Thèse (D. en science de l'environnement)--Université du Québec à Montréal, 2005. / En tête du titre: Université du Québec à Montréal. Comprend des réf. bibliogr. Publié aussi en version électronique.

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

Le stress oxydant est défini comme le déséquilibre entre le système pro-oxydant et le système de défense antioxydant en faveur du système pro-oxydant. Il est impliqué dans le processus du vieillissement et dans l'apparition de la plupart des pathologies associées à l'âge. Ces maladies dégénératives altèrent profondément la qualité de vie des personnes âgées. L'organisme est doté d'un système de défense antioxydant mais son efficacité diminue avec l'avance en âge. Ce système comporte des antioxydants enzymatiques et non enzymatiques. Ces derniers sont apportés essentiellement par l'alimentation. En conséquence, une nutrition équilibrée et particulièrement riche en antioxydants peut constituer un facteur clé pouvant moduler le stress oxydatif.Le statut antioxydant total (TAS) reflète la capacité globale de l'organisme à se défendre contre les ERO et permet une bonne estimation du niveau de l'équilibre pro-oxydant / antioxydant. Objectifs : Les objectifs de cette étude visent à déterminer la relation entre la consommation à long terme d'aliments fonctionnels riches en antioxydants (AFRAO), d'une part et, d'autre part, le TAS, les niveaux plasmatiques des antioxydants vitaminiques (E,C) et le niveau oxydatif estimé par le taux des substances réagissant avec l'acide thiobarbiturique (TBARS). Méthodologie: Notre étude porte sur 330 sujets, âgés de 68 à 82 ans, en bon état de santé, sélectionnés aléatoirement à partir des 1793 participants de la cohorte NuAge (Étude longitudinale québécoise sur la nutrition comme déterminant d'un vieillissement réussi) à l'entrée de l'étude. Les marqueurs biochimiques ont été mesurés respectivement par spectrophotométrie pour: le TAS (activité antioxydante totale et résiduelle) et par HPLC (chromatographie liquide à haute performance) pour les vitamines C et E, le taux des TBARS et l'acide urique. La consommation d'AFRAO au cours de la vie a été estimée par un questionnaire validé de fréquence de consommation d'aliments fonctionnels en se basant sur un sous-groupe de 27 aliments riches en antioxydants. Résultats : Les résultats montrent que la consommation quotidienne d'aliments fonctionnels riches en antioxydants est positivement corrélée avec le TAS (r=0.314 P<0,001), les niveaux plasmatiques de vitamine C (r=0.183 p=0.001) et d'[alpha] tocophérol (r=0.168 p=0.003) et d'acide urique (r=0,178; p=0,002). Des associations inverses significatives ont été observées entre la consommation d'AFRAO et les taux plasmatiques en TBARS (r= -0,152; p= 0,006) ainsi que le rapport [gamma]/[alpha] tocophérol (r= -0,127; p = 0,024). Un modèle de régression multivarié montre que l'association entre la fréquence de consommation des AFRAO et le TAS demeure significative après ajustement pour les variables de confusion potentielles soit le sexe, les TBARS, les vitamines C et E, et l'indice de masse corporelle (IMC). Conclusion : Ces résultats suggèrent que la consommation d'AFRAO renforce le système de défense contre le stress oxydant en augmentant le statut antioxydant total. Une alimentation riche en antioxydants aurait le potentiel de rétablir l'équilibre pro oxydant / antioxydant et de promouvoir une vieillesse sans pathologie.

