INTRODUCTION : En premier lieu, nous avons récemment identifié un rôle neuroprotecteur des acides gras polyinsaturés oméga-3 (n-3 PUFA) dans un modèle murin de la maladie de Parkinson induit par la toxine 1-methyl-4-phenyl-l, 2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP). Ces observations, combinées aux données épidémiologiques actuellement disponibles, suggèrent qu'une alimentation pauvre en n-3 PUFA pourrait constituer un facteur de risque pour la maladie de Parkinson. D'autre part, la littérature médicale associe bon nombre de bénéfices sanitaires au sucre trehalose. Ce dernier est notamment majoritairement cité comme bioprotecteur protéique et cellulaire, agissant comme inducteur d'autophagic favorisant l'élimination des débris cellulaires caractéristiques des plus grandes maladies neurodegeneratives, dont Parkinson. OBJECTIFS : Dans l'optique de potentialiser des moyens thérapeutiques d'applications rapides, nous privilégions la voie alimentaire comme outil pour prévenir et/ou renverser la MP, en agissant avant ou après l'initiation du processus pathologique. Ainsi, afin de solidifier les observations précliniques sur les oméga-3 en tant que prérequis pour engager des essais cliniques, nous avons récemment investiguer le rôle neuroprotecteur des n-3 PUFAs dans un modèle transgénique exprimant une enzyme n-3 acide gras desaturase (souris Fat-1), convertissant les n-6 PUFAs (oméga-6) en n-3 PUFAs. Dans une deuxième étude, nous sommes partis des différentes propriétés bénéfiques du trehalose, puis avons voulu dépasser les dogmes décrits dans la littérature, en investiguant un éventuel effet bénéfique du sucre trehalose administré post-injure MPTP. RÉSULTATS : Dans l'étude relative aux oméga-3, nous montrons une augmentation du ratio cortical n3:n6 dans les cerveaux de souris Fat-1 (28%), mais cette augmentation est bien inférieure à celle retrouvée dans les cerveaux de souris ayant été soumises à la diète riche en n3 et pauvre en n6 (92%). La production limitée des n-3 PUFAs dans le modèle de souris Fat-1 ne semble pas suffisante pour conférer une neuroprotection contre la neurotoxicité du MPTP, tel que révélé par la mesure des niveaux de dopamine, les fibres tyrosine-hydroxylase (TH)-positives nigrostriatales, l'expression mRNA de Nurrl (facteur de transcription des neurones dopaminergiques) et DAT (transporteur à dopamine) nigraux. Néanmoins, des concentrations de DHA (acide docosahexaenoïque, oméga-3) corticales plus élevées ont été positivement corrélées avec des marqueurs de neurones dopaminergiques nigraux tels que les cellules TH-positives, les niveaux mRNA de Nurrl et DAT, appuyant le rôle protecteur du DHA. Les travaux sur le trehalose, dans nos conditions expérimentales, n'ont pas permis de mettre en évidence une éventuelle régénérescence, ou de quelconques effets bénéfiques dans ce sens, induits par un apport journalier en trehalose suite à une lésion de type parkinsonien. CONCLUSION : Ces données suggèrent que l'alimentation se présente comme un excellent mode de prévention contre certaines lésions cérébrales, via la consommation d'oméga-3. En effet, la consommation diététique d'un précurseur de DHA permet d'atteindre plus efficacement des niveaux suffisants de DHA cérébraux et engendrer des phénomènes de neuroprotection dans un modèle animal de maladie de Parkinson. Les bénéfices neuroprotecteurs conférés par l'apport diététique en oméga-3 démontrent la pertinence d'investiguer sur leurs éventuels effets en traitement post-lésionnel chez l'animal. Ces études précliniques sur les oméga-3 pourraient alors conduire à l'initiation d'essais cliniques de phase 2 chez des patients parkinsoniens. Le trehalose pourrait aussi éventuellement faire l'objet du même genre d'investigations menant à des essais cliniques. Cependant, il conviendrait d'abords d'optimiser les conditions expérimentales des études précliniques, afin de statuer de façon plus certaine sur l'éventuel potentiel thérapeutique régénérateur de ce sucre contre la maladie de Parkinson.

