Les récepteurs nucléaires LXRα et LXRβ sont activés par la fixation de dérivés oxygénés du cholestérol. Ils régulent l’expression de nombreux gènes appartenant au métabolisme du cholestérol et des acides gras, et jouent un rôle important dans l’inflammation et l’immunité innée. L’activation de LXR inhibe le développement de l’athérosclérose, en augmentant l’efflux de cholestérol des macrophages ainsi que le transport inverse jusqu’au foie et l’excrétion biliaire. De plus, LXR diminue la biosynthèse et la captation du cholestérol dans les tissus périphériques. Enfin, les agonistes synthétiques de LXR administrés à des souris diminuent significativement l’inflammation dans les lésions athérosclérotiques, notamment en inhibant la sécrétion de certaines cytokines inflammatoires. Néanmoins LXR régule également la lipogenèse et la synthèse d’acides gras mono-insaturés, et l’administration d’agonistes de LXR s’accompagne également d’effets indésirables liés à cette régulation, comme une accumulation dérégulée d’acides gras dans le foie et une augmentation du taux de LDLs circulantes. Plusieurs autres mécanismes restent encore à être explorés, comme la synthèse d’acides gras polyinsaturés et les conséquences sur le métabolisme cellulaire. Nos travaux identifient une nouvelle voie régulée entièrement par LXR, le métabolisme des acides gras polyinsaturés. Le récepteur nucléaire LXR régule l’ensemble des enzymes FADS1, FADS2 et ELOVL5, responsables de la synthèse d’acides gras polyinsaturés oméga-6 et oméga-3. Cette régulation s’accompagne d’une incorporation d’acide arachidonique dans les phospholipides, via la régulation de LPCAT3, ce qui prépare les macrophages à une synthèse accrue de dérivés inflammatoires issus de l’acide arachidonique, comme la Prostaglandine E2, suite à une stimulation au lipopolysaccharide. La régulation de cette voie par LXR a également un effet sur le développement de l’athérosclérose, augmentant les taux d’acides gras polyinsaturés oméga-6 et oméga-3 dans les plaques d’athérome. Nos résultats montrent donc que LXR régule la synthèse des acides gras polyinsaturés en plus des acides gras mono-insaturés et de la lipogenèse et que cette régulation a des conséquences sur le profil lipidique des macrophages in vitro et in vivo ainsi que sur leur réponse inflammatoire. / The nuclear receptors LXRα and LXRβ are activated by oxygenated metabolites of cholesterol. They regulate the expression of numerous genes belonging to cholesterol and fatty acids metabolism, and play a central role in inflammation and innate immunity. LXR activation inhibits atherosclerosis development, by increasing cholesterol efflux from macrophages as well as reverse cholesterol transport and biliary excretion. In addition, LXR decreases cholesterol uptake and biosynthesis. Synthetic LXR agonists fed to mice significantly decrease inflammation in atherosclerotic lesions, by inhibiting several inflammatory cytokines. However, LXR also regulate lipogenesis and monounsaturated fatty acids synthesis, and LXR agonists supplementation is accompanied by side effects due to this regulation, such as a deregulated accumulation of fatty acids in the liver and an increase in circulating LDLs. Other mecanisms still need to be characterized, such as polyunsaturated fatty acids synthesis and the consequences on cell metabolism. Our work identify a new pathway regulated by LXR, the metabolism of polyunsaturated fatty acids. The nuclear receptor LXR regulates all enzymes responsible for omega-6 and omega-3 polyunsaturated fatty acids synthesis, FADS1, FADS2 and ELOVL5. This regulation is accompanied by an increase in arachidonic acid incorporation in phospholipids, via LPCAT3 regulation, which subsequently primes human macrophages for an increased inflammatory metabolites secretion derived from arachidonic acid, such as Protaglandin E2, following a LPS stimulation. The regulation of this pathway by LXR has an effect on atherosclerosis, increasing omega-6 and omega-3 ployunsaturated fatty acids in atheroma plaques. Our results show therefore that LXR regulates polyunsaturated fatty acids synthesis in addition to monounsaturated fatty acids and lipogenesis, and that this regulation has direct consequences on lipid profile of macrophages in vitro and in vivo as well as on their inflammatory response.