Au sein de notre organisme, l'équilibre entre les systèmes oxydants et antioxydants est étroitement contrôlé pour le maintien des fonctions biologiques vitales. Le stress oxydatif, défini comme un déséquilibre de la balance oxydative en faveur de l’oxydation, conduit à l’apparition de dégâts cellulaires associés au développement et à l’aggravation de très nombreuses pathologies ainsi qu’au vieillissement, notamment cutané. De nombreuses études visent à montrer les bénéfices d’une supplémentation en antioxydants dans la prévention des dommages liés au stress oxydatif. Dans ce sens, nos travaux ont porté sur l’identification de nouvelles sources naturelles d’antioxydants, valorisables comme ingrédients actifs dans des formulations nutraceutiques. Pour cela, nous avons sélectionné et extrait trente matières premières végétales et étudié les propriétés antioxydantes des extraits végétaux obtenus. Quatre extraits prometteurs ont été sélectionnés et caractérisés chimiquement afin d’identifier les composés phénoliques responsables de leurs propriétés antioxydantes. La contribution individuelle de ces composés phénoliques au potentiel antioxydant global des extraits a été estimée. Nous avons également étudié l’efficacité des extraits antioxydants sélectionnés sur le vieillissement cutané in vitro, par une étude globale de transcriptomique sur microarray, et confirmé les propriétés antioxydantes de ces extraits sur fibroblastes dermiques humains. / Within our body, the balance between oxidants and antioxidant systems is tightly controlled to maintain vital biological functions. Oxidative stress, defined as an imbalance of the oxidative balance in favor of oxidation, leading to the onset of cellular damage associated with the development and exacerbation of many diseases and with aging, including skin aging. Many studies aim to demonstrate the benefits of antioxidant supplementation in the prevention of damage related to oxidative stress. In that way, our work focused on identifying new sources of natural antioxidants, to value as active ingredients in nutraceutical formulations. For this, we selected and extracted thirty plant raw materials and studied the antioxidant properties of extracts obtained. Four promising extracts were selected and chemically characterized to identify the phenolic compounds responsible for their antioxidant properties. The individual contribution of these phenolic compounds to total antioxidant potential of extracts was estimated. We also studied the effectiveness of the selected antioxidants extracts on skin aging in vitro, by a transcriptomic study on microarray, and confirmed the antioxidant properties of these extracts on human dermal fibroblasts.

Le but de cette étude était de déterminer l'influence des différentes techniques de vinification sur la composition phénolique et les activités biologiques des moûts et des vins issus de raisins de Syrah et de Cabernet sauvignon appartenant à deux régions libanaises distinctes (vallée de la Bekaa et la région de Chouf) et à deux millésimes consécutifs (2014 et 2015). Parmi ces procédés, les effets de la macération pré-fermentaire à froid et à chaud, du traitement enzymatique, de deux souches de levures commerciales et les agents de collage ont été discutés dans notre étude. L'analyse des composés phénoliques par spectrophotométrie et HPLC a montré que la macération pré-fermentaire à chaud entraine une meilleure extraction des composés phénoliques que la macération pré-fermentaire à froid. L‟extraction des tanins et des polyphénols totaux sont favorisés par la température et le prolongement de la macération. L‟extraction des anthocyanes est aussi favorisée par la température mais à courte durée puisque le prolongement de la macération entraine une dégradation de ces composés. Les moûts et les vins issus de l‟addition d‟enzymes pectolytiques au début de la phase de macération montrent des activités antioxydantes et des concentrations en polyphénols totaux plus élevées comparés à celles réalisées sans ajout d‟enzymes. La fermentation alcoolique provoque une diminution de la concentration des polyphénols totaux ce qui révèle des différences significatives entre les vins fermentés par les deux souches de levures X et Y. Après fermentation alcoolique, la quasi-totalité des échantillons de vin ont présenté une augmentation de leur pourcentage d'inhibition avec l'apparition de nouveaux types d'activités biologiques qui n'existait pas au niveau des moûts. A la fin, les résultats montrent l‟importance de bien choisir le type de colle selon le type de vin ainsi que de minimiser la dose de collage appliquée afin de conserver la teneur en composés phénoliques du vin. / The aim of this study was to determine the influence of different winemaking techniques on phenolic composition and biological activities of musts and wines from grapes of Syrah and Cabernet sauvignon from two distinct Lebanese regions (Bekaa valley and Chouf district) and two consecutive vintages (2014 and 2015). Among these processes the impacts of pre-fermentative cold and heating maceration, enzymatic treatment, two different commercial yeast strains and fining agents were discussed in our study. Spectrophotometric and HPLC analysis of phenolic compounds showed that the pre-fermentative heating maceration leads to a better extraction of phenolic compounds than the pre-fermentative cold maceration. Tannins and total polyphenols extraction are favored by the temperature and the prolongation of maceration. Extraction of anthocyanins is also favored by the temperature with short duration since the extension of the maceration leads to a degradation of these compounds. Maceration enzymes addition at early stage of maceration, promoted higher concentration of total polyphenol and antioxidant activity compared to those macerated without added enzymes. Alcoholic fermentation results in a decrease of total polyphenols content which revealed differences between wines derived from X and Y strains. After alcoholic fermentation, almost all of the wine samples presented an increase of their percentage of inhibition with the occurrence of new types of biological activities which doesn‟t existed at must level. At the end, the results showed the importance of selecting a fining agent according to the type of wine and to minimize the dose of fining applied in order to conserve the content of phenolic compounds in wine.

