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L’acide docosahexaénoïque (DHA, 22:6n-3) est le principal acide gras oméga-3 des tissus cérébraux et est essentiel au développement et aux fonctions du cerveau. Une diminution de la concentration cérébrale du DHA est observée chez les patients souffrant de maladies neurodégénératives telles que les maladies d'Alzheimer et de Parkinson. Un apport ciblé du DHA au cerveau pourrait compenser ces carences. Le DHA sanguin est transporté à travers la barrière hémato-encéphalique (BHE) plus efficacement lorsqu’il est estérifié en position sn-2 de la lysophosphatidylcholine (lysoPC). Nous produisons au laboratoire une phosphatidylcholine structurée pour mimer la 2-docosahexaénoyl-lysoPC (lysoPC-DHA), nommée AceDoPC (1-acétyl,2-docosahexaénoyl-glycérophosphocholine), qui peut être considérée comme une forme stabilisée de la lysoPC-DHA physiologique et qui est neuroprotectrice dans l’accident ischémique cérébral. Le premier objectif de ce travail a été de comparer le passage du DHA marqué non estérifié ou estérifié dans l’AceDoPC ou dans une phosphatidylcholine (PC-DHA), lié au plasma, à travers un modèle in vitro de la BHE. Nous montrons un passage préférentiel à travers la monocouche endothéliale et une captation préférentielle par les cellules gliales de l’AceDoPC comparativement au DHA non estérifié et à la PC-DHA. Le deuxième objectif de ce travail a été de confirmer si cette préférence pour la forme AceDoPC était également observée in vivo. Nous avons donc étudié, chez des rats âgés de 20 jours, la captation cérébrale des différentes formes d’apport du DHA précédemment utilisées (DHA, AceDoPC, PC-DHA). Nous démontrons que l’AceDoPC apporte le DHA au cerveau plus efficacement que les autres formes d’apport de DHA et que cette préférence pour l’AceDoPC est spécifique au cerveau puisqu’elle n’est pas observée pour les autres organes étudiés. L’AceDoPC est trouvée, en partie, sous forme intacte dans le cerveau. L’autoradiographie ex vivo du cerveau de rat révèle que le DHA provenant de l’AceDoPC est localisé dans des régions cérébrales spécifiques jouant un rôle important dans la mémoire et les fonctions cognitives. Enfin, en utilisant des approches de modélisation moléculaire, nous démontrons que les potentiels électrostatiques et hydrophobes sont distribués de manière très similaire au niveau des surfaces de l’AceDoPC et de la lysoPC-DHA. En conclusion, nos études montrent que l’AceDoPC est un transporteur privilégié et spécifique du DHA au cerveau. En considérant les rôles essentiels du DHA pour le cerveau, cette nouvelle approche de ciblage cérébral du DHA offre des perspectives prometteuses dans le développement de stratégies préventives et thérapeutiques pour les maladies neurologiques. / Docosahexaenoic acid (DHA, 22:6n-3) is the main essential omega-3 fatty acid in brain tissues required for normal brain development and function. A decrease in the cerebral concentration of DHA is observed in patients suffering from neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s and Parkinson’s. Targeted intake of DHA to the brain could compensate for these deficiencies. Blood DHA is transported across the blood-brain barrier (BBB) more efficiently when esterified at the sn-2 position of lysophosphatidylcholine (lysoPC). We produce in the laboratory a structured phosphatidylcholine to mimic 2-docosahexaenoyl-lysoPC (lysoPC-DHA), named AceDoPC (1-acetyl,2-docosahexaenoyl-glycerophosphocholine), that may be considered as a stabilized form of the physiological lysoPC-DHA and that is neuroprotective in experimental ischemic stroke. The first objective of this work was to compare the passage of either labeled unesterified DHA or DHA esterified in AceDoPC or in phosphatidylcholine (PC-DHA), bound to plasma, through an in vitro model of the BBB. This model is constituted of a co-culture of bovine brain capillary endothelial cells and glial cells from newborn rats. We show a preferential passage through the endothelial monolayer and a preferential uptake by glial cells of AceDoPC compared to unesterified DHA and PC-DHA. We also show that AceDoPC is hydrolyzed, partly, into lysoPC-DHA and that phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylethanolamine (PE) are the most labeled lipid classes in endothelial cells and glial cells. AceDoPC is found, partly, as a whole molecule in the cells. The second objective of this work was to confirm whether this preference for AceDoPC was also observed in vivo. We studied, in 20 days old rats, the brain uptake of different forms of DHA previously used (DHA, AceDoPC, PC-DHA). We demonstrate that AceDoPC provided the brain with DHA more efficiently than the other forms of DHA and that this preference for AceDoPC is specific for the brain because it is not observed for other studied organs. AceDoPC is found, partly, intact in the brain. Ex vivo autoradiography of rat brain reveals that DHA provided from AceDoPC is localized in specific brain regions playing key roles in memory and cognitive functions. Finally, by using molecular modelling approaches, we demonstrate that electrostatic and hydrophobic potentials are distributed very similarly at the surfaces of AceDoPC and lysoPC-DHA. In conclusion, our studies demonstrate that AceDoPC is a privileged and specific carrier of DHA to the brain. Considering the essential roles of DHA for the brain, this new approach to target the brain with DHA offers promising perspectives in the development of preventive and therapeutic strategies for neurological diseases.

