Les ARNm codent pour les protéines, tandis qu'un grand nombre d'ARNs nommés longues ARNs non codants (ARNlnc) ne sont pas traduites en protéines. Les deux types d’ARNs existent en isoforms qui se distinguent à cause de l’épissage alternatif. Certains des ARNlnc jouent des rôles importants dans la croissance et différentiation cellulaire. Cependant, leurs fonctions dans la cytotoxicité de la chimiothérapie anti-cancéreuse médicamenteuse utilisant le 5-fluorouracile (5-FU) sont encore inconnues. Pendant mes travaux j'ai trouvé que le traitement par le 5-FU cause l’accumulation des ARNlnc. Ce phénomène est parfois, sous forme d’ARN double brin (ARNds) formé par une paire de transcrits chevauchant, corrélé négativement avec le niveau de la protéine codée par l'ARNm. Cette inhibition potentielle de la traduction des régulateurs du cycle cellulaire clés et les gènes essentiels en formant des l'ARNds peut éventuellement empêcher la progression du cycle cellulaire. Nos analyses prometteuses devraient inspirer des études approfondies des ARNlnc dans la cytotoxicité du 5-FU chez la levure et l’homme afin d’'améliorer la chimiothérapie. J'ai trouvé que la surexpression de RRP6, peut conduire à une résistance accrue au traitement par le 5-FU. Je démontre ensuite que l’ARNlnc MUT1312 forme des ARNds avec RRP6 qui sont négativement corrélés avec le niveau de la protéine Rrp6. Par ailleurs, la surexpression de MUT1312 pendant la mitose et associé avec une diminution d’Rrp6. Ainsi, mon étude suggère que MUT1312 soit impliqué dans la régulation de Rrp6 pendant la differentiation cellulaire. Mes recherches de MUT477/SWI4 indiquent la function importante de la méiose induite à long ARN non codantes en tant que forme d'ARN double brin potentiellement réguler la traduction. J'ai trouvé que SUT200 pourrait inhiber la transcription de CDC6 durant la méiose par read-through. Un cas comparable est MUT1465 et CLN2. J’ai fait un criblage in silico pour trouver des facteurs de transcription qui activent des MUTs durant la méiose. J’ai trouvé que la plupart des MUTs sont induites par Ndt80. MUT1465 est parmi eux : il pourrait être induite par Ndt80 ce qui inhiberait l’expression de CLN2 après l’initiation de la méiose. J’ai trouvé que la répression de certains MUTs par le complexe Ume6/Rpd3 en mitose est différemment régulée entre JHY222 et SK1. MUT100 qui ne possède pas l'élément USR1 fixé par Ume6, et qui est donc une cible indirecte, est déréprimé dans JHY22 ume6 mais pas dans SK1 ume6. Pour la régulation de l'étude de isoforme méiose, Nous avons trouvé que le complexe histone déacétylase Rpd3/Sin3/Ume6, empêche également l'induction de l'isoforme longue de BOI1 dans la mitose par liaison directe de liaison Ume6 à sa cible de URS1. Orc1 est importante pour la réplication de l'ADN. J’ai démontré que mORC1 est une cible directe de l'activateur Ndt80 et que son motif de fixation (MSE) est nécessaire pour l'induction de l’isoforme mORC1 et du gene méiotique SMA2 transcrit de façon divergente. J’ai trouvé qu'une souche incapable d’induire mORC1, contient des niveaux anormalement élevés d’Orc1 pendant la gamétogenèse, ce qui corréle mORC1 avec la baisse de la protéine Orc1. En conclusion, mes études au cours du doctorat révèlent des nouvelles cibles et ainsi offrent des nouvelles perspectives de l’amélioration de la chimiothérapie par le 5-FU. Les mécanismes incluent la formation d'un ARN double brin avec son ARNm anti-sens pour potentiellement inhiber la traduction de l'ARNm, et inhibition en aval de l'ARNm par transcription read-through d’une ARNlnc. Mon travail a également révélé un mécanisme de régulation des ARNlnc et les isoforms d’ARN pendent la croissance et la différentiation cellulaire. / RNAs are molecules with important functions in diverse cellular processes. mRNAs encode proteins, while a large number of RNAs called long noncoding RNAs (lncRNAs) are not translated into proteins. Both types of RNAs exist in various isoforms due to alternative splicing.Some of lncRNA play important roles in cell growth and differentiation. However, their functions in the cytotoxicity of the drug anticancer chemotherapy using 5-fluorouracil (5-FU) are still unknown. During my research I found that treatment with 5-FU causes accumulation of lncRNA. Acuumulated antisense lncRNA form double stranded RNA with the mRNAs , negatively correlated with the level of the protein encoded by the mRNA. This potential inhibition of translation of key cell cycle regulators and essential genes by forming dsRNA may possibly prevent the progression of the cell cycle. My results suggest