La cholestase (altération du flux biliaire altéré) est caractérisée par la rétention des acides biliaires (AB) toxiques dans les cellules du foie: hépatocytes. Comme cette accumulation d’AB peut conduire à la cirrhose, la fibrose et finalement à l'insuffisance hépatique, la réduction de leurs niveaux et de leur toxicité est une cible importante pour les thérapies anti-cholestatiques. Le but de notre projet était donc d'identifier de nouvelles approches pharmacologiques qui stimuleraient la détoxification des AB dans les maladies cholestatiques du foie telles que la cholangite biliaire primitive (CBP) et la cholangite sclérosante primitive (CSP), 2 maladies auto-immunes du foie avec une indication commune pour une transplantation hépatique. Les activités de recherche ont porté sur le rôle des acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI n-3) tels que l’acide docosahexaénoïque (ADH) et l’acide eicosapentaénoïque (AEP) dans la détoxification des AB. Ces études ont été soutenues par des techniques in vitro et in vivo pour caractériser les signatures moléculaires, cellulaires et métaboliques pertinentes à l'état cholestatique. Dans les expériences in vitro, nous avons démontré que dans le foie, les AGPI n-3 mènent d’une part, à l’inhibition de l'expression des gènes impliqués dans la synthèse et d'absorption des AB, et d’autre part à l'activation de ceux codant pour le métabolisme et l'excrétion des AB dans le foie, l'intestin et les reins. Le prétraitement à l’AEP et/ou à l’ADH atténuait de façon significative l’apoptose induite par les AB dans le foie et pourrait donc être efficace dans la protection des cellules hépatiques contre les dommages du foie induits par les AB lors de la cholestase. De plus, l’administration d’une diète riche en ADH à des souris sauvages a mené à une diminution des niveaux circulants d’AB totaux, favorisant ainsi la formation d’un profil moins toxique d’AB. Le profil transcriptomique des gènes liés aux AB a été affecté par une intervention nutritionnelle chez la souris, puisque l'expression de gènes codant pour la synthèse et de l'absorption des AB ont été inhibée, tandis que l’expression de ceux codant pour l'export et le métabolisme a été augmentée dans le foie, l’intestin et les reins. La variation interindividuelle observée dans la réponse à ces traitments limite malheureusment la portée e ces observations, mais pris dans un contexte plus large, nos données suggèrent cependant que ces effets contribuent aux effets hépato-protecteurs de l’AEP et de l’ADH contre les dommages hépatiques induits par les AB comme observé lors de situations cholestatiques. Dans la deuxième partie du projet de recherche, nous avons développé une méthode de spectrométrie de masse en mode d’acquisition « multiple reaction monitoring » (MRM-MS) pour la détection sélective et sensible de l’enzyme CYP3A4 dans les microsomes et homogénats de foies humains (normal ou provenant de patients présentant une lésion hépatique, tels que chez la CBP et la CSP). Ces études proposent de nouvelles approches pharmacologiques, qui assurent la régulation de l'homéostasie des AB dans les pathologies et des traitements cholestatiques, en plus du développement de nouveaux outils pour la quantification protéomique impliquée dans le métabolisme xéno- et endobiotique comme un indicateur de maladies du foie. / Cholestasis (impaired bile flow) is characterized by the retention of toxic bile acids (BAs) in hepatocytes. Since the BA accumulation can lead to cirrhosis, fibrosis and further to liver failure, the reduction of BA levels and toxicity is an important target for anti-cholestatic therapies. The aim of the project was therefore to identify novel pharmacological approaches stimulating BA detoxification for cholestatic liver diseases such as primary biliary cholangitis (PBC) and primary sclerosing cholangitis (PSC), 2 autoimmune liver diseases with a common indication for liver transplantation. The research activities were focused on the role of omega 3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs) such as docosahexaenoic (DHA) and eicosapentaenoic (EPA) acids in BA detoxification. Those studies were supported by the use of in vitro and in vivo techniques to characterize molecular and cellular signatures relevant to cholestatic condition. Using in vitro experiments, we demonstrated that in the liver n-3 PUFAs inhibit the expression of genes involved in BA synthesis and uptake, while activating those encoding the proteins for BA detoxification and excretion in the liver, intestine and kidneys. EPA and/or DHA pretreatment significantly attenuated BA-induced liver apoptosis and thus could be efficient in protecting liver cells from BA-induced liver damages in cholestasis. Moreover, in mice fed a DHA-enriched diet, circulating abundance of total BAs was reduced, favoring the formation of a less toxic BA profile. The transcriptomic profile of BA-related genes was affected by nutritional intervention in mice, since the expression of genes coding for the BA synthesis and absorption was inhibited, while of those encoding for the BA export and metabolism was increased in the liver, intestine and kidneys. While the interpretation of these results remains limited due to a large inter-individual variability in the response to DHA, we hypothesize that those effects may contribute to the hepatoprotective effects of EPA and DHA against BA-induced liver damages as observed in cholestatic situation. In the second part of the research project, we developed a novel multiple reaction monitoring mass spectrometry method (MRM-MS) for the selective and sensitive detection of CYP3A4 in human liver microsomes and homogenates for CYP3A4 quantification in normal liver samples or from the patients with hepatic injury, such as PBC and PSC specimens. Overall, these studies provide novel pharmacological approaches, which ensure the regulation of BA homeostasis for cholestatic pathologies and treatments, in addition to the development of new tools for the quantification of protein involved in the xeno- and endobiotic metabolism as an indicator of liver diseases.

