Le vieillissement est caractérisé par une diminution de la masse et la force musculaire entraînant une détérioration des performances physiques, appelée sarcopénie. L'atrophie musculaire peut être expliquée par un turnover protéique négatif, une détérioration des dynamiques mitochondriales, une diminution de la capacité de régénération du muscle ainsi que par l'apoptose des noyaux musculaires. La diminution de la sécrétion d'hormones anabolisantes et un stress oxydant (OS) chronique conduisant à des dommages oxydatifs excessifs, seraient impliqués dans ces modifications. L’Exercice physique et les thérapies de remplacement hormonales sont efficaces pour lutter contre la sarcopénie. Une restauration de l’homéostasie redox pourrait avoir un rôle central dans la lutte contre la sarcopénie et impliquerait une activation de la glucose-6-phosphate déshydrogénase.Les principaux objectifs de cette thèse étaient de déterminer in vivo, si un SO chronique dans le muscle âgé altère les voies de signalisation impliquées dans la sarcopénie, et de chercher si le retour à un fonctionnement normal de ces voies nécessite une restauration de l'homéostasie redox. Certains paramètres et leurs mécanismes pouvant intervenir sur le maintien ou la restauration du SO ont été recherchés.Dans une première, nous avons confirmé que la sarcopénie est associée au OS chez le rat. Puis nous avons constaté qu’un traitement à l'hormone de croissance chez le rat peut prévenir la sarcopénie via un effet antioxydant et myogénique, associé à une activation de la G6DPH.Une seconde étude a monté des souris transgéniques surexprimant G6PDH présentaient une amélioration de la composition corporelle et des performances physiques.Une dernière étude a montré que la surexpression de G6DPH diminuait les dommages oxydatifs de l'ADN au repos. De façon surprenante, la surexpression de la G6PDH n’a pas d’effet protecteur vis à vis du SO induit par les divers stimuli pro-oxydants. / Aging is characterized by a decrease in muscle mass and strength causing a deterioration of physical performance, called sarcopenia. Muscle atrophy can be explained by a negative protein turnover, impaired mitochondrial dynamics, a decreased muscle regeneration capacity and myonuclei apoptosis. A decreased production of anabolic hormones and a chronic oxidative stress (OS) which leads to excessive oxidative damage would be involved in these alterations. Physical exercise and hormone replacement therapies are effective to combat sarcopenia. The restoration of a redox homeostasis may play a central role in their beneficial effects and would involve an up-regulation of the glucose-6-phosphate dehydrogenase enzyme.The main objectives of this thesis were to determine in vivo to what extent a pro-oxidant redox status in aged muscle may modulate signaling pathways involved in sarcopenia, and to investigate whether return to their normal functioning requires a restoration of the redox homeostasis. The third objective was to identify actors and their possible cellular mechanisms in the maintenance and/or the restoration of the redox status.In a first study in old rats, we first confirmed that sarcopenia is associated with OS. In a second time, we found that a growth hormone replacement therapy in olds rats prevents sarcopenia by acting as a double-edged sword, antioxidant as well as myogenic, associated with an up-regulation of G6DPH.

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

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Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse d'exercice : Médecine. Pédiatrie : Paris 12 : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 30-35.