that lncRNA are likely to play an important role in the cytotoxicity of 5-FU. Our promising testing should inspire in-depth studies of lncRNA in the cytotoxicity of 5-FU in yeast and humans to improve chemotherapy.Rrp6 is a 3'-5 'exoribonuclease, which plays an important role in the regulation and modification of rRNA, mRNA and lncRNA. I found that overexpression of RRP6, the homologue of the yeast EXOSC10 gene in mammals, can lead to increased resistance to treatment with 5-FU. I found that the lncRNA MUT1312 form dsRNA with RRP6 that are negatively correlated with the level of Rrp6 protein. Furthermore, overexpression of MUT1312 during mitosis and associated with a decrease of Rrp6. Thus, my study suggests that MUT1312 may involved in the regulation of Rrp6 during cell differentiation. I further explored the function of the double-stranded RNA in meiosis. My research about SWI4/MUT477 indicates the important function of meiosis induced long noncoding RNA as a form of double-stranded RNA potentially regulate translation. Another aspect of the function of lncRNA is to regulate the transcription of downstream mRNA. I found SUT200 could inhibit transcription of CDC6 during meiosis by read-through. A similar case is CLN2/MUT1465. I did an in silico screening to find transcription factors that activate MUTs during meiosis. I found that most MUTs are induced by Ndt80. MUT1465 is among them: it could be induced by Ndt80 which inhibit the expression of CLN2 after initiation of meiosis. I found that repression of certain MUTs by the Ume6 / Rpd3 complex in mitosis is regulated differently between JHY222 and SK1. MUT100 which does not have the Ume6 binding site URS1 element, and is therefore an indirect target is derepressed in JHY22 ume6 but not in SK1 ume6. For the study about regulation of meiosis isoform, we have found that the histone deacetylase complex Rpd3 / Sin3 / Ume6 prevents the induction of long isoform BOI1 in mitosis by direct binding Ume6 binding to its target URS1.Orc1 is important for DNA replication. I have demonstrated that mORC1 is a direct target of the Ndt80 activator and its binding motif (MSE) is required for induction of isoform mORC1 and meiotic gene SMA2 divergently transcribed. I found that a strain incapable of inducing mORC1 contains abnormally high levels of Orc1 during gametogenesis, which correlates with mORC1 declining Orc1 protein. Since eukaryotic genes often encode multiple transcripts with 5'-UTR of variable length, the findings are likely relevant to gene expression during development and disease in higher eukaryotes. In conclusion, my studies during PhD reveal new targets and thus offer new prospects for improving chemotherapy with 5-FU. Mechanisms include (1) the formation of a double strand with its antisense mRNAs to potentially inhibit translation of mRNA, and (2) downstream inhibition of mRNA transcription read-through of a lncRNA. My work also revealed a lncRNA regulatory mechanism and RNA isoforms dangling growth and cell differentiation.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Il y a de nos jours un besoin urgent de découvrir de nouveaux médicaments pour relever le défi de la multirésistance dans le traitement des infections bactériennes et le cancer. Dans cette perspective, des bases de Schiff dérivées de dithiocarbazates et leurs complexes métalliques correspondants sont des candidats intéressants puisqu'ils peuvent être facilement synthétisés et permettent une grande diversité de coordination. Dans cette étude, des complexes tetradentes et bidente ont été préparés. Les ligands et complexes synthétisés ont été entièrement caractérisés par différentes méthodes spectroscopiques et physico-chimiques dans le solide et en solution. L'activité antibactérienne de ces complexes a ensuite été étudiée et a permis de sélectionner un complexe " leader " (plus efficace, stable et fonctionnalisable). Ce complexe a alors été modifié afin d'augmenter sa stabilité en milieux biologique, sa solubilité dans l'eau ainsi que son activité. Il a été conjugué avec différentes entités : des peptides pénétrants, un polyéthylène glycol (PEG) et un peptide inhibiteur des pompes d'efflux bactériennes. Ces complexes ont montré une remarquable activité antibactérienne sur neuf souches de bactéries Gram-positives et Gram-négatives et en particulier, ils se sont avérés très efficaces contre S.aureus. L'activité anti-cancéreuse des complexes non-conjugués a également été étudiée et les complexes de cuivre sélectionnés et testés sur des cellules de cancer du sein ont montré une cytotoxicité élevée. Ceci met