Ce travail de thèse porte sur l'encapsulation du β-carotène (βC) dans des nanocapsules lipidiques (NCLs) formulées avec des constituants de grade alimentaire, afin d'augmenter sa biodisponibilité. Dans un premier temps, nous avons mis en évidence, in vitro, que les NCLs étaient dégradées par l'association de sels biliaires et d'enzymes pancréatiques. La déstabilisation des NCLs pourrait rendre le βC accessible à l'absorption grâce à son inclusion dans des structures de type micellaire. Dans un deuxième temps, la modélisation des propriétés rhéologiques et électriques de l'interface des NCLs a été réalisée par tensiométrie et zétamétrie. Ces études ont montré que l'encapsulation du βC n'avait pas d'impact sur les propriétés rhéologiques et électrophorétiques de l'interface. Une étude sur matrice modèle (émulsion alimentaire complexe) a montré que l'inclusion du βC dans les NCLs protégeait le βC et augmentait ses propriétés antioxydantes. Enfin, des études in vivo chez le rat ont souligné que l'encapsulation d'un composé radiomarqué lipophile augmentait son absorption intestinale. Ce système devrait par conséquent augmenter la biodisponibilité du βC grâce à sa solubilisation dans le coeur lipidique et la dispersion fine de la phase huileuse dans un milieu digestif.

Dans le but d'utiliser des antioxydants naturels dans des corps gras, nous avons voulu rendre lipophiles des tanins en leur greffant des chaînes carbonées au moyen de modifications chimiques simples et douces. Nous avons eu recours, dans un premier temps, à des substrats modèles de tanins (phénol, catéchol, acide gallique et catéchine en particulier), utilisés dans des essais d'alkylation, d'acylation, d'estérification par un acide gras ou par un alcool gras, ou encore, en ce qui concerne la catéchine, de greffage d'une chaîne carbonée de longueur variable par une réaction de couplage oxa-Pictet-Spengler entre les cycles C et B. Dans un deuxième temps, l'application des mêmes synthèses aux tanins de châtaignier (Castanea sativa), de chêne (Quercus pedunculata), de québracho (Schinopsis balansae) et de pépins de raisin (Vitis vinifera) a été concluante, plus particulièrement pour le couplage oxa-Pictet-Spengler. Tous les dérivés de molécules modèles ou de tanins bruts ont acquis un caractère lipophile tel qu'avéré par la mesure du coefficient de partage entre l'eau et l'octanol. Les propriétés antioxydantes des molécules modèles et des tanins bruts et modifiés ont été mesurées par deux méthodes : inhibition de l'oxydation induite du linoléate de méthyle et réactivité avec le radical libre 2,2-diphényl-picrylhydrazyle (DPPH). Les propriétés antioxydantes sont bien conservées après modification.

Les bactéries lactiques sont utilisées pour la fermentation d'aliments dans le but d'augmenter leur durée de conservation et d'améliorer leurs propriétés organoleptiques et nutritionnelles. Dans le but de diversifier l'offre d'aliments fonctionnels et de limiter les pertes en produit frais, nous proposons des produits fermentés à base de fruits ou légumes, riches en antioxydants et plaisants pour le consommateur. Pour cela, mes travaux de thèse ont été menés en deux étapes : caractériser la flore bactérienne lactique présente à la surface de fruits et de légumes cultivés à La Réunion, puis sélectionner des bactéries autochtones possédant certaines propriétés fonctionnelles. Ainsi, 77 bactéries lactiques isolées de papayes, de tomates et d'achards de la Réunion, appartenant aux genres Leuconostoc, Lactococcus, Weissella, Lactobacillus et Fructobacillus ont été caractérisées génétiquement et phénotypiquement. Parmi la grande diversité observée, certains isolats ont présenté des caractéristiques technologiques (conditions et vitesse de croissance, résistance aux stress environnementaux) et fonctionnelles (production d'exo-polysaccharides) intéressantes pour l'élaboration d'aliments fermentés, en particulier les isolats Weissellla cibaria 64 et 30, Leuconostoc pseudomesenteroides 60 et Lactobacillus plantarum 75. A partir de ces données, des étapes complémentaires de criblage ont été réalisées sur différents substrats (mangue, papaye, ananas, thé vert, thé noir) fermentés, en examinant leurs propriétés organoleptiques et leurs activités antioxydantes. Deux isolats, Lc. pseudomesenteroides 12b et W. cibaria 64, ont augmenté significativement la teneur en composés phénoliques et l'activité antioxydante de jus d'ananas Victoria au cours d'une fermentation de 48h. Le produit fermenté se conserve 16 jours au froid sans aucune altération et conserve l'ensemble de ses bénéfices nutritionnels. Une odeur et des