Les mucilages pélagiques marins (MPM) sont des phénomènes mondiaux sporadiques et, dans certaines régions, chroniques dans les zones côtières. Ces agrégats gélatineux, enrichis en matière organique et en microorganismes, forment des écosystèmes marins autonomes transitoires allant de 0,5 cm à plusieurs kilomètres de long. Ils correspondent à des étapes évolutives de la neige marine non-sédimentée maintenue dans la zone photique. Durant les dernières décennies une intensification des apparitions des MPM ont été recensées. Ainsi, les MPM sont devenus un sujet de préoccupation pour les populations qui exploitent les ressources côtières et dans le contexte du fonctionnement global de l'écosystème. Malgré l’intérêt scientifique grandissant au cours des dernières décennies au sujet de ces phénomènes, notamment en mer Adriatique, les causes de formation, la dynamique et le rôle respectif des microorganismes dans de tels systèmes restent énigmatiques. La plupart des études réalisées sur les MPM étaient axées uniquement sur les communautés microbiennes eucaryotes par l’utilisation de techniques microscopiques. Or de nos jours, les méthodes moléculaires permettent de se concentrer également sur l'ensemble de la communauté, y compris les procaryotes. Afin d'approfondir notre compréhension de ces phénomènes nous avons étudié un type MPM qui est apparu de manière récurrente et abondante au cours de la dernière décennie dans le sud du Golfe de Gascogne (France), le «Liga». Dans un premier temps, nous avons étudié la formation de ce MPM au travers d’une année complète en suivant la dynamique des communautés archées, bactériennes et eucaryotes par la technique de T-RFLP, technique d’empreinte moléculaire ciblant la petite sous-unité du gène codant pour ARNr. Cette approche a révélé que les communautés microbiennes du Liga étaient différentes des communautés microbiennes marines pour les trois domaines du vivant, et que ces deux communautés étaient gouvernées par des paramètres environnementaux dont la variation était saisonnière. Les archées n’ayant pas pu être détectés dans le Liga, nous nous sommes focalisés sur la structure des communautés bactériennes et eucaryotes au moyen de technologies de séquençage à haut débit. Cette méthode a révélé que le Liga était principalement composé d'espèces marines, même si ces communautés étaient significativement différentes des espèces marines. Dans le Liga, les communautés eucaryotes étaient principalement composées de dinoflagellés, de zooplancton et de cnidaires. Les communautés bactériennes étaient principalement composées d’Alphaproteobacteria et de Gammaproteobacteria. La diversité fonctionnelle du Liga fraîchement formé a été également étudiée pendant les saisons d'apparition de ce phénomène, au printemps et à l'automne. Nous avons ainsi mis en évidence que les communautés microbiennes du Liga avaient potentiellement moins de capacités de résistance au stress et que ces communautés étaient potentiellement plus virulentes que les communautés microbiennes marines. / Marine pelagic mucilage (MPM) is worldwide phenomena occurring sporadically and, in certain regions, episodically in coastal areas. These gelatinous aggregates, enriched in organic matter and microorganisms, form autonomous transitory marine ecosystems ranging from 0.5 cm to several kilometers. They correspond to evolving stages originating from the non-settling early marine snow maintained in the photic zone. During the last decades intensification of MPM events have been noticed. They became a matter of concern both for populations exploiting coastal resources and in the context of global ecosystem functioning. Although increased scientific attention has been paid during last decades to these phenomena in specific areas such the Adriatic Sea, the causes of appearance, the dynamics, and the respective role of microorganisms in such systems remain enigmatic. Most of the studies performed on MPM focused on eukaryotic microbial communities using microscopic techniques. However molecular methods allow nowadays focusing also on the whole community including the prokaryotic part. In order to deeper our understanding of these phenomena we studied a MPM that occurred recurrently and more frequently during the last decade in the south of the Bay of Biscay (France), the “Liga”. In a first step we investigated the formation of this MPM through a complete year by following the dynamics of archaeal, bacterial and eukaryotic communities using T-RFLP fingerprinting targeting the small subunit of rRNA genes. This approach revealed that Liga’s microbial communities where different from marine microbial communities for the three domains of life and that both marine mucilage and marine communities were linked with seasonal patterns. As archaea were not found in the Liga, we focused on bacterial and eukaryotic communities’ structures through high throughput sequencing. The molecular composition revealed that the Liga was mainly composed of marine species although these communities were significantly different from marine species. In the Liga, eukaryotic communities were mainly composed of dinoflagellates, zooplankton and cnidarians species and bacterial communities were mainly composed of Alphaproteobacteria and Gammaproteobacteria. Functional diversity of freshly-formed Liga was targeted during its seasons of apparition, in spring and in autumn. We highlighted that Liga’s microbial communities had less potential capabilities to resist to stress conditions and that these communities were potentially more virulent than marine microbial communities.

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Chez les végétaux supérieurs, l’embryogenèse est une phase clé du développement au cours de laquelle l’embryon établit les principales structures qui formeront la future plante et synthétise et accumule des réserves définissant le rendement et la qualité nutritionnelle des graines. Ainsi, la compréhension des évènements moléculaires et physiologiques menant à la formation de la graine représente un intérêt agronomique majeur. Toutefois, l'analyse des premiers stades de développement est souvent difficile parce que l'embryon est petit et intégré à l'intérieur du tissu maternel. Solanum chacoense qui présente des fleurs relativement grande facilitant l’isolation des ovules, a été utilisée pour l’étude de la biologie de la reproduction plus précisément la formation des gamètes femelles, la pollinisation, la fécondation et le développement des embryons. Afin d'analyser le programme transcriptionnel induit au cours de la structuration de ces étapes de la reproduction sexuée, nous avons mis à profit un projet de séquençage de 7741 ESTs (6700 unigènes) exprimés dans l’ovule à différents stades du développement embryonnaire. L’ADN de ces ESTs a été utilisé pour la fabrication de biopuces d’ADN. Dans un premier temps, ces biopuces ont été utilisé pour comparer des ADNc issus des ovules de chaque stade de développement embryonnaire (depuis le zygote jusqu’au embryon mature) versus un ovule non fécondé. Trois profils d’expression correspondant au stade précoce, intermédiaire et tardive ont été trouvés. Une analyse plus approfondie entre chaque point étudié (de 0 à 22 jours après pollinisation), a permis d'identifier des gènes spécifiques caractérisant des phases de transition spécifiques. Les annotations Fonctionnelles des gènes differentiellement exprimés nous ont permis d'identifier les principales fonctions cellulaires impliquées à chaque stade de développement, révélant que les embryons sont engagés dans des actifs processus de différenciation. Ces biopuces d’ADN ont été par la suite utilisé pour comparer différent types de pollinisation (compatible, incompatible, semi-compatible et inter-espèce) afin d’identifier les gènes répondants à plusieurs stimuli avant l'arrivé du tube pollinique aux ovules (activation à distance). Nous avons pu démontrer que le signal perçu par l’ovaire était différent et dépend de plusieurs facteurs, incluant le type de pollen et la distance parcourue par le pollen dans le style. Une autre analyse permettant la comparaison des différentes pollinisations et la blessure du style nous a permis d’identifier que les programmes génétiques de la pollinisation chevauchent en partie avec ceux du stress. Cela était confirmé en traitant les fleurs par une hormone de stress, méthyle jasmonate. Dans le dernier chapitre, nous avons utilisé ces biopuces pour étudier le changement transcriptionnel d’un mutant sur exprimant une protéine kinase FRK2 impliqué dans l’identité des ovules. Nous avons pu sélectionner plusieurs gènes candidat touchés par la surexpression de cette kinase pour mieux comprendre la voie se signalisation. Ces biopuces ont ainsi servi à déterminer la variation au niveau transcriptionnelle des gènes impliqués lors de différents stades de la reproduction sexuée chez les plantes et nous a permis de mieux comprendre ces étapes. / In higher plants, embryogenesis is a key phase of development during which the embryo establishes the main structures that will form the future plant, synthesizes, and accumulates the reserves that will define the yield and nutritional quality of the seeds. Thus, understanding the molecular and physiological events leading to the formation of the seed is of major agronomic interest. However, analysis of early stages of development is often difficult because the embryo is small and integrated within the maternal tissue. Solanum chacoense, whose relatively large flowers facilitate the isolation of ovules, was used to study the biology of reproduction, in particular the formation of female gametes, pollination, fertilization and embryo development. To analyze the transcriptional program induced during these stages of sexual reproduction, we produced amplicon-derived microarrays with 7741 ESTs isolated from ovules bearing embryos from different developmental stages. These chips were first used to compare cDNA of unfertilized ovule with ovule cells of each stage of embryonic development (from zygote to mature embryo). During embryogenesis, three major expression profiles corresponding to early, middle and late stages of embryo development were identified. Further analysis, of time points taken every 2 days from 0 to 22 days after pollination allowed the identification of a subset of stage-specific and transition-specific genes. Functional annotation of differentially expressed genes allowed us to identify the major cell processes implicated at each stage of development and revealed that embryos are engaged in active differentiation. The DNA microarrays were then used to compare different types of pollination (compatible, incompatible, semi-compatible and inter-species) to identify genes responding to various stimuli before the pollen tube reach the ovules (activation at distance). We found that the signal received by the ovary was different and depended on several factors including the pollen source and the distance traveled by the pollen in the style. Another analysis comparing different pollinations with wounding of the style showed that the genetic programs of pollination overlap with those of stress. This was confirmed by treating the flowers with a stress hormone, methyl jasmonate. lastly, we used the microarrays to study transcriptional changes in mutant ScFRK2. The over expression of FRK2 affect the ovule identity. We were able to select several candidate genes that may have a role in ovules identity signaling. These chips were used to determine the variation in transcription of genes involved at various stages of sexual reproduction in plants and has allowed us to better understand these steps at the transcriptional level.

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