Chez les insectes, le succès reproducteur est intimement lié aux ressources nutritives dont dispose la femelle ainsi qu'à leur allocation au sein de l'organisme. Grâce à une étude physiologique détaillée du nourrissage sur l'hôte chez deux ectoparasitoïdes synovigéniques nous avons identifié et quantifié les nutriments obtenus lors du nourrissage sur l'hôte et testé leurs effets sur les traits d'histoire de vie des femelles. Nous avons ainsi prouvé que les parasitoïdes consomment l'hémolymphe de leur hôte lors du nourrissage sur l'hôte. Nous avons également démontré qu'il existe un lien direct entre nourrissage sur l'hôte et fécondité. Nos résultats montrent également que les principaux sucres obtenus au cours du nourrissage sur l'hôte, le tréhalose et le saccharose, sont responsables de l'augmentation de survie observée suite au nourrissage. Le nourrissage sur l'hôte permet donc aux femelles d'assurer les dépenses métaboliques liées aussi bien à la maintenance qu'à la fécondité.

Nous avons étudié les mécanismes d'impact de l'algue envahissante Caulerpa taxifolia (Vahl) C. Agardh sur les poissons en Méditerranée, en particulier à l'aide d'une étude approfondie sur une espèce « modèle » : Symphodus ocellatus (Forsskål). Un suivi des peuplements de poissons ainsi que des expérimentations in situ ont été réalisés au niveau du département des Alpes-Maritimes, sur des milieux colonisés par l'algue et des milieux témoins. Caulerpa taxifolia qui forme des prairies de frondes très denses et hautes, de la fin de l'été jusqu'au début de l'hiver, représente une gêne physique pour l'accès à la nourriture benthique et aux microhabitats. Le suivi de deux récifs artificiels crées in situ a montré que l'envasement et l'obstruction de cavités par C. taxifolia diminuent la capacité d'accueil d'un milieu rocheux pour la faune ichtyologique. La raréfaction d'abris convenables mène à une augmentation de la mortalité des petits individus par prédation. L'étude de contenus digestifs ainsi que des acides gras corporels chez S. ocellatus montre un changement de régime alimentaire sur les milieux envahis (augmentation de la consommation de plancton au détriment des proies benthiques). En aquarium, nous avons montré que l'accessibilité aux proies benthiques diminue avec la densification de l'algue. Nous avons observé in situ que C. taxifolia pose également le problème de l'accès et de la détection des proies benthiques pour les rougets de roche Mullus surmuletus. Sur les milieux colonisés, le bilan énergétique global se traduit par des déficits de 21% dans le contenu lipidique corporel chez les jeunes S. ocellatus et de 59% dans les lipides de stockage du foie ainsi que par un déficit pondéral au niveau du foie et des ovaires chez les femelles reproductrices. Cependant, la qualité des œufs n'est pas affectée. Par ailleurs, in situ, les toxines de C. taxifolia n'ont pas d'influence sur le succès de développement embryonnaire de S. ocellatus.

Pour valider une suite de biomarqueurs cellulaires en milieu dulçaquicole, nous avons étudié la structure des systèmes lysosomal et peroxysomal et les variations de contenus en lipofuscines et lipides neutres insaturés dans les tissus digestifs de plusieurs invertébrés, à travers une approche couplant histochimie et analyse d'images. Les expérimentations in situ et bioessais à plus ou moins long terme ont montré la pertinence des réponses cellulaires étudiées pour la mise en évidence de gradients de contamination. Les profils de réponse les plus communs chez les mollusques incluent un gonflement lysosomal, des déplétions de lipides neutres insaturés, une accumulation de lipofuscines et/ou un système peroxysomal plus volumineux. Ces réponses cellulaires précoces peuvent être associées, au niveau individuel, à une désynchronisation de la reproduction entre individus ou à une diminution de l'indice de condition. L'étude mensuelle à long terme a souligné l'absence de niveaux de base saisonniers de ces biomarqueurs et l'influence importante de la disponibilité trophique sur les contenus tissulaires en lipides neutres. Une mise en dépuration de 15 jours du bivalve, Dreissena polymorpha, sur son site d'origine, n'a pas montré de réversibilité du profil des réponses cellulaires à un gradient de contamination in situ, mais elle a tout de même de limité la déplétion des lipides neutres. Les réponses cellulaires les plus précoces et discriminatives sont le gonflement lysosomal et la déplétion en lipides neutres. Une comparaison d'outils d'analyse intégrative a montré le pouvoir discriminatif accru de la suite de biomarqueur entière, par rapport aux réponses individuelles.