goûts typiques ont été détectés dans les boissons fermentées obtenues. L'augmentation de l'activité antioxydante observée au cours de la fermentation résulte probablement du métabolisme des composés phénoliques par les bactéries. L'identification des molécules produites et des enzymes impliquées est nécessaire afin de comprendre les mécanismes mis en jeu. / Lactic acid bacteria are used for the production of large variety of fermented foods in order to enhance shelf-life together with improved organoleptic and nutritional properties. In order to create new functional foods and to reduce fresh product waste, the objectives of my PhD were to develop and characterize fruit or vegetables fermented foods, rich in antioxidants and pleasant for consumers. To reach these goals, my PhD work was split in two steps: 1- characterization of lactic bacteria present on fruits and vegetables grown at Reunion Island and 2- selection of autochthonous bacteria with functional properties. Thus, 77 lactic bacteria from genera Leuconostoc, Lactococcus, Weissella, Lactobacillus and Fructobacillus were isolated from papaya, tomato and sliced cabbage from Reunion Island. They were genetically and phenotypically characterized. A huge diversity in term of genetic and phenotypic characteristics was determined. Furthermore, several isolates exhibiting specific technological and functional properties (growth rate, resistance to environmental stress, production of exopolysaccharides) were identified. These isolates, potentially useful for the production of fermented foods, were Weissella cibaria 64 and 30, Leuconostoc pseudomesenteroides 60 and Lactobacillus plantarum 75. Then, further screening steps were performed on different food substrates (pineapple, mango, papaya, tea infusions) in order to select isolates able to improve antioxidant and organoleptic properties. Two isolates, W. cibaria 64 and Lc. pseudomesenteroides 12b were shown to significantly enhance the phenolic content and the antioxidant activity of Victoria pineapple juice after a 48h-fermentation. The fermented products exhibited a good shelf-life of 16 days without alteration and preserved nutritional benefits. Characteristic odour and tastes were detected in the fermented drinks. The increase in antioxidant activity observed during fermentation was probably the consequence of a depolymerization of phenolic compounds. Further works are required to identify the composition changes over fermentation and to reach a better understanding of the mechanisms involved.

L'athérosclérose est une des premières causes de mortalité dans les pays industrialisés. Elle est à l'origine de diverses pathologies telles que les infarctus du myocarde, les accidents vasculaires cérébraux et les maladies des artères coronaires. Deux facteurs clés sont à l'origine de l'athérosclérose : 1) un stress oxydant qui conduit à l'oxydation des lipoprotéines de basse densité dans la paroi artérielle et qui constitue la première étape du processus athérosclérotique ; 2) un processus inflammatoire auto-entretenu qui permet le développement des dernières étapes de l'athérogénèse conduisant à la formation d'une plaque d'athérome. La maladie reste silencieuse jusqu'à ce qu'elle se dévoile subitement à travers les évènements cités précédemment. L'utilisation d'antioxydants synthétiques ou naturels pour lutter contre l'athérogénèse est prouvée in vitro mais s'avère inefficace in vivo. Devant ce constat, une des stratégies envisagées consiste à inhiber conjointement le stress oxydant et l'inflammation. Dans ce but, des molécules présentant la double propriété, antioxydante et anti- inflammatoire, s'avèrent intéressantes. Les dérivés phénoliques d'origine naturelle sont connus pour leurs propriétés antioxydantes, principalement dues à leur caractère piégeur de radicaux libres grâce à la présence du noyau phénolique Dans le cadre de notre projet, nous nous sommes intéressés aux diarylheptanoïdes macrocycliques qui sont des composés phénoliques extraits de différentes plantes et très peu exploités malgré des propriétés biologiques intéressantes. Parmi eux, le tédarène A, macrocycle naturel de type cyclodécaphane, extrait en 2012 d'une éponge marine, la Tedania Ignis, présente des propriétés anti-inflammatoires et un caractère antioxydant. Au cours de ce travail de thèse, la première synthèse totale du tédarène A a été réalisée. Les étapes clés ont concerné l'introduction stéréocontrollée du système diènique (Z,E) non conjugué au noyau phénol et la cyclisation en conditions de Ullmann du macrocycle diarylheptanoïde. Différents analogues du tédarène A