Chaque année, la grippe provoque des centaines de milliers de décès dans le monde. Dans le cas d’infections sévères, il a été démontré que la génération excessive de molécules inflammatoires telles que les cytokines et les chimiokines, la sécrétion d’espèces réactives dérivées de l'oxygène ainsi que l’afflux massif de cellules immunitaires innées et adaptatives dans les voies respiratoires contribuent à la génération de dommages pulmonaires aigus et contribuent à l'immunopathologie reliée à l’infection. Tenant compte de ce fait, le défi actuel dans le traitement de la grippe est de contrôler la réponse inflammatoire tout en inhibant la réplication virale afin de permettre à l'organisme de se défendre contre les infections sévères à l'influenza. Des études récentes ont montré que l’activation du récepteur nucléaire PPARγ par ses ligands, tel que la 15d-PGJ[indice inférieur 2], diminuait l’inflammation pulmonaire et améliorait la survie des souris infectées avec des doses létales du virus influenza. Mis à part ses effets sur PPARγ, le ligand 15d-PGJ[indice inférieur 2] est aussi connu pour activer le facteur nucléaire antioxydant Nrf2. Il a été montré que Nrf2 réduit la réplication du virus influenza. Cependant, son mode d'action dans cette fonction nécessite une clarification. De manière intéressante, une étude a montré que Nrf2 réduit l’inflammation pulmonaire en régulant l’expression de PPARγ et ceci dans un modèle murin du syndrome de détresse respiratoire aigu. Les résultats de ces études précédentes mènent à l’hypothèse que les voies de PPARγ et Nrf2 interagissent fonctionnellement et qu'elles sont impliquées dans la réduction de l’inflammation induite lors d'infections sévères causées par l'influenza. L’objectif général de cette étude est donc de mieux comprendre les mécanismes protecteurs de PPARγ et Nrf2 dans la régulation de l’inflammation et la réplication virale suite à une infection par le virus influenza. Nos résultats ont démontré premièrement que le fait de cibler les deux voies moléculaires PPARγ et Nrf2, permet une inhibition significative de l’inflammation et de la morbidité liée à l’infection. Dans un deuxième temps, nos résultats dévoilent le mécanisme antiviral de Nrf2 et démontrent que l’activation de cette voie réduit la réplication du virus influenza d’une façon dépendante de l’expression de l’antiprotéase SLPI.

Récemment, Agaricus subrufescens est devenu un champignon d’intérêt de par ses propriétés médicinales. Sa production commerciale s’est développée dans des pays tropicaux à partir de matériaux locaux. Cependant, les données disponibles dans la littérature ne concernent que des cultivars qui sont génétiquement similaires. Notre étude sur un ensemble de cultivars et de souches sauvages a conduit à une meilleure connaissance de la biologie de l’espèce. Contrairement aux cultivars, les souches sauvages présentent un haut niveau de polymorphisme génétique. Une variabilité phénotypique élevée a été mise en évidence pour l’accroissement mycélien, la productivité et la morphologie. Des analyses chimiques par RMN du solide et l’estimation des activités anti-oxydantes ont montré que les souches sauvages comme les cultivars sont une source à exploiter comme aliment fonctionnel pour prévenir les maladies cardio-vasculaire, les cancers et le diabète. L’adaptation des conditions culturales à partir du substrat utilisé pour la culture d’A. bisporus a permis d’obtenir des fructifications d’A. subrufescens, puis d’augmenter le rendement et d’optimiser des caractères agronomiques d’intérêt. Du matériel sauvage avec une activité antioxydante et un rendement élevés a été identifié. L’évaluation d’hybrides intercontinentaux a montré la possibilité de transférer des caractères d’intérêt à une descendance. Agaricus subrufescens pourrait être proposé aux champignonnistes français comme alternative à Agaricus bisporus pendant la saison estivale. / Agaricus subrufescens is becoming a mushroom of interest because of its medicinal properties. Commercial production had developed in tropical countries using local materials. However, data available in the literature referred to cultivars that are genetically similar. Our study of a set of cultivars and wild strains led to a better understanding of the biology of the species. Contrary to cultivars, wild strains exhibited a high level of genetic polymorphism. High phenotypic variability was identified in mycelial growth, productivity and morphology. Chemical analyses by solid-state 13C NMR and antioxidant activities showed that the wild strains as well as the cultivars proved a valuable source of functional food to prevent cardiovascular diseases, cancers and diabetes. Using cultivation substrate produced for A. bisporus and modifying cultivation conditions allowed fruiting of A. subrufescens, then increase in strain yield and optimization of agronomic traits of interest. Wild material with good antioxidant activity and high productivity was identified. The evaluation of intercontinental hybrids showed the possibility to transfer traits of interest to offspring. A. subrufescens could be proposed to French mushroom growers as an alternative to Agaricus bisporus during the summer season.

