Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La perche commune, Perca fluviatilis L. est un poisson maigre (moins de 2% de lipides dans le filet) mais dont les teneurs en acides gras polyinsaturés de la famille n-3 (AGPIn-3) et principalement en acide docosahexaènoque (DHA) sont très élevées (40% des AG totaux). L’objectif de ce travail est d’étudier les facteurs qui influent sur le métabolisme lipidique chez la perche et qui assurent ces taux élevés de DHA. Les hypothèses testées qui permettraient d’expliquer les fortes teneurs en DHA sont une incorporation préférentielle de cet AG ainsi qu’une capacité, typique des poissons d’eau douce, à bioconvertir le 18:3n-3 présent dans l’alimentation en AGPI n-3 supérieur, EPA et DHA. Pour tester ces hypothèses nous avons mis en place trois expérimentations. Dans un premier temps, nous avons caractérisé les lipides des différents tissus impliqués dans le métabolisme lipidique en observant leurs teneurs en lipides totaux, neutres et polaires et leur composition en acides gras. Dans un deuxième temps nous avons déterminé et hiérarchisé les facteurs ayant un effet sur la teneur en lipides et la composition en AG en utilisant un plan d’expérience multifactorielle. Enfin, nous avons étudié plus particulièrement l’effet de la composition en acides gras de la source alimentaire sur la composition en AGPI n-3 des tissus, l’activité enzymatique et l’expression des gènes codant pour les enzymes impliquées dans la bioconversion des AG. Le génome de la perche n’étant pas séquencé pour l’instant, le premier travail a été de mettre au point les protocoles de dosage d’activité enzymatique et d’expression génique chez cette espèce. La qualité nutritionnelle de la perche a été vérifiée, avec la mise en évidence de taux élevés de DHA dans tous les tissus. Dans le muscle la teneur en lipides est stable. La teneur en AGPI est élevée (40-60% des AG totaux), avec des teneurs élevées en DHA (35-45% des AG totaux) qui est l’AG majoritaire dans ce tissu. La teneur en lipides du foie et du tissu adipeux est variable en fonction de l’aliment. Le tissu adipeux est le lieu de stockage de l’énergie, il contient entre 85-90% de lipides dont 30-50% sont sous forme mono-insaturée, principalement représentés par le 18:1n-9. Le foie a une composition en AG intermédiaire entre celle du muscle et celle du tissu adipeux, le DHA étant là aussi l’AG majoritaire. Nos résultats ont complété ceux de la littérature en donnant des informations sur la répartition et la teneur en lipides neutres et polaires des tissus (Muscle LN/LP= 50/50 ; Foie LN/LP= 60/40 ; Tissu adipeux : LN/LP= 90/10), ainsi que sur leur profil en acides gras (les lipides polaires sont composés majoritairement d’AGPI alors que les lipides neutres sont plus riches en acides gras saturés). Ils ont permis de mettre en évidence une spécificité du profil en acides gras en fonction du tissu ou du type de lipides. L’hypothèse de bioconversion des AGPI a été vérifiée puisque la delta 6 désaturase a été détectée dans le foie, l’intestin, le cerveau. De plus, son activité a été mise en évidence dans le foie. L’hypothèse d’incorporation préférentielle de certains acides gras a également été vérifiée, avec une incorporation préférentielle d’AGMI dans le tissu adipeux et d’AGPI dans le filet et le foie. Concernant l’effet des facteurs étudiés, nos résultats ont montré qu’il existe un déterminisme différent en fonction de l’acide gras.. La nature des lipides alimentaires est le facteur le plus important, il a un effet direct ou en interaction avec d’autres facteurs sur le profil en AG des tissus. Nos résultats ont montré que si l’alimentation est le facteur principal de variation, dans des conditions de croissance limitée, sur un poisson de taille commerciale, une teneur de 3% de DHA et de 2% d’EPA dans l’aliment est suffisante chez la perche pour obtenir une composition en acides gras du filet de bonne qualité pour le consommateur avec une bioconversion des AGPI n-3 limitée / Perca fluviatilis L. (Eurasian perch) is characterized by a low intramuscular amount of lipids (<2%) and a high poly-unsatured fatty acid (PUFA) content. Docosahexaenoic acid (DHA, 22:6n-3) is present in a high proportion (40% of total fatty acid). The aims of this work are twofold: first to analyse the factors that could influence the lipid metabolism of Perca fluviatilis L. and second to identify factors that could explain the elevated contents of DHA in this