"Thèse en cotutelle, Doctorat en médecine moléculaire, Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et AgroParisTech - Institut des sciences et industries du vivant et de l'environnement Paris, France" / L'épidémie d'obésité qui sévit à travers le monde, est liée à une augmentation de la prévalence des maladies métaboliques, telles que le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires ou encore la stéatose hépatique non alcoolique. Au cours des dernières décennies, la recherche s’est tournée vers l’analyse du microbiote intestinal et de nombreuses publications ont démontré un rôle important de la dysbiose microbienne dans le développement des maladies métaboliques. En effet, le tractus gastro-intestinal et le microbiote intestinal représentent une interface importante entre l'alimentation et l'organisme hôte. Dans ce contexte, l'utilisation de traitements d’origine alimentaire afin d’améliorer la santé gastro-intestinale pourrait prévenir le développement des désordres métaboliques liés à l'obésité. Dans une première étude, nous avons tenté de comprendre le rôle du microbiote intestinal dans les effets bénéfiques des acides gras oméga-3 sur la santé métabolique de l'hôte. Pour cela, nous avons réalisé un protocole animal afin de comparer les mécanismes d’action liés à la supplémentation orale d’huile de poisson riche en oméga-3, en contact direct avec le tractus gastro-intestinal, avec les mécanismes induits dans un modèle transgénique de souris fat-1 qui sont capables de convertir les oméga-6 en oméga-3 de manière endogène. Nos résultats démontrent que les souris gavées avec l’huile de poisson, étaient totalement protégées contre le développement de la stéatose hépatique induite par la diète riche en gras. En parallèle, la résistance à l’insuline et l’intolérance au glucose ont été fortement diminuées chez les animaux transgéniques fat-1. Malgré des effets métaboliques différents, les deux modèles ont significativement réduit le taux de cholestérol circulant, ce qui pourrait être associé à l’augmentation importante du genre Allobaculum dans les fèces. Cependant, l’étude plus poussée du microbiote intestinal, ainsi que l’analyse prédictive de ses fonctions, démontrent des modulations bénéfiques plus importantes chez les souris gavées aux oméga- 3. Cela suggère un rôle de l’axe-intestin foie dans les effets des oméga-3 contre le développement de la stéatose hépatique, qui pourraient notamment s’expliquer par l’augmentation de la production de propionate au niveau intestinal, pouvant être ensuite transporté jusqu’au foie par la veine porte. La seconde étude présentée dans ce manuscrit fait partie d’un vaste projet dont le but final est de sélectionner une nouvelle souche bactérienne présentant des propriétés antiobésité, afin de l’incorporer dans des fromages et des yaourts, qui seront ensuite commercialisés. Les différents résultats obtenus démontrent que les souches Lb102, Bf141 et P35 ont significativement prévenu le gain de poids corporel induit par la diète riche en gras et en sucre, sans altérer la quantité de calories ingérées. Ces traitements ont également engendré une diminution de l’inflammation du tissu adipeux viscéral, de la résistance à l’insuline ainsi qu’une augmentation de la tolérance au glucose. Malgré des effets métaboliques similaires et importants, l’analyse du microbiote intestinal et de l’expression des gènes du côlon suggèrent des mécanismes d’action souche-dépendants. Il faut également noter que ces trois souches, présentant un fort potentiel probiotique, ont induit des effets métaboliques importants en affectant très peu la composition du microbiote intestinal. L’analyse du côlon et du statut inflammatoire intestinal suggèrent des modulations de la fonction du microbiote, en particulier pour la souche P35, connue pour ses propriétés antiinflammatoires, qui a démontré le plus d’améliorations au niveau intestinal. / The obesity epidemic reaches alarming rate throughout the world. Obesity development is related to an increase in the prevalence of metabolic diseases, such as type 2 diabetes, cardiovascular diseases and non-alcoholic fatty liver disease. In the past decades, research turns into the analysis of the intestinal microbiota and many papers demonstrated an important role of microbial dysbiosis in the development of metabolic diseases. Indeed, the gastro-intestinal tract and gut microbiota represent a vast interface between diet and host organism. Gut dysbiosis is linked to metabolic inflammation and altered metabolism in obesity. In this context, the use of food-based treatments to improve gastro-intestinal health may help prevent obesity-linked metabolic syndrome. In a first study, we attempted to understand the role of the gut microbiota in the beneficial effects of omega-3 fatty acids in host’s metabolic health. Thus, we performed an in vivo protocol in order to compare the mechanisms related to a long-term oral supplementation of omega-3-rich fish oil, with mechanisms induced in a transgenic model of mice able to convert omega-6 into omega-3, endogenously. Our results demonstrated that mice gavaged with fish oil were totally protected against the development of liver steatosis induced by the high-fat diet. In parallel, insulin resistance and glucose intolerance were decreased in fat-1 transgenic animals. Despite