Pterocarpus erinaceus Poir. (Fabaceae) est une plante médicinale utilisée dans la prise en charge de nombreuses pathologies dont les maladies à composante inflammatoire au Burkina Faso. Les feuilles, le tronc, et les racines sont utilisés comme remède dans le traitement des dermatoses, de l’inflammation, de l’ulcère, du rhumatisme, de la dysenterie, le paludisme, etc. L’objectif de ce travail était de mener des études phytochimiques et pharmacologiques sur des extraits de Pterocarpus erinaceus Poir. (Fabaceae) afin d’évaluer l’innocuité et l’efficacité de cette plante en vue d’obtenir des pré-requis pour le développement d’un phytomédicament. L’étude phytochimique a été réalisée en utilisant des méthodes chromatographiques (CCM, SPE, CC, VLC, MPLC, CLHP) et spectroscopiques (RMN 1D et 2D). Cette étude a permis d’isoler 18 molécules dont 14 identifiées à savoir la friedeline (2 fois), le lupeol, l’épicatechine, la rutine, la lutéoline, la quercétine-3-O-sophoroside, le kaempferol-3-Osophoroside, la quercétine-3-O-β-glucose, le stigmastérol, la friedeline, le 3α-hydroxyfriedelan-2-one, l’α-sophoradiol et le maltol 6-O-apiofuranoside-glucopyranoside. L’étude sur la toxicité aiguë a montré que les décoctés des feuilles (DECFEU), d’écorces de tronc (DECEC), d’écorces de racines (DECRA) et les extraits méthanoliques des feuilles (MeOH K), d’écorces du tronc (MeOH B) sont considérés comme des substances faiblement toxiques selon l’échelle de toxicité de Hodge et Sterner et de l’OMS. Les effets antiinflammatoires, analgésiques et antipyrétiques des extraits issus des écorces de tronc, des feuilles et des racines ont été validés sur des modèles animaux. Les résultats obtenus dans les tests in vitro (antioxydant, tests sur l’inhibition de la production de TNF α et de nitrite cellulaires, de la peroxydation lipidique et de la lipoxygénase) montrent que les extraits manifestent des effets intéressants; plus particulièrement l’extrait méthanolique des écorces du tronc (MeOH B) qui a le meilleur pouvoir antioxydant (ARP = 5 ; TEAC = 0,9) et la forte inhibition sur la peroxydation lipidique (37,25 %) et sur la lipoxygénase (97,69 %). Par contre l’extrait méthanolique des feuilles (MeOH K) a présenté la forte inhibition à la concentration de 50 μg/mL sur la production de TNF α (37,35 % et 30 %) et de NO (95 % et 50%) dans la culture de macrophages activés par LPS et LPS/IFN γ / Pterocarpus erinaceus Poir. (Fabaceae) is a medicinal plant used in the treatment of several diseases including diseases inflammatory component in Burkina Faso. The leaves, stem and roots are used as a drug in the treatment of skin diseases, inflammation, ulcer, rheumatism, dysentery, malaria. The aim of this study was to carry out phytochemical and pharmacological studies on extracts of Pterocarpus erinaceus Poir. (Fabaceae) to evaluate the safety and efficacy of this plant to obtain the data for the development of a drug. Phytochemical study has been performed using chromatographic methods (TLC, SPE, CC, VLC, MPLC, HPLC) and spectroscopic (1D and 2D NMR). This study has been leading to isolated 18 molecules including 14 identified namely friedelin, lupeol, epicatechin, rutin, luteolin, quercetin-3-O-sophorosid, kaempferol-3-O-sophorosid, quercetin-3-O-β-glucose, stigmasterol, 3α-hydroxyfriedelan-2-on, α-sophoradiol, maltol-6-O-apiofuranosideglucopyranoside. The test on acute toxicity showed that the decoction of the leaves (DECFEU), stem (DECEC), roots (DECRA) and methanol extracts of leaves (MeOH K), stem bark (MeOH B) are considered slightly toxic substances according to the toxicity scale of Hodge and Sterner and WHO. The anti-inflammatory, analgesic and antipyretic extracts from the stem bark, leaves and roots have been validated en animal models. The results obtained in vitro test (antioxidant test, tests on the inhibition of the production of cellular TNF α and nitrite, lipid peroxidation and lipoxygénase) showed that the extracts exhibited effects, especially the methanol extract stem bark (MeOH B) which has the best antioxidant power (ARP = 5; TEAC = 9) and the strongest inhibition of lipid peroxidation (37.25 %) and lipoxygénase (97.69 %). However the methanol extract of leaves (MeOH K) presented strong inhibition at a concentration of 50 μg/mL on the production of TNF α (37.35 % and 30 %) and NO (95 % and 50 %) in the macrophages cultures active by LPS and LPS/INF-γ

Le diabète est caractérisé par une hyperglycémie chronique mais également par un stress oxydant et une inflammation chronique conduisant à des complications cardiovasculaires telles que l'athérosclérose. La curcumine est un polyphénol connu pour ses propriétés antioxydantes et antiinflammatoires. Elle est capable de neutraliser les radicaux libres et les médiateurs inflammatoires impliqués dans le développement des maladies métaboliques. De ce fait, la curcumine peut avoir une action préventive contre le diabète de type 2 et ses complications cardiovasculaires. Cependant la curcumine, comme de nombreux médicaments hydrophobes, est très peu absorbée dans l'organisme. De plus sa métabolisation et son élimination rapide de l'organisme limite ses effets thérapeutiques. Ainsi ce travail de thèse a consisté à mettre en place un