La spectrométrie de masse est un outil performant pour identifier des biomarqueurs protéines dans des fluides biologiques. Plusieurs modes sont accessibles dont le mode « Data Independent Acquisition » (DIA), qui permet une sélection et une fragmentation exhaustive de tous les peptides détectables par l'appareillage. Cependant, ce mode génère des spectres de (co)-fragmentation très complexes rendant l'étape d'identification délicate. Pour surmonter cette limitation, nous nous sommes tournés vers une méthode d'activation des ions spécifique. La photodissociation laser (LID) à 473 nm, longueur d'onde à laquelle les peptides n'absorbent pas naturellement, a été implémentée dans un appareil Qexactive. La spécificité de fragmentation est induite après dérivation spécifique des peptides à cystéine (acide aminé rare présent globalement à 2 % mais présent dans 89 % des protéines) à l'aide d'un chromophore absorbant à 473 nm. Dans un premier temps, une bibliothèque de 354 spectres LID de peptides à cystéine dérivés a été créée pour le développement de la méthode DIA-LID. Cette méthodologie DIA-LID a ensuite été utilisée pour identifier et quantifier des biomarqueurs protéines kinases humaines putatifs endogènes au sein d'un extrait cellulaire mammaire cancéreux humain. Les comportements de fragmentation de 401 peptides à cystéine dérivés en LID à 473 nm ont également été étudiés permettant l'optimisation des méthodes d'identification et de quantification. Pour finir, une nouvelle méthodologie, intitulée C-trap-LID, a été appliquée pour repérer et extraire rapidement tous les m/z des ions précurseurs détectables par l'appareillage ayant photo-fragmentés dans une matrice complexe / Mass spectrometry is a powerful tool to detect putative proteins biomarkers in biological samples. Several methods are accessible, including Data Independent Acquisition (DIA) which allows the fragmentation of all detectable peptides in high resolution mass spectrometer. However, DIA methods are not able to exhaustively identify compounds due to the excessive complexity of fragmentation spectra of multiple precursor ions. Thus, we developed an alternative technique that adds specificity during fragmentation step to detect only a subset of peptides. We replaced the classical gas-collision fragmentation by a highly specific laser-induced photodissociation (LID) at 473 nm, for which peptides do not naturally absorb, in a Q-exactive. The specific absorption and photofragmentation is induced by grafting an adequate quenching chromophore to the thiol group of cysteine-containing peptides (a rare amino acid with a frequency of 2 % but present in 89 % of all human proteins) through a chemically controlled route. First, to develop the DIA-LID method, a spectral library including LID spectra of 354 cysteine-containing peptides was built. Then, this methodology was used to identify and quantify putative human protein kinases biomarkers in human cancerous mammalian cells. Simultaneously the fragmentation behavior of 401 derivatized cysteine-containing peptides was studied to rationalize the choice of peptides to provide the maximum of information to identify them in LID for discovery approaches. In closing, a new methodology named C-trap-LID, was introduced and applied to spot and extract quickly m/z related to all detectable derivatized cysteine-containing compounds in complex medium

L’huître creuse Crassostrea gigas est le produit aquacole le plus commercialisé dans le monde. Cependant, en France et dans d’autres régions du monde, des mortalités estivales massives affectent de façon alarmante les populations naturelles et cultivées de cette espèce, surtout aux stades juvéniles. Ces évènements sembleraient être liés à un déséquilibre entre les acteurs de la triade hôte – agent pathogène – environnement, favorisant l’affaiblissement des mécanismes de défense de l’hôte, et par conséquent, l’apparition et/ou l’augmentation de maladies. Parmi les facteurs environnementaux pouvant contribuer à ce déséquilibre, les contaminants chimiques sont connus pour moduler les capacités de défense de divers organismes aquatiques. Les phénoloxydases (PO) sont les enzymes-clés d’une cascade biochimique responsable de la production de mélanine et sont impliquées dans les défenses immunitaires et dans la reconnaissance du non-soi chez les invertébrés. Récemment, une activité de type PO a été détectée chez C. gigas, et a été proposée comme biomarqueur potentiel de la contamination chimique. Cependant, de nombreuses inconnues existent quant aux différents types d’activité PO présents chez C. gigas, et à leur implication dans les mécanismes de défense chez cette espèce. Dans ce contexte général,les objectifs de cette thèse ont été d’ 1) identifier les différents types de PO présents dans différents tissus de l’huître 2)évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des expériences d’exposition in vivo à des contaminants organiques, 3) évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des études de biosurveillance in situ. Nous avons pu montrer, pour