Les cellules de la lignée d'hépatome HepaRG sont des progéniteurs bipotents capables de se différencier à confluence en cellules biliaires et en hépatocytes exprimant un large éventail de fonctions spécifiques du foie notamment plusieurs enzymes clés de détoxication. Ce système cellulaire constitue un modèle unique pour mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires régissant le processus de différenciation du progéniteur hépatique vers l'hépatocyte ou encore certains aspects de régulation du cycle cellulaire de l'hépatocyte. Par ailleurs, il offre un modèle cellulaire alternatif aux cultures primaires d'hépatocytes humains pour des applications en pharmacotoxicologie. Cependant, ces cellules expriment un niveau relativement limité d'un important cytochrome P450, le CYP2E1, restreignant leur utilisation pour les études de toxicologie des drogues métabolisées par cette voie. Nous avions comme objectif d'établir des protocoles efficaces de transfection afin d'augmenter l'expression du CYP2E1 dans les cellules HepaRG. Des protocoles de transfection efficaces ont été établis en utilisant l'électroporation et des lipides cationiques appartenant aux lipophosphonates et lipophosphoramidates. Ces approches nous ont permis d'augmenter significativement le niveau d'expression et d'activité du CYP2E1 dans les cellules HepaRG différenciées ouvrant de nouvelles perspectives pour des études de métabolisme et de toxicité des drogues dépendantes du CYP2E1. La mise au point de ces protocoles de transfection a été mise à profit pour aborder d'autres applications notamment la répression par siARN de l'expression du récepteur aux amines aromatiques hétérocycliques AhR. Nous avons pu par électroporation dans des cellules HepaRG différenciées démontrer que AhR est au moins en partie responsable de l'induction des CYP1A1 et 1A2 par les amines aromatiques hétérocycliques PhIP et MeIQx. Toujours en utilisant un protocole d'électroporation, nous avons également établi une lignée HepaRG recombinante exprimant de façon constitutive l'hepcidine en fusion avec la Green Fluorescent Protein (GFP). Cette lignée constitue un nouvel outil d'étude du processus de maturation et de sécrétion de l'hepcidine un régulateur hormonal central du métabolisme du fer. Enfin, dans une dernière partie du travail, nous avons abordé un nouveau type de vectorisation : des nanoparticules synthétisées à partir de poly-acide malique dans le but d'encapsuler des principes actifs anticancéreux pour des applications potentielles dans le ciblage du carcinome hépatocellulaire. Une première étape a consisté à étudier la toxicité in vitro de ces particules sur plusieurs lignées cellulaires puis d'évaluer leur potentiel d'encapsulation de principe actif en utilisant la doxorubicine comme molécule de référence.