en évidence la pertinence d'utiliser les complexes métalliques, pour à la fois stabiliser les ligands et générer des composés plus actifs. / There is an urgent need to discover new drugs with novel mechanisms of action, higher activity and improved selectivity to address the severe challenge of multidrug resistance in treating bacterial infections and cancer. In view of this, Schiff bases derived from S-substituted dithiocarbazate and their corresponding metal complexes with a plethora of potentially exciting biological activities and coordination chemistry are attractive candidates. Metal complexes of tetradentate NNSS and bidentate NS ligands have been prepared. The compounds were fully characterized with various physico-chemical and spectroscopic methods in solution and solid state. Conjugation of the most promising antimicrobial compound to various moities (polyarginine, polyethylene glycol (PEG) and an bacterial efflux pump inhibitor) was achieved to prepare improved therapeutic agents. The nanoarginines (R9) derivatives showed the most encouraging synergistic effect upon conjugation and complexation to copper ion with enhanced water solubility, bacteria cell membrane permeability and bioactivity. The Cu(II) R9 derivatives possess remarkable antibacterial activity against a wide spectrum of bacteria and in particular, highly efficacious against S. aureus. This show that the conjugation of polyarginine to dithiocarbazate compounds can greatly influence their therapeutic potential. Cytotoxic assay was also carried out for selected non-conjugated compounds. All the selected Cu(II) complexes assayed against breast cancer cells lines exhibited good cytotoxicity. This work highlights the relevance of the strategy that consists of using metal complexes to stabilize the ligands and improve their bioactivity.

Les polynucléaires éosinophiles sont des leucocytes multifonctionnels qui participent aux réponses innées et adaptatives par l’expression et la sécrétion de nombreux récepteurs et médiateurs. De plus en plus d’études, épidémiologiques, in vivo ou in vitro, suggèrent la participation des éosinophiles dans l’immunité anti-tumorale, et notamment dans le contexte du cancer du côlon. En effet, la présence d’une TATE (Tumor-Associated Tissue Eosinophilia) chez les sujets atteints de cancers est, en général, associée à un pronostic favorable. De même, notre laboratoire ainsi que d’autres équipes ont montré que les éosinophiles humains expriment des récepteurs et médiateurs, communs aux lymphocytes et connus pour être impliqués dans l’immunité anti-tumorale, tels que le 2B4, le complexe CD3/TCRγδ ou le granzyme A. La stimulation des éosinophiles in vitro, via ces récepteurs, conduit à la mort de cellules cancéreuses. Cet effet nécessitant un contact entre les cellules impliquant LFA-1 sur les éosinophiles. L’interleukine-18 est un membre de la famille des cytokines de l’IL-1. Elle fut initialement identifiée comme un facteur induisant la production d’IFNγ, basé sur sa capacité à promouvoir une réponse de type Th1 chez les lymphocytes et les cellules NK. Aujourd’hui, l’IL-18 est considérée comme une cytokine immuno-régulatrice capable de stimuler de nombreux types cellulaires. Son implication dans la réponse anti-tumorale est de plus en plus reconnue, notamment en favorisant la cytotoxicité de cellules NK. Nous avons donc étudié si cette cytokine pouvait également être impliquée dans la cytotoxicité des éosinophiles. Dans ce travail, nous avons démontré que les éosinophiles humains exercent une cytotoxicité vis-à-vis de plusieurs lignées cellulaires tumorales avec cependant une certaine hétérogénéité. L’IL-18 est non seulement capable d’activer in vitro les éosinophiles mais elle participe également à leur activité anti-tumorale vis-à-vis d’une lignée de carcinome du côlon, en favorisant notamment le contact entre les deux types cellulaires. Nos résultats proposent l’IL-18 comme un nouveau médiateur dans l'activité anti-tumorale des éosinophiles et apportent également un nouvel argument en faveur du rôle bénéfique que les éosinophiles peuvent exercer, notamment dans le contexte du cancer du colon. / Eosinophils are multifunctional leukocytes which participate in innate and adaptive immune response though the expression and secretion of various receptors and mediators. Numerous epidemiological, as well as in vivo and in vitro studies suggest the involvement of eosinophils in antitumor immunity, notably in context of colon cancer. In fact, a TATE (Tumor-associated tissue eosinophilia) is associated with a good prognostic value. Recently, we