système de vectorisation pour le transport de molécules hydrophobes comme la curcumine en utilisant les carraghénanes, des polysaccharides de macroalgues. Pour ce faire, les polysaccharides ont été tout d'abord extraits des macroalgues issues des Mascareignes en mettant en place et en optimisant un protocole d'éco-extraction. Ces polysaccharides ont ensuite été caractérisés par RMN puis fonctionnalisés pour former des micelles de taille nanométrique. Nos résultats montrent que ces nanovecteurs sont biodégradables, non toxiques et permettent d'améliorer l'introduction de la curcumine dans des cellules endothéliales humaines, ainsi que d'accroitre ses propriétés antiinflammatoires. Ces nanomicelles représentent donc potentiellement un moyen de transport prometteur de médicaments hydrophobes tels que la curcumine. / Diabetes is characterized by high blood glucose but also by an oxidative stress and a chronic inflammation which lead to cardiovascular complications like atherosclerosis. Curcumin is a polyphenol known for its antioxidant and anti-inflammatory properties. It can react against free radical and downregulate inflammatory factors involved in the development of metabolic diseases. Therefore, curcumin can prevent the occurrence of type 2 diabetes and its cardiovascular complications. However, as many others hydrophobic drugs, curcumin is poorly incorporated in the body. Furthermore, its rapid biotransformation and elimination from the body limit its therapeutic effects. This PhD work consisted in the development of a drug delivery device for hydrophobic drugs like curcumin using carrageenan which are polysaccharides from seaweeds. For this, polysaccharides were first extracted from seaweeds of the Mascareignes by implementing and optimizing an eco-extraction protocol. After their characterization by NMR, these polysaccharides were then functionalized to form nanometric micelles. Our results showed that these biodegradable nanomicelles were non-toxic and allowed the enhancement of curcumin uptake by human endothelial cells and its anti-inflammatory properties. They thus potentially represent a promising device for drug delivery such as curcumin.

L'huile d'olive est la principale source d’apports lipidique dans le régime méditerranéen. Elle est reconnue comme une source de nutriments et est à l’origine de plusieurs effets biologiques bénéfiques pour la santé. Plusieurs études montrent notamment que la consommation d'huile d'olive peut être efficace dans le traitement de maladies cardiovasculaires. Cependant, peu d'études mettent en évidence un effet antiinflammatoire, antiallergique et anti-Alzheimer de l’huile d’olive. De même, aucune étude n’a déterminé un lien entre ces effets et les variétés d’olives dont sont issues les huiles ainsi que les composés présents responsables de ces effets. Le but de ce travail est donc d'évaluer l'effet biologique, et plus particulièrement le potentiel antiinflammatoire et antiallergique des composés hydrophiles obtenus après extraction en phase solide (SPE-Diol), à partir de plusieurs variétés d’huiles d'olive extra vierge (EVOO) issues de trois années de récolte différentes. L'effet neuroprotecteur de la variété Picholine, contre la maladie d'Alzheimer a également été évalué. Les résultats montrent que l'effet anti-inflammatoire et l’effet anti-allergique varies de façon concentration dépendante et en fonction de la variété d’EVOO. De plus, nous avons mis en évidence que la variété de Picholine a un effet neuroprotecteur. L’ensemble de ce travail a établi une corrélation entre des activités anti-inflammatoire, anti-allergique et anti-Alzheimer des huiles d’olives issues de plusieurs variétés et les différents composés présents, ce qui a permis de mettre en avant la variété Picholine. / Olive oil is the primary source of fat in the Mediterranean diet. It is not only known as a distinctive source of nutrients but also as an origin of several biological effects that represent a very important factor for the health. Several studies demonstrate that olive oil consumption has to be effective against heart and cardiovascular diseases. Few studies show up the anti-inflammatory, the anti-allergic and the anti-Alzheimer effects of olive oil but there is no study about the cultivar effect and the interference that could occur between the different olive oil compounds. The aim of this work is to evaluate the biological effect and more particularly the potential anti-inflammatory and anti-allergic of hydrophilic components obtained by solid phase extraction (SPE-Diol) of different extra virgin olive oil (EVOO) cultivars and from three different harvest years. Moreover the neuroprotective effect of Picholine cultivar against Alzheimer’s disease was also studied. The results show that the anti-inflammatory and the anti-allergic activities differ depending on the EVOO cultivar and they are concentration-dependent. The results show also that Picholine cultivar has an anti-Alzheimer activity. All of these studies have established a correlation between the anti-inflammatory, the anti-allergic and the anti-Alzheimer effects of different EVOO cultivars and different compounds present, which enabled us to highlight the Picholine cultivar.