fish. Assumptions, which have been tested to explain the high concentration of DHA, are a selective incorporation of this fatty acid and the ability of this fish to transform 18:3n-3 present in the diet into higher PUFA n-3, EPA and DHA; typical capacity of freshwater fish (bioconversion assumption). Three experiments have been conducted to test these assumptions. First, we described lipid composition of the different tissues, which play a role in lipid metabolism, by distinguishing total, neutral and polar lipids. Second, we identified and classified the factors influencing the lipid content and fatty acid composition by using a multifactorial approach. Third, we analysed the effect of diet fatty acid composition on PUFA n-3 tissues composition, enzymatic activity and genes expression, which code for enzymes implicated in fatty acid bioconversion. As Perca fluviatilis L. genome is not sequenced for the moment, the first work was to construct experiments for dosing enzymatic activity and gene expression in this species. Concentration of DHA was elevated in all the tissues we analysed, showing the good nutritional quality of Perca fluviatilis L. In the fillet, lipid content was stable. PUFA content was high (40-60% of total fatty acid), with elevated contents in DHA (35-45% of total fatty acid), which was the main fatty acid of this tissue. Lipid content in the liver and the fat tissue was variable according to the type of food. Adipose tissue, that is the lipid storage tissue in this species, was composed of 85-90% of lipid, of which 30-50% are mono-unsatured fatty acids (MUFA), mainly 18:1n-9. Liver fatty acid composition presented characteristics in an intermediate position between fatty acid composition of the fillet and the adipose tissue, but DHA was still the most abundant fatty acid. Our results were in accordance with literature. They added informations on the distribution and the concentration in neutral and polar lipids (NL and PL) of the tissues we studied (fillet NL/PL=50/50; Liver: NL/PL=60/40; adipose tissue: NL/PL=90/10), and on their composition in fatty acid (polar lipids are mainly composed of PUFA whereas neutral lipids are richer in saturated fat acids). Our results showed that the profile in fat acid depended on the tissue and the type of lipids. Our assumption of the ability of Perca fluviatilis L. to transform PUFA was verified because we were able to detect delta 6 desaturase in the liver, intestine, and brain. Moreover, the activity of this enzyme was put in evidence in the liver. Our assumption of selective incorporation of some fatty acids was also verified, MUFA being preferentially absorbed in the adipose tissue and PUFA in the fillet and the liver. Regarding the effect of factors we studied, our results showed that a differential determinism existed according to the type of fatty acid. The nature of lipids contained in the diet was the most important factor. This factor could influence the profile of fatty acid in the tissues through a direct effect or in interaction with other factors. Although the diet is the main factor of variation, our results showed that under condition of limited growth and for a fish with a commercial size, a content of 3% of DHA and 2% of EPA in the diet was sufficient to obtain, in the fillet, a composition in fatty acids of good quality for consumers with a limited bioconversion of PUFA

La capacité des microalgues à accumuler des quantités importantes de lipides de réserve font de ces organismes de bons candidats pour envisager une production durable de biocarburants (biodiesel). Cependant, des verrous d’ordre technologique et biologique persistent avant d’atteindre une production économiquement viable. Dans le but de mieux comprendre les mécanismes et biosynthèse et d’accumulation des lipides chez les microalgues et de proposer des voies d’amélioration biotechnologiques, nous avons développé deux approches expérimentales complémentaires en utilisant la microalgue Chlamydomonas reinhardtii comme modèle. La première a été de caractériser par des techniques de protéomique et de lipidomique la composition des gouttelettes lipidiques s’accumulant en réponse à une carence en azote. Les données de protéomique nous ont permis de montrer que les gouttelettes lipidiques étaient des structures cellulaires dynamiques impliquées non seulement dans le stockage, mais aussi dans la biosynthèse, la remobilisation et le « trafficking » des lipides. Les protéines