Le fer est un élément présent en abondance dans la croûte terrestre, indispensable à la quasi-totalité des êtres vivants. Cependant, en milieu marin la biodisponibilité du fer est souvent faible et sporadique. Les micro-algues du phytoplancton ont développé des stratégies pour faire face à cette limitation en fer et s’adapter à des niches écologiques variables. Les micro-algues vertes du genre Ostreococcus (Prasinophyceae) présentent une large distribution géographique dans l’océan mondial, et de nombreux écotypes venant de milieux contrastés ont été isolés. L’objectif principal de ma thèse était d’étudier les différentes stratégies mises en place par le genre Ostreococcus, et notamment l’influence de la lumière et de l’horloge circadienne, dans la gestion de la carence en fer. Mon travail s’est focalisé sur l’étude d’Ostreococcus tauri, écotype lagunaire (Clade C), que de récentes techniques de transformation par insertion et recombinaison homologue ont promu comme un organisme modèle pour des approches de génétique fonctionnelle. J’ai étudié la ferritine, une protéine impliquée dans la gestion de la réserve en fer chez de nombreux organismes, et mis en évidence sa régulation par l’alternance jour/nuit et l’horloge circadienne. J’ai montré son rôle dans l’assimilation du fer, la régulation de l’homéostasie du fer et le recyclage du fer intracellulaire lors d’une carence. Enfin, j’ai caractérisé les stratégies d’acclimatation et d’adaptation à la carence en fer chez plusieurs écotypes d’Ostreococcus, dont O. tauri, RCC 802 (Clade A), RCC 809 (Clade B) et un mutant de taille/biomasse. Une stratégie d’acclimatation par réduction de la biomasse cellulaire a été mise en évidence. / Iron is an abundant element in the earth crust and is essential for almost organisms. In the marine environment, however, its bioavailability is often low and the iron supplies sporadic. Phytoplanktonic species have developed various strategies to face iron limitation and adapt to different ecological niches. Green picoalgae from the genus Ostreococcus (Prasinophyceae) are widespread in the global ocean and numerous ecotypes have been isolated from contrasted environments. The main objective of my thesis was to identify the strategie(s) used by the genus Ostreococcus in response to iron starvation and in particular the influence of the day/night cycle and the circadian clock in the regulation of iron homeostasis. I focused my work on the lagoon ecotype, Ostreococcus tauri (Clade C), which has emerged as a model organism for functional genomics approaches thanks to the development of genetic transformation by random insertion and homologous recombination. I have studied ferritin, a protein involved in iron storage which is present throughout the tree of life. I showed that ferritin is regulated by the light/dark cycle and the circadian clock and that it is a key player in the regulation of iron uptake and the recycling. Finally, I characterized the acclimation and adaptation strategies to iron limitations of several Ostreococcus ecotypes including O.tauri, RCC802 (Clade A), RCC809 (Clade B) and a cell biomass mutant of O.tauri. The reduction of cell biomass appears to be a main mechanism of acclimation in response to iron limitation.

Le rôle de l'inflammation dans le développement et la progression des maladies rénales chroniques (MRC) chez le chat a été peu étudié. L'hepcidine est une protéine de la phase aigue (PPA) de l'inflammation qui contribue au développement des anémies lors de MRC chez l'homme. Les objectifs de cette étude sont de comparer les concentrations en PPAs, en erythropoietine (EPO) ainsi que le statut en fer entre un groupe de chats sains et en MRC. 18 chats sains et 38 chats en MRC ont été recrutés de façon prospective. Les examens réalisés incluaient hématologie, biochimie, analyse d'urine, Serum amyloid A (SAA), haptoglobine (HAP), EPO, hepcidine,fer, TIBC et ferritinne. Nous avons observé une augmentation significative des concentrations en SAA et en hepcidine ainsi qu'une diminution significative du fer et du TIBC dans le groupe MRC (P < .05). Une corrélation positive entre la créatinine et certaines PPAs (SAA and hepcidin; P < .05) était présente. L'augmentation de SAA et hepcidine était significativement associé avec une diminution du TIBC et de l'hématocrite dans le groupe MRC. Les 14 (37%) chats anémiques du groupe MRC avaient une concentration significativement plus basse en fer et en TIBC (P < .05), changements compatibles avec une déficience fonctionelle en fer. Aucun chat n'avait un panel de fer compatible avec une carence en fer absolue. En conclusion, les résultats de cette étude suggèrent que les MRC chez le chat sont des conditions pro-inflammatoires, ayant un impact sur le métabolisme du fer. / The role of inflammation in the development and progression of feline chronic kidney disease (CKD) is not well characterized. Hepcidin, a recently discovered acute phase protein (APP) contributes to the development of anemia in human patients with CKD. The objectives of our study was to compare plasma APP including hepcidin, iron status, and erythropoietin (EPO) concentrations between healthy and cats with naturally occurring CKD. Eighteen healthy control cats and 38 cats with CKD were prospectively recruited. Complete physical examination along with hematology, biochemistry, plasma amyloid A (SAA), haptoglobine (HAP), EPO, iron, TIBC and ferritin were performed using routine laboratory analyses and commercially available feline ELISA-assays. Hepcidin-25 concentration was assessed with a human ELISA kit (DRG® Diagnostics). We found that mean SAA and hepcidin concentration were significantly higher and mean total iron and TIBC were significantly lower in the CKD group (P < .05). There was a significant positive correlation between creatinine and APPs (SAA and hepcidin; P < .05). Increase in SAA and hepcidin was also significantly associated with decrease of TIBC and PCV in the CKD group. The 14 (37%) anaemic cats with CKD had significantly and lower iron, TIBC, consistent with functional iron deficiency (P < .05). There were no patients with an iron profile suggestive of a true iron deficiency. There was no association with survival. In conclusion, our data suggest that feline CKD is a pro-inflammatory state, having significant impact on iron metabolism. With further validation, hepcidin may help better characterize these interactions.