different metabolic effects, both models also significantly reduced cholesterol level in plasma, and based on the literature, it may be associated with a significant increase in proportions of the genus Allobaculum in faeces. However, further investigation of gut microbiota and predictive analysis of its functions, demonstrated that oral omega-3 supplemented mice showed more modulations that fat-1 mice. It suggests a role of the gut-liver axis in the beneficial effects of omega-3 in prevention of hepatic steatosis development. It could be also explained by the increase in the production of propionate in the gut, which can then reach the liver through the portal vein. The second protocol reported in this manuscript, is a part of an important project whose final aim is to select a new bacterial strain presenting anti-obesity properties, in order to be incorporated into dairy products. Results showed that Lb102, Bf141 and P35 significantly prevented the body weight gain induced by the diet high-fat high-sucrose diet, without altering the amount of ingested calories. These treatments also resulted in a decrease of visceral adipose tissue inflammation, insulin resistance and an increase of glucose tolerance. Despite similar but important metabolic effects, analysis of the gut microbiota and gene expression in colon, suggest strain-dependent mechanisms. It should also be noted that these three strains demonstrated potent probiotic effects in prevention of obesity and related metabolic disorders without (or slightly) affecting the composition of gut microbiota. However, analysis of tissue and gut inflammatory status suggest modulations of microbial functions, especially for the P35 strain, known for its anti-inflammatory properties, which demonstrated more beneficial effects in the gastro-intestinal tract than other strains

Le projet de recherche sous forme d’intervention nutritionnelle dont fait l’objet ce mémoire de maîtrise avait pour principal objectif de comparer la réponse lipidique à une supplémentation en acides gras polyinsaturés oméga-3 chez des porteurs et des non-porteurs du polymorphisme PPAR L162V. Quatorze hommes porteurs et quatorze non-porteurs du polymorphisme PPAR L162V ont été appariés pour l’âge et l’indice de masse corporelle. Chaque sujet recevait une supplémentation quotidienne en acides gras oméga-3 de 5g d’huile de poissons, et ce, pour une durée de six semaines. Avant l’intervention, les variables anthropométriques et les concentrations de lipoprotéines/lipides n’étaient pas associées au polymorphisme. Indépendamment du génotype, la supplémentation en acides gras oméga-3 fut reliée à la diminution significative des taux de triglycérides plasmatiques, de la concentration de glucose à jeun, de la pression artérielle diastolique et finalement de l’augmentation du taux d’apolipoprotéine B. Une interaction gène-diète significative a également été observée pour la protéine C-réactive . Les résultats de cette étude suggèrent que des variations du gène PPAR puissent contribuer à la variabilité interindividuelle des concentrations plasmatiques de la protéine C-réactive en réponse aux acides gras polyinsaturés oméga-3. / The main objective of this master degree project was to examine whether omega-3 polyunsaturated fatty acids induced changes in cardiovascular disease risks factors are influenced by the PPAR L162V polymorphism. A total of 14 men carriers of the V162 allele and 14 L162 homozygotes were matched according to age and body mass index. All men were supplemented daily with 5g of fish oil during a 6-week period. At screening, both genotype groups were similar for anthropometric indices and plasma lipoprotein/lipid concentrations. Independently of the genotype, the supplementation was associated with a significant decrease in plasma triglyceride and fasting glucose concentrations, diastolic blood pressure and with an increase in total Apolipoprotein B concentrations. A significant genotype-by-diet interaction effect was observed for plasma C-reactive protein concentrations. The PPAR L162V polymorphism may contribute to the interindividual variability in the cardiovascular disease risk factor response to omega-3 polyunsaturated fatty acids.

Le cancer de la prostate (CaP) est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les hommes canadiens, avec 21 300 nouveaux cas et est la troisième cause de mortalité par cancer au Canada avec 4100 décès en 2017. Des études épidémiologiques ont montré que les populations ayant un régime riche en acides gras oméga (ω) 3 (e.g. les populations asiatiques côtières) ont une faible incidence de CaP alors que les populations des pays occidentaux ayant une diète riche en acides gras ω6 ont une incidence plus élevée (près de 60 fois) de CaP. Les graisses alimentaires influencent de nombreux processus biologiques, dont l'inflammation associée au développement et à la progression du CaP. Notamment, les acides gras ω6 à longues chaînes (LCω6) ont des propriétés pro-inflammatoires et pourraient contribuer à la progression du CaP. À l'inverse, les LCω3, tels que l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexanénoïque (DHA), ont des propriétés anti-inflammatoires et pourraient inhiber la progression du CaP. J'ai donc émis l'hypothèse que les acides gras ω3 seraient bénéfiques contre la croissance et la