L’acné vulgaris est considérée comme l’une des maladies de la peau les plus communes. Sa pathologie n’est pas encore totalement élucidée mais Cutibacterium acnes (précédemment Propionibacterium acnes), est considérée comme l’un des facteurs principaux de son développement. Cette bactérie est caractérisée par une importante variabilité génomique et les souches de ribotype 4 et 5 (RT4 et RT5) ont été associées à l’acné tandis que celles de RT6 sont considérées comme commensales. Les différences physiologiques de ces types de C. acnes en fonction de leur environnement (différents milieux de culture) a été étudiée. De plus, un lien a été décrit entre l’acné et le stress, l’utilisation de produits cosmétiques sans conservateurs est en plein essor et les bactéries sont capables de réagir à des facteurs locaux par des changements métaboliques importants. Dans ce contexte, l’impact de deux catécholamines et de deux produits cosmétiques a également été testé. Cette étude montre que les différents types de C. acnes sont adaptés à des niches écologiques différentes : les souches acnéiques semblent adaptées à un développement dans les glandes sébacées tandis que les souches commensales se trouveraient plutôt en surface et en haut du follicule pileux. De plus, le type acnéique semble associé à un potentiel inflammatoire plus important, ce qui conforte sa possible implication dans l’acné. Les catécholamines (épinéphrine et norépinéphrine) peuvent stimuler leur capacité de formation de biofilm et C. acnes traité avec ces molécules peut stimuler la lipogenèse des sébocytes. Un lien pourrait donc être fait entre le stress et le rôle potentiel de C. acnes dans l’acné. D’autre part, cette étude montre également que le biofilm de C. acnes peut être diminué en présence d’eau thermale d’Uriage et/ou d’un polysaccharide riche en rhamnose (PS291®). / Acne vulgaris is one of the most common skin diseases. Its pathogenesis is still unclear but Cutibacterium acnes (former Propionibacterium acnes) is considered as essential for its development. This bacterium is characterized by high genomic variability and some strains as ribotype 4 and 5 (RT4 and RT5) strains are highly associated with acne whereas RT6 strains are enriched in healthy skin. The physiological differences between these C. acnes types were evaluated dependently of their environment (culture media). Moreover, a link between acne and stress has been described, the use of preservative-free-cosmetics is burgeoning and bacteria can react to local factors by important metabolic changes. In this respect, two catecholamines and two cosmetic compounds were also tested. This study shows that the different C. acnes types are adapted to different ecological niches: acneic strains are adapted to sebaceous glands whereas non-acneic strains are more adapted to the skin surface and the upper hair follicle. Moreover, the acneic type seems associated to a more important inflammatory potential, which consolidates its possible implication in acne. The catecholamines can stimulate its biofilm formation and C. acnes treated by these molecules can stimulated the lipogenesis in sébocytes. Then, this study highlights the existence of a link between stress and the potential role of C. acnes in acne. Elsewhere, this study shows that the biofilm of C. acnes can be inhibited by Uriage thermal water and/or a rhamnose-rich polysaccharide (PS291®).

