation de l’ELOVL5 chez les cellules T en prolifération et les cellules Jurkat modifie significativement le profil des AG mono-insaturés et polyinsaturés, et bloque efficacement l’élongation des AG polyinsaturés de 18 et 20 carbones, mais n’a eu aucun effet sur la survie et la prolifération. Pour ce qui est des enzymes potentiellement impliquées dans le remodelage de l’AA, leur implication reste à être élucidée et l’identité de la CoA-IT n’est pas encore connue. Nous avons aussi démontré que l’utilisation d’un analogue de l’AA, l’AA-alcyne, comme outil pour étudier le remodelage de l’AA et la production de médiateurs lipidiques nécessite la prise de certaines précautions, car les enzymes cellulaires ne l’utilisent pas exactement comme l’AA. Nous avons aussi publié une revue discutant des études récentes sur le contrôle de la biodisponibilité des AG polyinsaturés pour la production de médiateurs lipidiques ainsi que les aspects de ce métabolisme qui sont encore inconnus. Une meilleure compréhension du contrôle de la distribution des AG polyinsaturés dans les GPL et de leurs biodisponibilités pourrait mener à la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques contre les maladies inflammatoires et prolifératives. / Polyunsaturated fatty acids (PUFA), such as arachidonic acid (AA), are precursors of bioactive lipid mediators involved in several biological processes, but also in the progression of certain inflammatory diseases and cancers. The availability of these fatty acids (FA) depends on the remodeling mechanisms that control their incorporation and redistribution in glycerophospholipids (GPL) as well as their release. Inhibition of CoA-independent transacylase activity (CoA-IT) has demonstrated the potential for the remodeling of AA as a therapeutic target against inflammatory and proliferative diseases. Boilard and Surette demonstrated that CoA-IT activity is induced in proliferating human T lymphocytes and that its inhibition only induces apoptosis in proliferating T cells and not in resting cells. On the other hand, little was known about the changes in the FA composition of the GPL following the induction of the proliferation of the T lymphocytes and still less on the identity of the enzymes involved. In this thesis, we first measured GPL FA composition in resting and proliferating human primary T lymphocytes as well as in the Jurkat lymphocyte cell line. The activation of the T cells proliferation induces major changes in the FA profile contained in the GPL and the Jurkat line resembles much more proliferating T lymphocytes than resting T cells. At the level of the FA content of the GPL, the mass of most FA has increased significantly following the induction of proliferation, but the monounsaturated FA has the most significant increase. Unlike other FA, the total mass of AA in cellular GPL was not affected by T-cell proliferation induction, but the AA was significantly redistributed in the different classes and subclasses of GPL. This redistribution is not only associated with the induction of CoA-IT activity, but also a significant induction of the incorporation of AA in GPL. We have also demonstrated that proliferating T cells and Jurkat cells have a very high capacity for elongation and desaturation of PUFA omega-3 and omega-6 of 18 and 20 carbons compared to resting cells. To explain these observations, we measured the expression of several enzymes potentially involved in the biosynthesis of FA and in the GPL remodeling in resting and proliferating T cells. We have demonstrated an induction of the fatty acid synthase (FASN), the stearoyl- CoA desaturase-1 (SCD1), the fatty acid desaturases 1 and 2 (FADS1 and FADS2), the fatty acid elongase 5 (ELOVL5) as well as several acyl-CoA synthetases (ACS), lysophospholipid acyltransferases (LPLAT) and phospholipases A2 (PLA2) expression in proliferating T cells compared to resting T cells. Many carcinoma cells require the stearoyl-CoA desaturase-1 (SCD1) to proliferate. The knockdown of SCD1 in Jurkat cell line affects the desaturation of palmitic acid (16:0 to 16:1 n-7), but does not appear to affect the desaturation of stearic acid (18:0 to 18:1 n-9) and cell proliferation. The stearoyl-CoA desaturase-5 (SCD5) could be a compensating element responsible for maintaining cellular oleic acid (18:1 n-9) and proliferation capacity. We also demonstrated that the ELVOL5 knockdown in proliferating T cells and Jurkat cells significantly altered the profile of monounsaturated and polyunsaturated FA and effectively blocks the elongation of 18 and 20 carbon PUFA, but had no effect on survival and proliferation. For the enzymes potentially involved in the remodeling of AA, their involvement remains to be elucidated and the identity of the CoAIT is not yet known. We have also demonstrated that the use of an AA analogue, AA-alkyne, as a research tools to study the remodeling of AA and the production of lipid mediators requires certain precautions because it is not used by cellular enzymes exactly like AA. We also published a review discussing recent studies on the control of the availability of PUFA to produce lipid mediators in inflammatory cells as well as aspects that remain unknown. A better understanding of the control of the distribution of PUFA in GPL and their availabilities could lead to the discovery of new therapeutic targets for the treatment of inflammatory and proliferative diseases.