Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Le poly(éthylène téréphtalate) (PET) est largement utilisé pour le conditionnement des eaux. L’évaluation de l’inertie des matières plastiques au contact de denrées alimentaires est régie par le règlement européen N°10/2011 qui permet d’assurer la sécurité sanitaire des matériaux. Cependant, plusieurs études ont rapporté des effets cyto/génotoxiques et/ou œstrogéniques des eaux embouteillées en PET. Ces réponses ont été attribuées à des mélanges de composés provenant du matériau polymère. L’objectif de ce travail de recherche a été d’apprécier les phénomènes de migration de monomères, catalyseurs, d’additifs et de néoformés du PET vers l’eau. Conformément aux formulations déclarées pour la fabrication des bouteilles en PET, aucune présence de phtalates, d’antioxydants et de stabilisants UV a été détectée dans l’eau. Cependant, la présence de formaldéhyde, d’acétaldéhyde, du 2,4-di-tert-butylphénol et d’antimoine dans l’eau embouteillée en PET a été confirmée. Il a été mis en évidence que la température influence la migration de ces molécules due à une perte d’orientation de la phase amorphe sur la partie semi-cristalline de la bouteille PET. Cela entraine une augmentation de la mobilité des chaînes polymériques. Ainsi, il a été montré que l’exposition solaire n’influence que la migration du formaldéhyde. En effet, aucune oxydation des chaînes polymériques n’a été détectée en surface de bouteilles après irradiation naturelle. L’étude toxicologique in vitro sur des modèles cellulaires humains (cellules HepG2 et MDA-MB453-kb2) n’a pas mis en évidence de cytotoxicité, de génotoxicité et d’activité de type œstrogénique et (anti)-androgénique dans l’eau embouteillée en PET / Polyethylene terephthalate (PET) is widely used for the manufacture of packaging for drinking water. The chemical safety of plastic materials intended to come into contact with food is strictly regulated by the European regulation No. 10/201, which establishes a positive list of authorized compounds for the production of plastic packaging. Despite this, cyto-/genotoxic and estrogenic activity of PET-bottled water has been reported. Chemical mixtures migrating from PET into bottled water may explain the reported positive results. The aim of this study was to assess the migration of monomers, catalysts, additives, and degradation byproducts from PET into bottled water. In accordance with the chemical formulations reported for PET, no phtalates, antioxidants, and UV stabilizers were detected into bottled water. However, formaldehyde, acetaldehyde, 2,4-di-tert-butylphenol and antimony were found in PET bottled water. It was shown that temperature influences the migration of these compounds, due to orientation loss of the amorphous phase of the semi-crystalline part of PET bottles. This phenomenon increases the mobility of polymer chains and consequently, the compounds’ diffusion. Thus, it was found that sunlight exposure influences only the migration of formaldehyde. Indeed, no oxidation of the polymer chains was detected on the surface of PET bottles after exposure. The in vitro toxicological bioassays with human cell models (HepG2 and MDA-MB453-KB2 cells) did not show any cytotoxicity, genotoxicity or estrogenic- and (anti)-androgenic-like activity for PET bottled water

Le bisphénol S (BPS) est largement utilisé comme substitut du Bisphénol A (BPA) et l’exposition humaine au BPS est désormais ubiquitaire. Or, le BPS, à l’instar du BPA, présente un potentiel perturbateur endocrinien, ce qui soulève la question du risque liée à une exposition fœtale au BPS pour la santé humaine. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’évaluer l’exposition fœtale au BPS et de caractériser des biomarqueurs phénotypiques d’exposition fœtale et/ou d’effet du BPS à partir d’une signature stéroïdomique. Une étude toxicocinétique réalisée sur le modèle du fœtus ovin a montré que le transfert materno-fœtal du BPS est faible. Cependant, le BPS et son principal métabolite, le BPS glucuronide, sont lentement éliminés du compartiment fœtal en raison d’un passage placentaire fœto-maternel du BPS limité et de la faible vitesse de réactivation du BPSG en BPS. Il en résulte une exposition fœtale au BPS similaire à celle au BPA, lors d’exposition maternelle répétée. L’étude du transfert placentaire du BPS et du BPSG sur le modèle de placenta humain perfusé a conforté les résultats observés chez le mouton, avec des faibles transferts materno-fœtal et fœto-maternel du BPS, respectivement 10 et 3 fois inférieurs à ceux du BPA. L’exposition maternelle quotidienne au BPS au cours de la