Cancer diseases represent second most frequent cause of death after cardiovascular diseases in Europe. Nowadays used medical treatments like chemotherapy and radiotherapy are nonspecific and cause huge side effects. Various systems to deliver therapy directly inside the tumour microenvironment and reduce side effects are under development. Protein nanoparticles seem to be very promising strategy to achieve that goal. Our group in cooperation with CNR in Rome tested nanoparticles based on heavy chain of human ferritine. These constructs, modified to expose the tumor targeting molecule, were able to be specifically internalised by B16F10 melanoma cells in vitro. They also specifically target and localise at the sites of primary melanoma and lung metastases of different size in mouse in vivo model. These nanoparticles can carry either therapeutic or diagnostic molecules. Thus they represent a suitable candidate for further studies for potential use in clinical praxis as a diagnostic and/or therapeutic agents (theranostics). Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

L’avènement des nanotechnologies engendre une exposition accrue de l’homme aux nanomatériaux, représentant un risque d’un genre nouveau. A cet égard un grand nombre de recherches porte sur l’étude de leur toxicité. Néanmoins, les questions de dégradation et transformation des nanoparticules dans l’organisme sont encore peu abordées. Des études effectuées au laboratoire ont montré qu’après injection de nanoparticules d’oxyde de fer in vivo, celles-ci sont confinées dans les lysosomes où elles sont dégradées. Une partie de mes travaux de thèse se sont concentrés sur une voie possible de métabolisation des produits de dégradation issus de nanoparticules d’oxydes de fer par l’intermédiaire d’une protéine intervenant dans le métabolisme du fer, la ferritine. Nous avons élaboré plusieurs stratégies afin de détecter et de suivre le transfert de métaux vers la ferritine. Ces travaux ont permis de mettre en évidence un processus de prise en charge des produits de dégradation des nanoparticules d’oxyde de fer à l’échelle moléculaire. Une seconde partie de mes travaux ont été consacré au suivi des produits issus de la dégradation des nanoparticules d’oxyde de fer à l’échelle de l’organisme. La haute concentration endogène en fer rendant impossible ce suivi, une stratégie consistant à marquer les nanoparticules de fer avec un isotope du fer, le 57Fe, a permis de suivre les dynamiques de circulation des produits de dégradation in vivo sur une période de six mois. Nous avons également effectué un double marquage des nanoparticules, du cœur inorganique ainsi que de leur enrobage afin de caractériser leur intégrité in vivo / With the advent of nanotechnology, the exposure of humans to nanomaterials increased, representing a risk of a new kind. Although the potential toxicity of such nanomaterials is extensively studied, their long term fate, biotransformation and degradation in the organism are still poorly understood. It was demonstrated earlier in the laboratory, that after intravenous injection, iron oxide nanoparticles undergo local intracellular degradation within lysosomes. In this context, we are interested in the fate of by products from iron oxide nanoparticles. Part of my thesis has focused on a possible pathway for metabolizing these degradation products through a protein involved in iron metabolism, the ferritin. We first studied, in solution, the degradation processes of iron oxide nanoparticles in the presence of these proteins as well as the iron transfer processes from nanoparticles to ferritin. The difficulty is the high concentration of endogenous iron which makes impossible to demonstrate these in vivo transfers. Thus, we have developed a strategy, using doped iron oxide nanoparticles with a scarce element in the organism, to track these phenomena in vivo. This work highlighted a possible mechanism of biological recycling, remediation and detoxification of nanoparticles mediated by endogenous proteins at the molecular scale. A second part of my work was devoted to develop a multi-scale method to study the life cycle of metal oxide nanoparticles and their by products in organism. The main challenge is to differentiate iron stemming from the nanoparticles from the endogenous iron. This specific tracking problem is routinely encountered in geochemical studies and solved by labelling the target material with minor stable isotopes. Therefore, iron oxide nanoparticles enriched in the minor stable isotope 57Fe were synthetized and injected intravenously in mice to follow dynamic circulations of iron oxide nanoparticles and their byproducts. We have also labelled the coating to track the nanoparticles integrity in mice over a period of six month