identifiées au cours de cette étude nous fournissent des gènes cibles d’intérêt pour mieux comprendre les voies de biosynthèse des triacylglycérols et accroître l’accumulation d’huile. La seconde approche, de génétique formelle, a consisté à rechercher puis à caractériser des mutants isolés à partir d’une banque de mutants d’insertion de C. reinhardtii. Deux mutants d’intérêt, l’un affecté dans la composition en acides gras (crfad7) et l’autre capable d’accumuler des lipides en l’absence de stress (coa1, pour constitutive oil accumulator 1), ont été isolés. / The ability of microalgae to accumulate high amounts of reserve lipids makes these organisms good candidates for the production of sustainable biofuel (biodiesel). However, both technological and biological bottlenecks remain to be overcome before profitable production is reached. With the aim to better understand lipid metabolic pathways in microalgae and further propose new strategies for biotechnological improvement, we have developed two complementary experimental approaches in the model microalga Chlamydomonas reinhardtii. As a first approach, we performed a proteomic and lipidomic characterization of oil bodies isolated from nitrogen-deprived cells. Based on proteomic data, we have concluded that oil bodies are dynamic structures involved not only in the storage, but also in oil biosynthesis, degradation and lipid homeostasis. The proteins identified in this study should provide useful targets for genetic studies aiming at increasing our understanding of triacylglycerol synthesis and further improve intracellular oil accumulation. The second approach, based on the development of a forward genetic screen, aimed at searching and further characterizing mutants isolated from a C. reinhardtii insertion library. Two mutants of interest, one affected in the fatty acid composition (crfad7), the other (coa1, for constitutive oil accumulator 1) able to accumulate reserve lipids in the absence of stress, have been isolated. The crfad7 mutant, affected in the expression of the unique ω3 fatty acid desaturase present in the C. reinhardtii genome, has been complemented and subjected to extensive phenotypical characterization.

Le tissu adipeux périprostatique (TAPP) est potentiellement impliqué dans l’agressivité du cancer de la prostate (CaP). Nous avons identifié une association négative entre un taux élevé d’acide linoléique (AL) et d’acide eicosapentaénoïque (EPA) dans le TAPP, l’agressivité de la maladie et la migration des cellules cancéreuses in vitro. La migration des cellules tumorales est liée au phénomène de transition épithélio-mésenchymateuse (TEM), induit par des facteurs du microenvironnement, dont le TGFb et l’hypoxie. Nous avons démontré dans le CaP la signification clinique de la TEM et son facteur de transcription clé Zeb1, dont l’expression augmente lors de la progression du cancer avec un impact sur la survie. Nous avons ensuite montré que l’incorporation de l’AL et de l’EPA dans la membrane plasmique des cellules cancéreuses prostatiques inhibe la migration cellulaire et l’expression de Zeb1 induite par le TGFb et l’hypoxie, in vitro et ex vivo. Nous avons également démontré que l’expression de Zeb1 est dépendante d’une entrée SOCE, impliquant le canal SK3, et régulée par l’AL et l’EPA. Cette régulation de l’entrée calcique par l’AL et l’EPA a également été observée ex vivo dans des explants de CaP humains. / Periprostatic adipose tissue (PPAT) has been suggested to be involved in the modulation of prostate cancer (PCa) progression. We demonstrated herein that low contents of linoleic acid (LA) and eicosapentaenoic acid (EPA) in PPAT are associated with PCa aggressiveness and cancer cell migration in vitro. Cell migration is linked to the process of epithelial-mesenchymal transition (EMT), induced by microenvironmental factors, such as TGFb and hypoxia. We demonstrated in PCa the clinical value of EMT and its key transcription factor Zeb1, which expression increases with the stages of PCa progression, with an impact on survival. Then we have shown, in vitro and ex vivo, that the incorporation of LA and EPA into the plasma membrane of PCa cells inhibits TGFb- and hypoxia-induced cell migration and Zeb1 expression. We also demonstrated that Zeb1 expression is dependent on SOCE influx, involving SK3 channel, and regulated by LA and EPA. This regulation of calcium entry by LA and EPA has also been observed ex vivo in human PCa slices.