la première fois chez cette espèce, l’existence de deux types d’activité PO : une activité catécholase et une activité laccase. De plus, nous avons pu mettre en évidence in vitro un effet bactéricide lié à l’activité des PO contre deux souches pathogènes de l’huître, Vibrio splendidus et V. aesturianus, dont leur présence a été fréquemment associée aux phénomènes de mortalités estivales. Enfin, grâce à une analyse multi-biomarqueurs sur différents tissus de C. gigas,l’ensemble des résultats ont permis de proposer que les PO pourraient être utilisées comme biomarqueurs de stress environnemental, plutôt que de contamination, dans la surveillance de la qualité des eaux côtières et estuariennes. / The Pacific oyster Crassostrea gigas is the leading aquaculture product at the worldwide level. However, massive summer mortalities affect dramatically cultivated and natural oyster populations, especially at young life stages. These events could be linked to an unbalance between the different actors of the triad host – pathogen agent – environment, which could favour a weakening of defence mechanisms in the host, and consequently, the emergence and/or increase of diseases. Among environmental factors that could contribute to this unbalance, chemical contaminants are known to modulate defence capacities in different aquatic organisms. Phenoloxidases (POs) are the key enzymes of a biochemical cascade responsible for the production of melanin and are implicated in immune defences and in self/non-self recognition in invertebrates.Recently, a PO-like activity was detected in C. gigas, and was suggested as a potential biomarker of chemical contamination. However, little is known on the different PO activities present in C. gigas, and on their implication indefence mechanisms in this species. In this general context, the aims of this work were to 1) identify the different types of PO present in different tissues of C. gigas 2) evaluate their potential as biomarkers in experiments of in vivo exposure to organic contaminants, 3) evaluate their potential as biomarkers in in situ biomonitoring studies. We showed, for the first time in this species, the existence of two PO-type activities: a catecholase activity and a laccase activity. Moreover, we observed an in vitro bactericidal effect associated to PO activities against two oyster pathogens, Vibrio splendidus and V.aesturianus, which have often been associated to massive summer mortalities in oysters. Finally, based on a multiple biomarkeranalysis in different tissues of C. gigas, results suggest that POs could be used as biomarkers of environmental stress, rather than of contamination, for biomonitoring studies in coasts and estuaries.

La SLA est une maladie neurodégénérative grave touchant l’adulte qui se caractérise principalement par la perte sélective des neurones moteurs cortico-spinaux et des motoneurones bulbaires et spinaux. La SLA se caractérise également par des altérations de l’homéostasie énergétique et du métabolisme des lipides. L’objectif de ce travail de thèse était, dans un premier temps, d’identifier des changements dans la composition en acides gras, dans le sang, comme potentiels biomarqueurs diagnostiques et pronostiques de la SLA. Dans un second temps, le but était de moduler ces changements, par des approches nutritionnelles, afin de mieux comprendre l’implication d’un métabolisme lipidique altéré dans le processus pathologique de la SLA. Ces travaux ont montré que des taux élevés d’acides gras mono-insaturés (MUFA), ainsi que des taux diminués d’acides gras poly-insaturés (PUFA), sont associés à un meilleur pronostic. L’analyse des effets de la modification de la composition en acides gras, dans des modèles de dénervation pathologique et lésionnelle, a confirmé l’implication de l’antagonisme MUFA/PUFA dans le processus neurodégénératif. Ces travaux font apparaitre des mises en garde quant à l’utilisation des acides gras dans des approches à visée thérapeutique pour la SLA. / ALS is a fatal neurodegenerative condition characterized by the selective loss of upper and lower motor neurons. The disease is also characterized by alterations of energy homeostasis and lipid metabolism. The objective of this PhD work was, first, to identify changes in fatty acid composition of lipids in blood of ALS patients, as potential diagnosis and prognosis biomarkers of the disease. The second goal was to modulate these changes, by nutritional approaches, in order to better understand the involvement of an altered lipid metabolism in the pathological process. Our results showed that high levels of monounsaturated fatty acid (MUFA), as well as low levels of polyunsaturated fatty acids (PUFA), are associated with a better prognosis. The analysis of the effects of a modified fatty acid composition in both pathological and lesion models of denervation, has confirmed implication of the antagonistic relationship between MUFA and PUFA in the neurodegenerative process. This work suggests a cautious usage of fatty acids in therapeutic approaches targeting ALS.