progression du CaP principalement par leurs propriétés anti-inflammatoires. En utilisant le modèle murin de CaP TRAMP-C2, j'ai constaté qu'un régime enrichi en acides gras ω3 réduisait la croissance du CaP par rapport à un régime enrichi en acide gras ω6 chez les souris non-dépourvues et dépourvues d'androgènes, en induisant une réponse immune antitumorale locale de type Th1-, Th2- et associée aux éosinophiles. Dans le but d’étudier plus en détails les effets de différents sous-types d’acides gras ω3, j’ai constaté que la supplémentation alimentaire en monoacylglycéride (MAG)-EPA réduisait la croissance tumorale en inhibant le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF) et le gène du récepteur 2 de ce facteur de croissance (VEGFR2), ainsi que la taille des vaisseaux sanguins dans les tumeurs TRAMP-C2. J'ai également observé un effet similaire sur le système vasculaire tumoral des patients participant à un essai clinique visant à analyser les effets de la supplémentation en MAG-EPA sur le CaP avant une prostatectomie radicale. Enfin, dans le but d'analyser l'inflammation et de découvrir des biomarqueurs de la progression du CaP, j'ai analysé les effets d'une intervention alimentaire enrichie en acides gras ω3 versus un traitement avec un inhibiteur de la 5α-réductase (5ARI) sur des patients atteints deCaP de faible risque sous surveillance active. J'ai observé que 6 mois de régime alimentaire riche en acides gras ω3 ont entraîné une réduction des taux plasmatiques de cytokines pro-inflammatoires et pro-angiogeniques, ainsi que des cytokines liées à la réponse immunitaire Th2 et Th17. Afin d'évaluer les effets de ces interventions sur les protéines du tissu prostatique, j'ai effectué des dosages de cytokines et des analyses par spectrométrie de masse (MS) dans l'urine clarifiée obtenue après un toucher rectal (urine TR). Je n'ai pas réussi à identifier des variations significatives dans la teneur en protéines, mais j'ai conclu que l’urine TR non clarifiée, contenait deux fois plus de protéines que l'urine clarifiée, suggérant que ce type d’échantillon devrait être utilisé pour les prochaines analyses. Dans l'ensemble, mes résultats confirment l'importance des acides gras ω3 pour la prévention de la progression du CaP et appuient une étude plus approfondie de leurs effets sur la réponse immunitaire, l'angiogenèse et la progression tumorale chez les patients atteints de CaP. / Prostate cancer (PCa) is the most frequently diagnosed cancer in Canadian men with 21,300 new cases and is the third-largest cause of cancer mortality with 4100 deaths in 2017. Epidemiological studies have shown that populations with a diet rich in omega (ω)-3 fatty acids(FA) (e.g. coastal Asian populations) have a low incidence of PCa while populations in Western countries with a diet rich in ω6 FA have higher (almost 60 times) incidence of PCa. Dietary fats influence many biological processes including inflammation which is associated with PCa development and progression. Notably, long-chain ω6 FA (LCω6) have pro-inflammatory properties and could contribute to PCa progression. On the opposite, LCω3 such as eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexanenoic acid (DHA) have anti-inflammatory properties and could inhibit PCa progression. I hypothesized that dietary ω3 FA are beneficial against PCa growth and progression mainly via their anti-inflammatory properties. Using the TRAMP-C2 mouse model of PCa, I found that an ω3 FA-enriched diet reduced PCa growth compared to an ω6 FA-enriched diet in both androgen-deprived and non-deprived mice by inducing local antitumor Th1-, Th2-and eosinophil-related immune response. In the quest to further study the effects of individual ω3 FA subtype, I found that dietary supplementation with monoacylglyceride (MAG)-EPA reduced tumor growth by inhibiting vascular endothelial growth factor (VEGF)and vascular endothelial growth factor receptor-2gene (VEGFR2)expression as well as reducing the size of blood vessels in TRAMP-C2 tumors. I also observed that higher level of EPA reduced the size of blood vessels in prostate in a clinical trial testing MAG-EPA supplementation on PCa patients undergoing radical prostatectomy. Finally, I analyzed the effects of an ω3 FA-rich diet intervention versus treatment with a 5α- reductase inhibitor (5ARI) on low-risk PCa patients under active surveillance. I found that 6 months of ω3 FA-rich diet intervention resulted in a reduction of plasma level of pro-inflammatory and pro-angiogenesis cytokines as well as Th2 and Th17 immune response-related cytokines. In order to assess the effects of these interventions on the prostate tissue, I used cytokines assay and mass spectrometry (MS ) assay to analyze proteins in clarified urine obtained after digital rectal examination (DRE urine). I did not succeed at identifying significant variation in protein levels following the interventions in this sample type but I found that crude (non-clarified) DRE urine contained twice the amount of proteins compared to clarified urine, suggesting that this type of sample should be used for further analysis. Overall, my results confirmed the importance of ω3 FA for prevention of PCa progression and provide the rationale to further investigate their effects on immune response, tumor vasculature and tumor progression in PCa patients.