gestation chez la brebis n’a pas eu d’impact sur les voies de biosynthèse des androgènes dans l’unité materno-fœtoplacentaire pour les fœtus mâles. Bien que le potentiel d’exposition fœtale du BPS est similaire à celui du BPA, nous n’avons pas mis en évidence d’effets associés à cette exposition / Bisphenol S (BPS) is widely used as a substitute for Bisphenol A (BPA) and human exposure to BPS is now ubiquitous. However, BPS, like BPA, displays an endocrine disrupting potential, raising the issue of the risk of fetal exposure to BPS for human health. In this context, the objective of this thesis is to evaluate the fetal exposure to BPS and to characterize phenotypic biomarkers of fetal exposure and / or effect of BPS from a steroidal signature. A toxicokinetic study carried out on the model of the ovine fetus has shown that materno-fetal transfer of BPS is weak. However, BPS and its major metabolite, BPS glucuronide, are slowly eliminated from the fetal compartment due to the limited feto-maternal placental transfer of BPS and the low rate of reactivation of BPSG to BPS. This results in fetal exposure to BPS similar to BPA at repeated maternal exposure. The study of placental transfer of BPS and BPSG on the model of human perfused placenta reinforced the results observed in sheep, with low materno-fetal and feto-maternal transfers of BPS, respectively 10 and 3 times lower than those of BPA. Daily maternal exposure to BPS during pregnancy in ewes did not impact the androgen biosynthetic pathways in the materno-fetoplacental unit for male fetuses. Although the potential for fetal exposure of BPS is similar to that of BPA, we have not found any effects associated with this exposure.

Le Bisphénol A (BPA) est un perturbateur endocrinien dont les effets développementaux observés chez les rongeurs soulèvent la question du risque pour la santé humaine relatif à une exposition fœtale au BPA. L’objectif de cette thèse est de déterminer les mécanismes toxicocinétiques impliqués dans l’exposition fœtale au BPA. La caractérisation in vivo dans un modèle intégratif ovin des expositions maternelles et fœtales au BPA et à ses métabolites ont permis d’identifier le transfert placentaire et le métabolisme fœto-placentaire comme les déterminants majeurs de l’exposition fœtale au BPA. Le transfert bidirectionnel du BPA à travers le placenta humain se fait par diffusion passive conduisant à un rapport maximal des concentrations plasmatiques de BPA libre entre le fœtus et sa mère de 1. En revanche, la perméabilité placentaire du BPA-G est très limitée, en particulier dans le sens materno-fœtal. Les activités de conjugaison hépatique du BPA ont été faibles chez le fœtus ovin à un stade précoce de gestation et ont augmenté au cours du développement. Par ailleurs la réactivation des conjugués du BPA mise en évidence ex vivo dans les gonades fœtales ovines pourrait conduire à une exposition locale au BPA actif. L’ensemble de ces données suggère que le début de la gestation pourrait représenter une fenêtre critique d’exposition au BPA / Bisphenol A (BPA) an endocrine disruptor interfering with developmental processes in rodents, raises the question of risk for human health related to fetal exposure to BPA. The goal of this work was to determine the toxicokinetic mechanisms involved in fetal exposure to BPA. The disposition of BPA and its metabolites in the maternal-placental-fetal unit in an in vivo ovine model enabled us to identify the placental transfer and the fetal-placental metabolism as the major determining factors of fetal exposure to BPA. Bidirectional placental transfer of BPA occurs by passive diffusion leading to a ratio of free BPA between the fetal and maternal plasma concentrations of about 1. By contrast, the permeability of BPA-G is very limited, particularly in materno-to-fetal direction. The hepatic conjugation activities were very low in ovine fetus at an early stage of development and increased throughout pregnancy. Hydrolysis of BPA conjugates observed ex vivo into fetal ovine gonads could lead to local exposure to native BPA. Altogether, these results suggest that the early stage of pregnancy is a critical window of exposure for the developing fetus