and others have shown that human eosinophils expressed receptors and mediators shared with lymphocytes and involved in anti-tumor defense, such as 2B4, TCRγδ/CD3 complex, and granzyme A (8–10). Eosinophil stimulation through these receptors induced tumor cell death in vitro. This activity required cell-cell contact involving LFA-1 on eosinophils. IL-18 is a member of the IL-1 family of cytokines. IL-18 was first identified as an IFNγ-inducing factor, based on its ability to enhance the Th1-type immune response by stimulating NK cells and T cells. IL-18 is actually considered as an immunoregulatory cytokine able to stimulate various cell types. IL-18 participates in antitumor responses notably by enhancing NK cell-mediated cytotoxicity. In this context, we have studied whether this cytokine may be also involved in eosinophil-mediated cytotoxicity. In this study, we show that human eosinophils exert cytotoxicity against tumor cells in vitro, with heterogeneity according to the type of target cells. IL-18 increases eosinophil-mediated cytotoxicity towards a carcinoma cell line in vitro by promoting cell-cell contact between these two cell types. Our results propose IL-18 as a new mediator in antitumor properties of human eosinophils and support further evidence that eosinophils could exert a beneficial role, notably in the context of colon cancer.

Ce travail présente l’étude phytochimique de cinq plantes péruviennes, Myrsine latifolia, M. congesta et M. sessiliflora (Primulaceae ex Myrsinaceae), Poraqueiba sericea (Icacinaceae) et Dendrobangia boliviana (Cardiopteridaceae ex Icacinaceae). L’étude des trois Myrsine nous a permis d’isoler onze composés déjà connus dans la littérature qui ont été testés pour leurs activités antileishmanienne (criblage sur Leishmania infantum promastigotes en luminescence) et cytotoxique (test in vitro sur des fibroblastes). Les résultats étaient négatifs pour les deux activités. A partir des tiges de Poraqueiba sericea nous avons pu isoler onze composés dont six triterpènes et trois saponines monodesmosides décrits pour la première fois dans cette famille de plante et deux sécoiridoïdes. Différentes activités biologiques ont été évaluées pour ces molécules : activités leishmanicide, cytotoxique et anti-élastase. Seuls les derniers tests ont révélés des activités pour deux tripterpénoïdes et pour le secologanoside. A partir de Dendrobangia boliviana quatorze saponines ont pu être isolées dont douze sont de nouveaux glycosides des acides serjanique ou phytolaccinique. L’analyse en LC-RMN a permis d’identifier cinq autres saponines de structures nouvelles. Ces composés ont été testés pour leurs activités biologiques et n’ont démontré aucune activité hémolytique et trois d’entre eux ont révélé une cytoxicité sur les fibroblastes. Les tests antileishmaniens n’ont révélé aucune activité. En bioautographie (HPTLC) ces saponines présentent un potentiel intéressant pour différentes activités biologiques (tyrosinase, α et β-glucosidases et acétylcholinestérase). / This work presents the phytochemical study of five Peruvian plants, Myrsine latifolia, M. congesta and M. sessiliflora (Primulaceae ex Myrsinaceae), Poraqueiba sericea (Icacinaceae) and Dendrobangia boliviana (Cardiopteridaceae ex Icacinaceae). The study of the three Myrsine enabled us to isolate eleven compounds already known in the literature which were tested for their antileishmanial (screening of Leishmania promastigotes luminescence) and cytotoxic activities (in vitro test on fibroblasts). The results were negative for both activities. From the stems of Poraqueiba sericea we were able to isolate eleven compounds including six triterpenes, three monodesmosides saponins described for the first time in this plant family and two secoiridoides. Various biological activities have been evaluated for these molecules: leishmanicidal, cytotoxic and anti-elastase activities. Only the last testing has suggested activities for two tripterpénoïdes and the secologanoside. From Dendrobangia boliviana fourteen saponins have been isolated including twelve novel glycosides of the serjanique or phytolaccinique acids. The analysis by LC-NMR allowed us to identify five other saponins with new structures. These compounds were tested for their biological activities and showed no hemolytic activity and three of them showed a cytotoxicity on fibroblasts. The antileishmanial test showed no activity. In bioautography (HPTLC) these saponins showed an interesting potential for different biological activities (tyrosinase, α and β-glucosidase and acetylcholinesterase).

Depuis plusieurs années, les MOFs (Metal Organic Frameworks) suscitent une grande attention pour leurs applications potentielles en catalyse hétérogène. Ces matériaux sont également étudiés dans les domaines de la séparation, du stockage de gaz, de la libération contrôlée ou comme systèmes de vectorisation de médicaments. Leur structure complexe étant formée par des centres de coordination métalliques unis par des ligands polydentates, les MOFs disposent de nombreux sites acido-basiques de Lewis ou de Brönsted qui sont cruciaux pour l'activité des matériaux et la sélectivité des produits lors des réactions catalysées par les MOFs. Dans ce travail, nous nous sommes tout particulièrement intéressés à une classe de MOFs appelée « zéolithic imidazolate frameworks » (ZIF-8). Les ZIF-8 présentent de nombreuses propriétés intéressantes, notamment une grande surface spécifique, une faible densité, une forte porosité ainsi qu’une excellente stabilité chimique et thermique. Dans une première partie, la préparation de matériaux ZIF-8 et d’hétérostructures à base ZIF-8 a été développée afin de conférer à ces matériaux des propriétés adaptées à l'application souhaitée. La mise en forme de ces catalyseurs a également été étudiée afin d’obtenir la forme optimale pour une utilisation industrielle de ces matériaux. En variant le précurseur d’ions Zn2+ utilisé pour la synthèse, nous avons démontré que les propriétés (taille, porosité, ...) de ZIF-8 cristaux pouvaient être contrôlées en fonction de l’application catalytique recherchée. Ces ZIF-8 cristaux ont été utilisés avec succès en tant que catalyseurs hétérogènes dans les réactions de Knoevenagel et Friedländer. Nous avons développé de nouveaux matériaux ZIF-8 dopés par des ions Cu2+. Les particules Cu/ZIF-8 se sont montrés être des catalyseurs efficaces dans la réaction de Combes et la cycloaddition de Huisgen. La recyclabilité du matériau a été évaluée et il a notamment été montré que les particules ZIF-8 pouvaient être réutilisées jusqu'à dix fois sans perte d'activité catalytique. Nous avons également fonctionnalisé les cristaux ZIF-8 avec des particules magnétiques Fe3O4. L’hétérostructure hybride Fe3O4@ZIF-8 peut facilement être récupérée par séparation magnétique après les expériences de catalyse. Afin d’étendre le champ d’application des catalyseurs ZIF-8, le matériau a également utilisé pour la conversion du dioxyde de carbone en carbonates cycliques en utilisant un réacteur du Parr. Comme la réaction est d’un grand intérêt industriel, le catalyseur a été mis en forme par compression. Dans la dernière partie de ce mémoire, la toxicité des particules ZIF-8 et ZIF-8 dopé par Cu ou Fe a été évaluée en utilisant des cellules alvéolaires A549 et de la peau IHK comme modèles. La stabilité des particules a été déterminée à l’aide de milieux mimant la digestion des particules in vivo. Les résultats obtenus montrent que les particules sont très sensibles aux variations de pH ainsi qu’aux sels présents dans les différents milieux / Metal organic frameworks (MOFs) have gained considerable attention as heterogeneous catalytic systems and also have been studied in the area of separation, gas storage, controlled release or as drug delivery systems. According to their complex structure formed by metal centers coordinated with polydentate linkers, MOFs expose abundance of Lewis and/or Brönsted acid-base sites that are crucial for the materials catalytic activity and selectivity towards specific reactions. Moreover, these materials have many other attractive properties, including a large surface area, a low density and a high porosity. In this work, we focused on the zeolithic imidazolate framework (ZIF-8) material – a MOF exhibiting high porosity and stability and which can also be used as a template for further functionalization and modification. Firstly, we focused on the preparation of ZIF-8 crystals and ZIF-8 heterostructures with properties adapted to the desired application, and then shaping of the catalyst to obtain the best form of material for industrial scale-up utilization. By varying Zn2+ precursors used for the synthesis, we demonstrated that the properties (size, porosity,…) of ZIF-8 crystals can be controlled and tuned depending on the applications. These ZIF-8 crystals were successfully applied as heterogeneous catalysts in Knoevenagel and