La dystrophie musculaire de Duchenne, maladie héréditaire causée par la mutation du gène codant la protéine appelée dystrophine, se caractérise par une dégénérescence musculaire progressive et létale. Présentement, c’est une maladie incurable. La transplantation de cellules myogéniques (TM) est une des approches thérapeutiques envisagées pour améliorer la condition et l’espérance de vie des patients. Cette thérapie consiste à prélever des myoblastes d’un donneur sain et de les transplanter dans les muscles d’un patient dystrophique. Cette approche comporte plusieurs difficultés, dont la survie des myoblastes post-transplantation. Premièrement, les myoblastes injectés meurent rapidement et massivement, le succès de la transplantation ne reposant alors que sur une faible portion de cellules transplantées. Tous les facteurs impliqués dans cette mortalité cellulaire ne sont pas encore déterminés. Néanmoins, il est établi que la régénération musculaire se base sur les capacités de prolifération et de différenciation des myoblastes. Le premier article de cette thèse propose l’administration de la forme active de la vitamine D3 pour compenser la perte initiale des myoblastes injectés. Nous avons confirmé l’effet mitogénique et morphogénique de la vitamine D3 sur les myoblastes humains permettant ainsi, via son administration, d’augmenter le succès des TMs. La deuxième partie de cette thèse traite du rejet immunitaire lié à la TM allogénique. Actuellement, pour bloquer ce rejet, les approches cliniques proposent une immunosuppression soutenue des patients, se révélant toxique à long terme et augmentant le risque de contracter des maladies iatrogènes. Une autre procédure, moins délétère, repose sur le développement d’une tolérance immunologique, via l’établissement d’un chimérisme hématopoïétique mixte. Pour obtenir ce chimérisme, les procédures existantes nécessitent un lourd conditionnement des patients, incluant l’injection d’anticorps bloquants ou déplétants, ainsi qu’une irradiation pancorporelle. Le deuxième article de ce manuscrit propose l’administration de drogues cytoréductrices, déjà connues et approuvées en clinique. Ce protocole conduit au développement d’un statut de tolérance stable ainsi que le maintien à long terme des TMs. Les travaux effectués au cours de cette thèse proposent donc deux solutions pour circonvenir à la destruction précoce et plus tardive des myoblastes transplantés. Ces deux approches pourraient réduire l’aspect invasif de l’essai clinique basé sur la TM. / Duchenne muscular dystrophy is a fatal neuromuscular recessive disease characterized by widespread muscle damage throughout the body. No cure is currently available this disease. Myoblast transplantation (MT) is an interesting approach to enhance the life quality and life expectancy of patients. This therapy consists in harvesting myoblasts of a non-dystrophic donor and in transplanting them in dystrophic muscles. This approach involves many drawbacks and predominantly the loss of the grafted cells in post-transplantation period. Firstly, an important part of injected myoblasts quickly dies following their injection. Thus, the graft success relies on the survival of a little proportion of grafted cells. The pathways involved in this important death of cells are not well established. However, following a muscle injury, the muscular regeneration depends on the proliferation and the differentiation of myoblasts. In a first study, we propose an administration of the activated form of vitamin D3 on human myoblasts to compensate the early loss of injected cells. Actually, some previous studies demonstrated that this vitamin acted directly on myoblasts, regulating their proliferation and fusion. We have confirmed these effects and demonstrated that the administration of the vitamin D3 enhances the success of human MT. The second part of this thesis broaches the specific immune rejection associated with the allogeneic MT. Currently, Duchenne patients are treated with chronic immunosuppression for MT. However, the problem in humans is that the long-term use of immunosuppressive treatments has adverse effects: nephrotoxicity, increased cancer risk etc... Mixed-haematopoietic chimerism is a promising approach to circumvent sustained immunosuppression but most of proposed protocols need antibodies treatment or host irradiation. The second study of this thesis shows that we have developed a protocol based on a short term administration of two cytoreductive drugs, both approved for clinical use. The mixed-chimerism development obtained with our conditioning regimen promotes donor specific stable tolerance. Taken together, this thesis gives two solutions to circumvent the early and late destruction of transplanted myoblasts. These approaches could be further included in the clinical essay developed for the Duchenne muscular dystrophy by promoting the efficiency and decrease the clinical risk related to the MT.