La carence en donneurs de méthyle est assez fréquente dans la période périnatale et au cours du vieillissement. Les donneurs de méthyle alimentaires, l'acide folique et la vitamine B12, influencent la teneur cellulaire en S-adénosylméthionine et S-adénosylhomocystéine et en homocystéine. Le lien entre les donneurs de méthyle et le métabolisme énergétique n'est pas connu, en dépit de leur rôle dans les voies liées à l'épigénétique et la synthèse de molécules méthylées. Nous avons évalué les conséquences d'un régime alimentaire déficient donneur de méthyle, dans le myocarde des ratons au moment du sevrage, soumis à une carence durant la gestation et la lactation. Le régime carencé augmente l'homocystéine plasmatique et S-adénosylhomocystéine myocardique. Les résultats mettent en évidence une cardiomyopathie hypertrophique et un déficit global de l'oxydation des acides gras avec acylcarnitines plasmatiques. Les liens entre le métabolisme des mono-carbones, l'oxydation mitochondriale des acides gras et de cardiomyopathie ont été constatées par des corrélations entre l'homocystéine et les acylcarnitines et le peptide natriurétique de type B. La carence en donneurs de méthyl peut être une condition aggravante de la cardiomyopathie en altérant l'oxydation des acides gras à travers une expression modifiée de PPAR[alpha] et ERR[alpha] et un déséquilibre de l'acétylation / méthylation de PGC1[alpha]. Nous avons montré que l'Hcy et Apo A-I ont été deux facteurs métaboliques déterminants de l'ABI dans une population ambulatoire de volontaires âgés d'une région rurale de la Sicile. L'influence négative de l'Hcy sur Apo A-I et sur le métabolisme des HDL ouvre des nouvelles perspectives sur l'implication de l'Hcy dans la physiopathologie de l'athérothrombose / The deficiency in methyl donors is prevalent in the perinatal period of life and in aging. Dietary methyl donors, folate and vitamin B12, influence the cellular content in Sadenosylmethionine and S-adenosylhomocysteine and increases homocysteine. The link between methyl donors and energy metabolism is not known, despite their role in pathways related to epigenetics and synthesis of methylated molecules. We evaluated the consequences of a diet lacking methyl donors, in myocardium of weaning rats from dams subjected to deficiency during gestation and lactation. The deficient diet increased plasma homocysteine and myocardium Sadenosylhomocysteine. The results evidenced a hypertrophic cardiomyopathy with a global deficit in fatty acid oxidation with increased plasma acylcarnitines. The links between one-carbone metabolism, mitochondrial fatty acid oxidation and cardiomyopathy were ascertained by correlations between hyperhomocysteinemia, short-, medium- and long-chain acylcarnitines, and type-B natriuretic peptide. Methyl donor deficiency may be an aggravating condition of cardiomyopathy by impairing fatty acid oxidation through altered expression of PPAR[alpha] and ERR[alpha] and imbalanced acetylation/methylation of PGC1[alpha]. Finally, in a clinical study we sshowed that the Hcy and Apo A-I were two metabolic factors that influence the « anckle brachial index » in an ambulatory aged Sicilian population. The influence of homocysteine on Apo A-I and HDL metabolism provides new insights on its role on vascular diseases, at a cross-point between atherosclerosis and atherothrombosis

Les parasites Leishmania sont les agents responsables de la leishmaniose viscérale (LV), mucocutanée (LM) ou cutanée (LC) chez l'homme et de la leishmaniose canine (CanL). Ces parasites sont phagocytés par les macrophages humains et animaux où ils vont se transformer de promastigote en amastigote. Nous avons identifié et analysé les lipides impliqués dans le processus de transformation dans le complexe de Leishmania donovani et infantum. Quatre classes de lipides, les phospholipides, les acides gras libres, les triglycérides et les stérols ont été étudiés. De même, nous avons analysé la composition en acides gras des lipides totaux chez neuf espèces de Leishmania isolées en Tunisie, dont quatre souches de L. infantum, deux souches de L. major et deux souches de L. tropica et une souche de L. infantum de chien. Durant nos premiers travaux, la composition en acides gras des lipides totaux a été analysée et nos résultats montrent une augmentation des acides gras et du cholestérol et une diminution des triglycérides et de l'ergostérol durant la transition entre les promastigotes et les amastigotes. En ce qui concerne les classes de phospholipides, nous avons trouvé une proportion accrue de sphingomyéline et de phosphatidylsérine et une proportion réduite de phosphatidylinositol et de lysophosphatidyléthanolamine. Pour la composition en acides gras, une augmentation significative des acides gras n-7 a été observée chez les amastigotes, quant aux acides gras n-6 totaux, ils ont diminué chez les PL. Plusieurs changements ont