La maladie de Fabry est une maladie lysosomale présentant une grande hétérogénéité phénotypique et génotypique. Elle est causée par des mutations au niveau du gène GLA, situé sur le chromosome X, entrainant un déficit de l'enzyme alpha-galactosidase A. Celui-ci mène à une accumulation de globotriaosylcéramide (Gb3), de globotriaosylsphingosine (lyso-Gb3) et de galabiosylcéramide (Ga2) et leurs isoformes et analogues respectifs qui sont utilisés comme biomarqueurs pour la maladie de Fabry. Il est possible de les quantifier dans les liquides biologiques tels que le plasma et l’urine des patients. Le principal traitement consiste en une thérapie d’enzyme de remplacement (TER) qui n’est pas efficace pour tous les patients, car des complications peuvent survenir suite à une réponse auto-immune contre l’enzyme infusée. Le développement d’autres thérapies est au coeur de la recherche actuelle. La thérapie génique à l’aide d’un vecteur viral pour cette maladie lysosomale est en développement au Canada. Un modèle de souris NOD/SCID/Fabry (NSF) a été généré pour le développement du vecteur viral, la compréhension de la distribution des biomarqueurs au niveau des tissus de différents organes et l’évaluation des effets du traitement. Ce modèle est une souris avec une inactivation complète du gène GLA ainsi que l’absence de système immunitaire. Les objectifs du projet de maîtrise étaient donc de: 1) développer et valider une méthode pour l’homogénéisation des tissus, l’extraction et le dosage du Gb3 et ses isoformes/analogues dans les tissus de différents organes de souris Fabry et souris contrôles à l’aide de la chromatographie liquide ultra performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem (UPLC-MS/MS); 2) comparer les profils de distribution des biomarqueurs dans différents organes pour des souris atteintes de la maladie de Fabry et des souris contrôles. L’analyse des souris NSF a permis d’établir un profil de biomarqueurs comportant jusqu’à 22 isoformes pour chaque organe et de mettre en évidence des différences significatives entre la distribution du Gb3 dans lesdits organes. La quantité la plus élevée de Gb3 se retrouve au niveau de la rate, suivis du petit intestin, des reins, des poumons, du coeur, du foie et du cerveau. Les isoformes formés d’un acide gras sans insaturation sont les plus abondants dans l’ensemble des organes. Un transfert technologique sera effectué pour l’analyse des biomarqueurs dans des échantillons de plasma de patients Fabry ayant reçu la thérapie génique. En conclusion, la méthode mise au point est sensible et offre un outil efficace pour l’analyse des tissus de différents organes de souris par la production d’un profil de biomarqueurs, ce qui peut aussi mener à de meilleurs outils pour monitorer les patients atteints de la maladie de Fabry.

L’objectif de cette thèse était de développer des biomarqueurs de neurotoxicité (l’activité des cholinestérases) et de perturbations endocriniennes en lien avec la reproduction (la synthèse de vitellogénine) chez l’amphipode d’eau douce Gammarus fossarum. G. fossarum ne possède qu’une isoforme de cholinestérase de type acétylcholinestérase (AChE). Les facteurs biotiques ont été montrés comme la principale source de variabilité naturelle de l’activité AChE chez cette espèce. Ainsi, la sélection d’organismes de phénotype mâle avec un poids de 15-20 mg a permis de proposer une méthodologie de dosage fiable et robuste. Une valeur de référence et une valeur seuil ont été décrites. Ces travaux ont également permis de montrer qu’il n’existe aucune relation entre l’inhibition de cette activité enzymatique et la mortalité. En revanche, une relation directe a été observée entre l’activité AChE et le comportement. Enfin, l’utilisation couplée de tests in situ et de la mesure de l’activité AChE s’est révélée être un outil pertinent pour évaluer l’impact de composés anti-cholinestérasiques. La description des processus physiologiques, liés au cycle de reproduction des femelles (cycle de mue, croissance des ovocytes et développement embryonnaire), a apporté les bases pour le développement de l’expression de la Vtg comme biomarqueur. Cela nous a également permis de développer un bio-essai de reprotoxicité reproductible et robuste avec une faible variabilité des valeurs de base. Les niveaux d’expression du gène Vtg observés chez les femelles étaient de 200 à 700 fois plus élevés que chez les mâles. Les femelles présentent une importante élévation de la synthèse de Vtg au cours de leur cycle de reproduction, concordante avec la mise en place de la vitellogénèse secondaire. L’induction de l’expression du gène Vtg a été observée chez des mâles exposés, en laboratoire, à des perturbateurs endocriniens modèles et chez des individus exposés in situ sur des sites anthropisés / The aim of this works was to develop specific biomarkers of neurotoxicity (cholinesterase activity) and endocrine disruptions linked to reproduction (vitellogenine synthesis) in freshwater amphipod Gammarus fossarum. G. fossarum owns only an isoforme of cholinesterase of type acetylcholinesterase (AChE). Biotic factors have been shown as the main source of natural variability of the activity AChE in this species. Therefore, the selection of organisms with male phenotype and a body-weight of 15-20 mg allowed to propose a methodology of reliable and strong dosage. A reference value and a threshold value were described. Our works on the AChE, also demonstrated that there is no relation between the inhibition of this enzymatic activity and the mortality. On the other hand, a direct relation was observed between the activity AChE and behaviours. Finally, the coupled use of in situ bioassays and measure of the activity AChE showed to be a relevant tool for the environmental assessment of anti-ChE compound impact. The description of the physiological processes, bound to the reproduction cycle of females (moult cycle, oocyte growth and embryonic development), brought bases for the development of the Vtg gene expression as biomarker. It also allowed to develop a robust and reproducible reprotoxicity-test displaying a very weak variability of the basic values observed in the non-impacted organisms. Females present an important rise of the Vtg synthesis during their reproduction cycle, corresponding with the implementation of the secondary vitellogenesis process. The induction of the Vtg gene expression was observed in males exposed in laboratory to model endocrine disrupters and in organisms exposed in situ, in areas subjected to an anthropological pressure

Le glioblastome est la forme la plus agressive des tumeurs du système nerveux central. Le traitement de référence consiste en l'exérèse chirurgicale, suivie d'une radiothérapie associée à une chimiothérapie concomitante et adjuvante par le témozolomide. Son bénéfice est démontré par une médiane de survie entre 12 et 14 mois. Le glioblastome est caractérisé par une population cellulaire hétérogène hautement infiltrante, angiogénique et résistante à la chimiothérapie. Dans le but d'optimiser l'effet des molécules thérapeutiques, un suivi de leur pharmacocinétique ainsi qu'une bonne caractérisation tumorale sont nécessaires. L'imagerie par désorption laser assistée par matrice en spectrométrie de masse (IMS MALDI) a été utilisée pour l'identification de marqueurs diagnostiques, pronostiques et prédictifs de réponse aux traitements. Elle a aussi permis de suivre la pharmacocinétique in situ des chimiothérapies.L'identification de protéines directement sur tissu par fragmentation en source a permis la mise en évidence de différents isotypes de tubuline, une des cibles majeures en thérapie anticancéreuse. Le couplage de cette stratégie d'identification à l'imagerie MALDI a permis d'identifier et de localiser dans des zones tumorales, des protéines impliquées dans la tumorigenèse. La distribution intra-tissulaire du bévacizumab et du témozolomide a été étudiée pour la première fois.Des marqueurs de réponse aux traitements ont ensuite été identifiés par comparaison des profils d'expression protéique de tumeurs avec et sans traitement. Ces résultats montrent l'intérêt de l'imagerie MALDI pour l'étude des chimiothérapies et permettent d'envisager son utilisation clinique future. / Glioblastoma is the most aggressive of the gliomas, a collection of tumors arising from glia or their precursors within the central nervous system. The current standard of care, comprised of surgical resection followed by radiation and the chemotherapeutic agent temozolomide, only provides patients with a 12-14 months survival period post-diagnosis. The glioblastoma is characterized by a heterogeneous population of cells that are highly infiltrative, angiogenic and resistant to chemotherapy. In order to optimize the therapy effect, a pharmacokinetic monitoring and a better understanding and characterization of tumor biology are needed. For this purpose, matrix assisted laser desorption/ionization imaging mass spectrometry imaging mass spectrometry (MALDI IMS) technology was applied to identify diagnostic, prognostic and predictive markers of therapy response; and to understand/follow the pharmacokinetic of chemotherapies. The top-down in-source decay strategy was used for protein identification directly on tissue. This strategy allowed tubulin protein isoforms distinction and identification, which is one of the main targets in cancer therapy. MALDI imaging coupled to ISD identified tumorigenesis proteins within tumor structures. Bevacizumab and temozolmide distribution was followed within brain tissue sections. For the first time a monoclonal antibody was deciphered on tissue. Finally, markers that predict therapy response were demonstrated by a comparison between protein expression profiles from tumors with and without chemotherapy treatment. These results highlight the interest of MALDI imaging for chemotherapy improvement and open the way for its use in the clinics.

ARSACS est une maladie neurodégénérative autosomique récessive caractérisée par une ataxie cérébelleuse, une paraplégie spastique et une polyneuropathie sensitivo-motrice démyélinisante. Le gène SACS, responsable de la maladie, a été identifié en 2000. Depuis, de nombreux cas ont été décrits dans le monde entier. Le gène SACS code pour la sacsine, dont la fonction reste inconnue malgré l’identification de nombreux domaines protéiques et surtout la description récente d’un rôle dans la physiologie mitochondriale. Les objectifs de ma thèse étaient d’identifier des mutations dans SACS au sein d’une large cohorte de patients atteints d’ataxie grâce à plusieurs collaborations puis d’étudier leurs effets au niveau du compartiment mitochondrial en utilisant essentiellement des cellules de malades. Nous avons pu identifier 2 variants de SACS dans 10% des cas analysés recrutés via le réseau international SPATAX. Nous avons parallèlement confirmé les mutations de SACS identifiées par séquençage haut-débit chez 5 autres patients via le PHRC ATAXIC et analysé un dernier cas porteur d’une délétion complète de SACS découverte par CGH-array pangénomique. Des cultures primaires de fibroblastes ont été obtenues chez 11 patients pour l’analyse fonctionnelle. Une altération de la morphologie des mitochondries a été observée chez tous les patients sauf un. Ces anomalies du réseau mitochondrial semblent très utiles pour cheminer vers le diagnostic d’ARSACS qui peut s’avérer complexe dans les situations non exceptionnelles où les résultats moléculaires sont délicats à interpréter (mutations faux-sens). Nous proposons une définition graduelle d’ARSACS reposant sur des critères cliniques, génétiques et cellulaires intégrant ces anomalies du réseau. Enfin, nous avons débuté l’exploration des mécanismes impliqués dans cette altération de la dynamique du réseau mitochondrial. Nos résultats préliminaires font évoquer une action potentielle de la sacsine au niveau du renouvellement des mitochondries. / ARSACS is a recessive autosomal neurodegenerative condition characterized by cerebellar ataxia, spastic paraplegia and demyelinating sensitivo-motor polyneuropathy. ARSACS is caused by mutations in the SACS gene identified in 2000. Since then, cases have been reported worldwide. SACS encodes sacsin, a protein of still unknown function in spite of the description of numerous protein domains and of a recent focus on a potential implication in the regulation of mitochondrial physiology. Aims of this thesis were to identify new mutations in a large population of ataxic patients and then to functionally analyze their cellular effects in the mitochondrial compartment. We identified 2 variants in SACS in 10% of analyzed cases collected through the international SPATAX network. We also confirmed mutations in SACS in 5 patients identified using next-generation sequencing in the ATXAIC project, and studied a last case harbouring a large deletion encompassing the entire SACS gene identified by pangenomic CGH-array. For functional analyses, primary cultures of fibroblasts were obtained in 11 patients. A drastic and recurrent alteration of the mitochondrial network was observed in all patients except one. These anomalies seem very useful for the diagnosis of ARSACS when molecular results are difficult to interpret (missense variants). We therefore propose a grading diagnostic definition using clinical, genetic and cellular criteria for ARSACS. Finally, we started to study the mechanistic of the mitochondrial function of sacsin. Our preliminary data may suggest a potential role at the mitochondrial turn over level.