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative incurable affectant l’intégrité du système dopaminergique des patients. Plusieurs études montrent que le mode de vie ainsi que les habitudes alimentaires influencent l’apparition et la progression de la maladie. Une alimentation riche en acide polyinsaturé oméga-3 (AGPI n-3) montre une protection du système dopaminergique et une diminution de la dégénérescence des neurones présents dans la substance noire (SNpc). L’hypothèse que nous proposons, est qu’une alimentation enrichie en AGPI n-3 permettrait de ralentir la progression de la maladie dans un modèle de souri 6-hydroxydopamine (6-OHDA) ainsi qu’influencer la présence d’agrégats d’alpha-synucléine (αSyn) au cerveau dans un modèle de souris transgénique surexprimant l’αSyn humaine le modèle Thy1-αSyn. Nos résultats présentent une neurorécupération partielle du système dopaminergique avec une alimentation enrichie. Les AGPI n-3 montrent peu d’influence sur les niveaux d’αSyn exprimés. Ils semblent, cependant, moduler les niveaux de différentes protéines synaptiques chez la souris transgénique et permettent d’accroitre la longévité de la vie des souris. / Parkinson's disease (PD) is an incurable neurodegenerative disease affecting the integrity of the dopaminergic system of patients. Several studies suggest that lifestyle and eating habits influence the onset and progression of the disease. A diet rich in omega-3 polyunsaturated acid (n-3 PUFA) shows protective effects on the dopaminergic system and a decrease of the neuronal degeneration in the substancia nigra (SNpc). The hypothesis that we propose is that a diet enriched in n-3 PUFA would slow the progression of the disease in a 6-hydroxydopamine (6-OHDA) mice model and influence the presence of alpha-synuclein aggregates (αSyn) in the brain of a transgenic mice overexpressing the human αSyn, Thy1-αSyn mice. Our results show partial neurorecuperation of the dopaminergic system with an enriched diet. The n-3 PUFAs show little influence on the expression of αSyn levels. Altough, they seem to modulate the levels of different synaptic proteins in transgenic mice and increase mice longevity.

Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La fibrillation auriculaire représente la forme la plus commune d'arythmie cardiaque. Il a été démontré que les acides gras oméga 3 possèdent un effet protecteur au niveau des arythmies ventriculaires. Toutefois, très peu d'études, et pour la plupart très récentes, se sont attardées aux effets de ces acides gras sur les arythmies supraventriculaires. Un premier projet a donc porté sur l'étude des effets des acides gras oméga 3 quant à l'induction de la fibrillation auriculaire chez le chien, en plus d'analyser les niveaux d'expression de protéines formant les jonctions gap. Le diabète constitue un facteur prédisposant pour la fibrillation auriculaire. Dans un second projet, certains paramètres cliniques et des prélèvements d'oreillettes humaines ont été étudiés afin de vérifier si des différences électrophysiologiques étaient présentes entre des patients diabétiques de type 2 et des patients non diabétiques. Les potentiels d'action et les niveaux d'expression de certaines protéines ont été analysés.

Le chémoréflexe laryngé (CRL), un ensemble de réponses physiologiques servant à protéger les voies respiratoires inférieures, est provoqué par la présence de liquide, consiste en une toux accompagnée de déglutition, de la fermeture du larynx, de l’éveil et de l’augmentation de la pression artérielle systémique. Chez un nouveau-né prématuré ou un raton, le CRL est immature et la stimulation de celui-ci provoque une apnée accompagnée de désaturation en O2, de bradycardie, d’un laryngospasme et d’une redistribution du débit sanguin aux organes vitaux. L’apnée du prématuré, le malaise grave du nourrisson et le syndrome de la mort subite du nourrisson sont des exemples de pathologies qui sont très probablement reliées à des évènements cardiorespiratoires observés chez les nouveau-nés prématurés. Le syndrome de la mort subite du nourrisson atteint principalement les garçons et un CRL immature est fortement soupçonné d’y être impliqué dans certains cas. La séparation maternelle néonatale (SMN) est connue pour provoquer un retard de développement du circuit neuronal contrôlant la respiration, mais quel est son effet sur le développement du CRL? Des études montrent que les n-3 PUFA favoriseraient le développement du poumon et du système nerveux central, mais est-ce que ceux-ci ont un effet au niveau du développement de la respiration au sens plus large? L’hypothèse de cette thèse est que l’environnement est capable d’avoir un impact sur le chémoréflexe laryngé chez le jeune raton. La SMN consiste en la séparation des ratons de leur mère et du reste de la portée dans un incubateur à température (35 °C) et humidité (45 %) contrôlés 3 h par jour du 3e jour de vie au 12e. Les expériences ont eu lieu au 14e et 15e jour. La SMN augmente les effets délétères de la stimulation du CRL, surtout chez les mâles. Nous avons réalisé 3 stimulations du CRL (injections de 10µL d’eau à proximité du larynx) séparées par 5 minutes de récupération. L’inhibition cardio-respiratoire due au CRL augmentait avec le nombre de stimulations. Nous avons étudié les courants des neurones des régions impliquées dans le CRL : le noyau du tractus solitaire (NTS, qui est le centre d’intégration des données provenant entre autres du larynx) et le noyau moteur dorsal du nerf vague (DMNV, impliqué dans la bradycardie). Au niveau du DMNV, nous avons observé une augmentation de la fréquence et de l’amplitude des courants postsynaptiques excitateurs (EPSCs) chez les animaux stressés. La tétrodotoxine (TTX) a un effet plus important chez les animaux stressés vs contrôles. Cela nous permet de déduire qu’au niveau du DMNV les afférences arrivant sur ces neurones