La migraine constitue un problème de santé publique ayant un impact négatif majeur dans la vie quotidienne des patients. Douze pour cent de la population mondiale souffre de migraine et son coût est évalué à 18 milliards d'euros par an dans la communauté européenne. La fréquence des crises peut augmenter au cours du temps chez certains migraineux, faisant ainsi évoluer une migraine épisodique (0 à 14 jours de crises par mois) en migraine chronique (plus de 15 jours de crises par mois). Ce processus est qualifié de transformation de la migraine. La fréquence des crises semble être un facteur important dans ce processus. Utilisant des approches comportementales, électrophysiologiques, immunohistologiques(expression de la protéine Fos), nous avons identifié une partie des mécanismes neurobiologiques impliqués dans la transformation des céphalées. En effet, en développant un modèle animal de stimulation chimique répétée des méninges nous avons évalué (1) le rôle de l'intensité et de lafréquence sur la sensibilité cutanée (2) la sensibilisation des neurones de la corne dorsale spinale et trigéminale (3) l'efficacité du traitement de fond de référence de la crise, le propranolol (4) l’implication du tronc cérébral (le locus coeruleus (LC) et la substance grise periacqueducale (PAG)) dans la sensibilisation des neurones trigéminaux et spinaux (5) l'implication du LC dans les modifications de la sensibilité cutanée induite par la stimulation chimique des méninges. Notre étude comportementale révèle que la topographie (céphalique et/ou extracéphalique) et la nature (statique ou dynamique) de l'allodynie induite par la stimulation chimique des méninges est sous l'influence de deux facteurs : l'intensité et la fréquence de la stimulation, qui peuvent entraîner sa persistance. Nos études électrophysiologiques et comportementales confirment que l'allodynie cutanée céphalique et extracéphalique est le reflet de la sensibilisation des neurones trigéminaux cervicaux et spinaux, qui peut devenir persistante. Le propranolol, permet de prévenir la modification de la sensibilité cutanée ainsi que l'altération de l'activité des neurones trigéminaux et spinaux. Nous avons également observé la sensibilisation de deux structures du tronc cérébral : la PAG et la PAG qui se traduisent par une altération persistante des CIDN. Cependant le propranolol semble prévenir l'altération de tous ces phénomènes via l'inhibition d'une seule structure le LC et non la PAG. En effet, nos microinjections de propranolol dans le LC permettent de prévenir toutes les modifications induites par la stimulation chimique des méninges. En conclusion ces résultats suggèrent que la fréquence et l'intensité des crises de migraine sont deux facteurs de risque endogène de transformation des céphalées. Un marqueur de cettetransformation est l'allodynie, qui est le reflet clinique de la sensibilisation centrale des neurones de la corne dorsale. Cette sensibilisation centrale est due à l'arrivée directe d'information provenant des méninges mais également à une altération de l'activité neuronale du LC. Nous pouvons également dire que le propranolol constitue un excellent choix dans le traitement de la crise migraineuse étant donné qu'il prévient toutes les modifications induites par la stimulation chimique des méninges et qu'il agit via le LC. / Migraine is a public health problem having a major negative impact on the daily lives of patients. Twelve percent of the world population suffers from migraine and its cost is estimated at $ 18 billion per year in the European Community. The frequency of attacks may increase over time in some migraineurs, thus evolve episodic migraine (0-14 days crises by month) in chronic migraine (more than 15 days of attacks by month). This process is called transformation of migraine. Frequency of headache attacks at baseline appears to be an important risk factor for this process. Using behavioral electrophysiological, and immunohistochemical (expression of Fos protein) approaches, we have identified some of the neurobiological mechanisms involved in the transformation of migraine. Indeed, developing an animal model of repeated chemical stimulation of the dura, we evaluated (1) the role of the intensity and frequency of chemical stimulation (crisis) on skin sensitivity (2) sensitization of second order trigeminal and spinal neurons (3) the effectiveness of font treatment reference of the crisis, propranolol (4) the involvement of the brainstem (locus coeruleus (LC) and periacqueductal grey matter (PAG)) in the sensitization of trigeminal and spinal neurons and (5) the involvement of LC changes in skin sensitivity induced by chemical stimulation of the dura. Our behavioral study reveals that topography (cephalic and / or extracephalic) and nature (static or dynamic) of allodynia induced by chemical stimulation of the dura is under the influence of two factors: intensity and frequency of stimulation, which may lead to its persistence. Our electrophysiological and behavioral studies confirm that the cephalic and extracephalic cutaneous allodynia reflects awareness of trigeminal and spinal neurons, respectively, which may become persistent. Propranolol permits to prevent changes in cutaneous allodynia, and trigeminal and spinal sensitization. We also observed the awareness of two brainstem structures: the PAG and LC which result in a persistent alteration of DNIC. However propranolol appears to prevent the alteration of these phenomena via inhibition of a single structure LC and not the PAG. Indeed, our microinjection of propranolol in the LC can prevent any changes induced by chemical stimulation of the dura. In conclusion these results suggest that the frequency and intensity of migraine attacks are two endogenous risk factors of migraine transformation. A marker of transformation is allodynia, which is the clinical expression of central sensitization of the dorsal horn neurons. This central sensitization is due to the direct arrival of information from the dura but also to an alteration of neuronal activity in LC. Based on these findings, one can suggest that patients with frequent and/or severe migraine attacks take as early as possible a migraine prophylactic treatment. This treatment should prevent the cumulative adverse functional consequences on the central nervous system of the activation of dural nociceptors.