Le fer (Fe) est un élément indispensable à la vie. Sa capacité à perdre ou à gagner un électron lui permet d’être un cofacteur de choix pour de nombreuses réactions enzymatiques telles que la photosynthèse, la synthèse d’ADN ou la respiration. Cependant, le fer est très réactif et potentiellement toxique pour la cellule. Les plantes doivent donc strictement réguler leur homéostasie en fer afin d’éviter toute carence ou tout excès préjudiciable pour leur organisme. Parmi les acteurs du maintien de l’équilibre ferrique, les ferritines jouent un rôle majeur. Chez les végétaux, elles sont principalement régulées transcriptionnellement. Le gène modèle des ferritines, AtFER1, est régulé par au moins trois voies indépendantes (l’excès de fer, la carence en phosphate, et l’alternance jour/nuit). Toutefois, la façon dont ces signaux s’intègrent au niveau de son promoteur n’est pas formellement établie. Mon travail a consisté à mettre en place une étude fonctionnelle du promoteur d’AtFER1 en caractérisant des lignées stables d’Arabidopsis thaliana exprimant le gène rapporteur GUS (β-glucuronidase) sous le contrôle de différentes versions du promoteur d’AtFER1 (délétions en 5’ et en 3’, mutagenèse dirigée) selon différents traitements (e.g. disponibilité en fer). Cette approche a mis en évidence le rôle clef de certains éléments cis du promoteur. Des cribles simple hybride chez la levure sur ces éléments ont permis l’identification du facteur de transcription bHLH105/ILR3 comme régulateur potentiel d’AtFER1. Une caractérisation moléculaire et physiologique des mutants ilr3 a démontré l’implication de ce facteur dans la réponse des plantes à l’excès de fer. Elle a aussi mis en évidence qu’ILR3 avait un rôle central d’intégrateur dans l’homéostasie du fer chez les plantes. D’autre part, des données suggéraient qu’un long ARN non codant (At5g01595) pouvait potentiellement réguler AtFER1. Une caractérisation des mécanismes potentiellement impliqués a démontré que cette régulation n’était pas avérée.Les mécanismes moléculaires et physiologiques mis en place par les végétaux en réponse à une carence en fer sont relativement bien décrits. A l’inverse, peu d’informations sur la réponse des plantes à un « excès » de fer sont disponibles. Dans ce contexte, une expérience visant à décrypter, au niveau du transcriptome (puces à ADN), la dynamique de la réponse précoce (de quelques minutes à 2 heures) à un excès de fer a été mise en place. Une analyse de variance a été réalisée sur les données d’expression générées afin d’identifier les gènes dont l’expression est affectée par le traitement. Nous nous sommes plus particulièrement focalisés sur l’identification de facteurs de transcription, acteurs majeurs du maintien de l’homéostasie du fer. Parmi eux, WRKY33, WRKY40, ZAT10 et MYB51, tous liés à la réponse au ROS, semblent avoir un rôle clé dans la réponse précoce au fer.D’autre part, un mécanisme clé de l’homéostasie du fer est le prélèvement. Une précédente étude a montré que la nutrition en fer était facilitée par la synthèse et la sécrétion de composés phénoliques via le transporteur PDR9. Une caractérisation des mutants pdr9 a permis d’établir que d’une part (i) ses composés pouvaient être stockés dans les vacuoles des cellules racinaires, et d’autre part (ii) qu’ils permettaient l’entrée de fer via le système de prélèvement gouverné par le mécanisme FRO2/IRT1.Mes travaux de thèse ont permis d’apporter des éléments nouveaux sur les mécanismes moléculaires et physiologiques impliqués dans le contrôle de l’homéostasie du fer chez Arabidopsis. / Iron (Fe) is an essential micronutrient required for life. Since it can transfer electrons, Fe is a crucial cofactor for several enzymatic reactions such as photosynthesis, DNA synthesis or respiration. However, Fe is potentially toxic for the cells as it can react with oxygen and generate ROS (Reactive Oxygen Species). Therefore plants have evolved robust strategies to monitor Fe homeostasis in order to avoid Fe deficiency or excess that could be detrimental for their growth and development. Among the molecular actors involved in Fe homeostasis sensing, ferritins are central actors. In plants, ferritins are mainly transcriptionally regulated. AtFER1 (model of ferritin genes in Arabidopsis thaliana) is regulated by at least three independent environmental pathways (Fe excess, phosphate deficiency and diurnal/circadian rhythms). However, how these environmental signals are integrated at AtFER1 promoter remains elusive. During my PhD, I have functionally characterized the AtFER1 promoter in different growth conditions (i.e. Fe availability), using GUS as a reporter gene. This approach leads to the identification of specific cis-regulatory sequences within the AtFER1 promoter. Yeast one-hybrid screens using these cis-regulatory elements allowed the identification of the transcription factor bHLH105/ILR3 as putative transcriptional regulator of AtFER1 expression. In addition, molecular and physiological characterization of ilr3 mutants (gain- and loss-of-function mutations) brought out the involvement of ILR3 in plant responses to Fe excess and confirmed that ILR3 is a central integrator of Fe homeostasis in plants. I have also investigated the potential role of a long non-coding RNA in controlling AtFER1 expression. A deep characterization of the mechanisms potentially involved in this process demonstrated that this long non-coding RNA is most probably not involved in the control of AtFER1 expression. The molecular mechanisms by which plants face and adapt against Fe deficiency are well documented, however, very few data are available with regard to Fe excess. In this context, we set up a transcriptome analysis (microarrays) aiming at deciphering the dynamics of the early response (i.e. prior AtFER1 expression is induced) to an excess of Fe in A. thaliana. An analysis of variance was performed on the expression data generated in order to identify genes whose expression is affected by the treatment. We particularly focused on the identification of transcription factors that are major players in the regulation of gene expression in response to Fe and ROS excess. Among them, WRKY33, WRKY40, ZAT10 and MYB51 have been identified. Finally, I have been investigating the mode of action of PDR9, a transporter involved in the secretion of phenolic compounds in response to Fe deficiency. Through the characterization of pdr9 mutants, I have shown that the secreted phenolic compounds (i) allow the entrance of Fe via the FRO2 / IRT1 mechanism and (ii) that these compounds are stored in the vacuoles of the root cells before secretion.In conclusion, my PhD brings new elements on the molecular and physiological mechanisms involved in maintaining Fe homeostasis in Arabidopsis.

Listeria monocytogenes est l'agent étiologique de la listériose, une infection d'origine alimentaire peu fréquente mais avec un taux de mortalité de 25% chez l'homme. Nous avons d'abord caractérisé un mutant ferritine et montré l'importance du produit de ce gène dans la virulence, la résistance à des conditions de carence en fer et de stress thermique ou oxydatif. Nous nous sommes ensuite intéressés à la biodiversité de L. monocytogenes, par une approche protéomique, en étudiant 12 souches d'origines, de sérovars et de niveaux de virulence variés. Sur la base des profils des protéines intracellulaires et sécrétées, une classification hiérarchique a montré deux groupes distincts, l'un comprenant les souches de sérovar 1/2a, l'autre les souches de sérovar 4b et 1/2b. Des spots protéiques spécifiques de chaque souche et des différents sérovars ont été identifiés par spectrométrie de masse MALDI-TOF avec pour objectif de mieux hiérarchiser et gérer le risque dû à L. monocytogenes.