sont plus nombreuses chez les animaux stressés vs contrôles. Une explication serait que l’élagage synaptique réalisé par la microglie est perturbé par la SMN. L’analyse de la microglie au niveau du NTS et du DMNV montre que le stress modifie le phénotype de la microglie, ce qui perturberait la fonction d’élagage synaptique. Mais l’étude ne démontre pas d’effet du stress au niveau de la communication neurones-microglie. Le stress provoqué par la SMN a des effets délétères sur le CRL, surtout chez les mâles, en provoquant une augmentation de l’inhibition cardio-respiratoire due au CRL. Cet effet serait dû à un défaut de l’élagage synaptique dans les régions impliquées dans le CRL, notamment au niveau des neurones responsables de la bradycardie. Le système respiratoire étant immature chez le nouveau-né prématuré, nous avons testé l’hypothèse que la supplémentation maternelle en acide gras polyinsaturé n-3 (AGPI n-3) pouvait accélérer la maturation de celui-ci. Les expériences ont eu lieu aux 10e et 11e jours de vie chez les ratons. La supplémentation maternelle en AGPI n-3 réduit l’apnée due au CRL et favorise le développement de la réponse ventilatoire à l’hypoxie et des poumons. Cependant, le traitement augmente le nombre d’instabilités respiratoires et provoque un retard de développement de la microglie dont l’impact est inconnu. Les AGPI n-3 seraient un bon traitement pour favoriser le développement du système nerveux contrôlant la respiration; cependant, il faudrait approfondir l’étude afin de s’assurer que certains effets des AGPI n-3 n’aient pas de conséquences indésirables. Le stress favorise les effets délétères dus à la stimulation du CRL chez le raton en augmentant le signal arrivant sur les neurones impliqués dans la réponse cardio-respiratoire au CRL, ce qui pourrait s’expliquer par un défaut d’élagage synaptique. Si l’on doit favoriser le développement du système respiratoire chez l’animal immature, les AGPI n-3 seraient une bonne option. / Laryngeal chemoreflex (LCR) is a set of physiological responses to protect lower airways from liquids and include coughing and swallowing, larynx closure, arousal, and systemic arterial pressure increase. In preterm infants or young rats, LCR is immature and elicits apnea, O2 desaturation, bradycardia, laryngospasm and redistribution of blood flow to vital organs. Apnea of prematurity, apparent life threatening events and sudden infant death syndrome (SIDS) are examples of pathology strongly suspected to be linked to cardiorespiratory events observed in preterm infants. SIDS is more prevalent in males and immature LCR is suspected to be involved in a few SIDS cases. Neonatal maternal separation (NMS) is known to delay development of control of breathing neuronal networks but what is its effect on LCR development? Studies have shown that n-3 PUFA promote lung and central nervous system development but could they have an effect on respiratory development? The thesis hypothesis is that environment could influence LCR in rat pups. NMS consists in the separation of pups from their mother and the rest of the litter in an incubator at a controlled temperature (35°C) and humidity (45%), 3h per day from post-natal day 3 (P3) to P12. Experiments were performed at P14-15. SMN increases deleterious effect of LCR stimulation especially in males. We have performed 3 LCR stimulations (with 10µl of water injected close to the larynx) separated by 5 minutes of recovery for each. We have observed that LCR cardiorespiratory inhibition increased with the number of stimulations. We have studied excitatory currents in neurons in regions involved in LCR: nucleus tractus solitarius (NTS, integration center of information coming from the larynx) and dorsal motor nucleus of the vagus nerve (DMNV, involved in bradycardia). In the DMNV we have seen an increase in excitatory post-synaptic currents (EPSCs) frequency and amplitude in stressed animals. Tetrodotoxin (TTX) has a more important effect on stressed animals vs controls. These findings allow us to hypothesize that afferents arriving on neurons in the DMNV are more numerous in stressed animals than in controls. One explanation of these results could be that synaptic pruning made by microglia is disrupted by NMS. Microglial analysis in the NTS and DMNV shows that NMS changes microglia phenotype which could disrupt synaptic pruning. However, this study did not demonstrate any disturbance from stress in neurons/microglia communication. Stress issuing from NMS delays LCR development, especially in males, by causing an increase in cardio-respiratory inhibition following LCR stimulation. This effect would be due to a synaptic pruning abnormality in neuronal regions involved in LCR, especially those involved in bradycardia. The respiratory system is immature in preterm infants. To accelerate maturation of this system, we have tested the effect of n-3 PUFA maternal supplementation. Experiments were performed in P10-11 rat pups. Maternal supplementation of n-3 PUFA reduced apnea duration caused by LCR stimulation, promoted hypoxic ventilatory response development and lungs development. However, the treatment increases the number of respiratory instabilities and induces a delay of microglial development whose impacts we do not know. N-3 PUFA maternal supplementation could be an interesting treatment to promote control of breathing development. That said, we should further the study to be sure that the unexpected effects of this treatment have no undesirable consequences. Stress increases the deleterious effects of LCR stimulation in rat pups by increasing the signal arriving on neurons involved in LCR cardiorespiratory response. This phenomenon could be explained by a disruption of synaptic pruning. If we look at a treatment to enhance respiratory system development in immature animals, n-3 PUFA is an option which should be considered.