Favorisant plusieurs altérations physiologiques et autres conditions telle l'instabilité génomique, l'inflammation chronique joue un rôle central de l'initiation jusqu'au développement du cancer. Cette condition requiert la contribution de plusieurs types cellulaires et de médiateurs inflammatoires telle que la protéine transductrice du signal et activatrice de la transcription 3 (STAT3). Cette dernière est un médiateur majeur dans l'induction et le maintien d'un microenvironnement tumoral inflammatoire. En effet, la phosphorylation de STAT3 est essentielle à la régulation et à la transcription de plusieurs facteurs de croissance et cytokines incluant la cyclooxygénase-2 (COX)-2 et l'interleukine-6 (IL6), mais par son rôle de transducteur, elle répond aussi à plusieurs stimuli tant endogènes qu'environnementaux. Une des voies les plus importantes à cet effet est celle de JAK/STAT3. Une boucle rétroactive d'activation de STAT3 alimente d'ailleurs les processus impliqués dans le développement tumoral comme la prolifération, l'anti-apoptose, l'angiogenèse et la métastase. Les objectifs de notre étude sont, dans un premier temps, d'évaluer les effets de 5 polyphénols connus pour leur propriété anti-angiogénique; la lutéoline (Lut), l'apigénine (Api), l'épigallocatéchine gallate (EGCG), la delphinidine (Dp) et l'acide éllagique (EA), sur différentes étapes de l'angiogenèse déclenchée par l'IL-6 et d'en déterminer le mécanisme d'action au niveau moléculaire. Dans un deuxième temps, nous avons évalué chez les cellules souches mésenchymateuses (MSC) ayant un phénotype pro-inflammatoire induit par la concanavaline A (ConA), l'implication de la métalloprotéinase membranaire matricielle de type-1 (MT1-MMP) dans l'activation de STAT3 et l'expression de COX-2. Les résultats ont montré principalement que la Lut et l'Api inhibent très significativement la prolifération, la migration et la tubulogenèse des cellules endothéliales (EC) induite par l'IL-6 via la voie JAK/STAT3. En deuxième lieu, chez les MSC, la MT1-MMP semble être un contributeur important dans le phénotype pro-inflammatoire et implique également la voie JAK/STAT3. De façon inattendue l'inactivation de STAT3 potentialise l'expression de COX-2. Étant donné que les MSC sont recrutées aux sites inflammatoires de plusieurs cancers, ces résultats confirment l'importance de la MT1-MMP dans la régulation de la signalisation intracellulaire pro-inflammatoire des MSC. L'action double de STAT3 régulé par la MT1-MMP, montre son rôle majeur comme contributeur dans l'équilibre de l'expression de COX-2. Ce mécanisme permettrait ainsi aux MSC de s'adapter au microenvironnement inflammatoire pro-tumoral. Connaissant la diversité des polyphénols d'origine alimentaire et leur potentiel anti-inflammatoire, anti-angiogénique et anticancéreux on a aussi montré dans le cadre de cette étude que le potentiel de l'activité anti -inflammatoire de la Lut et d'Api permet, en partie d'expliquer leur activité anti-angiogénique et anti-cancer. Ainsi, ces flavones pourraient non seulement servir de base de recherche d'agents thérapeutiques anti-angiogéniques minimisant la résistance aux agents chimiothérapeutiques, mais aussi mettre en lumière le rôle majeur de l'alimentation dans la prévention du cancer. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : STAT3, MT1-MMP, angiogenèse, inflammation, IL6, COX-2

Parmi les manifestations cliniques du paludisme où P. falciparum est le principal responsable des formes graves, les manifestations pulmonaires sont souvent sous-estimées. Malgré de nombreuses études tentant de mieux comprendre les mécanismes inflammatoires mis en jeu dans l'aggravation de la maladie, des zones d'ombres persistent. Pour étudier les interactions hôte-parasite et identifier des biomarqueurs de classification et d'évolutivité de l'accès palustre, nous avons effectué une étude de cohorte longitudinale prospective à l'Hôpital Monkole de Kinshasa, par une approche combinée immunologique et transcriptomique sur 30 jours. L'étude devant porter initialement sur les atteintes pulmonaires a été recentrée sur l'étude de la sévérité de l'accès palustre devant le peu de patients présentant des atteintes pulmonaires.A travers l'approche immunologique, une réponse pro-inflammatoire de type Th1 modérée est activée à l'admission des patients impaludés. L'approche transcriptomique a permis de le relier à une activation modérée des monocytes/macrophages médiée par la voie de signalisation de l'IL-12, toutefois plus importante chez les accès graves. L'infection palustre, et plus particulièrement l'accès grave paraissent être fortement