Friedländer reactions. Next, we developed protocols for the synthesis of Cu2+-doped ZIF-8 crystals. The use of these crystals could be extended to Cu-mediated reactions, like the Combes condensation and the Huisgen cycloaddition. We evaluated recyclability and we showed that the nanomaterials could be reused up to ten times without any loss of catalytic activity. Moreover, we functionalized ZIF-8 crystals with magnetic Fe3O4 nanoparticles. The hybrid Fe3O4@ZIF-8 heterostructures could be easily recovered by magnetic separation after catalytic experiments. To show multiple benefits originating from the ZIF-8 structure and properties, we also used this material for the conversion of CO2 into cyclic carbonates using a Parr reactor. As the reaction could be scale-up at the industrial level, we shaped the powder in the form of pellets and use it under the same conditions. In the last chapter, we evaluated the toxicity and the stability in biological media of ZIF-8, Cu- and Fe-doped ZIF-8 particles using A549 alveolar cells, IHK skin cells as models and in vitro ingestion under fed conditions. These models were chosen according to the most probable first contact entering gates for nanoparticles inside human body, skin, lungs and digestive tract. Outcomes from these preliminary studies motivated us to conduct extended stability tests of the particles in different media. We showed that the particles are altered by pH changes and medium complexity

De nombreuses incertitudes persistent sur la toxicité potentielle des nanoparticules (NPs) et leur devenir dans l’organisme humain. L’objectif de ce travail est de mieux comprendre les mécanismes cytotoxiques induits par des NPs métalliques sur une cible secondaire, représentée par le rein. En effet, les NPs sont susceptibles de franchir les barrières cellulaires, d’être véhiculées par le sang pour se retrouver filtrées par le rein au niveau des cellules glomérulaires et peut-être, réabsorbées au niveau des cellules tubulaires. Cette étude est réalisée in vitro, avec des NPs métalliques de titane (TiO2 : 12 nm), de zinc (ZnO : 75 nm) et de cadmium (CdS : 8 nm), sur cellules mésangiales (IP15) et cellules épithéliales tubulaires (HK-2). Les résultats démontrent des effets variables selon le type cellulaire étudié, la nature chimique des NPs et leur solubilité. Si les NPs insolubles de TiO2 (CI50>100 µg/cm²) ne sont que très peu toxiques, les NPs de CdS et de ZnO le sont bien plus du fait de leur solubilité (CI50<7 µg/cm²). La libération de cations métalliques Cd2+ et Zn2+ est à l’origine de cette toxicité. La production d’ERO et la perturbation du statut oxydatif cellulaire (GSH/GSSG) sont corrélées aux effets cytotoxiques des NPs de ZnO et CdS. Une approche moléculaire permet d’identifier les voies de signalisation cellulaire intervenant dans la réponse au stress (translocation nucléaire des facteurs de transcription : Nrf2 et NF-κB). L’internalisation et l’accumulation, des NPs de TiO2 et de CdS, sont responsables de l’induction d’un stress oxydant et d’un effet cytotoxique lors d’exposition sur le long terme. / Many uncertainties remain about the potential toxic effect of nanoparticles (NPs), and their becoming in human organism. The aim of this study was to understand the cytotoxic mechanisms induced by metallic NPs, on a secondary target organ, the kidney. NPs were able to cross biological barriers, be carried in blood to kidney cells, on glomerular or tubular cells. This study was performed in vitro, with NPs of titanium (TiO2: 12 nm), zinc (ZnO: 75 nm) and cadmium (CdS: 8 nm), on mesangial IP-15 cells and epithelial HK-2 cells. Results showed effects depending on cell type, chemical nature of NPs and their solubility. TiO2 NPs have no cytotoxic effect (IC50>100µg/cm²), probably due to their insolubility. Exposure to CdS and ZnO NPs lead to cell death (IC50< 7 µg/ cm²). Release of metallic cations Cd2+ and Zn2+ are the main causes of toxicity. ROS production and disruption of oxidative cellular balance (GSH/ GSSG) were correlated to the cytotoxic effects of ZnO and CdS NPs. A molecular approach was used to identify signaling pathways involved in oxidative stress response (nuclear translocation of NF-kappaB and Nrf2).Internalization and accumulation of TiO2 and CdS NPs were responsible of oxidative stress induction and cytotoxic effect on long term exposure.