ont été également conçus et préparés. Les modifications structurelles ont été introduites au niveau de la chaîne heptanoïde des macrocycles synthétisés. Le tédarène A et les différents analogues de type diarylheptanoïdes linéaires et macrocycliques synthétisés ont été évalués pour leurs activités antioxydante et anti- inflammatoire. / Atherosclerosis is one of the first cause of mortality in industrialized countries. It leads to cerebrovascular accident, stroke and all of the coronary heart diseases. Two key steps induce atherosclerosis : 1) an oxidative stress leading to the low density lipoproteins oxidationand initiating atherogenesis ; 2) a self-sustained inflammatory process allowing the last steps development of atherogenesis giving the atheroma plaque formation. This pathology is silent until it appears suddenly with the consequences mentionned above. The synthetic or natural antioxidants use to fight atherosclerosis is effective in vitro but not in vivo. One the basis of these informations, one of the proposed strategies is to inhibit both oxidative stress and inflammation. Therefore, it will be interesting to design molecules with a dual activity : antioxidant and anti-inflammatory. Natural phenolic compounds are well-know for their antioxidant activities due to the phenol moiety wich is able to trap free radicals. As part of our project, we are interested in macrocyclic diaryl heptanoids wich are phenolic compounds extracted from different plants and under-exploited despite interesting biological properties. Among them, tedarene A, a natural macrocycle type cyclodecaphane, extracted in 2012 from a marine sponge, Tedania Ignis, exhibits anti-inflammatory and antioxidant property. During this Ph.D work, the fisrt total synthesis of tedarene A was carried out. The key steps involved the stereocontrolled introduction of the diene system (Z,E) not conjugated to the phenol moiety and the cyclization of the diarylheptanoid macrocycle using Ullmann conditions. Various analogs of tedarene A were also designed and prepared. Structural changes were introduced onto the heptanoid chain part of synthesized macrocycles. Tedarene A and the various synthesized linear and macrocyclic diarylheptanoid analogues were evaluated for their antioxidant and anti-inflammatory activities.

L’industrie parapharmaceutique de même que l’industrie cosmétique recherche des alternatives naturelles aux conservateurs synthétiques. Cet intérêt est lié à l’exigence du consommateur et à la volonté de développer des produits innovants éco-conçus. Compte tenu de leurs activités antioxydantes et antimicrobiennes, les huiles essentielles constituent des options intéressantes dont les coûts et impacts organoleptiques doivent cependant être considérés. Dans le cadre de cette thèse, les activités antioxydante et antimicrobienne de combinaisons huile essentielle-hydrolat et huile essentielle-huile essentielle de Lippia alba, Rosmarinus officinalis et Thymus vulgaris ont été évaluées afin d’objectiver leur potentiel de conservateur pour des produits phytothérapeutiques. Initialement, l’impact d’une méthode de distillation utilisant le macérât aqueux de la matière végétale comme source de vapeur a été évalué sur les propriétés physico-chimiques des hydrolats et huiles essentielles de Thymus vulgaris et Rosmarinus officinalis cultivées dans le sud de Bogotá en Colombie. Puis, les distillats et hydrolats ayant présenté une activité biologique significative ainsi que l’huile essentielle de Lippia alba ont été combinés deux à deux. Les activités antiradicalaire et microbicide ont été évaluées respectivement par ABTS et par les méthodes de microdilution et de diffusion en agar. Des résultats biologiques significatifs ont été obtenus pour les combinaisons huile essentielle-huile essentielle tout spécialement dans le cas de la combinaison des huiles essentielles de T. vulgaris et de L. alba avec une diminution de la CI50 de 2,9 (huile essentielle de Thym seule) à 1,4 µL/L ainsi que dans le cas spécifique de la combinaison hydrolat-huile essentielle de Thymus vulgaris avec une CI50 de 2,1 µL/L. De même, cette dernière combinaison a présenté un effet de synergie en diminuant la Concentration Minimale Bactéricide de l’huile essentielle de Thym de 0,4 à 0,1 µL/mL. Les différents résultats sont discutés ainsi que leurs impacts d’un point de vue industriel et thérapeutique. / The parapharmaceutical industry as well as the cosmetics industry is looking for natural alternatives to synthetic preservatives. This interest is linked to the requirement of the consumer and the will to develop eco-designed