Les complexes de lanthanides, grâce à un temps de décroissance de luminescence élevé, sont parmi les sondes les plus sensibles puisqu'ils permettent une mesure de luminescence en temps résolu. Ces complexes sont à la base de certaines technologies permettant, in vitro et/ou in cellulo, la détection d'interactions entre biomolécules et/ou leur quantification et localisation. Elaborer des complexes de lanthanides présentant un maximum d'absorption au-delà de 350 nm reste un des défis majeurs alors qu'à ces rayonnements UV le matériel biologique se dégrade moins. Un chélate luminescent d'Eu(III) fondé sur une structure original bis-pyridinylpyrazine possédant un maximum d'absorption à 345 nm, stable jusqu'à 355 nm, a été synthétisé. Un analogue portant une fonction bioconjugable a permis, après activation par un réactif de couplage homo-bifonctionnel, de marquer des anticorps anti c-myc et anti HA. La deuxième partie du projet porte sur le développement de sondes lanthanidiques photoréactives capables de détecter spécifiquement, puis de s'accrocher de façon covalente à des protéines d'intérêt taguées (polyHis ou polyAsp), afin de suivre leur trafic cellulaire et leurs interactions avec d'autres biomolécules. Idéalement, l'étape de reconnaissance devrait avoir lieu entre l'étiquette et le cation métallique suivi par l'accrochage covalent initié par photoactivation. Ceci devrait conduire à une modulation du signal émis par le marqueur lanthanidique. Pour ce faire, différents complexes comportant des benzophénones, azido-coumarines ou quinolinones ont été synthétisés.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants organiques persistants (POP) issus d’une combustion incomplète de matière organique, d’origine naturelle (incendies de forêt) et anthropique (chauffage au gaz, trafic routier, industrie…). La consommation par les animaux d’élevage de couverts végétaux et sols contaminés en HAP, couplée à une forte lipophilie de ces derniers, constitue un risque potentiel en terme de contamination des produits animaux (lait, viande, œufs…). Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à l’évaluation de l’exposition du ruminant laitier aux HAP au travers de l’utilisation de biomarqueurs métaboliques d’exposition orale aux HAP. Nous avons tout d’abord testé l’aptitude du 1-hydroxypyrène dans l’urine et/ou le lait à être utilisé comme biomarqueur métabolique spécifique d’exposition orale et subchronique (7 jours, 40 jours) de la chèvre au mélange : phénanthrene, pyrène, benzo(a)pyrene. Ceci en utilisant de l’huile comme vecteur de contamination sur la plage 0.04-50 mg/jour de chacun des 3 HAP. Les résultats démontrent entre autres que (i) le 1-hydroxypyrène est excrété de manière proportionnelle au niveau d’exposition sur toute la plage d’exposition testée dans le lait (taux de transfert stable de l’ordre de 1% dans le lait et 10% dans l’urine) ; (ii) qu’un plateau d’excrétion est obtenu au plus tard 10 jours après le début de l’exposition. La seconde partie de ce travail a permis de démontrer le potentiel de l’activité ethoxyresorufin-o-deethylase (EROD) dans les lymphocyte périphérique sanguins (LPS) à être utilisé comme un biomarqueur d’exposition orale aspécifique du ruminant laitier aux POP CYP450 inducteurs, dont certains HAP. Des cinétiques d’induction EROD lymphocytaire par exposition orale aux HAP ont ainsi pu être modélisées par un modèle de type logistique sur 40 jours d’exposition suivis de 10 jours post-exposition. Une ébauche de courbe dose-réponse de type Michaelis-Menten a par ailleurs pu être déterminée, autorisant plusieurs commentaires relatifs au métabolisme des HAP par le ruminant laitier. Une dernière étude cinétique, menée chez le rat en mode subchronique sur 32 jours, a finalement permis, entre autres, de mettre en évidence une bonne corrélation entre les activités EROD dans les lymphocytes sanguins périphériques, le foie et le tissu cérébral. L’ensemble des résultats obtenus démontre la pertinence de l’usage combiné de l’activité EROD lymphocytaire et du 1-OH pyrène dans le lait ou l’urine comme outils d’évaluation pratiques et accessibles du risque lié à l’ingestion de POP par les ruminants laitiers / Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) are persistent organic pollutants (POP) produced during the incomplete burning of organic materials. Their production can be of natural origin (forest fire) or anthropic origin (gaz heating, vehicular traffic, industry). The ingestion of PAH contaminated vegetal covers or soils by farm animals, coupled with the high lipophily of these PAH, therefore represents a potential hazard in terms of contamination of animal products (milk, meat, eggs…). In the present work, we focused on the evaluation of the dairy ruminant exposure to PAH through the use of metabolic biomarkers of exposure. At first we tested the potential of 1-hydroxypyrene excreted in urine or milk to be used as a metabolic and specific