également été observés au niveau des TG et des acides gras libres, en particulier, les acides gras n-7 et 20: 4n-6 ont été fortement augmentés, alors que les acides gras n-9 et les précurseurs n-6 ont diminué. Pour la deuxième étude, les résultats trouvés dans nos premiers travaux qui concernent la présence de proportions très élevés de 18 : 2n-6 contre de faible proportion de l’AA (20 :4n-6) ainsi que l’absence ou la très faible proportion de 18 :3n-3 ont été confirmés. De plus, L. major présentait une proportion plus élevée de 14 : 0 (acide myristique), 18: 3n-6 (acide gamma-linoléique) et une plus faible proportion de n-3, y compris 18: 3n-3 (acide alphalinoléique) et 22: 6n-3 (acide docosahexaénoïque) comparé à L. infantum et L. tropica. Après la supplémentation de l'acide oléique (AO), l'acide arachidonique (AA) et l’acide docosahexaénoïque (DHA) sur deux souches de L. infantum utilisées pour infecter les macrophages : un isotype MON-24 responsable de la leishmaniose cutanée et un MON-1 causant la leishmaniose viscérale ; nous avons constatés que les AA et DHA augmentaient la virulence du parasite, tandis que L’AO diminuait leur virulence / Leishmania parasites are the causative agents of visceral (LV), mucocutaneous (LM) or cutaneous (LC) leishmaniasis in humans, canine leishmaniasis in dogs (CanL), and leishmaniases in other mammals .The parasites are phagocytosed by human and animal macrophages where they will transform from promastigote to amastigote. We identified and analyzed the lipids involved in the transformation process in the Leishmania donovani complex. Four classes of lipids, phospholipids (PL), free fatty acids (FA), triglycerides (TG) and sterols were studied.Similarly, we analyzed the fatty acid composition of total lipids in nine Tunisian Leishmania isolates, including five strains of L. infantum (four human and one canine), two strains of L. major and two strains of L. tropica.In our early work, the fatty acid composition of total lipids was analyzed and our results show an increase in fatty acids and cholesterol and a decrease in triglycerides and ergosterol during the transformation of promastigotes into amastigotes. For phospholipid classes, we found an increase in sphingomyelin and phosphatidylserines and a decrease in phosphatidylinositols and lysophosphatidylethanolamines during processing. For the fatty acid composition, a significant increase of n-7 fatty acids was observed in amastigotes, as for n-6 total fatty acids, they decreased in PLs. Several changes have also been observed in TG and free fatty acids, in particular, n-7 and 20: 4n-6 fatty acids have been greatly increased, whereas n-9 fatty acids and n-6 ??precursors have been significantly increased. decreased.The study of the fatty acid composition of the 9 Tunisian strains of Leishmania confirmed, in the first place, our results found in our first works concerning the presencevery high proportions of 18: 2n-6 against low proportion of AA (20: 4n-6) as well as the absence or very low proportion of 18: 3n-3.In addition, the comparison of the fatty acid compositions of the three species studied: L. infantum, L. major and L. tropica showed that L. major had a higher proportion of 14: 0 (myristic acid), 18: 3n- 6 (gamma-linoleic acid) and a lower proportion of n-3, including18: 3n-3 (alpha-linoleic acid) and 22: 6n-3 (docosahexaenoic acid) compared to L. infantum and L. tropica. After supplementation of oleic acid (AO), arachidonic acid (AA) and docosahexaenoic acid (DHA) on two L. infantum strains used to infect macrophages: a MON-24 isotype responsible for cutaneous and a MON-1

Les acides gras libres et liés, comprenant les acides monocarboxyliques saturés et insaturés, les acides dicarboxyliques, les (α, β, ω, et ω-1) hydroxyacides et les acides phénoliques, ont été analysés le long d'une carotte sédimentaire de Cadagno (Suisse) dans le but de déterminer les variations des sources et des conditions de déposition de la matière organique en fonction de la profondeur. Les résultats montent que des événements épisodiques tels que les avalanches, glissements de terrains, crues torrentielles, sont plus fréquents entre 0 et 51 cm. Par contre, entre 51 et 245 cm, la sédimentation était plus calme, faible et caractérisée par une contribution plus élevée de la matière organique des plantes supérieures. L'étude microscopique de la matière organique confirme aussi ces résultats. Des acides gras branchés iso- et anteiso- ayant un nombre d'atomes de carbone entre C21 et C29 non mentionnés dans la littérature géochimique jusqu'à présent, ont été détectés dans les fractions liées. Ils proviennent probablement des bactéries spécifiques à ce lac. Finalement, il a été démontré que la source des α- et β-hydroxyacides sédimentaires ayant un nombre d'atomes de carbone < c10 est la même que celles de leurs homologues supérieurs, c.à.d., les bactéries gram-négatives.