innovative products. Antioxidant and antimicrobial activities of essential oils are interesting options, however costs and organoleptic impacts should be considered. As part of this thesis, the antioxidant and antimicrobial activities of essential oil-hydrosol and essential oil-essential oil of Lippia alba, Rosmarinus officinalis and Thymus vulgaris were evaluated to objectify their preservative potential for herbal products. Initially, the impact of a distillation method using the aqueous macerate of a part of vegetal material as vapor source was evaluated on the physicochemical properties of hydrosols and essential oils of Thymus vulgaris and Rosmarinus officinalis grown in southern Bogotá Colombia. Then, distillates and hydrosols with significant biological activity as well as the essential oil of Lippia alba were combined by pairs. The antiradical and microbicidal activities were evaluated respectively by ABTS and by the methods of microdilution and agar diffusion. Significant results were obtained with the essential oil-essential oil combinations especially in the case of the combination of essential oils of T. vulgaris and L. alba with a decrease of the IC50 of 2,9 (T. vulgaris essential oil alone) to 1,4 µL/L as well as in the specific case of the T. vulgaris hydrosol and essential oil combination with an IC50 of 2,1 µL/L. Similarly, the latter combination presented a synergy effect by decreasing the Minimal Bactericidal Concentration of the essential oil of Thyme from 0,4 to 0,1µL/mL. The different results are discussed as well as their impacts in both industrial and therapeutic domains.

Les flavonoïdes sont des pigments d’origine naturelle conférant leurs couleurs aux fleurs et aux fruits, identifiés dans plus de quatre milles espèces. Les flavonoïdes sont classés selon leur structure chimique de base formée par deux cycles aromatiques reliés par trois carbones : C6-C3-C6, chaîne souvent fermée en un hétérocycle oxygéné hexa- ou pentagonal. Les flavonoïdes présentent des activités physiologiques qui leurs permettent d’être utilisés comme médicaments notamment pour leur pouvoir à piéger les radicaux libres. Les activités de flavonoïdes ont fait l’objet de nombreux articles de revue. Parmi les flavonoïdes, la quercétine est la molécule la plus distribuée dans la nature qui présente la meilleure activité anti radicalaire et aussi antiinflammatoire comparativement aux autres molécules de la même famille. En général, les flavonoïdes et la quercétine en particulier présentent une solubilité très limitée dans l’eau, cette limitation réduit leur absorption/pénétration et donc leur efficacité. En partant de l’idée que la peau est le l’organe le plus grand du corps humain et aussi l’organe le plus exposé au stress oxydant lié aux radiations UV et aux produits corrosifs et irritants, la quercétine est donc une molécule antioxydante de choix pour être appliquée sur la peau. Le premier objectif de thèse a été de développer plusieurs formulations nanométriques de quercétine afin d'augmenter sa solubilité dans l’eau et améliorer ses propriétés physico chimiques. Le deuxième objectif sera de comparer ces formulations en termes de capacité de chargement de quercétine, de toxicité vis à vis des cellules HaCaT (kératinocytes) THP-1 (monocytes) et Vero (épithéliale), et enfin le maintien de l’activité de la quercétine sur les cellules in vitro, pour mettre in fine en évidence une augmentation de la pénétration cutanée la quercétine in vivo.Dans ce projet, trois approches de formulations nanométriques (smartCrystals®, nanocapsules lipidiques et liposomes) ont été testées pour améliorer la solubilité de la quercétine. Les formulations sont optimisées en termes de procédé de préparation (transposition industrielle) et de composition des excipients pour augmenter la quantité de quercétine formulée. Les formulations ont été caractérisées sur plusieurs paramètres : taille, PDI, taux de chargement en quercétine, état cristallin et cinétique de libération de quercétine in vitro. Ensuite, les formulations ont été comparées entre elles sur les cellules HaCaT et THP-1 avec détermination de leur toxicité et activité protectrice. Enfin, deux formulations (quercétine smartCrystals® avec le TPGS et quercétine LNC 20) ont été sélectionnées et comparées in vivo pour évaluer l’amélioration de la pénétration cutanée de quercétine. Ce projet propose une solution pour formuler la quercétine d’une façon pertinente et efficace qui pourra être extrapolée au niveau industriel pour des applications cutanées de molécules peu solubles dont l'efficacité est limitée par leur faible