Les maladies cardiovasculaires (CV) représentent la première cause de mortalité lors de l'insuffisance rénale chronique (IRC). Cette morbidité apparat précocement lors de l'IRC et ne peut être explique par les facteurs de risque traditionnels. Le stress oxydant (SO), composante du cortège métabolique de l'IRC, représente un facteur de risque non traditionnel intriqué avec l'inflammation et la malnutrition. Le but de ce travail a été d'étudier la place du SO dans la survenue des complications CV au cours de l'IRC sur modale animal, puis de comparer le profil protéomique et la fonctionnalité des HDL in vitro entre sujets hémodialysés (HD) et témoins. Le SO au niveau CV a été étudié dans un modèle animal (adénine) d'IRC associé à la malnutrition. L'activité de la NADPH oxydase cardiaque est triple, alors que les activités des complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale et de la SOD sont normales. Cette surproduction d'anion super oxyde est associé à une surexpression de l'ostéopontine et du pro-collagène de type I. L'étude protéomique des HDL de sujets HD et témoins a permis de préciser les anomalies qualitatives associées à la baisse des HDL induite par l'IRC. Les propriétés anti-oxydantes des HDL de ces mêmes sujets ont été étudiées in vitro sur un modèle d'oxydation des LDL au cuivre et sur un modèle cellulaire d'activation de la NADPH oxydase. En comparaison aux témoins, les HDL des sujets HD perdent leur capacité de protection des LDL contre l'oxydation. Par contre, la modulation de la NADPH oxydase sur modèle cellulaire est conservée avec les HDL de sujets HD mais serait moindre en présence d'une forte inflammation systémique. Ces résultats suggèrent que le SO est au cœur des complications cardiaques au cours de l'IRC. Parmi les mécanismes de défense endogènes, les propriétés anti-oxydantes des HDL sont en partie altérées chez le sujet HD. / Cardiovascular (CV) diseases are the first cause of mortality during chronic kidney disease (CKD) and cannot only be explained by traditional risk factors (age, gender, dyslipidemia, hypertension). Oxidative stress, which has been associated with CKD, appears as a non-traditional risk factor closely interconnected with inflammation and malnutrition.This study aimed at investigating oxidative stress in CV complications in uremic rats. Then, HDL proteomic profile and in vitro functionality of HDL were compared between hemodialyzed (HD) patients and control subjects.First, an animal model of CKD associated with malnutrition, the adenine-fed rats, was set up in order to study CV oxidative stress. NADPH oxidase activity was increased three-fold, but the maximal activity of mitochondrial respiratory chain complexes and SOD were not different between groups. Superoxide anion output was associated with accumulation of osteopontin and of pro-collagen type I. In a second part, HDL proteomic study from HD and control subjects was performed to characterize qualitative modifications associated with the decrease in HDL observed in CKD. HDL anti-oxidative activities from these subjects were studied in vitro in a model of copper-induced LDL oxidation and in a cellular model of NADPH oxidase activation. Compared to control, HDL from HD patients failed to protect LDL oxidation. By contrast, HDL modulation of NADPH activity is maintained in HD patients but could be impaired by elevated inflammation.These results suggest that oxidative stress is a key event in cardiac complications during CKD. Among protective endogenous mechanisms, HDL anti-oxidative properties could be impaired in HD patients.

L’infertilité affecte jusqu’à 15-20% des couples en âge de se reproduire. C’est pourquoi, mieux comprendre les mécanismes à la base de la fécondation est essentiel pour l’identification de nouvelles causes d’infertilité et l’optimisation des techniques de reproduction assistée. La capacitation est une étape de la maturation des spermatozoïdes qui se déroule dans le tractus génital femelle. Elle est requise pour la fécondation d’un ovocyte. Notre laboratoire a démontré que des protéines du plasma séminal bovin, appelées protéines Binder of SPerm (BSP), se lient aux phospholipides portant des groupements choline à la surface de la membrane des spermatozoïdes lors de l’éjaculation et promeuvent la capacitation. Ces protéines exprimées par les vésicules séminales sont ubiquitaires chez les mammifères et ont été étudiées chez plusieurs espèces dont l’étalon, le porc, le bouc et le bélier. Récemment, l’expression de gènes homologues aux BSP a été découverte dans les épididymes d’humains (BSPH1) et de souris (Bsph1 et Bsph2). Notre hypothèse est que les BSP chez ces deux espèces sont ajoutées aux spermatozoïdes lors de la maturation épididymaire et ont des rôles dans les fonctions spermatiques, similaires à ceux des protéines BSP bovines. Les protéines BSP humaines et murines représentent une faible fraction des protéines totales du plasma séminal. Pour cette raison, afin d’étudier leurs caractéristiques biochimiques et fonctionnelles, des protéines recombinantes ont été produites. Les protéines recombinantes ont été exprimées dans des cellules Escherichia coli origami B(DE3)pLysS en utilisant un vecteur d’expression pET32a. Suivant la lyse cellulaire, les protéines ont été dénaturées avec de l’urée et purifiées par chromatographie d’affinité sur ions métalliques immobilisés. Une fois liées à la colonne, les protéines ont été repliées à l’aide d’un gradient d’urée décroissant avant d’être éluées. Cette méthode a mené à la production de trois protéines recombinantes (rec-BSPH1 humaine, rec-BSPH1 murine et rec-BSPH2 murine) pures et fonctionnelles. Des expériences de chromatographie d’affinité et de co-sédimentation nous ont permis de démontrer que les trois protéines peuvent se lier à des ligands connus des protéines BSP comme la gélatine et l’héparine en plus de pouvoir se lier aux spermatozoïdes. Nos études ont également révélées que les deux protéines rec-BSPH1 peuvent se lier aux liposomes de phosphatidylcholine (PC) et sont capable de promouvoir la capacitation des spermatozoïdes. À l’opposé, rec-BSPH2 ne peut ni se lier aux liposomes de PC, ni stimuler la capacitation. Finalement, les protéines recombinantes n’ont aucun effet sur la réaction acrosomique ou sur la motilité des spermatozoïdes. Chez les bovins, les protéines BSP induisent la capacitation grâce des interactions avec les lipoprotéines de haute densité (HDL) et les glycosaminoglycanes. Puisque le HDL est également un joueur important de la capacitation chez la souris, le rôle de la protéine native BSPH1 murine au niveau de la capacitation induite par le HDL a été étudié. Les résultats obtenus suggèrent que, in vivo, la protéine BSPH1 de souris serait impliquée dans la capacitation via une interaction directe avec le HDL. Comme les protéines BSPH1 humaines et murines sont orthologues, ces résultats pourraient aussi s’appliquer à la fertilité humaine. Les résultats présentés dans cette thèse pourraient mener à une meilleure compréhension de la fertilité masculine et aider à améliorer les techniques de reproduction assistée. Ils pourraient également mener au développement de nouveaux tests diagnostiques ou de contraceptifs masculins. / Infertility can affect as much as 15-20% of couples of reproductive age. Therefore, elucidating mechanisms occurring during fertilization is needed to resolve cases of infertility and optimize assisted reproductive technology procedures. Sperm capacitation is a maturation step that takes place in the female genital tract and is deemed to be essential for sperm to fertilize an oocyte. Our laboratory has demonstrated that proteins from bovine seminal plasma called Binder of SPerm (BSP) proteins bind to choline phospholipids on the sperm membrane upon ejaculation and promote capacitation. These proteins expressed in seminal vesicles are ubiquitous amongst mammals and have been studied in many species including stallion, boar, ram and goat. More recently, the expression of BSP-homologous genes has been discovered in the epididymis of humans (BSPH1) and in mice (Bsph1 and Bsph2). We hypothesized that the BSP homologs in these two species are added to sperm during epididymal maturation and play similar roles in sperm functions as bovine BSP proteins. BSP proteins in humans and mice constitute only a minute percentage of the seminal plasma proteins. Thus, to study their biochemical and functional characteristics recombinant proteins were produced. Recombinant proteins were expressed in Escherichia coli origami B(DE3)pLysS cells using a pET32a expression vector. Following cell lysis, proteins were denatured using urea and purified by immobilized metal ion affinity chromatography. Once bound to the resin, proteins were refolded using a decreasing urea gradient after which they were eluted. This method led to the production of three pure, functional recombinant proteins (human rec-BSPH1, mouse rec-BSPH1 and mouse rec-BSPH2). Using affinity chromatography and co-sedimentation experiments, we were able to demonstrate that all three recombinant proteins bind known ligands of BSP proteins including gelatin, heparin and have the ability to bind to sperm. Studies also revealed that both rec-BSPH1 proteins bind to phosphatidylcholine (PC) liposomes and promote sperm capacitation. However, rec-BSPH2 neither binds to PC liposomes nor stimulates capacitation. Recombinant proteins had no effect on acrosome reaction or sperm motility. In bovine, BSP proteins promote sperm capacitation through interactions with high-density lipoproteins (HDL) and glycosaminoglycans. Since in mice HDL is also a major factor implicated in capacitation, the role of the native murine BSPH1 protein in HDL-induced capacitation was investigated. Results obtained suggest that, in vivo, murine BSPH1 protein could act in capacitation via a direct interaction with HDL. As human and murine BSPH1 are orthologs, these results could possibly also apply to human fertility. The results presented in this thesis could lead to a better understanding of male fertility and help improve assisted reproduction technology procedures. They could also lead to the development of diagnostic tests as well male contraceptives.

Apolipoprotein L1 (APOL1) is a human-specific serum protein bound to high-density lipoprotein (HDL) particles. This protein allows human resistance to infection by African trypanosomes except for two subspecies, Trypanosoma brucei rhodesiense and T. b. gambiense, the causative agents of sleeping sickness or African trypanosomiasis. This disease infects 20 000 people in sub-Saharan Africa and without treatment, infection is almost always fatal. T. b. rhodesiense resists APOL1 through direct protein neutralization by the Serum Resistance-Associated (SRA) protein. T. b. gambiense does not express SRA, and its mechanism of resistance to APOL1 is orchestrated upon a recently characterized multifactorial defense mechanism.<p><p>The mechanism by which the human serum sensitive parasites are killed following APOL1 uptake is described as the result of the lysosomal swelling induced by the generation of ionic pores within the lysosomal membrane.<p>We show here that preventing the osmotic lysosomal swelling in a hyperosmotic culture condition does not prevent the cell death. In addition, APOL1 appears to trigger some programmed cell death events in the cell such as a fast mitochondrial depolarization followed by a DNA laddering and fragmentation. Furthermore, we show an implication of the endonuclease G (TbEndoG), known to be a key actor in the regulation of cell death process and a kinesin (TbKIFC1), which might be the transporter of APOL1 for the endosomes to the mitochondrion.<p> <p>In addition, by producing different recombinant human APOL proteins in E. coli and test their activity on T. brucei, we were able to show that APOL3, an other member of the APOL family, also possesses a trypanolytic activity like APOL1 beneath the fact it is not a secreted protein. APOL3 does not only kill T. b. brucei but is also able to lyse APOL1-resistant subspecies such as rhodesiense and gambiense, in vitro and confirmed in vivo when the recombinant APOL3 were injected in infected mice. A beginning of an action mechanism is described herein showing a pH-independent activity for this protein oppositely to APOL1, conferring its specificity.<p>It is thus conceivable to use this recombinant protein as a first step of a potent curative agent against gambiense or rhodesiense since the few currently available drugs for treatment of African trypanosomiasis, that are outdated, show problems with toxicity and resistance. <p><p>/ <p><p>L’ Apolipoprotéine L1 (APOL1) est une protéine sérique humaine associée aux lipoprotéines de haute densité (HDL). Cette protéine confère la résistance à l'infection des trypanosomes africains à l'exception des deux sous-espèces, Trypanosoma brucei rhodesiense et T. b. gambiense, les agents responsables de la maladie du sommeil ou trypanosomiase africaine. Cette maladie infecte 20 000 personnes en Afrique sub-saharienne et en l'absence de traitement, l'infection est presque toujours mortelle. T. b. rhodesiense résiste à l’APOL1 grâce à une neutralisation directe d’APOL1 par une protéine appelé SRA (Serum Resistant-Associated). T. b. gambiense n'exprime pas SRA, et sa résistance à l’APOL1 est orchestrée par un mécanisme de défense multifactorielle récemment caractérisé 1.<p>Le mécanisme par lequel les parasites sensibles au sérum humain sont tués suivant l’entrée de l’APOL1 est décrit comme le résultat d’un gonflement du lysosome induit par la génération de pores ioniques à l'intérieur de la membrane lysosomiale2. Nous montrons ici que le gonflement osmotique du lysosome peut être empêché en condition de culture hyper osmotique, sans néanmoins empêcher la mort de la cellule. En outre, l’APOL1 semble déclencher des événements de mort cellulaire programmée dans la cellule, tels qu’une dépolarisation mitochondriale rapide suivie d'une fragmentation de l’ADN. De plus, nous montrons une implication de l'endonucléase G (TbEndoG), connu pour être un acteur clé dans la régulation du processus de mort cellulaire et d’une kinésine (TbKIFC1) qui pourrait avoir le rôle de transporter l’APOL1 des endosomes vers la mitochondrie.<p>Nous avons également pu montrer que l’APOL3, un autre membre de la famille des APOLs humaines, possède tout comme l’APOL1, une activité trypanolytique bien que cette protéine ne soit pas sécrétée en condition physiologique. De manière intéressante, l’APOL3 ne tue pas seulement T. b. brucei, mais est également capable de tuer les sous-espèces résistantes à l’APOL1 tels que rhodesiense et gambiense, in vitro et in vivo lorsque de l’APOL3 recombinante est injectée dans des souris infectées. La spécificité d’action de l’APOL3 pourrait être liée à une indépendance au pH, au contraire de l’APOL1. Il pourrait être envisagé d'utiliser cette protéine recombinante comme agent curatif contre gambiense ou rhodesiense du fait que les médicaments actuellement disponibles pour le traitement de la trypanosomiase africaine montrent des problèmes de toxicité et de résistance.<p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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