biomarker of subchronic (7 to 40 days) and oral exposure of the goat to a ternary mixture consisting of phenanthrene, pyrene and benzo(a)pyrene. Each PAH was solubilized in oil to reach contamination levels in the range 0.04-50 mg/day. Results demonstrate that (i) 1-hydroxypyrene excretion in milk and urine is proportional to the level of exposure all along the tested exposure range (stable transfer rates of 1-OH pyrene: about 1% in milk and 10 % in urine); (ii) excretion of 1-OH pyrene reached a plateau at the latest 10 days after the beginning of exposure. In the second part of this work, it was demonstrated that the ethoxyresorufin-o-deethylase (EROD) activity, when measured in peripheral blood lymphocytes (PBL), can be used as a convenient and non-specific biomarker of oral and chronic exposure of dairy ruminant to CYP 450 inducting POP, such as many PAH. Induction kinetic of EROD activity PBL could be fitted with a logistic-like model over 40 days of exposure followed by 10 days post-exposure. An approximate dose/response curve could be fitted using a Michaelis-Menten-like model, allowing for several comments about the metabolism of PAH in dairy ruminant. A final kinetic study, which was run on rats under subchronic conditions (32 days), next to other results, showed a good correlation between EROD activities in PBL, liver and brain. Achieved results demonstrate the relevance of the combined use of the EROD activity in PBL and of the 1-OH pyrene in milk or urine as convenient and cost-limited tools for risk assessment in terms of PAH and more generally POP ingestion by dairy ruminants

Les ADN circulants extracellulaires (ADNcf) sont considérés comme des biomarqueurs potentiels non invasifs de la progression tumorale. Ils présentent l'avantage d'être porteurs des altérations génétiques des tumeurs dont ils sont issus. Les connaissances sur les formes, les mécanismes de libération et les actions biologiques des ADNcf sont cependant encore peu caractérisées.Nous avons émis l'hypothèse que se focaliser sur l'étude de la structure et des origines des ADNcf issus des tumeurs permettrait d'ouvrir de nouvelles perspectives d'applications en génomique personnalisée.Nos travaux ont démontré à l'aide d'un animal modèle que les ADNcf issus des tumeurs de cancers colorectaux sont hautement fragmentés à des tailles inférieures à 145 bp. Cette observation a été confirmée sur plasma humain en réalisant par AFM la première image directe d'ADNcf issu de tumeurs. Nous avons déterminé que les proportions d'ADNcf mutés varient fortement dans la circulation sanguine, mais que près d'un tiers des individus présentaient des proportions d'ADNcf mutés supérieures à 25 % de tous les ADNcf retrouvés dans le sang. Ces découvertes nous ont permis de participer au développement d'une méthode d'analyse spécifique des ADNcf du plasma permettant de déterminer par Q-PCR la concentration en ADNcf, sa fragmentation ainsi que la présence des mutations KRAS et BRAF. Cette méthode a été validée cliniquement sur 79 échantillons de patients atteints de cancer colorectal métastatique en la comparant avec une concordance de 96 % à la technique de référence clinique utilisant l'ADN de tissu tumoral. L'utilisation des ADNcf en tant que « biopsie liquide » devrait être un biomarqueur central dans l'approche de génomique personnalisée des années à venir et les résultats de ces travaux de thèse participer au développement de cette nouvelle approche. / Cell-free circulating DNA (cfDNA) are considered as potentials non invasive biomarkers of tumor progression. They present the advantage to exhibit the genetic alterations from their tumor of origin. Knowledge on the forms, mechanism of release, and biological effect of cfDNA are however still less characterized. We have hypothesized that focalizing on the study of cfDNA structure and origin will open new perspectives of application in personalized genomic. Our works demonstrated, with an animal model, that cfDNA from colorectal cancer tumor are highly fragmented at size lower than 145 bp. This observation was confirmed on human plasma with AFM by realizing the first direct picture of tumor-derived cfDNA. We have determined that cfDNA proportion highly varied in bloodstream, but more than a third of individual exhibit proportions larger than 25 % of blood total cfDNA.These discoveries let us participate to the development of a specific analysis method of plasma cfDNA owing to determinate by Q-PCR the cfDNA concentration, its fragmentation and the presence of KRAS and BRAF mutation. This method has been clinically validated on 79 samples of metastatic colorectal cancer patients by comparing it, with a concordance of 96 %, with the technique of reference using DNA from tumoral tissue.cfDNA could be used as « liquid biospy » and could be a central biomarker in the personalized genomic for the future years, and this thesis work participate to the development of this new approach.