pénétration cutanée. / Flavonoids are plants pigments. Flavonoids can be observed by the naked eye as they form the amazing colors of flower petals. Flavonoids are classified on the basis of their chemical structure composed of two aromatic cycles connected by three carbons: C6-C3-C6, chains are closed in hexa- or pentagonal oxygenated heterocyclic ring. Flavonoids present interesting physiological activates that permit their usefulness as medicaments, especially for their free radical scavenging ability. Indeed, flavonoids activates were the object of numerous review articles.Among flavonoids, quercetin is the molecule the most distributed in nature that presents the strongest antioxidant and antiinflammatory activities in comparison to other molecules of this family. In general flavonoids and specially quercetin present poor water solubility, thus limiting their absorption/penetration and as a result their efficiency.Starting for the idea that the skin is the largest organ of the human body and the organ, which the most exposed to oxidative stress due to UV irradiation or other corrosive and irritating chemicals. Quercetin is a candidate for skin supplementation with exogenous antioxidant. The first objective of the thesis is to develop several formulations at the nanometric range for quercetin, in order to increase its water solubility and to enhance its physicochemical properties. The second objective is to compare these formulations in terms of quercetin loading capacity, cellular toxicity of quercetin and its formulations on HaCaT cells (keratinocytes), THP-1 cells (monocytes) and Vero cells (epithelial). Then, the protective activity of quercetin in vitro on cells to finally put in evidence the increase of quercetin in vivo skin penetration in formulations.In this project, three nanoformulations approaches (smartCrystals®, lipid nanocapsules and liposomes) were tested for the increase of quercetin water solubility. The formulations were optimized for scale up to industrial scale at the level of preparation method, also in the excipients compositions for higher affinity to quercetin. The formulations were characterized in terms of particle size, PDI, quercetin loading, crystallinity evaluation and quercetin in vitro release profile. Then, formulations were compared in interaction with HaCaT and THP-1 cells for their cellular toxicity and protective activity. Finally, two formulations (quercetin smartCrystals® with TPGS and quercetin lipid nanocapsules 20) were selected and compared for the enhancement of the in vivo skin penetration of quercetin.This project propose a solution for the successful formulation of quercetin enabling its efficient skin delivery. This project can be extrapolated to industrial level for quercetin and other poorly water soluble molecules that present limited efficiency due to their low skin penetration capacity.

Ces travaux concernent l’étude du fractionnement de plantes régionales sélectionnées pour l’obtention de fractions multifonctionnelles de type « émulsions actives » à usage cosmétique afin de permettre la substitution des ingrédients de synthèse (SDS, sulfate de lauryle, éther de glycol, PEG…) et d’élaborer directement des formulations cosmétiques 100% végétal en totum de plante conservant les activités biologiques attendues et biolabelisables. Le choix des matières premières s’est porté sur des graines oléoprotéagineuses. En plus d’être des ressources renouvelables et facilement disponibles, aussi bien issues de l’agriculture conventionnelle que de l’agriculture biologique, elles présentent des compositions très variées. Les graines de chanvre, de colza, de cardon, de pastel et de lin ont été choisies du fait de leur complémentarité en composition en acides gras et en protéines. Des caractérisations physico-chimiques et fonctionnelles liées à leur fraction protéique en particulier ont permis d’obtenir des données fondamentales pour le développement et la compréhension des procédés d’extraction mis en jeu dans ces travaux. Le fractionnement aqueux des graines a été étudié en réacteur batch agité, puis le procédé a été étendu à un procédé continu, de type extrusion bi-vis plus largement exploré. Le fractionnement aqueux en réacteur thermo-mécanochimique (TMC) des graines oléoprotéagineuses entières, seules puis en mélanges a été mis en oeuvre, puis un actif polysaccharidique naturel a été introduit in situ par le biais de la phase aqueuse extractante afin d’obtenir des fractions enrichies en molécules d’intérêt et d’augmenter la stabilisation des émulsions obtenues. Les meilleurs résultats en termes de rendement et de qualité d’émulsions ont été obtenus avec les graines de colza entières et le mélange de graines entières chanvre/colza. Les différents types d’émulsions obtenus par le procédé TMC et leur comportement en fonction de différents paramètres ont été caractérisés en microscopie optique mais également par le biais de méthodes originales telles que la DSC ou la RMN à bas champs. Des premiers essais de valorisation des émulsions en formulation galénique pour la cosmétique ont été développés. / This PhD work studies the fractionation of selected regional plants in order to produce multifunctional "active emulsions"type fractions , for cosmetic purposes . This process allows the direct substitution of synthetic ingredients (SDS, lauryl sulfate, glycol ether, PEG ... ) and the development of cosmetic formulations in 100% vegetal plant totum, therefore maintaining the expected biological activities and organic qualifying properties. The choice of raw materials was directed to oilseeds. Not only are oilseed seeds renewable and readily available resources, both from conventional agriculture as well as organic farming, but they also have very different compositions. Hemp, rapeseed, cardoon, woad and flax were chosen because of their complementarity in terms of fatty acid and protein composition. Indeed, physico-chemical and functional characterization related to their protein fraction,have yielded fundamental data for the development and understanding of extraction processes involved in this work. The aqueous fractionation of seeds was studied in a stirred batch reactor and then extended to a continuous fractionation process : twin screw extrusion. This method has been more widely explored. The aqueous fractionation in thermomechano- chemical (TMC) reactor of whole oilseed seeds, one variety at a time and then mixed was implemented first. Then an active natural polysaccharide was introduced in situ through the extracting aqueous phase in order to produce enriched fractions in molecules of interest and to increase the stabilization of the emulsions thus obtained. The best results in terms of yield and quality of emulsions were obtained with the whole rapeseed and the mixture of whole hemp / rapeseed. The different types of emulsions obtained by the TMC process and their behavior under different parameters were characterized by optical microscopy but also through innovative methods such as DSC or NMR low fields. The first valuation tests of formulation in emulsions for cosmetics have been developed.

La dystrophie FacioScapuloHumérale (FSHD), décrite pour la première fois en 1885 par Landouzy Dejerine, est la première dystrophie musculaire de l’adulte en France affectant entre 4000 et 5000 personnes. La destruction progressive des fibres musculaires entraîne une atrophie et une faiblesse musculaires s’aggravant progressivement, avec cependant une grande variabilité intra-familiale du degré des atteintes. Une caractéristique de l’atteinte musculaire est généralement son asymétrie. Les premières manifestations concernent souvent les muscles du visage, les muscles de l’omoplate et des muscles perihuméraux. En progressant la pathologie va toucher d’autres territoires musculaires. Dans environ 10 à 15 % des cas, à un stade évolué, les patients sont contraints d'utiliser un fauteuil roulant. En dépit d’avancées majeures dans la compréhension du locus morbide, les mécanismes exacts responsables des défauts musculaires de la FSHD ne sont toujours pas compris et il n’existe aucune thérapie. Toutefois, il existe de plus en plus de données qui permettent une implication probable du stress oxydant dans cette pathologie. L’hypothèse selon laquelle les réponses antioxydantes sont altérées dans la FSHD s’appuie sur des dérégulations d’enzymes impliqués dans le stress oxydant. Une étude prospective réalisée sur des patients FSHD et des volontaires sains nous a ainsi permis de mettre en évidence une corrélation entre le stress oxydant systémique et musculaire et leurs déficits fonctionnels musculaires. Ces données nous ont conduit à la mise en place d’un essai clinique randomisé, contrôlé, en double aveugle contre placébo, visant à évaluer les effets d’une supplémentation en antioxydants chez 54 patients atteints de FSHD pendant 17 semaines. Cet essai a ainsi permis de montrer une augmentation significative de la force et l’endurance des quadriceps corrélée à une diminution du stress oxydant et une augmentation des défenses antioxydantes chez les patients atteints de FSHD. De nombreuses caractéristiques de la FSHD pourraient être causées et/ou exacerbées par des perturbations