L'endocannabinoïdome constitue un système biologique de large spectre, un acteur important dans le maintien des fonctions homéostatiques qui sont régulés par la diète et l'activité physique. Le microbiote intestinal réfère à la flore bactérienne résidant dans le tubegastro-intestinal, se modulant au gré des changements alimentaires et des stress physiques. La dynamique entre le microbiote intestinal - ou plus largement, le microbiome intestinal - et l'endocannabinoïdome prodigue des avenues intéressantes quant à la promotion d’un mode de vie sain et actif ainsi qu'à l'optimisation de la performance. Dans le cadre de l'étude pilote "Diet influences immediate endocannabinoidome mediators response to exercise in active women" réalisée auprès de dix femmes de 19-32 ans très actives, la réponse directe de certains membres de l'endocannabinoïdome à la suite d'un effort maximal de course corrobore les données répertoriées à cet effet. En contexte de sept jours d'alimentation méditérranéenne contrôlée, ces mêmes métabolites périphériques ont augmenté plus fortement qu'avec la diète occidentale. L'effet de l’intervention nutritionnelle a été mineur sur les familles microbiennes des participantes de cette cohorte. Dans le cadre de l'étude pilote "Diet influences immediate endocannabinoidome mediatorsresponse to exercise in active women" réalisée auprès de dix femmes de 19-32 ans très actives, la réponse directe de certains membres de l'endocannabinoïdome à la suite d'un effort maximal de course corrobore les données répertoriées à cet effet. En contexte de sept jours d'alimentation méditérrannéenne contrôlée, ces mêmes métabolites périphériques ont augmenté plus fortement qu'avec la diète occidentale. L'effet de l’intervention nutritionnelle a été mineur sur les familles microbiennes des participantes de cette cohorte. L'effet de l'activité physique sur l'endocannabinoïdome et le microbiome intestinal transparaît dans le cerveau. La revue de la littérature "Neurobiological processes induced byaerobic exercise through the endocannabinoidome" vise justement l'approfondissement des mécanismes endocannabinoïdes inhérents à la cognition, l'humeur, la neuroinflammation et la douleur en relation avec l'exercice physique. L'exacerbation ou le contrôle de conditions neuropsychologiques à travers les processus de l'endocannabinoïdome et autres médiateurs neuroactifs adjacents est aussi abordé. Ces manuscrits s'inscrivent dans une lignée limitée d'études adressant la synergie de l'endocannabinoïdome et du microbiome intestinal dans la santé métabolique et mentale et par extension, dans la performance. Ce mémoire rassemble les études à ce sujet en plus de suggérer des moyens d'ajuster plus judicieusement l'activité physique et la diète en respect de l'axe microbiome intestinal-endocannabinoïdome. / The endocannabinoidome is a broad-spectrum biological system, an important actor in the maintenance of homeostatic functions that are regulated by diet and physical activity. The gut microbiota refers to the bacterial flora residing in the gastrointestinal tract, modulated with dietary changes and physical stress. The dynamics between the gut microbiota - or more broadly, the gut microbiome - and the endocannabinoidome offer interesting paths in the promotion of a healthy and active lifestyle as well as in the optimization of performance. As part of the pilot study "Diet influences the immediate response of endocannabinoid mediators to exercise in active women" carried out with ten very active women of 19-32 years of age, the direct response of some members of the endocannabinoidome as a result of maximum course effort corroborates prior data in the domain. In the context of a seven-day controlled Mediterranean diet, these same metabolites increased more strongly than with the Western diet. The effect of the nutritional intervention was minor on the microbial families of the participants of this cohort. The effect of physical activity on the endocannabinoidome and the gut microbiome is reflected in the brain. The literature review "Neurobiological processes induced by aerobic exercise through endocannabinoidome" aimed to deepen the endocannabinoid mechanisms inherent in cognition, mood, neuroinflammation and pain relatively to physical exercise. The exacerbation or control of neuropsychological conditions through the processes of endocannabinoidome and other adjacent neuroactive mediators was also discussed. These manuscripts are part of a limited line of studies addressing the synergy of the endocannabinoidome and gut microbiome in metabolic and mental health and by extension, in performance. This thesis brings together studies on this subject in addition to suggesting more ways to judiciously adjust physical activity and diet while respecting the gut microbiome-endocannabinoidome axis.