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / Cette étude a pour objectif de déterminer les impacts de la l’anémie ferriprive (AF) modérée durant la gestation et la lactation, sur les fonctions neurophysiologiques des voies auditives, ainsi que sur les fonctions métaboliques de la progéniture du cochon d’Inde (Cavia porcellus). Elle s’articule selon 2 volets d’études distincts (protocoles 1 et 2), basés tant sur la composition en fer des diètes, que sur la nature des acides gras (AG) qui les composent. Ainsi, les diètes du 1er protocole sont soit suffisantes en fer (SF : 144 mg / Kg), soit déficientes en ce dernier (DF : 11,7 mg / Kg), mais toutes deux exemptes d’AG polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC) et présentant un ratio n-6:n-3 de 59:1. Dans le 2ème protocole, les diètes sont également SF (146 mg / Kg) ou DF (12,7 mg / Kg), mais intègrent des AGPI-LC et présentent un ratio n-6:n-3 de 11:1, afin de mimer un profil d’AG proche de celui de la diète nord-américaine. La terminologie « +AGPI » (SF+AGPI et DF+AGPI) reflétera cette diète. Les mères cobayes ont reçu leur alimentation respective durant les périodes d’habituation, reproduction, gestation et jusqu’au jour post-natal (JPN) 9. Les nouveau-nés ont été sevrés au JPN9 avec leur diète contrôle respective. Les potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral (PEATC) et les prélèvements de tissus ont eu lieu au JPN24, moment où le statut hématologique des cobayes était restauré. Les PEATC des fratries DF ont présenté de profondes altérations auditives périphériques, caractérisées par une perte d’audition de type neurosensorielle (affectant particulièrement les basses fréquences), associée à un retard dans la vélocité de conduction du nerf auditif et à une sur-stimulation neurale (hyperacousie, chez les femelles uniquement). Parallèlement, l’expression cérébrale de la Δ6-désaturase, et les niveaux de cyclo-oxygénase II (COX II) et de prostaglandines (PG) étaient inchangés par rapport aux fratries SF. Au niveau central (Encephalum), une incorporation importante d’AG (essentiellement sous forme d’AGPI n-6) était caractérisée au sein des phospholipides (PL) des fratries DF. Chez ces derniers, une élévation marquée des AG totaux, saturés, monoinsaturés et AGPI n-6 plasmatiques était parallèlement caractérisée. Au sein du 2ème protocole, les fratries DF+AGPI et SF+AGPI ne présentaient pas de différence dans les temps de transmission périphérique (nerf auditif) et plus centrale (tronc cérébral), ainsi qu’au niveau de la synchronisation neurale. Malgré une similarité avec les fratries SF+AGPI dans l’acuité auditive, une forte proportion de perte d’audition neurosensorielle s’illustrait parmi le groupe DF+AGPI. Au sein de ce dernier, l’ARNm encéphalique de la Δ6-désaturase présentait une tendance à la diminution et seule la concentration en PGE2 était significativement réduite. Parallèlement, les AG des différents PL du cerveau apparaissaient faiblement affectés, alors que les concentrations érythrocytaires en AG totaux, AGS, AGPI-LC n-3 (dont l’ADH) étaient réduites. Les AG hépatiques ne subissaient aucun changement. En dépit de la réplétion en fer, ces études révèlent que la magnitude des effets de la DF gestationnelle sur les altérations neurophysiologiques et biochimiques chez la progéniture est étroitement liée au métabolisme lipidique. Les variations dans le profil en AGPI-LC des diètes DF peuvent induire des altérations particulièrement marquées au niveau des organes sensoriels périphériques chez la progéniture. Les mécanismes mis en jeu, ainsi que leurs incidences au niveau central restent à déterminer. / This research aims to determine the impacts of a moderate iron deficiency anæmia (IDA) during gestation and lactation on neurophysiological functions of the auditory pathways, as well as metabolic functions of the offspring in the guinea pig (Cavia porcellus). This thesis consists of 2 distinct studies (protocols 1 and 2), based on both the content of iron and the nature of the fatty acids (FA) in the diets. Thus, the diets of the 1st protocol are iron sufficient (IS: 144 mg / kg) or iron deficient (IDA: 11.7 mg / kg), but both are devoid of long chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA) and have a ratio of n-6:n-3 equivalent to 59:1. In the 2nd protocol, diets are also IS (146 mg / kg) or IDA (12.7 mg / kg), but contain LC-PUFA and have a n-6:n-3 ratio of 11:1, in order to mimic a FA profile close from the one of the Northern-American diet. The « +PUFA » terminology (SF+PUFA and IDA+PUFA) will reflect this diet. Guinea pig dams received their respective diet during the periods of habituation, reproduction, gestation and until postnatal day (PNd) 9. Offspring were weaned at post-natal day (PNd) 9 with their respective control diet. Auditory brainstem response (ABR) and tissue samples took place at PNd24, a time point indicating when the hæmatological status of guinea pigs was restored. The ABR from IDA siblings showed profound peripheral auditory impairments, characterized by a sensorineural hearing loss type (particularly affecting the low frequencies), associated with a delay in the conduction velocity of the auditory nerve and increased neural stimulation (hyperacusis, in females only). Furthermore, brain expression of the Δ6-desaturase, and cyclooxygenase II (COX II) and prostaglandins (PG) levels were unchanged compared with siblings IS. At the central level (Encephalum), a significant FA incorporation (mainly in the form of n-6 PUFA) was characterized in phospholipids (PL) from IDA siblings. In the latter, a marked plasma elevation of total, saturated, monounsaturated FA and n-6 PUFA was characterized in parallel. In the second protocol, siblings IDA+PUFA and SF+PUFA showed no difference in peripheral (auditory nerve) and central (brainstem) transmission times, and in the neural synchronization. Despite a similarity with IS+PUFA siblings’ auditory acuity, a large proportion of sensorineural hearing loss was noted in the IDA+PUFA group. Within the latter, the brain Δ6-desaturase mRNA showed a trend to be decreased and only the PGE2 concentration was significantly reduced. Furthermore, FA from different brain PL appeared weakly affected, whereas concentrations of total FA, saturated FA (SFA), n-3 LC-PUFA (including docosahexænoic acid, DHA) in erythrocytes were reduced. Liver FA underwent no change. Despite iron repletion, these studies show that the magnitude in the impact of a gestational IDA on neurophysiological and biochemical alterations of offspring is closely related to their lipid metabolism. Changes in the offspring’s LC-PUFA profile following the gestational IDA diets may induce alterations particularly marked in their peripheral sensory organs. The mechanisms involved and their impact at the central level remain to be determined.