de la production des espèces radicalaires ou une réponse non adaptée à cette production. Aussi le premier objectif de ma thèse est de mener une étude comparative des profils d’oxygénation par spectroscopie dans le proche infrarouge de patients atteints de FSHD et sains. Le second objectif est d’évaluer l’effet de la supplémentation en antioxydant sur le volume des quadriceps par IRM et leur qualité musculaire déterminée par le ratio Force/Volume musculaire du quadriceps et d’évaluer les corrélations entre ces variables, la force et le stress oxydant. Les données obtenues ont permis de montrer une réduction de la capacité oxydative lors d’une contraction isométrique volontaire des quadriceps et ont permis d’étudier l’effet de la supplémentation sur les volumes et la qualité musculaire des quadriceps. Ces augmentations sont associées non seulement à une augmentation de la force des quadriceps mais aussi à une diminution du stress oxydant et une augmentation des défenses antioxydantes. L’ensemble de ces données montrent que le stress oxydant pourrait jouer un rôle important dans la FSHD et qu’une approche antioxydante semble adaptée à cette pathologie. Des analyses plus fines sur l’action des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et leurs sources pourraient contribuer à une meilleure compréhension des bases physiopathologiques de la FSHD. / Facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD), first described in 1885 by Landouzy Dejerine, is the most common inherited skeletal muscle disease of adult life affecting 4000 to 5000 persons in France. Progressive evolution of the disease leads to progressive weakness and atrophy of muscle fibers associated to a wide variability. The pattern of muscle weakness is often asymmetrical and the rate and extent of progression may vary considerably with sudden periods of unexplained rapid disease progression. This muscle disorder is characterized by progressive muscle weakness, beginning with facial muscles and the shoulder girdle, followed by the pelvic girdle and the muscles of the lower extremities. In 10 to 15% of cases, patients need to use a wheelchair. Despite major progress in the understanding of the genetic basis of FSHD, the exact mechanisms that lead to FSHD defects are not completely understood and no curative treatment is available. However, there is growing evidence that oxidative stress may contribute to FSHD pathology. The hypothesis that oxidative stress responses might be specifically altered in FSHD is supported by the deregulation of enzymes involved in oxidative stress.A prospective study realized with FSHD patients and healthy subjects unrevealed the correlation between systemic and muscular oxidative stress and functional muscle defects. Based on these data, we organized a randomized, double-blind, placebo-controlled pilot clinical trial in order to evaluate the effects of 17 weeks antioxidant supplementation in 54 FSHD patients. This clinical trial demonstrates a significant increase in muscle force and quadriceps endurance correlated to a decrease in oxidative stress and an increase in antioxidant defense in FSHD patientsFurthermore, many FSHD features may be caused or exacerbated by perturbations in the production of free radicals or inappropriate response to such stressors. Therefore the first objective was planned to investigate muscle oxygenation patterns during and after a MVCQ by near-infrared diffuse optical spectroscopy (NIRS). The second objective is to evaluate the effect of antioxidant supplementation on quadriceps volumes by IRM and determine the muscle quality using Strength/ Volume ratio of quadriceps muscles and correlate this variables with force and oxidative stress parameters.The major findings of this study show a significant decrease in oxidative capacity during voluntary isometric contraction in quadriceps and demonstrate the effect of supplementation on muscle volume and quality. Indeed, vitamin E, vitamin C, zinc and selenium supplementation improves muscle volume and quality of both quadriceps by enhancing the antioxidant defences and reducing oxidative stress.This increase are associated to increase in strength and decrease in oxidative stress and increase in antioxidant defences. Taken together, we show that oxidative stress plays an important role in FSHD and that an anti-oxidant strategy adapted to the FSHD-specific “oxidative stress” may be a relevant therapeutic approach for these patients. Further analyses of ROS production and sources could contribute to a better understanding of the pathophysiological mechanisms implicated in FSHD.