Weaning is one of the most critical periods in pig production due to a high susceptibility to gut disorders and infections induced by psychological, social, environmental and dietary stresses interfering with gut development and adaptation. This period was managed for decades by incorporating antibiotics in the diet. However, the European Union implemented a full ban on in-feed antibiotics since 1 January 2006. In this context, many alternatives are studied. We chose to study bovine colostrum for its richness in essential nutrients but also in bioactive peptides known for their growth promoting and antimicrobial properties in the calf but also in other species (poultry, pig, human). It was also selected for its high disponibility (Banque de colostrum, CER, Marloie, Belgium). The objective of this thesis is to investigate the potential of the use of bovine colostrum in the newly-weaned piglet diet and its mechanism of action. This thesis is composed of two parts : In the first part, the effects of bovine colostrum on growth performances, feed intake and physiological parameters were studied in two experiments. In the first experiment, 24 newly weaned piglets were fed daily a diet supplemented with 0, 1 or 5 g of defatted bovine colostrum. Our measures on the immune system showed that bovine colostrum could influence the development of the IgA response by potentiating a Th2 response in the ileal Peyer patch. In the digestive tract, no effects were shown on the morphology of the intestinal wall but a local anti-colostral immunisation was observed. In a second experiment, we demonstrated the efficiency of a 2 % bovine colostrum whey supplementation in weaning piglet diet to reduce the post-weaning growth check and undernutrition. The blood parameters showed a systemic IgA response, confirming previous results, and a higher IGF-I level in the colostrum-fed piglets the first week post-weaning. No effects on the faecal E. coli population were recorded. In the second part of this thesis, different ways to make the use of bovine colostrum more cost-effective for pig production were studied. It was shown that it was possible to maintain the same efficiency while reducing the dose of supplementation from 2 to 1 % and the period of administration from 28 to 10 days and replacing bovine colostrum whey by defatted bovine colostrum, a product 50 % less expensive to produce. Le sevrage est une des périodes les plus critiques en production porcine à cause d'une plus forte sensibilité des animaux aux problèmes intestinaux et aux infections suite aux stress psychologique, social, environnemental et alimentaire interférant avec le développement du tube digestif. Cette période délicate a été maîtrisée durant des décennies par l'incorporation d'antibiotiques dans l'aliment. Cependant, depuis le 1er Janvier 2006, cette pratique est totalement interdite dans l'Union Européenne. Dans ce contexte, de nombreuses alternatives sont étudiées. Nous avons choisi le colostrum bovin pour sa richesse en éléments essentiels et surtout en peptides bioactifs connus pour leurs propriétés promotrices de croissance et antimicrobiennes chez le bovin mais également chez d'autres espèces (poulet, porc, homme). Il a également été retenu pour sa grande disponibilité (banque de colostrum, CER, Marloie, Belgique). L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'intérêt d'utiliser du colostrum bovin dans l'alimentation du porcelet au sevrage et d'étudier son mécanisme d'action. La thèse se compose de deux parties : Dans la première partie, les effets d'une supplémentation en colostrum bovin sur les performances, l'ingestion et certains paramètres physiologiques ont été étudiés au cours de deux expériences. Au cours d'une première expérience, un aliment supplémenté quotidiennement avec 0, 1 ou 5 g de colostrum bovin dégraissé a été testé. Au niveau immunitaire, nos mesures ont montré une influence du colostrum bovin sur le développement de la réponse en IgA en induisant une réponse de type Th2 au niveau de la plaque de Peyer iléale. Dans le tube digestif, aucun effet n'a été observé sur la morphologie de la paroi intestinale, mais une immunisation locale anti-colostrale a été mise en évidence. Une seconde expérience a démontré l'efficacité d'une supplémentation de 2 % de sérum de colostrum dans l'aliment pour réduire la perte de poids et la sous-alimentation provoquées par le sevrage. Les paramètres sanguins ont montré une augmentation des IgA, confirmant nos résultats précédents, et un taux en IGF-I plus important chez les porcelets recevant le colostrum. Par contre, aucun effet n'a été observé sur la population d'E. Coli fécale. Dans la seconde partie de la thèse, différents moyens de réduire le coût de la supplémentation en colostrum bovin ont été étudiés. Il a été démontré qu'il était possible de maintenir l'efficacité du colostrum tout en réduisant la dose (de 2 % à 1 %) et la durée de supplémentation (de 28 à 10 jours) et en remplaçant le sérum de colostrum par du colostrum dégraissé, un produit 50 % moins cher.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le bisphénol A (BPA) présente des propriétés perturbatrices thyroïdiennes. Compte-tenu du rôle essentiel du système thyroïdien sur le développement du système nerveux central, l'exposition de la femme enceinte au bisphénol A est très préoccupante. Ainsi, cette thèse visait à déterminer les conséquences d'une exposition gestationnelle au BPA sur le développement du SNC conjointement aux effets sur la fonction thyroïdienne dans un contexte d'exposition interne parfaitement documenté et évalué par rapport aux expositions décrites chez l'être humain. L'exposition de brebis gestantes au BPA perturbait l'homéostasie thyroïdienne maternelle et modulait chez le fœtus, le métabolome de différentes structures cérébrales. Les modulations observées suggéraient que le BPA pouvait altérer la neurogenèse, la plasticité neuronale, la structure membranaire et le métabolisme énergétique au niveau central. La dose induisant les perturbations de la fonction thyroïdienne maternelle et du système nerveux central fœtal conduisait à des concentrations sériques en BPA similaires à celles décrites chez l'homme. / Bisphenol A (BPA) is able to disturb the thyroid function. Given the key role of thyroid function in the development of the central nervous system (CNS), gestational exposure to BPA is a matter of particular concern. Our goal was to evaluate the consequences of a BPA gestational exposure on the developing CNS jointly to its effects on the thyroid function within a context of a well-documented internal exposure compared to BPA human exposure. BPA exposure of pregnant ewes disrupted the maternal thyroid homeostasis and modulated the metabolome of specific fetal brain regions. The different modulations we observed suggested that BPA might alter neurogenesis, neuronal plasticity, membrane structure and energy metabolism. Interestingly, the BPA dose inducing maternal thyroid disruption and fetal CNS modulations led to BPA serum concentrations similar to those described in human biomonitoring studies.

Les cellules neuroendocrines possèdent d’une part la voie de sécrétion constitutive, existant dans tous les types cellulaires, qui permet le renouvellement continu de la membrane plasmique et de la matrice extracellulaire, et d’autre part la voie de sécrétion régulée, spécifique aux cellules sécrétrices, qui permet la sécrétion d’hormones suite à la stimulation de la cellule. Les organites impliqués dans cette dernière voie sont des granules de sécrétion à cœur dense (GS), sui stockent les hormones ainsi que les glycoprotéines solubles, les granines. Parmi ces dernières, la chromogranine A (CgA) joue un rôle majeur dans la biogénèse des GS mais les mécanismes moléculaires ne sont pas clairement définis. Dans une lignée de cellules non-endocrines COS7 (dépourvues de granines et donc de voie de sécrétion régulée), mon équipe d’accueil a démontré que l’expression de la CgA induit la formation de vésicules présentant une structure et des fonctions caractéristiques des GS. L’analyse du protéome des GS purifiés à partir d’une lignée de cellules COS7 exprimant de manière stable la CgA (COS7-CgA) a révélé la présence de protéines liant les éléments du cytosquelette et le calcium. Durant ma thèse, nous avons focalisé notre attention sur la myosine 1b (myo1b), l’actine et le complexe de nucléation de l’actine Arp2/3 du fait de leur capacité à induire le bourgeonnement de compartiments post-golgiens dans des cellules non-endocrines. Nous avons montré (i) que la myo1b contrôle la formation des GS ainsi que la sécrétion régulée au sein des cellules COS7-CgA et des cellules neuroendocriniennes PC12, et (ii) que la myo1b et le complexe Arp2/3 permettent le recrutement d’actine fibrillaire dans la région golgienne et la formation des GS. Ces travaux montrent pour la première fois l’implication du complexe actomyosine dans la formation des GS. Afin d’identifier le lien moléculaire entre la CgA luminale et la myo1b cytosolique, nous avons recherché les interactions potentielles de la CgA avec les lipides de la membrane du réseau trans-golgien (TGN). Nous avons montré (i) que la CgA interagit avec l’acide phosphatidique (PA), (ii) que les espèces de PA prédominantes sont communes dans les membranes golgienne et granulaire, (iii) que la CgA est capable d’interagir spécifiquement avec des espèces de PA intégrées avec des membranes artificielles et (iv) que l’inhibition de la production du PA au niveau golgien altère significativement la formation des GS et la sécrétion régulée dans les cellules neuroendocrines. L’ensemble des résultats obtenus dans le cadre de ma thèse suggère que l’interaction entre la