Avec pour problématique une importante variabilité des lots de production vaccinale contre la diphtérie, une analyse intégrative du métabolisme central, du fer et du transcriptome de Corynebacterium diphtheriae, cultivé en conditions les plus proches de la culture industrielle, ont permis d’élargir les connaissances sur le comportement de la bactérie en conditions de production industrielle, et plus particulièrement sur l’existence de corrélations entre activité métabolique et virulence. L'analyse du métabolisme central et la comparaison de l'expression des gènes de C. diphtheriae, ont permis de mettre en évidence l'importance du maltose dans l'établissement de la virulence. Ce sucre, largement présent dans notre alimentation, est ainsi rencontré par la bactérie lors de son processus de colonisation de l'hôte. La consommation du maltose lors de la phase stationnaire, coïncident avec la production de la toxine, semble ainsi liée aux réactions de maintenance et à la production de métabolites secondaires plutôt qu'à la croissance. Plusieurs gènes liés à la capture et au catabolisme du maltose sont liés à la production de la toxine diphtérique. Cependant, les mécanismes de régulation sont complexes, impliquant plusieurs régulateurs. Une étude sur les besoins en fer de la bactérie et les liens avec la pathogénicité a été réalisée. En effet, le gène de la toxine diphtérique est régulé par DtxR, répresseur activé par Fe2+. Elle a permis d'évaluer la capacité de stockage en fer de la bactérie et la limite de concentration intracellulaire pour obtenir une production de toxine. Un effort a été apporté afin de visualiser les ferritines synthétisées par la bactérie par la technique NanoSIMS. Enfin, l'analyse de l'expression des gènes de C.diphtheriae cultivé en condition de limitation en fer et supplémentée en fer a apporté une quantité d'informations sur les liens entre métabolisme central et du fer, virulence et stress oxydatif. Cette démarche a été mise à profit afin de proposer à l'industriel des pistes d'optimisations du procédé et d’améliorations de la productivité en toxine diphtérique. Via l’ajustement de certains paramètres physico-chimiques (visant l'oxygénation et une meilleure métabolisation du maltose), il est possible d'obtenir un gain de production significatif (titre final en toxine multiplié par 2,5). La productivité spécifique en toxine peut être également multipliée par 2,2 par une astucieuse étape de dilution et recyclage de la biomasse en fin de culture / Faced with an important variability in production yields of vaccines against diphtheria, a dynamic systemic approach, including central and iron metabolism and transcriptome analysis, led to an improved knowledge of Corynebacterium diphtheriae physiology, notably as regards the connection of central metabolism and virulence. Gene expression analysis coupled to metabolic characterization enabled a correlation between maltose consumption and virulence to be established. Because of the typical human diet, maltose is present in the human oropharynx where it may serve as a key nutrient source for C. diphtheriae. Maltose consumption during stationary phase, coupled with toxin production, seems to be linked to maintenance and secondary metabolites rather than growth. Several genes, including uptake and catabolism of maltose, are related to diphtheria toxin production. However, mechanisms of regulation are complex and may involve several transcriptional regulators. Bacterial iron requirements and its relation to pathogenicity were considered. Indeed, diphtheria toxin gene is regulated by Fe2+ activated DtxR. These studies revealed that C. diphtheriae is able to store an important quantity of intracellular iron within ferritin-like proteins visualized by NanoSIMS microscopy and the definition of an intracellular threshold concentration provoking expression of toxin production. Finally, genome-wide gene expression analysis of C.diphtheriae in iron starvation and iron excess conditions provided information on relations between central and iron metabolism, virulence establishment and oxidative stress. The resulting knowledge was exploited to suggest process optimization strategies to enhance toxin production, currently being assessed by the industrial partner. Adjusting some key physico-chemical parameters (targeting oxygenation and better maltose metabolization) enabled significant gains in toxin production (2.5 fold increase). Specific productivity could be increased by 2.2 thanks to a novel biomass dilution and recycling step at the end of the culture

Les relations bien connues en cas d'hémochromatose entre surcharge en fer, insulinorésistance et stress oxydant, nous ont conduit à chercher à établir le rôle de la ferritine comme un facteur prédictif du risque de diabète gestationnel et du stress oxydant indépendamment de toute supplémentation dans une population de femmes Libanaises non anémiques. Nous avons observé qu'une ferritine élevée en début de la grossesse était un facteur prédictif d'intolérance au glucose, alors que cette relation n'était pas retrouvée avec une hémoglobine élevée, suggérant que le fer de réserve est un facteur de risque à considérer et non pas le fer fonctionnel. Le dosage de la ferritine pourrait être un marqueur biologique à prendre en considération pour évaluer le risque d'intolérance au glucose chez les femmes à risque de diabète gestationnel. La prévalence du diabète gestationnel dans