Le gari, une semoule de manioc (Manihot esculenta, Crantz) fermentée, gélifiée et déshydratée, représente le produit alimentaire le plus populaire de lAfrique de lOuest. Les bactéries lactiques constituent lun des plus importants groupes de micro-organismes impliqués dans létape de la fermentation du manioc, principalement en raison de leurs rôles établis dans le développement de la saveur et la préservation des aliments obtenus. Dans le but de fournir au consommateur un produit sain, de qualité organoleptique constante et acceptable, des efforts damélioration et de contrôle de la fermentation du manioc ont été entrepris. Seize souches de bactéries lactiques ayant des caractéristiques technologiques appropriées, ont été précédemment isolées et sélectionnées au cours de la fermentation du manioc en vue de leur utilisation comme culture starter pour la production de gari. Lobjectif de ce travail est de contribuer à un meilleur contrôle de la fermentation du manioc à travers la production dun starter de bactéries lactiques lyophilisées pour la production de gari. A lissue de la première partie du travail, les souches Lactobacillus plantarum VE36, G2/25, L. fermentum G2/10 et Weissella paramesenteroides LC11 ont été sélectionnées sur base de : (i) leur capacité à survivre après un test de déshydratation dans une solution de glycérol de concentration croissante suivi dun marquage par des marqueurs fluorescents, (ii) leur taux de survie après la lyophilisation, (iii) leur capacité dutilisation dune source de carbone après la lyophilisation, (iv) leur stabilité au cours du stockage sous forme lyophilisée. Nous avons cependant noté que la plupart des souches lyophilisées perdaient plus de 50% de leur viabilité après 60 jours de stockage à basse température. Dans la seconde partie du travail, nous avons essayé de comprendre lun des mécanismes à lorigine de la perte de viabilité au cours du stockage des souches lyophilisées : loxydation des lipides membranaires. Pour ce faire, limpact de la dégradation des acides gras polyinsaturés sur la survie cellulaire ou le pouvoir dacidification de la souche lyophilisée W. paramesenteroides LC11 a été évalué pendant 90 jours de stockage dans différentes conditions de stockage (différentes températures, présence ou absence dair et dhumidité). Un dosage des produits primaires de dégradation des acides gras polyinsaturés a aussi été effectué pour les échantillons stockés dans des conditions daération. A lissue de cette étude, une corrélation a été établie entre la perte de viabilité cellulaire et/ou du pouvoir dacidification et la dégradation des acides gras polyinsaturés. Dans loptique de confirmer ces résultats, leffet de composés protecteurs tels que les cryoprotecteurs et/ou des antioxydants (acide ascorbique et/ou butyle hydroxytoluene) sur la viabilité cellulaire, lintégrité membranaire et loxydation des lipides de la souche lyophilisée W. paramesenteroides LC11, ont été évalués pendant 90 jours de stockage dans des conditions daération et en présence dhumidité. Après le 90ième jour de stockage, les acides gras membranaires totaux ainsi que ceux de la fraction polaire ont également été analysés. La présence des cryoprotecteurs et du butyle hydroxytoluene avait considérablement réduit la perte de viabilité et dintégrité membranaire, ainsi que la dégradation des lipides de la fraction polaire. Une possible relation entre loxydation des acides gras polyinsaturés, plus précisément ceux de la fraction polaire des lipides, et la perte de viabilité cellulaire au cours du stockage des souches lyophilisées, a été confirmée. Des corrélations entre loxydation des acides gras polyinsaturés de la fraction polaire des lipides et la perte dintégrité cellulaire et, dautre part, entre la perte dintégrité cellulaire et la perte de viabilité cellulaire, ont été établies. Alors que les phénomènes doxydation des lipides se déroulaient au cours du temps, la perte de viabilité cellulaire survenait dès les premières heures du stockage. Les changements dans la perméabilité membranaire de la souche W. paramesenteroides LC11 ont ainsi été évalués 20h après la lyophilisation, à travers les déterminations du nombre de cellules viables et de la conductivité dune solution de réhydratation dont nous avons fait varier la température, la concentration en sels (NaCl), protons et composés protecteurs (glycérol, saccharose, maltodextrine, glutamate monosodique). Une augmentation de la température et de la concentration en sels (NaCl) ou en glutamate monosodique, ainsi quune baisse de la concentration en protons entraînaient une augmentation de la concentration en substances ioniques dissoutes et une baisse du nombre de cellules viables. Cependant, une augmentation de la concentration en glycérol, sucrose ou maltodextrine entraînait une diminution de la concentration en substances ioniques dissoutes et un maintien de la viabilité cellulaire. Ces résultats nous suggèrent quil pourrait se produire une rupture cellulaire durant la déshydratation et que cette situation pourrait influencer la stabilité de la souche lyophilisée dès les premières heures du stockage.