sous dépendance de la réponse Th17 et plus particulièrement à l'activité des neutrophiles. La mise en place d'une réponse Th2 est également observée chez les patients impaludés. A J7, la réponse Th2 est majoritaire, associée à une importante activité hématopoïétique. A J30, les patients sont guéris et présentent globalement un profil similaire aux témoins.Ces résultats sont à confirmer et à approfondir par une augmentation de notre cohorte. / Among complications of the malaria access, mostly due to P. falciparum, the pulmonary injuries are often underestimated. Despite numerous studies trying to better understand the inflammatory mechanisms involved in disease worsening, they are still poorly understood. In view to study the host-parasite interactions and identify biomarkers according to severity of malaria, a prospective longitudinal cohort study was carried out in Monkole Hospital (Kinshasa) through a combined immunological and transcriptomic approach, with a follow up on 30 days. Initially, the study concerned the pulmonary injuries, but was focused on the the severity of malaria because of a weak patients number with lung damages.The immunological approach highlighted a moderate Th1 pro-inflammatory response at admission. The transcriptomic approach allowed to connect it with a moderate activation of monocytes/macrophages, mediated by IL-12 signaling pathway, higher in severe malaria. Malaria infection, particularly severe malaria, appears to be strongly dependent on Th17 response, especially to neutrophil activity. The establishment of a Th2 response is also observed in malaria patients. On day 7, Th2 response is predominant, associated with significant hematopoietic activity. On day 30, patients are cured and present a similar profile to healthy controls.These results have to be confirmed with an increased cohort.

Les hépatopathies médicamenteuses survenant sur un mode idiosyncrasique représentent un obstacle majeur au développement de médicaments et sont à l’origine du retrait du marché de nombreux d’entre eux. Un des mécanismes mis en cause est lié à la survenue d’un épisode inflammatoire aigu qui, lors d’un traitement médicamenteux, sensibiliserait le foie pour les effets indésirables des médicaments, mettant en évidence leur toxicité idiosyncrasique. A l’heure actuelle, la détection précoce de médicaments potentiellement hépatotoxiques dans un contexte inflammatoire avant leur mise sur le marché, reste encore difficile et leurs mécanismes sous-jacents ne sont pas clairement élucidés. Dans ce contexte, notre travail s’articule sur 3 axes : 1) Développer un nouveau modèle cellulaire in vitro humain, adaptable au criblage à haut débit prédictif d'hépatotoxicité idiosyncrasique liée à un stress inflammatoire, basé sur l’exposition synergique des cellules HepG2 cultivées dans des conditions particulières exposées à des médicaments potentiellement idiosyncrasiques et des médiateurs pro-inflammatoires(LPS et TNF- ).2) Elucider les mécanismes sous jacents de la toxicité de 4 médicaments idiosyncrasiques connus (trovafloxacine, nimésulide, télithromycine et néfazodone), en mettant l'accent sur le stress oxydatif, la stéatose et la cholestase 3) Etudier les mécanismes moléculaires sous-jacents de la mort cellulaire observée lors d’une hépatotoxicité idiosyncrasique liée à un stress inflammatoire. Ainsi, nous avons développé un modèle cellulaire humain prédictif d’hépatotoxicité idiosyncrasique liée à un stress inflammatoire sensible, spécifique et applicable au criblage en haut débit d’un grand nombre de médicaments. Pour cela, nous avons étudié dans ce modèle, les effets toxiques de quatre médicaments testés et élucidé leurs mécanismes. La trovafloxacine exerce un effet cholestatique par diminution de l’expression et de l’activité de MDR1 et MRP2. Le nimésulide favorise l'accumulation intracellulaire de radicaux superoxydes en plus de son potentiel cholestatique par inhibition de l’activité MRP2. La télithromycine favorise une hépatotoxicité principalement via un mécanisme cholestatique impliquant l’inhibition de MDR1. La néfazodone favorise l'accumulation des radicaux superoxydes en plus de son potentiel stéatosique important et de son effet inhibiteur sur les deux transporteurs MDR1 et MRP2. Bien que chaque médicament idiosyncrasique testé présente un mécanisme de toxicité différent, ils ont tous entraîné une mort hépatocellulaire amplifiée en présence de LPS et TNF- , via la voie apoptotique intrinsèque pour la trovafloxacine, extrinsèque pour la néfazodone et les deux voies de l'apoptose pour le nimésulide et la télithromycine. Le potentiel