la population étudiée, sur la base de nouveaux critères adoptés par l'Organisation mondiale de la santé était de ~15% alors qu'elle n'était que de 4% avec les critères de O'Sullivan actuellement utilisés dans les hôpitaux où a été recrutée notre population. Cette forte différence souligne la nécessité de l'adoption de nouveaux critères pour un meilleur dépistage et une meilleure prise en charge du fait des risques materno-fœtaux associés au diabète gestationnel. Malgré l'abaissement des valeurs de la glycémie, nous montrons que les nouveaux seuils de glycémie définissant désormais un diabète gestationnel sont toujours associés à une augmentation du stress oxydant, notamment des dommages à l'ADN. Conformément à la littérature, nous montrons qu'un statut en fer élevé, est associé à un état de stress oxydant élevé. De façon plus originale nous montrons qu'une ferritine élevée en début de grossesse aggrave l'association du stress oxydant et de l'insulinorésistance avec l'intolérance au glucose. En l`absence de modèle satisfaisant pour l`étude du diabète gestationnel expérimental, nous avons validé dans une étude préliminaire un régime riche en fructose comme modèle expérimental de diabète gestationnel. Nous montrons que ce modèle induit les mêmes modifications chez les rates et leurs ratons que celles observées lors de diabète gestationnel, de plus lorsque ce régime est enrichi en fer, des altérations oxydatives sont observées au niveau cérébral et hépatique des ratons. Ce modèle expérimental nous permettra d'étudier ultérieurement les voies de signalisation qui régissent les interactions entre fer, stress oxydant et diabète gestationnel et d'évaluer les répercussions d'une augmentation des dommages oxydatifs chez les fœtus, chez les nouveau-nés à la naissance et à distance par des études de comportement. Enfin en raison des données récentes sur l'épigénétique notre modèle expérimental pourrait nous permettre de suivre l'évolution en terme d'apparition de pathologies à l'âge adulte (insulinorésistance, diabète de type 2, déclin cognitif) des animaux nés de mère avec un diabète gestationnel. Au vu de l`ensemble de nos résultats sur les interactions entre ferritine, intolérance au glucose et stress oxydant, le bénéfice d`une supplémentation martiale durant la grossesse chez des femmes à risque de diabète gestationnel doit être évalué. / The overall goal of this study was to establish the role of ferritin as a predictor for gestational diabetes mellitus and oxidative stress in non-anemic and non-iron supplemented Lebanese women. We observed that high ferritin level during the first-trimester of pregnancy was a predictor for impaired glucose tolerance, whereas high hemoglobin values yielded no significant relationship, suggesting that the iron reserve was the main indicator to be considered as a risk factor rather than the functional iron. Thus, the serum ferritin level could be used as a biological marker to assess for the risk of glucose intolerance in pregnant women. Based on the new World Health Organization criteria for gestational diabetes mellitus diagnosis, it is predicted that gestational diabetes mellitus prevalence in our population could be increased by four-fold. Since gestational diabetes mellitus has deleterious effects on the perinatal and maternal health outcomes, the implementation of these new criteria will allow for better management of blood glucose in pregnant women at risk for developing gestational diabetes mellitus. Although the new criteria adopted lower cut-off blood glucose value, hyperglycemia is still a factor that highly associated with increase oxidative stress, ultimately leading to DNA damage. Previously, we have shown that high iron status was associated with elevated oxidative stress. Furthermore, we have established that high ferritin during early-term pregnancy affected the association between oxidative stress and insulin resistance with glucose intolerance. Due to the lack of good experimental model to study gestational diabetes mellitus, we have utilized fructose-supplemented diet fed pregnant dam as an experimental animal model for our gestational diabetes studies. Data obtained in a preliminary study indicated that, this experimental animal model had identical metabolic modifications found in women with gestational diabetes mellitus. Moreover, we have showed that iron-enriched diet significantly increased the redox status of the brain and the liver of the fructose-supplemented dams. Therefore, we believed that this experimental model is good model for future studies to evaluate the signaling pathways involved in iron, oxidative stress and gestational diabetes and to assess the impact of increased oxidative damage during pregnancy on the fetus, immediately after birth and later during the developmental stages via various behavioral tests. Finally, an epigenetic study using this experimental model may allow us to understand the genetic alterations that affected the likelihood of developing insulin resistance, diabetes, or cognitive decline in pups born to the mothers with gestational diabetes. Based on the findings from our studies on the interaction between ferritin, glucose impairment, and oxidative stress, as well as the iron-supplemented diet in the dams with gestational diabetes mellitus, a caution must be exercised when supplementing a pregnant woman with iron. The use of iron-supplementation during pregnancy should be re-evaluated.