Les cellules dendritiques, principales cellules présentatrices d’antigène, jouent un rôle essentiel dans l’induction de la réponse immunitaire antitumorale. Elles présentent donc un grand intérêt dans l’immunothérapie des cancers. Cependant, les résultats des essais cliniques basés sur l’utilisation des cellules dendritiques comme vaccins antitumoraux ont été relativement décevants. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à une propriété non-conventionnelle des cellules dendritiques: leur capacité à tuer directement les cellules cancéreuses. Nous avons montré chez la souris que les LPS peuvent induire l’activité cytotoxique des cellules dendritiques et que cette toxicité est médiée par le monoxyde d’azote et ses composés métaboliques secondaires tels que les peroxynitrites. De plus, ces cellules dendritiques cytotoxiques sont capables après avoir tué les cellules tumorales de présenter les antigènes tumoraux et d’activer des lymphocytes T spécifiques. Enfin, des travaux préliminaires suggèrent que ces mêmes cellules dendritiques cytotoxiques pourraient aussi négativement moduler les lymphocytes T régulateurs, principaux obstacles à la réponse immunitaire anti tumorale. Ainsi, ces cellules dendritiques pourraient réguler la réponse immunitaire anti tumorale à différents niveaux. Nous avons également montré qu’il était possible de générer in vitro des cellules dendritiques cytotoxiques humaines à partir de donneurs sains mais également à partir de patients atteints de cancer. Comme chez la souris, le mécanisme utilisé par ces cellules dendritiques pour tuer les cellules cancéreuses implique la production de peroxynitrites. L’activation des cellules dendritiques afin d’augmenter leur potentiel cytotoxique antitumoral pourra contribuer au développement de nouvelles stratégies en immunothérapie des cancers. / The dendritic cells, principal antigen presenting cells, play a crucial role in the initiation and regulation of the immune response against tumor. These cells are currently used in many anti-cancer immunotherapeutic protocols. However, the results of clinical trials using dendritic cell-based vaccines have often been disappointed. In this work, we studied the non-conventional direct tumor killing activity of dendritic cells. We showed in a mouse model that LPS can induce a dendritic cell cytotoxic activity against tumoral cells by producing oxide nitric and peroxynitrites. Moreover, after killing, these dendritic cells are able to present tumor antigens to specific T cells and activate them. Our Preliminary data also suggested that killer dendritic cells can negatively modulate regulatory T cells, major inhibitors of the antitumoral immune response. Thus, while targeting the tumors directly, cytotoxic dendritic cells have a strong potential to direct the antitumoral immune responses and to dampen immunosuppression. We have already shown that the human killer dendritic cells can be generated from monocytes of healthy donors as well as cancer patients. Similarly to mouse dendritic cells, the ex vivo generated human cytotoxic dendritic cells kill tumor cells via peroxynitrites. Taken together, herein presented data are very promising and killer antigen presenting cells can potencially be exploited to develop new efficient immunotherapeutic strategies against cancer.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la thématique du Laboratoire de Pharmacognosie de l’UFR Pharmacie, au sein de l’Université de Bourgogne. Elle vise essentiellement la recherche de molécules d’origine végétale issues de la biodiversité tropicale dont principalement des saponines. Ces composés suscitent un grand intérêt de par leur large éventail d’applications pharmacologiques. Dans ce contexte l’étude de trois espèces végétales appartenant à deux familles, à savoir Chlorophytum blepharophyllum Schweinf. ex Baker, Ornithogalum dubium Houtt (Asparagaceae) et Weigela × « kosteriana variegata » (Caprifoliaceae), a conduit à l’isolement de 16 glycosides naturels par les techniques chromatographiques (Chromatographie liquide sous vide, Chromatographie d’exclusion moléculaire, Chromatographie liquide moyenne pression). Les structures de ces derniers ont été élucidées principalement par les techniques spectroscopiques de RMN1D et -2D, et de spectrométrie de masse. Il s’agit de 4 glycosides phénoliques de structure connue, 8 saponines stéroïdiques parmi lesquelles 6 sont de structure nouvelle, ainsi que 4 saponines triterpéniques dont une nouvelle. 5 saponines stéroïdiques ont été testées en vue d’évaluer leur activité cytotoxique sur deux lignées cellulaires cancéreuses (A549 et HL 60). Les résultats ont montré une faible sensibilité de ces deux lignées cellulaires à ces saponines. Les effets toxiques et tératogènes des 3 saponines triterpéniques ont été également déterminés à l’aide d'un test in vivo de poisson-zèbre (zebrafish). Les résultats ont montré un effet létal à de faibles concentrations des 3 saponines. Des relations structure/activité ont été ainsi proposées. / This thesis was carried out in the Laboratory of Pharmacognosy, in health department of the University of Burgundy. The principal theme of this Laboratory is the research of natural compounds from tropical biodiversity, mainly saponins. These molecules are known for their various pharmacological activities. The study of 3 species belonging to 2 different families: Chlorophytum blepharophyllum Schweinf. ex Baker, Ornithogalum dubium Houtt (Asparagaceae) and Weigela × « kosteriana variegata » (Caprifoliaceae), led to the isolation and characterization of 16 natural glycosides by column chromatography, medium pressure liquid chromatography, and vacuum liquid chromatography. The spectral analysis was achieved using mainly 2D NMR and mass spectrometry. Among them, 4 were phenolic glucosides, 8 were steroidic saponins with 6 new structures and 4 were triterpenic saponins with one new structure. The cytotoxic activities of 5 isolated steroidic saponins were evaluated on 2 strains cancer cells (A549 and HL 60). The results showed a low sensitivity of these two cell lines to these saponins. The toxic and teratogenic effects of 3 triterpenic saponins were also determined in by using an in vivo zebrafish assay. The results showed a lethal effect at low concentrations of these 3 saponins. Structure / activity relationships have been proposed.