apoptotique amplifié des quatre médicaments s'est avéré être médié par la surexpression de Bax et de caspase 8 via un mécanisme dépendant de ERK ½. Nos résultats indiquent que notre modèle peut être utilisé non seulement comme un outil préclinique pour l'identification de nouveaux médicaments qui pourraient être potentiellement hépatotoxiques lors d’un stress inflammatoire, mais aussi pour l'élucidation de leurs mécanismes. / Idiosyncratic adverse drug reactions (IADRs) are considered as an important subset of ADRs, accounting for approximately 13% ofall acute liver failure cases and representing one of the leading causes for post-marketing drug withdrawal (Shaw et al. 2010). The lack of effective in vitro or in vivo models able to predict the hepatotoxic potential of idiosyncratic drugs before being approved formarketing on one hand, and the ambiguity of the mechanisms underlying their hepatic pathogenesis on the other hand render IADRs a perplexing human health problem (Shaw et al. 2010). Accordingly, the work presented in this thesis was based on three main objectives: 1) Development of a high throughput human-based cellular model for the prediction of inflammation associated idiosyncratic drug-induced hepatotoxicity; based on the synergistic exposure of HepG2 cells to potentially hepatotoxic drugs and proinflammatory mediators (LPS and TNF- ). 2) Elucidation of the hepatotoxic mechanisms underlying four known idiosyncratic drugs (trovafloxacin, nimesulide, telithromycin and nefazodone) with emphasis on oxidative stress, steatosis and cholestasis.3) Investigation of the molecular mechanisms underlying drug-inflammation synergistic induction of hepatocellular death Firstly, the results attained in this thesis demonstrated that the developed model is sensitive, specific and applicable to high throughputtoxicity screening of different categories of drugs. Secondly, our results demonstrated that the inflammation associated hepatotoxicpotentials of the four tested idiosyncratic drugs are mediated as follows: trovafloxacin exerts a cholestatic potential that involves thedown-regulation of both MDR1 and MRP2. Nimesulide promotes the intracellular accumulation of superoxide anions in addition topotently inhibiting MRP2. Telithromycin promotes hepatotoxicity predominately via a cholestatic mechanism that involves the downregulation of MDR1. Nefazodone favors the accumulation of superoxide anions in addition to its prominent steatotic potential and inhibitory effect on both MDR1 and MRP2. Although each of the idiosyncratic drugs exhibited a different mechanism of toxicity they all induced amplified hepatocellular death in presence of LPS and TNF- , which proved to be mediated via the intrinsic apoptotic pathway for trovafloxacin, the extrinsic for nefazodone and both apoptotic pathways for nimesulide and telithromycin. The amplified apoptotic potential of the four drugs proved to be based on the up-regulation of Bax and caspase 8 via an ERK½-dependent mechanism. These results indicate that the presented drug-inflammation model constitute an effective pre-clinical tool not only for the detection of inflammation-associated hepatotoxic drugs but also for the elucidation of their underlying mechanisms.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Suite à des observations cliniques minutieuses réalisées, en particulier, dans le service de Néphrologie de l’hôpital Érasme à Bruxelles, la néphrotoxicité et l’oncogénicité des acides aristolochiques contenus dans les plantes médicinales utilisées en médecine traditionnelle chinoise ont été démontrées. La néphrotoxicité se traduisait par une néphrite interstitielle fibrosante chronique conduisant à l’insuffisance rénale terminale. Ces constatations ont amené à développer, au laboratoire de Néphrologie Expérimentale de la Faculté de la Médecine de l’ULB, un modèle expérimental de la fibrose rénale interstitielle chez le rat, par l’injection sous-cutanée des acides aristolochiques. L’objet du présent travail est d’utiliser ce modèle pour caractériser l’atteinte tubulo-interstitielle et identifier les mécanismes qui vont de l’intoxication de la cellule tubulaire à la fibrose interstitielle chronique. Nous avons ainsi particulièrement étudié :la nécrose et l’apoptose des cellules épithéliales tubulaires, la transition épithélio-mésenchymale des cellules épithéliales tubulaires proximales, l’atrophie tubulaire, le rôle de l’infiltrat inflammatoire interstitiel et des cytokines pro-inflammatoires et pro-fibrosantes. L’introduction inscrira d’abord notre travail dans le cadre général de l’insuffisance rénale chronique et