Ce travail de thèse vise l'étude des effets des étapes de récolte et de concentration des cellules, sur la dégradation des fonctionnalités de Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus CFL1. Cet objectif s'accompagne de l'identification des mécanismes physiologiques qui expliquent les différences observées. La mise en œuvre de conditions de stress modéré, permettant aux cellules de s'adapter au stress ultérieur de congélation, constitue le troisième volet abordé dans cette thèse. Lors de la première partie du travail, l'effet d'une acidification en fin de fermentation sur la cryotolérance des cellules a été analysé. Un plan d'expériences a permis de définir la condition optimale d'acidification (pH 5,25 pendant 30 min) induisant une adaptation des cellules. Elle conduit à une meilleure résistance à la congélation et au stockage à -20 °C. Deux mécanismes physiologiques à l'origine de cette adaptation ont été identifiés. Le premier est lié à l'augmentation de la concentration de l'acide gras membranaire C18:1. Le deuxième, caractérisé pour l'analyse du protéome cytoplasmique, correspond à une réduction du métabolisme azoté, une augmentation des métabolismes énergétique et nucléotidique, et à une synthèse plus importante de protéines de stress. Dans une deuxième étape, les cellules ont été concentrées selon différentes conditions de centrifugation (vitesse de rotation, durée et température). Celles-ci n'ont pas d'effet sur la résistance de Lb. bulgaricus CFL1 à l'étape de concentration elle-même, mais présentent un effet faible mais significatif sur leur cryotolérance. Les évolutions de la résistance des cellules à la congélation et au stockage étant opposés, l'effet des conditions de centrifugation sur les cellules stockées à long terme est cependant négligeable. La troisième partie de ce travail a permis de quantifier l'impact de la concentration des cellules par microfiltration, sur leur résistance aux différentes étapes du procédé et sur l'état physiologique de Lb. bulgaricus CFL1. Les résultats montrent que les cellules sont moins résistantes à l'étape de microfiltration qu'à la centrifugation. Par contre, la résistance à la congélation augmente significativement (entre 28 % et 88 %) selon les conditions de microfiltration appliquées, par rapport à la centrifugation. La meilleure cryotolérance a été obtenue pour une vitesse tangentielle égale à 2,01 m.s-1 et une pression transmembranaire de 0,15 MPa. Cette meilleure résistance est liée à une augmentation des teneurs en acides gras C16:0, 18:1 et cycC19:0, ainsi qu'à une réduction de la concentration en C14:0. Les résultats des analyses protéomiques montrent aussi que les cellules les plus actives et les plus résistantes voient leur métabolisme énergétique augmenter, alors que leur métabolisme général et azoté est, au contraire, réduit. Finalement, ce travail propose deux voies intéressantes pour l'adaptation de Lb. bulgaricus CFL1, en vue d'améliorer sa cryotolérance. Certaines réponses physiologiques générales induisant ces adaptations cellulaires ont pu être identifiées, aux niveaux membranaire et cytoplasmique.