La physiopathologie du diabète de type II se caractérise par de sévères anomaliesmétaboliques telles que l'hyperglycémie et les dyslipidémies contribuant au développementdes maladies cardiovasculaires. Une altération de l'activité de l'AMPK dans les tissus tels quele muscle squelettique et le foie est associée à ces désordres métaboliques alors que sonactivation pharmacologique permet de les rétablir. Toutefois, le complexe hétérotrimériqueαβγ tissu-spécifique de l'AMPK confère une régulation et des rôles distincts qui demeurentinexplorés dans l'intestin, un organe favorisant pourtant l'augmentation de l'absorption desnutriments en situation de diabète de type II. La présente étude démontre une prépondérancedu complexe α1β2γ1 de l'AMPK dans les cellules intestinales Caco-2 dont l'un des rôles de lasous-unité α1 est de réguler l'ACC, l'enzyme de synthèse des acides gras. Contrairement àl'AMPK exprimée dans le foie, elle ne régule pas l'HMG-CoA Réductase impliquée dans lasynthèse du cholestérol. L'activation de l'AMPK mime l'effet de l'insuline en réduisantl'absorption intestinale du glucose et des lipides alors que son altération en situationd'insulino-résistance (e.g : induite par le 4-HHE dans un modèle cellulaire Caco-2 ou induitepar la diète dans le modèle animal Psammomys obesus) favorise l'absorption du glucose etdes lipides, ce qui exacerberait l'hyperglycémie et la dyslipidémie postprandiale associées audiabète de type II. L'AMPK au niveau intestinal constitue donc une cible thérapeutiquepotentielle complémentaire pour la prévention et le traitement du diabète de type II.

L'adiponectine (ApN) est une adipokine de 30 KDa produite abondamment par le tissu adipeux qui a été décrite pour la première fois en 1995. Dès lors qu'une corrélation inverse entre les taux circulants d'ApN et l'adiposité a été mise en évidence, de très nombreuses études ont été initiées pour chercher à établir un lien avec les pathologies liées au syndrome métabolique. Ainsi, chez les patients obèses et diabétiques, une perte de poids induite par un traitement médicamenteux ou un régime hypocalorique s'accompagne d'une augmentation des taux circulants d'ApN et d'une amélioration des paramètres biochimiques. Il ressort de ces études que des taux élevés d'ApN sont corrélés à une amélioration de la sensibilité à l'insuline, des paramètres lipidiques et une diminution du risque cardiovasculaire. Cependant, les mécanismes d'action conduisant à l'amélioration du métabolisme lipidique et glucidique restent encore mal connus. Au cours de cette étude, nous avons, dans un premier temps, cherché à déterminer les conséquences d'une variation de la masse grasse sur la production de l'ApN chez la souris. Pour cela, différentes stratégies nutritionnelles et pharmacologiques, conduisant à une fonte ou à une augmentation de la masse grasse, ont utilisées. Les résultats obtenus suggèrent que la production d'ApN n'est pas dépendante de la taille des adipocytes mais plutôt de leur état inflammatoire. Dans un second temps, grâce à un modèle d'explants de foie en culture, nous avons cherché à déterminer les effets directs de l'ApN sur le métabolisme lipidique du foie. Une première approche a consisté à tester les effets à long terme c'est à dire susceptibles de correspondre à des modifications d'expression génique et de synthèse protéique en incubant les explants pendant 21h dans un milieu de culture contenant de l'ApN en présence ou non d'insuline. Les résultats suggèrent que l'ApN accentue les effets de l'insuline, ce qui se traduit par une meilleure utilisation du glucose avec en contre partie une stimulation de la lipogenèse et une réduction de la ß-oxydation en présence d'insuline. De plus, l'ApN apparaît exercer un effet sur les voies de catabolisme des HDL. Par une seconde approche, nous avons testé les effets à court terme de l'ApN sur les capacités β-oxydatives en traitant les explants pendant 45 min. Dans ces conditions plus appropriées pour mettre en évidence l'activation des voies de régulation rapides, la présence d'ApN entraine une stimulation de la ß-oxydation qui s'accompagne d'une augmentation de la p- AMPK. En conclusion, ces résultats suggèrent que l'ApN exerce des effets directs sur le métabolisme hépatique du glucose compatible avec l'effet insulino-sensibilisateur observé in vivo. En revanche, les résultats ne permettent pas, à ce stade, d'établir une relation entre une induction par l'ApN de l'activité ß-oxydative des acides gras dans le foie et ces effets bénéfiques sur les paramètres lipidiques.