Staphylococcus xylosus est couramment utilisé comme ferment dans les produits carnés pour son rôle dans le développement de la flaveur et de la couleur. Beaucoup de propriétés technologiques ont été caractérisées in vitro. Cependant, les mécanismes moléculaires mis en place par cette bactérie pour s’adapter à une matrice carnée et aux composés nitrosés, fréquemment ajoutés dans ces produits, étaient méconnus. Pour identifier ces mécanismes, des approches de transcriptomique globale ont été mises en œuvre. S. xylosus survit dans un modèle viande en modulant l’expression de 55 % de ses gènes. Il surexprime des gènes codant des protéines impliqués dans le catabolisme du glucose et du gluconate et des gènes codant des peptidases. En parallèle, il sous exprime de nombreux gènes impliqués dans la synthèse des acides aminés probablement en raison de leur disponibilité dans le modèle viande. Le modèle viande est un milieu riche en divers substrats et la bactérie pourrait adapter sa physiologie via les régulateurs transcriptionnels CcpA et CodY. S. xylosus répond au sel ajouté au modèle viande en surexprimant des gènes impliqués dans des mécanismes d’osmoprotection, d’extrusion de Na + et de protons. S. xylosus répond aux composés nitrosés dans le modèle viande en modulant 24 % de son génome. Ces composés nitrosés génèrent un stress nitrosant et S. xylosus répond à ce stress par la surexpression de gènes impliqués dans l’homéostasie du fer via la dérépression du régulateur Fur. S. xylosus surexprime aussi des gènes codant des enzymes antioxydants via la dérépression du régulateur PerR. De plus, il surexprime des gènes impliqués dans la réparation de l’ADN et des protéines. La viande est un aliment riche en fer hémique et non hémique. Ainsi, S. xylosus est capable d’acquérir du fer à partir de ferritine, de transferrine et potentiellement des hémoprotéines. La ferritine est une source préférentielle de fer pour S. xylosus. Un opéron codant potentiellement un complexe membranaire impliqué dans des réactions d’oxydo-réduction a été identifié. Un mutant de délétion/insertion dans le premier gène de l’opéron confirme que ce système pourrait jouer un rôle dans l’acquisition du fer de la ferritine chez S. xylosus. Cette étude révèle un changement global dans l’expression des gènes de S. xylosus dans un modèle viande, elle souligne la capacité de S. xylosus à s’adapter à un stress osmotique ou nitrosant et elle caractérise pour la première fois la capacité d’un staphylocoque à utiliser du fer de la ferritine. / Staphylococcus xylosus is used as starter culture in meat product for its role in the development of flavor and color. S. xylosus is characterized for its technological properties in vitro. However, the molecular mechanisms for its adaptation in meat with or without nitrate and nitrite, frequently added in meat product, remained unknown. Global transcriptomic approaches were carried out to determine the molecular mechanisms. S. xylosus modulated the expression of 55 % of the genes to survive in a meat model. Many genes encoding proteins involved in glucose and gluconate catabolisms and peptidases were up expressed. In parallel, a lot of genes involved in amino acids synthesis were down regulated, probably due to their availability in the meat model. The meat model is a rich medium composed of various substrates and S. xylosus adapted its physiology through the transcriptional regulators CcpA and CodY. Finally, it responded to salt added in the meat model in overexpressing genes involved in mechanisms of osmoprotection, Na + and H + extrusion. S. xylosus modulated the expression of 24 % of the genes in presence of nitroso compounds in the meat model. These compounds generated a nitrosative stress. S. xylosus responded to this stress by over expressing genes involved in iron homeostasis through the derepression of the regulator Fur. It over expressed also genes encoding antioxidant enzymes through the derepression of the regulator PerR. Moreover, it over expressed genes involved in DNA and proteins repairs. Meat is rich in hemic and non-hemic iron. S. xylosus is able to grow in presence of ferritin, transferrin and potentially hemoproteins. Ferritin is one of preferential iron sources. An operon encoding potentially a membranous complex involved in oxydo-reduction reactions has been identified. A strain defective in the first gene of the operon confirmed that this complex could contribute to the iron acquisition from ferritin. This study revealed a global change in the gene expression of S. xylosus in the meat model; it highlighted ability of S. xylosus to mitigate nitrosative or osmotic stress, it characterised for the first time the capacity of a Staphylococcus to acquire ferritin-iron.