Hevea brasiliensis, un arbre tropical, est la source principale de caoutchouc naturel commercialement viable. La biosynthèse de caoutchouc se passe dans les cellules spécialisées appelées laticifères. Il représente jusqu’à 90% de la matière sèche du latex. Le latex, laiteux, s’écoule de l’encoche faite sur l’écorce de l’arbre jusqu’aux cellules laticifères. La collecte de latex, faite par saignée régulière tous 2-3 jours, est vraiment stressante pour l’arbre. Pour stimuler la production de latex, un générateur d’éthylène peut être appliqué sur le panneau de saignée. Le stress s’intensifie avec l’application hormonale. La production d’espèces activées de l’oxygène (ROS) se fait en réponse aux stress environnementaux ainsi que lors de l’exploitation de l’arbre. Au-delà d’un certain seuil, la production de ROS est massive dans les laticifères. De nombreuses études ont montré que les ROS entraîne une dégradation par peroxydation des lipides insaturés des membranes et ensuite une déstabilisation et lyse des organites. La lyse des lutoïdes permet la libération des facteurs de coagulation dans le latex entraînant la coagulation in situ des particules de caoutchouc dans l’écorce des arbres stressés. Ce syndrome physiologique, appelé syndrome de l’encoche sèche (TPD), est un des facteurs limitant la production de caoutchouc.Ce travail de thèse vise à identifier les gènes associés à la production et la neutralisation des ROS ainsi que leurs caractérisations dans les laticifères. Premièrement, nous avons fait une analyse bibliographique complète sur les gènes associés à la production et la neutralisation des ROS chez l’hévéa et les plantes modèles. La NADPH oxydase a été décrite comme la source principale de ROS chez les arbres stressés. Les enzymes antioxydantes et les antioxydants constituent le système de neutralisation des ROS. Deuxièmement, à partir d’une analyse à l’échelle du génome, 407 gènes impliqués dans la production des ROS et dans leur neutralisation ont été identifiés. Troisièmement, à partir d’une analyse du transcriptome, 164 gènes redox ont été détectés dans le latex du clone SP 217 et 161 dans celui du clone PB 260. Quatrièmement, à partir des petits ARNs et d’une analyse dégradome, 13 gènes ont été identifiés pour être clivés par 11 microARNs et 15 gènes clivés par 16 petits ARNs phasés dans le latex. Enfin, cette étude a mis en évidence des régulations spécifiques de la production des ROS et du système antioxydant dans le latex. HbRBOH2 a été identifié comme la source principale de ROS dans le latex. HbCuZnSOD4 pourrait être le contributeur majeur de la neutralisation des ROS dans le latex des arbres atteints de TPD. / Hevea brasiliensis, a tropical tree, is the main commercial source of nature rubber. The rubber biosynthesis occurs in specialized latex cells of rubber tree. Up 90% dry weight of latex is nature rubber. The milky latex flows out from cut latex cells by tapping rubber tree trunk bark. Rubber exploitation by tapping every several days is very stressful for the bark of rubber tree. To stimulate latex production, ethylene releaser is applied during rubber exploitation in some cases. The stress is increased after hormone stimulation. Reactive oxygen species (ROS) is generated when plant suffers stresses from environment and harvesting activity. Over a certain limit of stress, ROS bursting is motivated in latex cell. A lots of the evidences showed that the ROS lead to the peroxidatic degradation of the unsaturated lipids of the membrane and then to destabilisation and lysis of the organelles. Lysis of the lutoids results in liberation of coagulating factors into latex and coagulation in situ of rubber particles in stressed trees. This serious physiology syndrome is tapping panel dryness (TPD) which is one of main factor limiting rubber production.This PhD aims at identifying ROS production and scavenging genes and their characterizations in latex cell. Firstly, we made a comprehensive bibliography study on ROS production and scavenging genes both in rubber tree and model plant. The NADPH oxidase was considered as the main source of ROS in the stressed trees. ROS scavenging enzymes and antioxidants constituted the ROS scavenging systems in latex. Secondly, based on a genome-wide analysis, 407 genes involved in ROS production and scavenging were identified. Thirdly, based on a transcriptome analysis, 164 redox-related genes were detected expressing in latex of clone SP217 and 161 genes expressing in latex of clone PB260. Fourthly, based on small RNA and degradome analysis, 13 genes were shown to be targeted by 11 microRNAs and 15 genes by 16 phased siRNA in latex. Lastly, this study illustrated specific regulation systems of ROS production and scavenging in latex. HbRBOH2 was identified as the main source gene of ROS in latex. HbCuZnSOD4 might be the most important ROS scavenging gene to detoxify the ROS in latex of TPD tolerant tree.