La « semicarbazide-sensitive amine oxidase » (SSAO) catalyse la déamination oxydative des amines primaires en aldéhyde, peroxyde d’hydrogène et ammoniac. Elle participe à la différenciation cellulaires, l’inflammation et la transmigration leucocytaire à travers l’endothélium lymphatique. Nos objectifs ont été d’étudier le rôle de la SSAO (i) dans la différenciation chondrocytaire hypertrophique, en relation avec le développement de l’arthrose en utilisant des chondrocytes de rat en culture primaire et des genoux arthrosiques de patients (ii) dans le développement de l’athérosclérose en invalidant des souris ApoE-/- qui développent naturellement l’athérosclérose pour le gène de la SSAO. Au niveau articulaire, la SSAO a été détectée dans le cartilage de rat et humain. In vitro, la SSAO (activité et expression) augmentent au cours de la différenciation terminale de chondrocytes de rat. Son inhibition par le LJP1586 entraîne un retard de différenciation chondrocytaire. La SSAO augmente également dans les zones arthrosiques du cartilage humain parallèlement à l’augmentation de l’hypertrophie. La SSAO jouerait donc un rôle dans la différenciation terminale des chondrocytes (hypertrophie) possiblement via le transport de glucose et dans le développement de la maladie. Au niveau vasculaire, les souris femelles ApoE-/-SSAO-/- de 25 semaines présentent une augmentation de la surface des plaques d’athérome par rapport aux ApoE-/-. Ceci est associée à une diminution de l’expression d’α-actine dans le média sous les plaques et de smMHC dans l’aorte abdominale (AA) sans modification ni de l’infiltration des lymphocytes T; ni des monocytes/ macrophages dans la paroi artérielle, ni du profil cytokinique pro-/anti-inflammatoire dans la rate. A 15 semaines, les souris femelles ApoE-/-SSAO-/-, sm-MHC a diminué dans les AA de ces souris par rapport aux ApoE-/- ainsi qu’une réorientation du trafic des cellules immunitaires vers la paroi aortique sans modification significative de la surface des plaques a été détecté. La SSAO jouerait donc un rôle précoce dans le développement de l’athérosclérose via une modification du trafic des cellules immunitaires et du phénotype des CML dans la paroi / The semicarbazide-sensitive amine oxidase (SSAO) catalyzes the oxidative deamination of primary amines into aldehydes, hydrogen peroxide and ammonia. The SSAO was implicated in cellular differentiation, inflammation and transmigration of leukocyte through the lymphatic. The objectives of this work were to study the role of SSAO (i) in chondrocyte differentiation and in the development of osteoarthritis using rat chondrocyte primary cell culture and osteroarthritic samples from patients. (ii) in the development of atherosclerosis using ApoE-/- mice, which develop naturally atherosclerosis, invalidated for the SSAO gene. Concerning the articulation, the SSAO (expression and activity) was detected in the rat and human cartilage. In vitro, SSAO increases during chondrocyte terminal differentiation (hypertrophy) and the inhibition of its activity by LJP1586, decreases the level of differentiation. In human arthritic cartilage, SSAO was higher that in healthy cartilage, in association with an increase in hypertrophic markers. The SSAO plays a role in the terminal differentiation of chondrocytes and might be involved in the development of osteoarthritis. At the vascular level, 25 week-old female ApoE-/-SSAO-/- mice presented a 50% increase in plaque surface associated with an 80% decrease in α-actin expression in the media of aortic sinus and a decrease in sm-MCH in abdominal aortas (AA) compared to ApoE-/- mice. These results were not due neither to a modification of monocytes/ macrophages, Tcell infiltration in the plaque nor in a pro- or anti-inflammatory cytokine change in spleen. In 15 week-old ApoE-/-SSAO-/- mice, even if no modification of plaque surface was found, a decrease in sm-MHC was noticed in the AA from ApoE-/-SSAO-/- compare to ApoE-/- mice. More over, the immune cell trafficking was increased in the aortic wall of ApoE-/-SSAO-/- compared to ApoE-/- mice. Thus, SSAO is involved in the early development of atherosclerosis in changing the immune cell trafficking and the VSMC phenotype

Les vésicules extracellulaires telles que les microvésicules et les exosomes sont libérées lors de l’apoptose ou de l’activation cellulaire. Ce sont des médiateurs importants dans la communication intercellulaire, suggérant que ces vésicules pourraient jouer un rôle physiopathologique, en particulier dans les maladies cardiovasculaires. L'athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique de la paroi artérielle qui résulte de l’interaction entre les lipoprotéines, les cellules inflammatoires, et les cellules vasculaires. L'infarctus du myocarde est une complication aiguë et grave de l'athérosclérose. La réaction inflammatoire post-infarctus joue un rôle central dans la formation de néovaisseaux sanguins et la cicatrisation. Cependant, les mécanismes de l’inflammation sont encore mal connus dans ces pathologies. Mon travail de thèse a porté sur les effets des vésicules extracellulaires isolées de tissus pathologiques sur les cellules inflammatoires. Nous avons montré dans un premier travail que les microvésicules s’accumulant dans les lésions d’athérosclérose humaines contribuent à la surcharge en cholestérol et en triglycérides des macrophages et facilitent la formation de cellules spumeuses. L’accumulation des lipides intracellulaires induite par ces microvésicules est contrebalancée par une augmentation de l’efflux du cholestérol associée à une activation d’ABCA1. Dans un deuxième travail, nous avons examiné les effets des vésicules produites dans le cœur post-infarctus sur la réponse inflammatoire. Nos résultats montrent : 1- une augmentation de la libération in situ des microvésicules majoritairement d’origine cardiomyocytaire et des exosomes 15 heures après infarctus ; 2- la stimulation de la production de VEGF monocytaire par les vésicules extracellulaires ; 3- l’incapacité en ce qui concerne les vésicules isolées de cœur diabétique infarci à reproduire cet effet sur les monocytes des souris contrôles. Afin de clarifier les déterminants de l’angiogenèse post-ischémique, nous avons également étudié les profils de miARNs des vésicules contrôles et diabétiques. Après infarctus du myocarde, l’expression de miR-126-3p et de miR-92a-3p est significativement diminuée dans les vésicules diabétiques en comparaison avec les vésicules