De par leurs propriétés, les nanoparticules suscitent des sentiments très contrastés. Elles sont considérées comme prometteuses dans de nombreux champs d’application, notamment dans le domaine médical. Beaucoup d’approches thérapeutiques utilisent aujourd’hui des nanoparticules comme par exemple, pour soigner les cancers. Cependant, les nanoparticules sont également vues comme une source potentielle de danger pour la santé humaine, en particulier lorsque l’on considère les crises sanitaires historiques liées à l’inhalation répétée de particules de silice cristalline ou de fibres d’amiante qui provoque de graves maladies telles que la silicose et l’asbestose. Les macrophages alvéolaires sont aujourd’hui connus pour jouer un rôle central dans l’évolution de ces deux maladies. Nous nous sommes donc intéressés aux aspects à la fois positifs et négatifs des nanoparticules. Dans un premier projet, afin de répondre à un problème de santé public, nous avons étudié l’effet de différents types de nanoparticules de silices amorphes sur la dérégulation des fonctionnalités principales des macrophages. Les principaux tests effectués ont montré un effet important sur les macrophages lorsque les nanoparticules de silice sont à des concentrations subtoxiques (dose létale 20), en revanche nous avons seulement observé un léger effet lorsque les macrophages sont exposés à des doses journalières équivalentes aux normes d’expositions imposées. Dans un deuxième projet, nous avons développé une stratégie de cheval de Troie dans laquelle des macrophages différenciés in vitro servent à véhiculer une grande quantité de nanoparticules d’oxyde de fer photoactivables au niveau des sites tumoraux. Cela afin d’améliorer les radiothérapies actuelles. Les premiers tests ont démontré que le Ferinject® était peu toxique pour les macrophages même à de fortes concentrations. Ensuite, les expérimentations pré-cliniques effectuées sur la souris ont validé notre concept puisque les macrophages injectés dans la circulation sanguine sont capables de migrer vers la tumeur. / Because of their properties, nanoparticles have generated opposed views. They are perceived as promising in many fields of application, particularly in medicine. Nanoparticles are currently used in many therapeutic approaches such as cancer therapy. However, in view of past health crises related to the repeated inhalation of crystalline silica particles and asbestos fibers, nanoparticles are also viewed as a source of potential risks for human health. Alveolar macrophages are now known to play a major role in the evolution of these two diseases. We thus chose to study both the positive and negative aspects of nanoparticles. In order to address a public health issue, our first project focused on the effect of different types of amorphous silica nanoparticles on the disruption of the main functionalities of macrophages. The main tests performed showed a significant effect on macrophages when amorphous silica nanoparticles were tested at subtoxic concentrations (lethal dose 20). However, we only observed minor effects when macrophages were exposed to a daily dose equivalent to the safety standards. For the second project we developed a Trojan horse strategy using macrophages to bring a significant quantity of photoactivatable nanoparticles to the tumor site so as to improve current radiotherapies. The first assays proved that Ferinject® was not toxic to macrophages even at high concentrations. Then, the pre-clinical experiments performed on mice validated our strategy because macrophages injected into the bloodstream were able to migrate toward the tumor.