La protéine majeure du lactosérum, la β-lactoglobuline (βlg) est bien reconnue pour ses propriétés structurales intéressantes lui permettant d’établir des interactions avec des ligands de taille et de caractéristiques différentes. La riboflavine (RF) et la vitamine D3 (D3) ont été sélectionnées comme modèles de petits nutraceutiques amphiphiles et hydrophobes, respectivement, et le lysozyme (Lyso), comme ligand protéique de plus grande taille. La capacité de la βlg à lier la RF a été étudiée par des méthodes spectroscopiques. La βlg et la RF forment le complexe βlg-RF dont la photoactivation génère une activité antiproliférative contre les cellules cancéreuses de la peau, démontrée en utilisant le protocole du NCI/NIH Developmental Therapeutics Program. La cytotoxicité serait probablement due à la génération d’espèces oxydatives réactives résultant de l’interaction entre la RF et la βlg. L’impact de la formation du βlg-D3 sur la solubilité et stabilité de la D3 a été étudié en utilisant des méthodes spectroscopiques et de chromatographie. Les résultats ont démontré que le complexe βlg-D3 était stable aux pHs gastrique et intestinal et augmentait la solubilité de la D3. De plus, une matrice protéique appelée coagulum enrichie en D3 (94.5 ± 1.8 % de taux d’encapsulation) été formée à partir du complexe βlg-D3 grâce à l’aptitude de la βlg à s’auto-associer. Les images de microscopie électronique ont montré que les interactions électrostatiques entre la βlg et Lyso ont pour leur part, abouti à la formation de microsphères pouvant encapsuler la D3 à un taux élevé (90.8 ± 4.8 %). La capacité des matrices à base de βlg à transporter, protéger et à améliorer la solubilité, la stabilité et la biodisponibilité de la D3 a été évaluée en effectuant des expériences in vitro et in vivo chez des modèles animaux. Les matrices protéiques à base de βlg ont significativement augmenté la solubilité, stabilité et biodisponibilité de la D3 (p < 0.001). Ces études prouvent que la βlg, grâce à ses caractéristiques suturales, pourrait former des matrices protéiques compatibles avec une administration orale et les aliments, tout en préservant l’activité biologique de la RF, de la D3 et donc possiblement d’autres molécules bioactives / The major whey protein, β-lactoglobulin (βlg) is well recognized for its interesting structural properties and ability to interact with ligands with varying size and characteristics. Riboflavin (RF) and vitamin D3 (D3) were selected as small amphiphilic and hydrophobic nutraceutical models, respectively, and Lysozyme, as a larger size ligand model. Spectroscopic methods were used to demonstrate interaction between βlg and RF. βlg and RF form a complex, which was irradiated according to the NCI/NIH Developmental Therapeutics Program. The βlg-RF complex exhibited an important anti-proliferative activity against skin melanoma cancer cell lines, probably due to the generation of reactive oxygen species as the result of the interaction between RF and βlg. The impact of the βlg-D3 complex on the solubility and stability of the D3 was studied using spectroscopic methods and chromatography. The findings indicate that the βlg-D3 complex is stable at the gastric and intestinal pHs and increases the solubility of the vitamin. A βlg-based scaffold, named coagulum, enriched with D3 (94.5 ± 1.8 % of encapsulation efficiency) was prepared by using the capacity of βlg to self-aggregate. Electronic microscopy images showed that microspheres, with high D3 encapsulation efficiency (90.8 ± 4.8 %), were formed as the result of electrostatic interactions between βlg and Lyso. The efficiency of βlg-based scaffolds to improve the solubility, stability and bioavailability of the D3 was evaluated by performing in vitro and in vivo experiments using animal model. The βlg-based scaffolds significantly increased the solubility, stability bioavailability of D3 (p < 0.001). Overall, the present study showed that βlg, due to its structural properties, can be used to form protein-based matrices compatible with a food and an oral administration while preserving the biological activity of RF, D3 and possibly other bioactive molecules.