contrôles. Par ailleurs, nous avons observé une augmentation de miR-126-3p et de miR-92a-3p respectivement dans les microvésicules et les exosomes chez les souris contrôles post-infarctus. En conclusion, ce travail apporte des éléments nouveaux sur les fonctions des vésicules extracellulaires générées localement dans les tissus inflammatoires, en particulier leur capacité à promouvoir la transformation des macrophages en cellules spumeuses dans la plaque. Par ailleurs, les vésicules isolées du cœur ischémique pourraient favoriser l’angiogenèse post-infarctus en stimulant la production de VEGF monocytaire. La disparition de cet effet bénéfique dans le diabète pourrait être associée à des modifications d’adressage des miARNs dans les vésicules extracellulaires au cours de cette pathologie. / Extracellular vesicles, such as microvesicles and exosomes, are released during cell apoptosis or activation. They are important mediators of intercellular communication, suggesting that these vesicles could play a pathophysiological role, especially in cardiovascular diseases. Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease of the arterial wall which results from the interaction between lipoproteins, inflammatory cells, and vascular cells. Myocardial infarction is an acute and severe complication of atherosclerosis. The postinfarction inflammatory response plays a central role in the formation of new blood vessels and scarring. However, the mechanisms of inflammation are still poorly known in these pathologies. My thesis concerned the effects of extracellular vesicles isolated from pathological tissues on inflammatory cells. We showed in the first work that microvesicles accumulating in human atherosclerotic lesions contribute to cholesterol and triglyceride overload in macrophages and facilitate foam cell formation. The accumulation of the intracellular lipids induced by those microvesicles is offset by an increase in cholesterol efflux associated with activation of ABCA1. In the second study, we examined the effect of vesicles produced in the infarcted heart on the inflammatory response. Our results showed : 1- an increased release in situ of microvesicles mostly of cardiomyocyte origin and exosomes 15 hours after infarction ; 2- the stimulation of monocyte VEGF production by extracellular vesicles ; 3- the incapacity of diabetic vesicles isolated from infarcted heart to reproduce that effect on control mice monocytes. In order to clarify the determinants of postischemic angiogenesis, we also studied miRNA profiles of control and diabetic vesicles. After myocardial infarction, the expression level of miR-126-3p and miR-92a-3p was significantly decreased in diabetic vesicles compared to control vesicles. Furthermore, we observed an increased expression of miR-126-3p and miR-92a-3p respectively in the microvesicles and the exosomes isolated from control mice heart after myocardial infarction. In conclusion, this work provides new information on the functions of extracellular vesicles locally generated in inflamed tissues, particularly in promoting macrophage transformation into foam cells in the atherosclerotic plaque. Furthermore, vesicles isolated from ischemic heart could enhance postinfarction angiogenesis by stimulating monocyte VEGF production. The loss of this beneficial effect in diabetes may be associated with changes of miRNA cargo in extracellular vesicles in this pathology.

La drépanocytose (SCD) et l’athérosclérose sont deux maladies très diffèrentes et distinctesqui partagent les même caractéristiques. La drépanocytose est une maladie autosomalerécessive appartenant à la classe des hémoglobinopathies causée par la mutation del’hémoglobine (Hb) A en HbS. En réponse à des stress physiques tels que l’hypoxie,l’acidose, la déshydratation ou l’hyperthermie, HbS devient plus vulnérable à lapolymérisation et favorise le processus de falciformation des globules rouges. La répétitiondes cycles de polymérisation et dépolymérisation de HbS altère la forme saine desérythrocytes et conduisent aux manifestations cliniques principales de la drépanocytose:anémie, épisodes vaso-occlusifs aigus et crises hémolytiques. Il est aujourd’hui largementadmis que le stress oxydatif et l’inflammation jouent un rôle majeur dans la pathogènèse et lesconséquences physiopathologiques de la drépanocytose. L’athérosclérose, quant à elle, estune maladie inflammatoire chronique qui se caractérise par l’accumulation de plaques àl’intérieur des parois vasculaires au niveau de l’endothélium. Le stress oxydatif et la mise enjeu de phénomènes inflamatoires sont impliqués dans l’oxydation des lipides de faible densité(LDL), étape essentielle dans la pathogenèse de cette maladie.D’autre part, l’activité physique est un mécanisme important de modulation bénéfique dustress oxydatif et de l'inflammation au travers de plusieurs voies d'adaptation : l’améliorationdes enzymes antioxydantes, de la vasodilatation et des cytokines anti-inflammatoires, et labaisse des contraintes de cisaillement. Nous avons donc cherché à déterminer dans ce travailde thèse comment le contrôle du stress oxydatif et de l’inflammation par l’activité physiquepourrait réduire les complications de ces 2 pathologies (SCD et athérosclérose). / Sickle cell disease (SCD) and atherosclerosis are two very different and distinct diseases thatshare similar underlying characteristics. Sickle cell disease is a hemoglobinopathycharacterized by a genetic mutation which causes the normal blood cells to become rigid andweak. The resulting pathophysiological effects, including sickling, vaso-occlusion, andadhesion, involve the production of oxidative stress and inflammation. Atherosclerosis is achronic inflammatory disease that is characterized by plaque buildup within the vessel walls.An initial step in the pathogenesis of this disease involves the oxidation of lipids, which notonly produces inflammation, but more oxidative stress as well. We sought to determine howthe control of oxidative stress and inflammation could ameliorate complications stemmingfrom the disease.Exercise training is an important mechanism for the beneficial modulation oxidative stressand inflammation through several adaptive pathways: antioxidants, shear stress, vasodilation,and anti-inflammatory cytokines. The purpose of this thesis was to determine if thesebeneficial effects of exercise training could improve oxidative stress and consequentlyinflammation in sickle cell trait (SCT) and atherosclerosis.