CgA et le PA est cruciale pour la biogenèse de GS à partir de la membrane du TGN. Nous émettons l’hypothèse que cette interaction est à l’origine de la formation de microdomaines enrichis en PA qui contrôleraient la courbure de la membrane du TGN et le recrutement du complexe actomyosine. / Neuroendocrine cells exhibit the constitutive secretory pathway which is common all cell types and allows the continuous renewal of the plasma membrane and the extracellular matrix, and the regulated secretory pathway, which is specific to secretory cells and allows hormone secretion following cell stimulation. The organelles supporting the latter pathway are dense-core secretory granules (SG), which store hormones and soluble glycoproteins, called granins. Among these, chromogranin A (CgA) plays a major role in the biogenesis of SG but the molecular mechanisms underlying this process are not clearly understood. Using non-endocrine COS7 cell line (which are devoid of granins and regulated secretory pathway), my host team has demonstrated that the CgA expression induces the formation of vesicles with structural and functional characteristic of SG. The proteome analysis of purified SG from a COS7 cell line stably expressing CgA (COS7-CgA) revealed the presence of cytoskeleton- and calcium-binding proteins. During my thesis, we focused our attention on myosin 1b (myo1b), actin and actin nucleation complex Arp2/3 due to their ability to induce the budding of post-Golgi compartments in non-endocrine cells. We have shown (i) that myo1b controls SG formation as welle as the regulated secretion in COS7-CgA and PC12 neuroendocrine cells, (ii) that myo1b and Arp2/3 complex are required to recruit fibrillar actin (F-actin) to the Golgi region and to SG formation. These results highlight for the first time the involvement of the actomyosin complex in SG formation. In order to identify the molecular link between luminal CgA and Cytosolic myo1b, we investigated the potential interactions of CgA with lipids of the trans-Golgi network (TGN) membrane. We showed (i) that CgA interacts with phosphatidic acid (PA), (ii) that the predominant PA species are common in Golgi and granular membranes, (iii) that Cg Ais able to interact specifically with these PA species included in artificial membranes, and (iv) that inhibition of PA production at the Golgi level significantly alters SG formation and regulated secretion in neuroendocrine cells. All these results obtained during my thesis suggest that the interaction between CgA and PA is crucial for SG biogenesis from the TGN membrane. We suggest that this interaction is at the origin of the formation of PA-enriched microdomains that could control the curvature of the TGN membrane and the recruitment of the actomyosin complex.

Le stress maternel prénatal est identifié comme un facteur de risque pour des issues défavorables de la grossesse telles que le faible poids à la naissance et la prématurité. On suppose qu'il augmente la concentration de cortisol chez la mère et le fœtus, ce qui pourrait influencer le développement fœtal, bien que cette hypothèse reste à confirmer chez l'humain. Le lien présumé entre le stress et la concentration de cortisol chez les femmes enceintes manque de consensus dans la littérature, en partie en raison de la diversité des mesures de stress. De plus, des caractéristiques de la grossesse, telles que la parité et le sexe fœtal, pourraient modifier les niveaux de cortisol et potentiellement moduler la relation présumée entre le stress et le cortisol chez les femmes enceintes. Notre étude a examiné ces relations en prenant en compte le stress perçu par les mères pendant la grossesse (stress subjectif) ainsi que leur contexte de vie tel qu'évalué par le statut socio-économique (stress objectif). Notre échantillon est composé de 1 281 femmes de l'étude Grossesse en santé, un vaste projet de recherche longitudinal dans la région de Québec. Aucun lien significatif n'a été trouvé entre le stress perçu et le cortisol sanguin chez les mères pendant la grossesse. Cependant, nous avons observé une association modeste entre le statut socio-économique et le cortisol, les niveaux de cortisol étant plus bas chez les mères avec un statut socio-économique plus élevé. Enfin, les analyses n'ont pas révélé d'effets modérateurs de la parité ou du sexe fœtal sur la relation entre le stress (subjectif ou objectif) et le cortisol sanguin chez les mères pendant la grossesse. Ces résultats mettent en lumière les différentes dimensions du stress maternel prénatal et suggèrent une influence potentielle du contexte socio-économique sur la concentration de cortisol.