soulignera, dans ce domaine, l’importance du secteur tubulo-interstitiel, pour ensuite retracer l’histoire de la néphropathie aux acides aristolochiques. Nos matériels, méthodes et résultats sont fournis par des copies de trois publications. Ces résultats sont ensuite transversalement discutés, mécanisme par mécanisme. La discussion met l’accent sur l’apport spécifique de nos travaux concernant chacun des mécanismes étudiés. Nous terminerons par l’évocation de quelques perspectives que ce travail est susceptible d’ouvrir. RESUMÉLa néphropathie aux acides aristolochiques (NAA), initialement appelée néphropathie aux herbes chinoises, se caractérise par une progression rapide de l’insuffisance rénale chronique vers le stade terminal. Cette évolution a été attribuée aux lésions tubulo-interstitielles caractéristiques :fibrose interstitielle pauci-cellulaire et atrophie tubulaire sévères. Cependant, les mécanismes impliqués dans l’évolution péjorative de la NAA n’ont pas été élucidés. Divers paramètres biologiques et histologiques ont donc été explorés au cours de la NAA dans le modèle expérimental développé chez le rat Wistar mâle. Le protocole expérimental a consisté à administrer à deux groupes de rats Wistar mâles âgés de 4 semaines des injections sous-cutanées quotidiennes de 10 mg/kg d'AA (rats AA) ou d’un volume correspondant du solvant (témoins) pendant 35 jours. A l’opposé des témoins (structure et fonction rénales normales), une phase d’insuffisance rénale aiguë et transitoire, secondaire à une nécrose tubulaire a été démontrée chez les rats intoxiqués par les AA aux jours 4 et 5. Un infiltrat de cellules mononucléées a été observé dès le 3ème jour jusqu’au jour 35. A partir du jour 10, une atrophie tubulaire et une fibrose interstitielle progressive ont été objectivées. Chez les rats exposés aux AA, la perte du phénotype épithélial par les cellules épithéliales tubulaires proximales (CETP) (disparition de l’expression baso-latérale de la N-cadhérine) a été observée dès le jour 2, en parallèle à l’acquisition du phénotype mésenchymateux (expression de la vimentine). Aucune migration de CETP « dédifférenciées » vers l’interstitium n’a été objectivée malgré la rupture de la membrane basale tubulaire. L’accumulation de myofibroblastes, exprimant l’« alpha smooth muscle actin» était évidente au sein de l’épithélium tubulaire en dégénérescence et dans l’interstitium riche en collagène de type I et III autour des tubes atrophiques. L’apoptose de CETP (expression de la forme active de la caspase-3) était présente dès le jour 5. Au-delà du 10e jour, un défaut de la régénération de CETP a été démontré. Une augmentation significative de l’excrétion urinaire du « Monocyte Chemoattractant Protein-1 » et du « Transforming Growth Factor-β» (TGF-β) a été mesurée durant la phase chronique. Les amas de monocytes/macrophages (Mn/Mφ) et de lymphocytes T CD45RC+, CD3+, CD4+ et CD8+ étaient présents dans l’interstitium des stries médullaires et la partie externe de la médullaire externe (segment S3 des tubes proximaux). L’activation et la prolifération des Mn/Mφ ont été confirmées respectivement par double immunomarquage ED1/complexe majeur d’histocompatibilité de classe II et ED1/Ki-67. La cytotoxicité des cellules CD8+ a été d émontrée par des lésions de tubulite. Une sous-population de lymphocytes T CD8+CD103+a été retrouvée. L’expression du TGF-β et de la protéine nucléaire phosphorylée smad 2/3 était augmentée dans les cellules inflammatoires et les CETP. Ce travail démontre :1) la présence d’une insuffisance rénale aiguë transitoire suite une nécrose tubulaire aiguë méconnue; 2) une induction précoce de la transition épithélio-mésenchymale, un échec de la régénération et une apoptose des CETP étant à l’origine de l’atrophie tubulaire; 3) une inflammation interstitielle précoce et persistante (Mn/Mφ activés, lymphocytes T cytotoxiques CD8+ et sous-population de lymphocytes T CD8+C103+); 4) l’implication du TGF-β dans la fibrogenèse par la voie de signalisation intracellulaire de smad 2/3.En conclusion, au cours de la NAA expérimentale, une intense réaction inflammatoire associée à une sécrétion de TGF-β et à une activation des fibroblastes résidents représentent les mécanismes-clés conduisant à une atrophie tubulaire définitive et à une fibrose interstitielle chronique à partir d’une intoxication tubulaire majeure. Ces observations offrent des perspectives thérapeutiques prometteuses pour la prévention de la fibrose rénale interstitielle et, par voie de conséquence, de la progression des maladies rénales chroniques. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished