L'agriculture intensive utilise de grandes quantités d'herbicides afin de contrer la prolifération des mauvaises herbes. On retrouve ces divers herbicides dans l'environnement, que ce soit dans les sols ou dans les cours d'eau. Chacun de ces herbicides peut avoir un effet délétère sur les organismes aquatiques. Certains de ceux-ci, tel l'atrazine, ont été l'objet de nombreuses études sur leurs effets sur les organismes vivants. On sait, par ailleurs, que ces herbicides peuvent dérégler l'équilibre du biote aquatique. Il faut toutefois se rappeler que plusieurs types d'herbicides sont utilisés simultanément et à de nombreuses reprises au cours d'une saison créant ainsi un mélange potentiellement très toxique pour les différents organismes non-cibles. Ces herbicides peuvent interagir de nombreuses façons entre eux, que ce soit de manière synergique, antagoniste, additive. Les cyanobactéries sont appelées couramment algues bleu-vert et se retrouvent dans les milieux eutrophes riches en phosphates et en nitrates. L'agriculture, de par son utilisation massive d'engrais, permet la création de milieux particulièrement propices à l'éclosion de floraisons de cyanobactéries qui forment ces tapis verdâtres et gluants sur les cours d'eau, les rendant nauséabonds et impropres à la baignade. De plus, certaines souches produisent, de surcroît, des toxines qui peuvent être délétères pour Ies organismes vivants. Ces toxines peuvent parfois se retrouver en quantité suffisante dans l'eau potable et affecter la santé humaine. Peu d'études ont été faites sur les effets de xénobiotiques, tels que des herbicides, sur la photosynthèse et la physiologie des cyanobactéries. Comment ces herbicides et leurs mélanges affectent-il la cyanobactérie qu'on retrouve partout dans le monde, Microcystis aeruginosa? Nous avons utilisé deux souches de Microcystis aeruginosa, l'une produisant la toxine hépatotoxique appelée microcystine (UTCC 299), l'autre ne la produisant pas (UTCC 632). Lors de cette étude, nous avons testé les effets individuels de divers herbicides commerciaux (atrazine, métolachlore), d'un additif (safener ou phytoprotecteur) appelé Benoxacor et de divers mélanges de ces substances. Nous avons étudié les effets de ces substances sur la photosynthèse grâce au PAM et au PEA, appareils utilisant la fluorescence comme outil de mesure afin de déterminer comment est utilisée l'énergie lumineuse servant à la photosynthèse et comment elle est dissipée à travers diverses voies de dissipations énergétiques. Nous avons aussi utilisé la cytométrie en flux afin de déterminer les effets de ces xénobiotiques sur la grosseur et la granulosité des cellules en plus de mettre en évidence la formation d'espèces réactives oxygénées. Nous avons aussi extraits les pigments chlorophylliens afin de vérifier les effets des produits utilisés sur ceux-ci. Ce qu'il ressort de cette étude est le fait que l'atrazine est un facteur majeur de la toxicité dans les mélanges tandis que le métolachlore n'a pas d'effets significatifs. De plus, le phytoprotecteur Benoxacor présente aussi une forte toxicité et rehausse les effets délétères lorsque ajouté dans un mélange. Il y a production d'espèces réactives oxygénées en présence d'atrazine. Les cellules voient leur physiologie changée et la chlorophylle a cellulaire de UTCC 299 est fortement affectée par la présence des herbicides. L'atrazine et le Benoxacor interagissent ensemble et leur mélange augmente la toxicité générale du mélange. Les antennes et les pigments chlorophylliens sont les éléments les plus affectés et altérés par les substances testées. La physiologie de UTCC 299 est nettement plus affectée par l'atrazine et le Benoxacor que UTCC 632. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Herbicides, Interaction, PEA, PAM, Cyanobactéries, Chlorophylle, Phytoprotecteur, Safener, Espèces réactives oxygénées.

Le cadmium (Cd) est un métal toxique, inducteur de stress oxydatif, dont la principale source de contamination pour l'humain non-fumeur est la nourriture. L'épithélium intestinal est la première barrière de l'organisme franchie par le Cd ingéré. Lors de sa phase proliférative, la lignée cellulaire Caco-2 est représentative des précurseurs d'entérocytes et, lors de sa phase différenciée, des entérocytes matures de l'épithélium intestinal. Un prétraitement de 24 h à 10 µM de Cd induit une tolérance au Cd dans les cellules prolifératives, mais pas dans les cellules Caco-2 différenciées alors que ces dernières sont, de façon naturelle, moins sensibles. Les objectifs de cette étude sont d'évaluer, en fonction du stade de différenciation entérocytaire, le rôle du stress oxydatif dans l'induction de cette tolérance et dans la toxicité aiguë du Cd, ainsi que de comparer la tolérance induite par le Zinc (Zn) à celle induite par le Cd. Les hypothèses de cette étude sont: i) le stress oxydatif est impliqué dans le mécanisme de résistance acquise des cellules prolifératives, ii) la MT-lIa et la HSP70 ne sont pas essentielles à ce processus de résistance et iii) les résistances acquises induites par le Zn et le Cd impliquent des processus différents. La méthodologie de cette étude comprend des techniques de culture cellulaire, des tests de viabilité cellulaire, des analyses d'expression de la MT-lIa et de la HSP70 par RT-PCR, des dosages de contenus en thiols intracellulaires et d'activité de la catalase (CAT) et de la glutathion peroxidase (GSH-Px), des mesures d'accumulation cellulaire de ¹⁰⁹Cd et des analyses de type de mort cellulaire par cytofluorimétrie de flux. Les résultats montrent que l'inhibition de la catalase par 100 mM de 3-amino-1,2,4-triazole (3 A T) empêche l'induction de la résistance acquise et provoque une sensibilisation des cellules prolifératives prétraitées au Cd, mais pas des cellules témoins. Cependant, l'inhibition de la synthèse de glutathion par 3 mM de L-buthionine sulfoximine (BSO) ainsi que de la synthèse protéique par 1 µM de cycloheximide (CHX) ne préviennent pas l'induction de cette résistance, mais elles sensibilisent les cellules à la toxicité aiguë du Cd. Contrairement à 10 µM de Cd, un prétraitement de 24 h à 100 µM de Zn en co-exposition avec 100 mM 3AT induit une résistance acquise. Enfin, l'induction de la MT-lla et de la HSP70 ne semble pas nécessaire au mécanisme de résistance acquise bien qu'un prétraitement au Cd ou au Zn augmentent les niveaux d'ARNm de ces deux protéines. En conclusion, les cellules Caco-2 répondent différemment à une exposition à une faible concentration de Cd selon leur état de différenciation et la présence de catalase active semble essentielle à l'induction, par le Cd mais pas par le Zn, d'une résistance acquise des cellules prolifératives à une exposition subséquente au Cd. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cadmium, Stress oxydatif, Épithélium intestinal, Cellules Caco-2, Résistance acquise.

La protéine L-isoaspartate méthyltransférase (PIMT) répare les protéines endommagées par la formation de résidus L-isoaspartates anormaux. Elle est majoritairement exprimée et active dans le cerveau. Or, la déficience en PIMT est largement associée à différentes maladies neurologiques tandis qu'une élévation de son niveau d'expression semble jouer un rôle protecteur. La PIMT est communément caractérisée comme une protéine monomérique du cytosol. Nous nous intéressons particulièrement aux mécanismes qui régulent son expression et son activité. Les dérivés réactifs de l'oxygène (DRO) peuvent agir comme des messagers secondaires des voies de signalisation physiologiques, par contre, l'accumulation de ceux-ci peut causer des dommages oxydatifs et contribuer fortement à l'altération des processus cellulaires. En raison de divers facteurs, les cellules cérébrales peuvent être plus vulnérables face à une augmentation des DRO (stress oxydatif). Pourtant, il existe peu d'information concernant la régulation de la PIMT par les DRO dans le cerveau. Par ailleurs, les mitochondries sont les principales sources de DRO intracellulaires et leur association avec les désordres neurologiques est de plus en plus rapportée. Malgré le fait que la PIMT est aussi présente et active dans les mitochondries, aucune étude n'a encore examiné la régulation de son express ion dans ces organites. L'objectif de cette thèse était de démontrer que les DRO régulent l'expression de la PIMT. Dans un premier volet, nous avons investigué les effets des DRO sur l'express ion de la PIMT. Le phénylarsine oxyde (PAO) est une molécule dérivée de l'arsenic qui altère les protéines en oxydant les résidus cystéines vicinales (voisines sur la chaîne polypeptidique). En premier lieu, nous rapportons que la synthèse de la PIMT est rapidement stimulée par le traitement des cellules d'astrocytomes humains U87 avec le PAO. Nous avons aussi confirmé que l'augmentation de l'express ion de la PIMT par le PAO était dépendante de protéines possédant des cystéines vicinales. De manière importante, nous avons observé que l'augmentation de l'expression de la PIMT corrélait avec la formation de DRO induite par le PAO. De façon convaincante, nous avons pu démontrer que la formation des DRO et la stimulation de l'express ion de la PIMT par la PAO étaient bloquées par l'agent antioxydant N-acétylcystéine ainsi que par l'inhibition de la NADH/NADPH oxydase avec le chlorure de diphenyleneiodonium. De plus, nous avons montré que l'inhibition de l'express ion de la PIMT par siRNA accroissait significativement la formation des DRO induits par le PAO, indiquant que la PIMT agissait indirectement comme une protéine antioxydante. Dans un deuxième volet, nous avons caractérisé la PIMT associée aux mitochondries. Nous avons trouvé que la PIMT est exprimée sous une forme monomérique, dimérique et multimérique dans les fractions mitochondriales des cellules de neuroblastomes humains, les SH-SY5Y. L'analyse par électrophorèse bidimensionnelle a révélé deux isoformes spécifiques de la PIMT dans les fractions mitochondriales. Lorsque nous avons traité les cellules avec le carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone (CCCP), un agent découplant qui perturbe l'activité mitochondriale, l'expression et l'activité des monomères de PIMT ont diminué alors que l'expression et l'activité des multimères de PIMT ont été stimulées. De manière significative, l'assemblage des multimères de PIMT est le résultat de monomères de PIMT liés par des ponts disulfures car le traitement des multimères avec un agent réducteur comme le dithiothréitol les transforme en monomères de PIMT. L'acide ascorbique, un antioxydant, bloque significativement la formation des multimères de PIMT induite par le CCCP, validant que les DRO contribuent à la multimérisation de la PIMT. De plus, on a trouvé que le CCCP conduit à l'accumulation des résidus aspartates endommagés sélectivement au niveau des protéines avec un haut poids moléculaire. Il est particulièrement intéressant de noter que l'élévation de l'activité catalytique des multimères de la PIMT par le CCCP a été drastiquement inhibée par l'agent réducteur dithiothréitol. Ces résultats indiquent que les monomères de PIMT sont généralement inactifs après les traitements au CCCP et que l'activation des multimères de PIMT est essentiellement dépendante de la formation des liens disulfures entre monomères de PIMT. Cette thèse rapporte la régulation de la PIMT par les DRO et démontre que cette enzyme de réparation est une nouvelle protéine antioxydante. En plus, elle met en évidence que les DRO contribuent à la multimérisation et l'activation de la PIMT dans les mitochondries. Ces travaux de recherche mettent en lumière un nouveau champ d'étude sur la PIMT. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : protéine L-isoaspartate méthyltransférase, dérivés réactifs de l’oxygène, mitochondries, liens disulfures, multimères