Les nanoémulsions huile dans eau (H/E) sont utilisées depuis plus de 50 ans en clinique humaine comme source de lipides en nutrition parentérale. Si cette dernière décennie a vu émerger la mise à profit de cette forme comme véhicule de substances actives lipophiles, l’utilisation des nanoémulsions comme vecteur d'agents thérapeutique ou diagnostique reste encore sous-exploitée. L’objectif de cette thèse a été le développement d'une plateforme de nanoémulsions comme vecteur alternatif aux nanosystèmes classiquement utilisés. Deux applications ont été visées : le diagnostic de la plaque vulnérable d'athérosclérose et le traitement de la maladie de Parkinson. Les nanoémulsions ont été fonctionnalisées avec des anticorps humanisés dirigés contre l’athérome et chargées avec des particules magnétiques pour servir d’agent de contraste moléculaire pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et pour une nouvelle technique : l’imagerie par particules magnétique (IPM). L'efficacité du nanosystème pour le ciblage de la plaque a été démontré sur des souris athéromateuses. L’inclusion de chromophores lipophiles originaux et ultrabrillants ainsi que la possibilité d'incorporer des substances actives ont permis d’ouvrir la voie vers le développement de formulations multimodales et théranostiques. Les nanoémulsions thérapeutiques contre Parkinson ont été développées pour rétablir le pH lysosomal des neurones dopaminergiques par l'encapsulation d'un polymère (PLGA). Ce défaut d’acidification favorise la mort cellulaire par l’accumulation de déchets dans les neurones. La formulation a été optimisée pour le passage intracérébral par voie intraveineuse ou intranasale. Les résultats montrent un passage cérébral in vivo par voie intraveineuse avec une confirmation in vitro de la régénération du pH. Les perspectives de ce travail sont la poursuite de la plateforme et l'ouverture vers de nouvelles applications comme l'hyperthermie magnétique dans les cancers. / Oil in water (O/W) nanoemulsions have been used for over 50 years in human clinics as a lipids source in parenteral nutrition. Even if nanoemulsions have recently emerged as vehicles for lipophilic active pharmaceutical ingredient (API) their use as a therapeutic or diagnostic agent is still under-exploited. The objective of this Ph.D thesis was to develop an nanoemulsions platform as an alternative to conventionally used nanosystems. In this work, 2 applications have been studied: the diagnosis of vulnerable plaque in atherosclerosis, and the treatment of Parkinson's disease. Nanoemulsions have been functionalized with humanized antibody targeting atheroma and loaded with magnetic particles as molecular contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI) and an emerging technique: magnetic particle imaging (MPI). The successful plaque targeting has been demonstrated in atheromatous mice. The inclusion of original and ultra-bright lipophilic chromophores as well as the loading of API have paved the way to the development of multimodal and theranostic formulations. Therapeutic nanoemulsions against Parkinson’s disease have been developed to restore lysosomal pH of dopaminergic neurons with acidic polymer (PLGA). Acidification dysfunction leads to cell death due to the accumulation of waste inside neurons. The formulation has been optimized for brain delivery through intravenous or intranasal administration. The results show brain delivery in vivo trough intravenous injection associated with a pH rescue in vitro. The perspectives will focus on optimizing this platform and use it for new applications such as magnetic hyperthermia in cancers.

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Les maladies cardiovasculaires représentent la première cause de mortalité en France avec une prévalence encore plus importante à La Réunion. La plupart des décès sont attribuables aux cardiopathies ischémiques due à la rupture d'une plaque d'athérosclérose et à la formation d'un caillot entrainant une ischémie cardiaque. L'oxydation des lipoprotéines de basse densité (LDL) et la dysfonction de l'endothélium représentent des étapes importantes dans la déstabilisation de la plaque, d'où l’intérêt de rechercher un traitement capable de diminuer l'oxydation des LDL ou de protéger les cellules endothéliales de leurs effets cytotoxiques. Les polyphénols sont des molécules antioxydantes très présentes dans le règne végétal. Des études préliminaires du laboratoire sur des adipocytes humain on montré que des extraits riches en polyphénols d'Antirhea borbonica et de Doratoxylon apetalum, deux espèces respectivement endémique et indigène de l'Île de La Réunion, possédaient des propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires (Marimoutou, M et al. 2015). Le But de cette thèse était, dans un premier temps, de tester les capacités antioxydantes et cytoprotectrices d'extraits riches en polyphénols de ces deux espèces sur des cellules endothéliales. Puis dans un second temps nous avons testé l'extrait de Doratoxylon apetalum sur un modèle murin d'athérosclérose (souris ApoE KO) pour évaluer son effet anti-inflammatoire sur les plaques d'athérome. / Cardiovascular diseases are the leading cause of death in France with an even higher prevalence in Reunion. Most deaths are due to ischemic heart disease because of atherosclerotic plaque rupture and thrombus formation leading to cardiac ischemia. The oxidation of low density lipoproteins (LDL) and endothelial dysfunction represent important steps in the destabilization of plaque, hence the interest of a treatment capable of reducing the oxidation of LDL or of protecting endothelial cells from their cytotoxic effects. Polyphenols are antioxidant molecules very present in the plant kingdom. Preliminary studies on human adipocytes have shown that polyphenol-rich extracts of Antirhea borbonica and Doratoxylon apetalum, respectively endemic and indigenous species of Reunion Island, had antioxidant and anti-inflammatory properties (Marimoutou , M et al., 2015). The aim of this thesis was, first, to test the antioxidant and cytoprotective capacities of polyphenol rich extracts of these two species on endothelial cells. Then in a second time we tested the extract of Doratoxylon apetalum on a murine model of atherosclerosis (ApoE KO mice) to evaluate its anti-inflammatory effect on atheroma plaques.

Les acides gras polyinsaturés oméga-3 à longue chaîne (AGPIω3-LC), principalement représentés par l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA), présentent des effets bénéfiques vis-à-vis de l'athérosclérose. Leur action au niveau vasculaire est suggérée. Les mécanismes d'action sont mal compris du fait de la complexité d'action des AGPIω3-LC au niveau cellulaire. Les AGPIω3-LC affectent de nombreuses protéines y compris les facteurs de transcription, ce qui engendre la modulation de l'expression de nombreux gènes. La complexité s'accroît si l'on considère l'ensemble des métabolites oxygénés issus des AGPIω3-LC. Les métabolites issus de la peroxydation lipidique peuvent être produits en abondance au cours de l'athérogenèse mais leur bioactivité est quasiment inconnue. Des points majeurs restent à éclaircir comme l'identification des cibles cellulaires et moléculaires au niveau vasculaire et la bioactivité des métabolites peroxydés. Objectifs : étudier l'impact du DHA au niveau vasculaire et évaluer la bioactivité de certains métabolites issus de la peroxydation lipidique du DHA. Les travaux visant à étudier les propriétés athéro-protectrices du DHA n'ont jusqu'à présent pas permis d'obtenir une vision globale de son spectre d'action. La nutrigénomique a paru être une approche pertinente pour étudier les effets du DHA au niveau vasculaire. Une étude in vivo a été réalisée sur des souris athérosclérotiques LDLR-/- recevant ou non une supplémentation en DHA (2% de l'apport énergétique journalier). Le rôle athéro-protecteur du DHA a été confirmé dans une étude précédente rapportant une diminution de 35% de l'étendue des lésions au niveau aortique dans le groupe DHA. Au niveau protéique, nous avons montré une altération significative de l'expression de protéines intervenant principalement au niveau des métabolismes glucidique et lipidique mais aussi dans les défenses anti-oxydantes. Au niveau génique, la composante inflammatoire s'est avérée être une cible majeure du DHA au niveau vasculaire. La supplémentation en DHA a réduit l'expression de gènes impliqués dans l'adhésion cellulaire, la chimiotaxie et la présentation de l'antigène. Plusieurs gènes se sont avérés être des marqueurs phénotypiques des macrophages et l'analyse des régulateurs transcriptionnels montrait une implication probable de PPARγ, IFNγ et NFκB dans les modulations d'expression génique observées. Nos analyses suggèrent une orientation préférentielle des macrophages vers un phénotype réparateur de type M2 chez les souris recevant la supplémentation en DHA. Une analyse immunohistochimique au niveau aortique a révélé une plus grande abondance d'arginase I. Une approche plus ciblée alliant une étude in vitro sur un modèle de macrophages humains et l'utilisation de métabolites peroxydés spécifiques du DHA, les neuroprostanes, nous a permis de conforter notre hypothèse selon laquelle le DHA pourrait agir au moins en partie via ses métabolites peroxydés. L'exposition des macrophages à deux types de neuroprostanes (les 4-F4t et les 14-A4-Neuroprostanes) a permis de réduire significativement l'expression et la sécrétion de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires. Des résultats préliminaires suggèrent que ces effets anti-inflammatoires des neuroprostanes seraient indépendants de PPARγ mais liés à une inhibition de la voie NFκB. L'étude in vivo et l'utilisation de la nutrigénomique nous ont permis d'explorer de façon ouverte et non biaisée l'impact du DHA au niveau vasculaire. Les résultats sont que le DHA active le métabolisme énergétique et les défenses anti-oxydantes et diminue l'état inflammatoire avec une implication probable du DHA dans l'orientation phénotypique des macrophages vers un phénotype réparateur de type M2. Les résultats obtenus in vitro sur macrophages primaires humains confirment que les métabolites peroxydés du DHA contribuent à ses propriétés anti-inflammatoires. / Numerous studies have reported beneficial effects of long chain omega-3 polyunsaturated fatty acids (LC-ω3PUFAs) on atherosclerosis and associated cardiovascular events. These fatty acids are mainly represented by eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). LC-ω3PUFAs exert their athero-protective action mainly by a reduction of triglyceridemia, increased endothelial relaxation, and reduced inflammation. Their specific action at the vascular level is suggested. Their mechanisms of action are still only partially understood because of the complexity of action of LC-ω3PUFAs at the cellular level. LC-ω3PUFAs affect several membrane or cytosolic proteins, including transcription factors, which modulate numerous gene expression. The complexity is further increased when considering a wide range of oxygenated metabolites derived from LC-ω3PUFAs. Among them, the metabolites from lipid peroxidation may be produced in abundance during atherogenesis but their bioactivity is almost unknown. There are still major issues to be clarified, such as the identification of cellular and molecular targets at the vascular level ; the bioactivity of peroxidized metabolites that could play a key role in the prevention of atherosclerosis. The objective of this work was to study the impact of DHA at the vascular level and to evaluate the bioactivity of selected metabolites from DHA lipid peroxidation. Studies on anti-atherogenic properties of DHA have so far been carried out only in a targeted manner that does not provide a comprehensive and integrated view of its spectrum of action. Nutrigenomics appears to be a relevant approach to study the effects of DHA at the vascular level. In vivo study was performed on LDLR-/- atherosclerotic mice supplemented or not with DHA. The athero-protective effect of DHA has been confirmed in the previous study performed by our team reporting a 35% decrease of the atherosclerotic lesion in the DHA group. Aorta proteome study demonstrated a significant alteration of the expression of proteins involved mainly in the carbohydrate and lipid metabolism and also in antioxidant defenses. At the transcriptome level, the inflammatory component of atherosclerosis appears to be a major target of DHA at the vascular level. More precisely, DHA supplementation reduced the expression of genes involved in cell adhesion, chemotaxis and antigen presentation. Several genes were found to be phenotypic markers of macrophages and analysis of transcriptional regulators showed a possible contribution of PPARγ, IFNγ and NFκB to the observed modulation of gene expression. Our results suggest a preferential orientation of macrophages to a M2 type repair phenotype in mice receiving DHA supplementation. This was confirmed by immunohistochemical analysis at the aorta which revealed a greater abundance of arginase I. We chose a focused in vitro study of the action of specific DHA peroxidized metabolites: the neuroprostanes on a human macrophages. This study allowed us to confirm our hypothesis that DHA may act at least in part via its peroxidized metabolites. The macrophages exposition to 2 types of neuroprostanes (4-F4t and 14-A4-Neuroprostanes) has significantly reduced the expression and secretion of several pro-inflammatory mediators. Preliminary results suggest that these anti-inflammatory effects are PPARγ-independent but related to inhibition of NFκB pathway. In vivo study, and nutrigenomics approach, allowed us to explore the impact of DHA at the vascular level by an open and unbiased way. The results are that DHA activates energy metabolism and antioxidant defenses and reduces the inflammatory component of atherosclerosis with a possible involvement of DHA in the phenotypic direction of macrophages to a M2 type repair phenotype. The results obtained in vitro on primary human macrophages confirmed that DHA peroxidized metabolites contribute to its anti-inflammatory properties.

Les maladies cardiovasculaires représentent l’une des principales causes de mortalitédans le monde et leur prévention constitue un enjeu majeur de santé publique. Les études épidémiologiques montrent que la consommation de fruits et légumes est associée à un moindre risque cardiovasculaire. Ces effets pourraient être expliqués par leur richesse en micronutriments et plus particulièrement en polyphénols. La consommation de flavanones, une classe de polyphénols présente spécifiquement et en grandes quantités dans les agrumes, a été inversement associée au risque d’accidents coronaires et d’accidents vasculaires cérébraux. Des données expérimentales obtenues in vivo et in vitro suggèrent que les flavanones (hespéridine ou naringine) possèdent des propriétés hypolipémiantes, hypotensives et anti-inflammatoires. Ces effets pourraient notamment être médiés par une modulation de l’expression de gènes par les flavanones. Cependant jusqu’à présent, l’action anti-athérogène des flavanones in vivo n’a été explorée qu’à des doses supra-nutritionnelles et les mécanismes responsables de ces effets sont encore largement méconnus. Par ailleurs, les données mécanistiques in vitro sont peu informatives, car obtenues avec des formes de flavanones non présentes dans l’organisme. Les objectifs de cette thèse ont donc été : (1) d’évaluer l’impact d’une consommation de flavanones (naringine et hespéridine) à dose nutritionnelle sur le développement de la lésion athéromateuse chez différents modèles murins d’hypercholestérolémie et d’appréhender les mécanismes moléculaires mis en jeu par une approche transcriptomique ; (2) de déterminer l’impact des métabolites circulants sur la fonction des cellules endothéliales et d’identifier les mécanismes moléculaires sous-jacents. In vivo, nous avons montré que seule la supplémentation en naringine (0,02%), la flavanone majoritaire du pamplemousse, réduisait la progression des lésions athéromateuses dans un modèle murin d’athérosclérose induite par l’alimentation (souris C57Bl/6J sous régime riche en graisse et en cholestérol). Cet effet était associé à une réduction des concentrations plasmatiques de non HDL-Chol et de biomarqueurs de la dysfonctionendothéliale, mais semblait indépendant d’une modulation du statut anti-oxydant. Une analyse transcriptomique pangénomique de l’aorte de ces animaux, a montré, que la supplémentation en naringine induisait une variation de l’expression de gènes impliqués dans des processus, tels que l’adhésion cellulaire ou l’organisation du cytosquelette, qui sont impliqués dans la migration trans-endothéliale des leucocytes. Ces résultats mettent en évidence de nouvelles cibles moléculaires d’action des flavanones qui ont été plus largement abordées in vitro. Les données obtenues in vitro montrent que l’exposition de cellules endothéliales(HUVEC) à des concentrations physiologiques de métabolites circulants de la naringénine(dérivés glucuronidés) ou de l’hespérétine (dérivés glucuronidés et sulfatés) diminue l’adhésion des monocytes (U937) aux cellules endothéliales, une étape clé de la migrationtrans-endothéliale. En accord avec ces résultats, une analyse TaqMan Low Density Array a montré que l’exposition des cellules endothéliales aux métabolites circulants de flavanones affectait l’expression de gènes impliqués dans l’inflammation, le chimiotactisme, l’adhésion ou encore la migration trans-endothéliale des leucocytes. Pris dans leur ensemble, les résultats de ce travail de thèse montrent que les effets antiathérogènesdes flavanones ne découlent pas exclusivement d’un effet hypolipémiant, mais aussi d’une action directe sur des étapes clés du développement de l’athérosclérose au niveau de l’endothélium, en particulier les processus d’adhésion et migration trans-endothéliale. / Cardiovascular disease is a major cause of mortality worldwide and its prevention is a major public health issue. Epidemiological studies have shown that fruit and vegetables consumption is associated with a lower cardiovascular risk. These effects could be explainedby their richness in micronutrients, especially polyphenols. Consumption of flavanones, a class of polyphenols present specifically and in large amounts in citrus fruits, was inversely associated with risk of coronary events and stroke. Experimental data obtained in vivo and invitro suggest that the flavanones (hesperidin or naringin) have lipid-lowering, hypotensive and anti-inflammatory properties. These effects could be mediated via modulation of gene expression by these bioactives. However, the anti-atherogenic effect of flavanones in vivo has been only explored at supra-nutritional doses and the mechanisms responsible for these effects are largely unknown. Furthermore, in vitro mechanistic data are questionable as they have been obtained using native forms of flavanones which are not present in the body.The objectives of this thesis were: (1) to assess the impact of consumption of flavanones (naringin and hesperidin) at nutritional doses on the development of atherosclerotic lesions indifferent mouse models of hypercholesterolemia and decipher molecular mechanisms brought into play, using a transcriptomic approach, (2) to determine the impact of physiological concentrations of plasma flavanone metabolites on endothelial cell function and theunderlying molecular mechanisms. In vivo, we showed that only naringin supplementation (0.02%), the major flavanonein grapefruit, reduced the progression of atherosclerotic lesions in a mouse model of dietinduced atherosclerosis (C57BL/6J mice fed an enriched diet in fat and cholesterol). Thiseffect was associated with a reduction in plasma non-HDL-Chol and biomarkers ofendothelial dysfunction, but appeared independent of a modulation of antioxidant status. Agenome-wide transcriptome analysis of the aorta of these animals showed that naringin supplementation modulated expression of genes involved in processes such as cell adhesion and cytoskeleton organization; these latter being involved in leukocytes trans-endothelialmigration. These results reveal new molecular targets of action of flavanones that have beenfurther studied in vitro.The in vitro data showed that exposure of endothelial cells (HUVEC) to physiological concentrations of circulating metabolites of naringenin (glucuronides) or hesperetin(glucuronides and sulfate) decreased the adhesion of monocytes (U937) to endothelial cells, a key step in the trans-endothelial migration. Consistent with these results, a TaqMan Low Density Array analysis showed that exposure of endothelial cells to these flavanone metabolites affected the expression of genes involved in inflammation, chemotaxis, adhesionas well as leukocytes trans-endothelial migration. Overall, the results of this work show that the anti-atherogenic effect of flavanones is not exclusively derived from lipid-lowering effect, but also due to a direct action on the endothelium by modulating key processes of atherosclerosis development, particularly adhesion and trans-endothelial migration.

L'athérosclérose est une pathologie artérielle complexe à évolution lente définie par un remodelage de la paroi vasculaire, associée à des réactions inflammatoires, à des processus de prolifération, de mort cellulaire et à une accumulation de lipides oxydés tels que les oxystérols (dérivés oxydés du cholestérol) dont le rôle est fortement suspecté dans le développement de l'athérome.<br /><br />Le travail réalisé a été effectué sur des cellules monocytaires humaines U937 et THP-1, aortiques de rat A7R5 et carcinomateuses humaines MCF-7 (déficientes en caspase-3). Différents oxystérols, présents en quantité importante dans les lésions athéromateuses, ont été utilisés (7-cétocholestérol (7KC), 7Β-hydroxycholestérol, 25-hydroxycholestérol, cholestérol-5Α, 6Α-epoxide, cholestérol-5Β, 6Β-epoxide) ainsi que du cholestérol.<br /><br />La première partie du travail a montré que la mort cellulaire induite par le 7KC est un phénomène complexe présentant des caractéristiques apoptotiques accompagnées d'une synthèse de structures multilamellaires cytoplasmiques appelées corps myéliniques visualisés par microscopie électronique à transmission. La synthèse rapide de ces structures précède les effets cytotoxiques : chute du potentiel membranaire mitochondrial, augmentation de la perméabilité à l'iodure de propidium et modifications de la morphologie nucléaire (condensation, fragmentation, gonflement des noyaux). L'isolement de ces structures par ultracentrifugation après coloration à la monodansylcadavérine (fluorochrome lysosomotropique acide) ou au Nile Red (fluorescence jaune en présence de lipides neutres et rouge en présence de lipides polaires) a permis de montrer qu'elles sont riches en lipides polaires (sphingomyéline, phosphatidylcholine) et en cholestérol et qu'elles accumulent le 7KC. Au sein de ces corps myéliniques, une co-localisation du 7KC avec les lipides polaires a été démontrée par la technique de FRET réalisée par microscopie confocale mono- et bi-photonique. Les caractéristiques morphologiques et biochimiques des figures myéliniques ont permis d'établir que le 7-cétocholestérol est un puissant inducteur de phospholipidose.<br /><br />Compte tenu des modifications lipidiques spatiotemporelles, quantitatives et qualitatives, induites par le 7KC et révélé par le Nile Red, la seconde partie du travail a précisé les relations entre la mort cellulaire, la synthèse de corps myéliniques, l'accumulation de lipides polaires et l'activité caspase. Avec les différents oxystérols étudiés, les corps myéliniques ne sont observés qu'avec des composés cytotoxiques (7KC, 7Β-hydroxycholestérol, cholestérol-5Β, 6Β-epoxide) et leur synthèse est indépendante d'activité caspase. En revanche, l'accumulation de lipides polaires induite par le 7KC est inhibée en présence de z-VAD-fmk (inhibiteurs de caspases large spectre) et de z-VDVAD-fmk (inhibiteur de caspase-2). Certaines caspases et en particulier la caspase-2 pourraient contribuer à l'accumulation de lipides polaires.<br /><br />La troisième partie du travail a conduit à étudier les effets de la Vitamine-E (VitE) sur la mort cellulaire induite par le 7KC en raison de ses propriétés anti-apoptotiques et anti-oxydantes. La VitE protège de la mort cellulaire induite par le 7KC. Les effets protecteurs pourraient en partie être dus à la capacité de la VitE à maintenir fonctionnelle la voie PI3-K/c-Akt en s'opposant aux déphosphorylations de PDK-1 et de c-Akt, et en préservant l'activité PI3-K. Par ailleurs, la VitE s'oppose aux modifications lipidiques au niveau de la membrane cytoplasmique et à l'accumulation de lipides polaires. La VitE réduit aussi la dégradation de la pro-forme de la caspase-2L et augmente les taux d'ARNm correspondants.<br /><br />Ces travaux montrent des relations entre la mort cellulaire induite par des oxystérols et le métabolisme des lipides. Ils révèlent aussi que la VitE protège de la mort induite par le 7KC en agissant au niveau de la voie PI3-K/c-Akt. Par ailleurs, la VitE s'oppose aux modifications lipidiques membranaires et cytoplasmiques associées à la mort cellulaire induite par le 7KC.