Au cours de sa vie, un individu sur cinq sera touché par la dépression. Cette pathologie est la principale cause d'incapacité mondiale. Malgré l'existence de traitements pharmacologiques, 30 à 50 % d'individus déprimés ne répondent pas aux antidépresseurs. Ce faible taux souligne l'importance d'étudier des approches thérapeutiques novatrices qui ciblent les systèmes biologiques comme l'axe intestin-cerveau ou encore l'utilisation de stratégies préventives. Le stress chronique est un contributeur majeur au développement de la dépression et est associé à une activation de la réponse inflammatoire. Cette dernière affecte directement l'intégrité de la barrière intestinale, plus particulièrement la couche de cellules épithéliales interconnectées par les jonctions serrées qui tapissent l'intestin, régulant la perméabilité intestinale. Pour valider l'efficacité des stratégies préventives et d'étudier les effets du stress chronique sur l'intégrité intestinale, nous utilisons le modèle murin de la défaite sociale qui mime l'intimidation par les pairs. Pendant 10 jours, des souris mâles sont mises en contact avec un agresseur et en contact sensoriel. Ensuite, les sujets passent un test d'interactions sociales pour déterminer le phénotype comportemental face au stress, soit la susceptibilité ou la résilience. Pendant la défaite, elles sont exposées à un environnement enrichi ou de l'exercice physique, qui reproduit les stratégies préventives, favorisant la résilience face au stress. Les tissus intestinaux sont récoltés pour l'analyse transcriptionnelle et morphologique des protéines de jonctions serrées pour vérifier les changements de la barrière intestinale. Les stratégies préventives augmentent la proportion de souris résilientes. Au sein de cette population, l'expression des protéines de jonction serrée de l'intestin montre une adaptation moléculaire reliée à une diminution du stress chronique, ce qui suggère que l'intégrité de la barrière intestinale pourrait jouer un rôle clé dans la réponse au stress. Ces changements physiologiques pourraient prévenir les symptômes dépressifs et favoriser de nouvelles modalités thérapeutiques pour traiter la dépression. / Throughout life, one in five individuals will be affected by major depressive disorder (TDM). This disorder is the main cause of disability worldwide. Even though pharmacological treatment is available, only 30 to 50 % of depressed patients completely remit, suggesting that novel therapeutic approach targeting biological systems such as the gut-brain axis or preventive strategies should be studied. Chronic stress is the main contributor to the development of TDM and is associated with activation of inflammatory responses. This in return affects gut barrier (BI) integrity, more specifically the intestinal cell epithelium interconnected by tight junction proteins, regulating gut permeability. To validate efficacy of preventive strategies and study chronic stress effect on gut barrier integrity, we used a murine model of chronic social defeat stress (CSDS) which mimics intimidation. For 10 days, male mice are put in contact with a novel aggressor and after in sensory contact. After, animals are subjected to the social interaction test to determine behavioral phenotype, either susceptibility or resilient to stress. During the defeat, mice have access to enrich environment (EE) or voluntary wheel running (VWR), which reproduced preventive strategies. Intestinal tissue is collected for transcriptional analysis and morphological evaluation of tight junction protein to study intestinal barrier changes. Preventive strategies increase resilient mouse population. Expression of tight junction protein in the jejunum show molecular adaptation related a dampened stress response, suggesting that integrity of BI could play a key role in response to chronic stress. These physiological changes could prevent depressive symptoms and may open new alternatives in treatment of depression.