Le cancer épithélial de l’ovaire est le cancer gynécologique le plus agressif avec le plus haut taux de mortalité. La croissance des cellules cancéreuses de l’ovaire est limitée par les nutriments de l’environnement, le fer étant un des éléments indispensables à leur prolifération. L’hémochromatose héréditaire est une maladie associée à une accumulation corporelle de fer. Cette maladie est liée à deux mutations majeures du gène HFE soit H63D et C282Y. Étant donnée l’influence de la protéine HFE sur l’entrée du fer dans la cellule, des mutations du gène HFE pourraient être associées à une croissance rapide des cellules cancéreuses. Des études de génotypage du gène HFE effectuées chez 526 patientes avec cancer épithélial de l’ovaire, ont révélées une fréquence allélique de la mutation C282Y significativement plus élevées chez les patientes avec tumeur ovarienne comparativement aux patientes du groupe contrôle (5.9% versus 1.3%, p = 0.02). De plus, le taux de survie des patientes avec mutations C282Y et tumeur ovarienne de G3, après 2 ans, est faible (20%) lorsque comparé à celui des patientes sans mutations (60%, p = 0.005). Une analyse de régression multivariée de Cox a démontrée un risque relatif de 3.1, suggérant que les patientes avec mutations C282Y ont 3 fois plus de chance d’avoir une faible survie (p=0.001). Également, des études de corrélation ont démontrées que les niveaux de ferritine du sérum étaient plus élevés chez les patientes avec grade avancé du cancer épithélial de l’ovaire (r = 0.445 et p= 0.00001), suggérant que ce paramètre pourrait servir comme marqueur tumoral. Afin de comprendre ces résultats, nous avons tout d’abord étudiés l’influence des mutations HFE sur les cellules cancéreuses. Pour ce faire, la lignée du cancer de l’ovaire TOV-112D, homozygote pour la mutation C282Y, a été transfectée avec les vecteurs HFEwt et HFEC282Y. Bien qu’aucune différence significative n’ait été trouvée en termes de TfR totaux, des analyses par FACS ont démontrées un phénotype de déficience de fer pour les clones stables HFEwt. In vitro, la restauration de la protéine HFE, dans la lignée TOV-112D du cancer de l’ovaire, n’influence pas la croissance cellulaire. Ensuite, nous avons étudiés l’influence des niveaux de fer sur la progression tumorale. Une expérience in vivo préliminaire a démontré une tendance à un volume tumoral supérieur dans un modèle de souris de surcharge de fer,HfeRag1-/-. De plus, les souris HfeRag1-/-, injectées avec la lignée du cancer de l’ovaire TOV-21G, ont montrées des niveaux significativement plus faibles de fer sérique comparativement à leur contrôle (fer sérique 40±7μM versus 27±6μM, p = 0.001). En conclusion, des études supplémentaires sont nécessaires afin de comprendre davantage le rôle des mutations HFE sur la progression tumorale. Notamment, les niveaux élevés de fer pourraient rendre les cellules tumorales résistantes aux traitements ou encore, augmenter la toxicité et ainsi, contribuer à un mauvais prognostique. / Epithelial ovarian cancer is the most aggressive gynecological cancer with the highest mortality rates. Growth of the ovarian cancer cells is limited by nutrients in the environment; iron being one of the elements essential to their proliferation. Hereditary hemochromatosis is a disease associated with an accumulation of body iron, and is linked to two mutations of the HFE gene including C282Y and H63D. Given the influence of HFE protein on the entry of iron in the cell, mutations in the HFE gene may be associated with rapid growth of cancer cells. By genotyping the HFE gene of 526 patients with epithelial ovarian cancer, we have found that the allelic frequency of the C282Y mutation is significantly higher in patients with ovarian cancer compared to patients in the control group (5.9% versus 1.3% p = 0.02). Moreover, the 2-year survival rate, of patients with C282Y mutations and G3 ovarian tumor, is low (20%) when compared to patients without mutations (60%, p = 0.005). A multivariate survival analysis, using Cox’s regression model, also showed a hazard ratio value of 3.1,suggesting that patients with the C282Y mutation are 3 times more likely to have a poor survival (p =0.001). As well, correlation studies have demonstrated that serum ferritin levels were higher in patients with advanced grade of ovarian cancer (r = 0.445 and p = 0.00001), suggesting that this iron parameter could serve as a tumor marker for assessing the progression of ovarian cancer. In order to investigate these findings, we first studied the influence of HFE mutations on cancer cells. The ovarian cancer cell line TOV-112D, homozygous for the C282Y mutation, was transfected with the HFEwt and HFEC282Y vector, and although there were no differences in total TfR levels, FACS analysis demonstrated an iron deficient phenotype for the HFEwt stable clones (p<0.05). In vitro,restoration of the HFE protein, in the TOV-112D ovarian cancer cell line, does not influence cell growth. We then studied the influence of iron levels on tumor progression. A preliminary in vivo experiment has demonstrated a tendency to a higher tumor volume in a mouse model of iron overload,HfeRag1-/-. Furthermore, HfeRag1-/- mice that were injected with the ovarian cancer cell line TOV-21G showed significant lower serum iron levels compared to their controls (SI 40±7μM versus 27±6μM, p = 0.001). In conclusion, more studies are required to further understand the role of HFE mutations on tumor progression. Higher iron levels may confer tumor cells to be drug resistant or increase toxicity and thus, may contribute to a bad prognostic.