Le stress oxydatif est impliqué dans la genèse de nombreuses pathologies, dont plusieurs maladies cardiaques et circulatoires. De par l'action du monoxyde d'azote, ainsi que des dérivés réactifs de l'oxygène et des antioxydants influençant sa biodisponibilité, sur le système nerveux autonome, le stress oxydatif peut induire certaines pathologies de par son influence sur les fonctions autonomes cardiaques. D'autre part, la variabilité du rythme cardiaque (VRC), une mesure fiable et non invasive, peut facilement être utilisée pour mesurer l'activité du système nerveux autonome au niveau cardiaque. L'objectif de cette étude était d'explorer les liens entre les valeurs de stress oxydatif et de variabilité du rythme cardiaque, par une analyse a posteriori, dans le but de mieux comprendre leurs interactions. Des valeurs de variabilité du rythme cardiaque ont été mesurées sur 270 participants recrutés dans six communautés ripariennes de l'Amazone au Brésil. Des valeurs de monoxyde d'azote, de malondialdehyde, de catalase et de glutathion peroxydase ont aussi été recueillies, en plus de la pression artérielle, du rythme cardiaque et de l'indice de masse corporelle. Nous avons pu observer de faibles corrélations inverses significatives entre le monoxyde d'azote et le SDNN (r = -0,219 p = 0,006), les basses fréquences (ms2) (r = -0,181 p = 0,024) et les très basses fréquences (r = -0,201 p = 0,012) de l'analyse de VRC. Nous avons aussi pu observer une faible corrélation significative entre le malondialdehyde est les très basses fréquences (r = 0,140 p = 0,032). Nous n'avons pu observer aucune corrélation significative entre la catalase, le glutathion peroxydase et les valeurs de VRC. Les résultats ne permettent pas d'atteindre les objectifs fixés, malgré la démonstration de certaines corrélations. L'étude des interactions entre le stress oxydatif demeure toutefois pertinente et des études expérimentales sur une population homogène seraient intéressantes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : stress oxydatif, variabilité du rythme cardiaque, antioxydants, monoxyde d'azote, système nerveux autonome

Ce travail s'inscrit dans un programme de recherche visant à synthétiser de nouveaux composés organiques et phosphorés possédant un rapport activité/toxicité convenable. Pour cela, nous avons réalisé la synthèse de nouveaux motifs N-substitués du benzothiazole et du thiadiazole tels que des thiols, aminothiols, acides thiosulfoniques et phosphorothioates. Tous ces composés ont été caractérisés physico-chimiquement par spectroscopie RMN (proton, carbone, phosphore, 2D), par spectrométrie de masse, analyse élémentaire et pour certains d'entre eux par diffraction des rayons X. L'activité de la plupart des composés a été évaluée par des tests in vitro. Les résultats expérimentaux ont été confirmés par des calculs théoriques de DFT visant à étudier le mécanisme de capture des radicaux libres par nos composés. D'autre part, une étude de relation structure activité (QSAR) a été réalisée. Les résultats nous ont permis d'élaborer un modèle permettant d'établir une relation structure-activité.