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Les travaux de cette thèse ont porté sur le contrôle des neurones à GHRH dans des conditions physiologiques et pathologiques. Le but étant de caractériser les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans le fonctionnement ou dérégulations du réseau de neurones à GHRH. Ces neurones sont les principaux stimulateurs de la libération de l’hormone de croissance (GH). Nous avons d’abord montré que l’axe de la croissance et de l’appétit peuvent être régulés indépendamment au niveau de l’hypothamus. En effet, la ghréline, seule hormone produite par le tractus gastro-intestinal et connue pour stimuler la libération de GH en agissant principalement sur les neurones GHRH, stimule ces derniers de manière uniquement directe. Ces effets sont indépendants de ceux qu’elle exerce sur les neurones voisins à NPY, orexigéniques. De plus, la ghréline et les GHS (agonistes sélectifs du récepteur de la ghréline) ne changent pas le mode de décharge électrique des neurones à GHRH ni ne les synchronise. Enfin, ces effets ne présentent pas de dimorphisme sexuel. Dans un second temps, la somatostatine, principal inhibiteur de l’axe GH, induit un rythme d’activité électrique des neurones à GHRH médié par les récepteurs de sous-type SST1 et SST2. Ces effets sont donc temps-dépendants, et aussi sexuellement dimorphiques. Ils sont probablement impliqués dans la modulation de la pulsatilité ultradienne de la libération de GH. Enfin, après un traumatisme crânien, nous observons un déficit de la libération de GH qui apparaît tôt et est soutenu, comme ceux observés chez l’humain. Aucune inflammation ni changement histologique n’a été observe dans l’hypophyse. Cependant, l’inflammation, impliquant une réaction tanycytaire, microgliale, astrocytaire, est présente dans le noyau arqué et l’éminence médiane (EM), ou sont respectivement présents les corps cellulaires et terminaisons des neurones à GHRH. Ceci est lié à des changements morpho-fonctionnels de l’EM (augmentation perméabilité, rupture des barrières tanycytaires). Aucun changement n’a été observé dans le noyau périventriculaire, où sont localisés les neurones à somatostatine. Enfin, les propriétés électriques passives des neurones à GHRH ne sont pas modifiées. En conclusion, une dérégulation de leur activité au niveau des terminaisons nerveuses doit expliquer les défauts posttraumatiques de libération de GH. / The works of this thesis were interested in the control of the hypothalamic GHRH neurons in physiological and pathological conditions. The goal was to clarify the molecular and cellular mechanisms involved in the control or impairments of GHR neuronal network functions. These neurons are the main stimulators of the GH release. We first showed that the hypothalamic growth axis could be regulated independently from the feeding network. Indeed, GHRH neurons are directly stimulated by ghrelin, which is the only hormone produced by the gastrointestinal tract known to stimulate the GH release through acting mainly on GHRH neurons. These effects are independent from its orexigenic effects exerted on the neighbourings NPY neurons. In addition, ghrelin and GHS (synthetic ghrelin receptor agonists) don’t change neither the firing rate of GHRH neurons, nor synchronize them. These effects are not gender-dependant; by contrast, Somatostatin, the major GH axis inhibitor, generates a sexual dimorphic and rhythmic inhibition of the GHRH neurons electrical activity mediated by its SST1 and SST2 receptors subtypes. These effects are so time-dependant direct and indirect effects and can probably be involved in the generation of the ultradian rhythm of the GH release. After a traumatic brain injury, we found an early and sustained deficiency of the GH release, like those observed in human. No pathological changes are visible in the pituitary gland. Inflammation occurs at the arcuate nucleus, and mainly at the median eminence levels; it involves a strong astrocyte reaction, tanycytes, and microglial and (or) infiltrated immune cells activations. These changes elicit morpho-functional impairments of the median eminence, permeability and leakage of the tanycyte barrier between the blood, CSF and Arc; at the opposite, nothing occur at the periventricular level, where are located SST neurons. Neither the number of GHRH neurons, neither their passive electrophysiological properties changed. Impairments of the activities of the GHRH nerve terminals, maybe associated to impairments of their regulated activity, must explain a GH deficiency.

Les maladies à prions sont des maladies neurodégénératives et transmissibles. Elles sont à l'origine de formes infectieuses comme la maladie de Creutzfeldt-Jakob iatrogène secondaire à un traitement par hormone de croissance d'origine humaine (MCJ post-hGH). La compréhension des facteurs gouvernant la physiopathologie de ces formes demeure parcellaire. Notre objectif a été de les étudier en analysant la cohorte des patients français exposés à l'hGH. Les analyses épidémiologiques, ont montré, à partir de données quantifiées, pour la première fois chez l'homme, une relation entre la dose d'exposition et le risque de développer la maladie d'une part et la durée de la période d'incubation d'autre part. La modélisation de la période d'incubation, a permis d'estimer que 95% des cas sont déjà apparus et d'évaluer l'influence du polymorphisme au codon 129 du gène codant la protéine prion sur la période d'incubation. L'étude descriptive a montré des similarités clinico-pathologiques entre tous les cas de maladies à prion humaines par contamination périphérique laissant supposer un rôle important de la voie d'exposition. Les expériences de transmission à la souris transgénique devraient permettre de valider les hypothèses que nous avons émises sur l'identité des souches présentes dans les lots contaminés. Ce travail a donc permis de mieux caractériser les facteurs impliqués dans la transmission des maladies à prions chez l'homme et de fournir un cadre méthodologique et des informations qui pourraient être utiles pour évaluer le risque de transmission potentielle des autres protéinopathies du système nerveux central pour lesquelles un mécanisme " prion like " a été proposé. / Prion diseases are fatal and transmissible neurodegenerative disorders. Infectious forms include iatrogenic Creutzfeldt-Jakob disease after human cadaver-sourced growth hormone treatment (hGH-iCJD). Our understanding of the factors governing the pathophysiology of infection, upon exposure to an exogenous prion, remains very limited in humans. The aim of this study was to better understand these phenomena using data from the French cohort of patients who were exposed to this at risk treatment. Using Cox hazards model, we provided the first epidemiological evidence of a relationship between dose of exposure and disease occurrence on one hand and incubation time on the other hand. Incubation period modelling by Weibull distribution estimated that 95% of the cases have already occurred. In a descriptive study, we showed that clinical and neuropathological features resembled other forms of infectious prion diseases after a peripheral contamination supporting a major role of the route of exposure. We also performed experimental transmission to transgenic mice expressing human PrP to test our hypotheses about the infecting prion strain that were transmitted to French hGH-iCJD patients. To conclude, we identified factors implicated in human prion transmission and provided a methodological frame and useful information that could help to evaluate the transmission risk associated with other brain proteinopathies such as Alzheimer and Parkinson’s diseases for which a prion-like mechanism has been proposed.

Les tubulines sont des protéines impliquées dans des processus biologiques essentiels à la vie cellulaire. Elles sont polymodifiées en leurs extrémités C-terminales. Différentes techniques ont été utilisées pour caractériser les polymodifications des tubulines. Mais certaines difficultés persistent concernant l’indentification fine de plusieurs structures. Le couplage de spectrométrie de masse à la mobilité ionique représente une avancée technique plus pertinente pour la séparation d’isomères de structures. En effet, la mobilité ionique peut séparer des ions de même rapport m/z en fonction de leur conformation. Dans la première partie de cette thèse, une analyse par mobilité ionique et spectrométrie de masse en tandem a permis la séparation de deux peptides de synthèse mimant des peptides C-terminaux de tubuline α diglycylés. L’hormone de croissance (GH) est une hormone anabolique et un agent dopant pour les sportifs. La disponibilité de la hGH recombinante (rhGH) dans le marché noir a augmenté la fréquence du dopage à la GH. Les tests antidopage approuvés par l’agence mondiale d’antidopage sont confrontés à certaines limites. Dans la deuxième partie de ma thèse, des analyses comparatives de la hGH naturelle et la rhGH ont été réalisées par spectrométrie de masse couplée à la chromatographie liquide en phase inverse pour trouver une différence chimique entre la hGH naturelle et la rhGH. La hGH naturelle extraite des glandes pituitaires de cadavres est glycosylée alors que la rhGH n’est pas modifiée. De manière intéressante, cette glycosylation se trouve sur un peptide protéospécifique de la hGH. Ce travail ouvre une piste pour le développement d’une nouvelle méthodologie pour les tests anti-dopage à la GH. / The tubulins are proteins involved in cellular processes that are essential for cell life. The tubulins are polymodified at their C-terminal extremities. Different techniques have been used to characterize the polymodifications of tubulins. However, some challenges remain in the fine identification of some structures. In fact, mass spectrometry ion mobility can separate ions of the same m/z ratio depending on their conformations. In the first part of this thesis, an ion mobility mass spectrometry analysis allowed the separation of two synthetic peptides that mimic the structure of C-terminal peptides of biglycylated α-tubulins. In order to extrapolate this type of experiment to the C-terminal peptides purified from biological tubulins, we employed an analytical process to analyze these peptides from purified brain tubulins. Growth hormone (GH) is an anabolic hormone and a doping agent used by athletes. The availability of rhGH in the black-market has continuously increased because of doping in sports. The natural and the biosynthetic hGH have identical peptidic sequences. So far, the valid hGH anti-doping tests by the world antidoping agency are based on immunological recognition. However, Immunoassays have their own limitations. Therefore, the next generation analysis of GH has to be more specific and accurate. In the second part of this thesis, mass spectrometry coupled to reversed phase chromatography was used to find chemical differences between the pituitary hGH and the rhGH. The pituitary extracted hGH is glycosylated whereas the biotech product is sugar free. The present work represents an opening towards a novel methodology for a novel hGH anti-doping test.

Toutes les actions biologiques de l'hormone de croissance (GH) sont initiées par l'interaction de l'hormone avec un homodimère de son récepteur spécifique (GHR2) présent au niveau de la surface de ses cellules-cibles. Cette association conduit à l'activation de différentes voies de transduction du signal intracellulaire ainsi qu'à l'internalisation du complexe GH-GHR2, notamment au niveau de la mitochondrie. L'objectif de cette étude est de montrer le mécanisme et l'implication de l'internalisation par les cavéoles dans la régulation de l'action de la GH au niveau de la fonction mitochondriale. Nous avons montré l'importance de la boîte 1 du GHR dans la stimulation de l'activité respiratoire globale ; le transport de la GH par la voie des cavéoles dans la mitochondrie ; l'importance de la localisation intramitochondriale de la GH dans la régulation des complexes II et IV de la chaîne respiratoire. Ces résultats suggèrent une nouvelle voie d'action directe de la GH sur la mitochondrie