La caractérisation de la réponse au sel d'un mutant d'A.thaliana déficient dans la synthèse de la proline (p5cs1-4) a montré que la salinité affecte de la même manière les relations hydriques et l'homéostasie ionique chez les deux génotypes. La pulvérisation foliaire de proline sous contrainte saline améliore la capacité antioxydante chez le mutant p5cs1-4 et rétablit sa croissance ainsi que son activité photosynthétique. L'analyse des relations entre la production précoce de H2O2 par la NADPH oxydase et la défense antioxydante chez A. thaliana soumise à la salinité a montré que l'exposition des plantes sauvages à 200 mM NaCl pendant 24 h conduit à une accumulation transitoire de H2O2, suivie d'une augmentation des activités des enzymes Catalases, Ascorbate peroxydases et Glutathione reductases. En présence de sel, le prétraitement des plantes par le DMTU, un chélateur de H2O2, ou le DPI et l'imidazole, deux inhibiteurs des NADPH oxydases, conduit à de faibles activités des enzymes antioxydantes. Le double mutant affiche également des activités faibles de ses enzymes antioxydantes. La meilleure performance des plantes sauvages par rapport aux mutants se traduisant par une meilleure aptitude de protéger ces tissus contre le stress oxydatif. En outre, l'accumulation de la proline est précédée par des niveaux élevés de H2O2 et l'utilisation de DMTU supprime l'accumulation de la proline chez les plantes soumises aux contraintes osmotiques. Les résultats ont montré également que de DPI, ainsi que des mutants knock-out conduisent à une inhibition de l'activité de l'enzyme-clé de la synthèse de la proline. / Characterization of salt stress response in A. thaliana p5cs1-4 mutant defective in proline biosynthesis showed that no significant difference was observed in the leaf water status and Na+/K+ ratio between salt-treated WT and p5cs1-4 seedlings, suggesting that the salt hypersensitivity of the mutant was not due to the disruption of water uptake or Na+/K+ homeostasis. Foliar application of proline under salt stress increased the antioxidant activity in the p5cs1-4 mutant and restored its photosynthetic activity. The analysis of the relationship between the early production of H2O2 by the NADPH oxidase and the antioxidant defense in A. thaliana subjected to salinity showed that short-term salt exposure led to a transient and significant increase of H2O2 concentration, followed by a marked increase in Catalase, Ascorbate peroxidase and Glutathion reductase activities, pre-treatment with either dimethylthiourea, a chemical trap for H2O2, or two NADPH oxidase inhibitors such as imidazol and diphenylene iodonium, significantly decreased the above-mentioned enzyme activities under salinity. atrbohd/f double mutant plants failed to induce the antioxidant response under the culture conditions. The better performance of the WT was related to the plant ability to deal with the salt-induced oxidative stress as compared to atrbohd/f. In addition NaCl or mannitol stress resulted in a transient increase in H2O2 content followed by an accumulation of proline upon stress. In contrast DMTU and DPI were found to significantly inhibit proline accumulation. Expression level of the key enzyme involved in the biosynthesis of proline was observed to be diminished by DPI and in atrboh mutants.

Afin d'obtenir de nouveaux agents dermo-cosmétiques et thérapeutiques issus de l'utilisation traditionnelle de plantes, nous avons sélectionné cinq légumineuses au Venezuela. Trois types d'extraits ont été étudiés : aqueux, éthanolique et un dérivé protéique à partir de l'extrait aqueux. Notre objectif a été de mettre en évidence de nouvelles sources de substances actives au niveau cutané, pour le traitement de l'acné, mais aussi dans le stress oxydant et la régénération cellulaire. L'effet cytoprotecteur, la capacité de la stimulation de la croissance cellulaire, l'efficacité antioxydante vis à vis des fibroblastes dermiques 3T3, ont été analysés in vitro. L'activité antibactérienne a été évaluée envers Propionibacterium acnes, Staphylococcus epidermidis et Staphylococcus aureus, des bactéries impliquées dans le processus de l'acné. Nos résultats ont démontré que Machaerium floribundum est une plante très prometteuse, une fonction antioxydante élevée à des concentrations relativement faibles. Cette activité antioxydante est liée à la présence de tanins de type anthocyanes. Les extraits de Machaerium peuvent aussi s'inscrire dans le domaine de la régénération des tissus. Par une activité antibactérienne démontrée sur des germes impliqués dans l'acné, ils offrent une ouverture alternative pour le traitement des peaux acnéiques. / In order to obtain new dermo-cosmetic and therapeutic agents from traditional medicinal plants, highlighting new sources of active substances at the skin level, treatment of the acne, oxidative stress and cell regeneration, five Venezuelan leguminous have been selected. Three types of extracts: aqueous, ethanolic and protein derived from the aqueous extract have been studied. The cytoprotective effect, the ability of the stimulation of cell growth and antioxidant efficiency were analyzed in dermal fibroblasts 3T3 cells. Our results showed that Machaerium floribundum extracts had a very high antioxidant activity at low concentrations. This antioxidant activity is linked to the presence of condensed tannins (polymers of anthocyanins). Also a good antibacterial activity was found using Machaerium ethanolic extracts against bacteria involved in the acne process: Propionibacterium acnes, Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus offering an alternative for acne treatment.