La biodisponibilité des nutriments lipidiques dépend d'un processus physico-chimique et enzymatique complexe : digestion par les lipases dans l'estomac puis l'intestin, absorption par les entérocytes et transport vers les cellules utilisatrices. L'altération physiologique (nouveau-né, personne âgée) ou pathologique (mucoviscidose, pancréatite) de ce processus réduit la biodisponibilité des acides gras essentiels, indispensables au développement et au fonctionnement des cellules de l'organisme. Ce mémoire présente des stratégies permettant d'améliorer la biodisponibilité des nutriments lipidiques chez l'insuffisant pancréatique, en utilisant les propriétés physico-chimiques des lipides. En effet, elles déterminent des caractéristiques primordiales de l'interface lipidique (superficie, composition), au niveau de laquelle se déroule l'hydrolyse enzymatique. Nos travaux montrent, in vitro dans des conditions proche de la physiologie, que le type de phospholipide entrant dans la composition d'une émulsion de trioléine, ou l'ajout d'un type donné d'acide gras libre dans le mélange lipidique avant l'émulsification, modifie la taille et le potentiel zêta des globules lipidiques, influence l'action des lipases gastrique, pancréatique et stimulée par les sels biliaires, et module l'absorption des acides gras par des cellules Caco-2. Un effet majeur est obtenu avec le lysophosphatidylinositol, rendant ce lipide potentiellement utilisable en nutrition clinique. Il présente un comportement interfacial étonnant (aire moléculaire, compressibilité) et son mécanisme d'action associe des effets indirects (modifications de l'interface lipidique) et directs (interactions avec les lipases).

La consommation d'alcool a des effets sur le tissu osseux. L'alcoolisme est une des causes d'ostéoporose secondaire chez l'homme. Dans ce travail nous avons mené différentes expérimentations chez le rat afin d'étudier les effets d'une consommation chronique d'alcool combinée ou non à un entraînement aérobie sur le tissu osseux. Nous avons montré qu'une faible dose d'alcool administrée pendant une période courte peut avoir un effet positif sur la densité minérale osseuse et l'épaisseur trabéculaire. En revanche, la combinaison activité physique et consommation modérée d'alcool n'a pas d'effet additif sur la potentialisation du tissu osseux. Nous avons également démontré un effet dose de l'alcool indiquant des effets délétères majorés sur la densité minérale osseuse (DMO), la microarchitecture corticale et la résistance osseuse avec des apports croissants (25%, 30% et 35% v/v). La modification de DMO s'accompagne d'un changement de composition corporelle et d'une diminution de la leptine systémique. Cependant, le nombre d'adipocytes augmente dans la moelle osseuse. Nous avons mis en évidence dans ce modèle d'ostéoporose secondaire due à l'alcool une augmentation de l'apoptose des ostéocytes, corrélée à la diminution de la DMO et à l'augmentation de l'adiposité médullaire. Nous avons de plus mis en évidence une incorporation de lipides dans les ostéocytes, incorporation fortement corrélée à l'apoptose de ces cellules. Enfin, nos résultats montrent qu'un exercice physique régulier combiné à une consommation chronique et excessive d'alcool permet de prévenir les effets délétères de l'alcool sur les paramètres osseux (porosité corticale, épaisseur corticale) et limite la diminution de la DMO. Cette diminution est associée à une régulation de l'apoptose des ostéocytes.

La SRM proton constitue un outil non invasif unique pour l'exploration biochimique quantitative des tissus vivants. Les deux études présentées dans cette thèse visent à maîtriser chacune des phases impliquées depuis l’acquisition des données jusqu’à l’estimation fiable et précise des profils métaboliques des tissus explorés. Des protocoles expérimentaux d’acquisition des signaux de spectrométrie de résonance magnétique proton in vivo à temps d’écho courts ont été définis puis optimisés pour une application pré-clinique (souris) sur un imageur 4.7T et pour une étude en environnement clinique menée à 1.5T. La première étude a permis de mesurer longitudinalement les altérations des métabolites cérébraux (N-acétyl-aspartate, choline, créatine, taurine) chez un modèle murin de neuro-inflammation sur un imageur 4.7T, et la seconde étude avait pour objectif la mesure de la quantité totale et la composition lipidique hépatique en environnement clinique à 1.5T chez des sujets stéatosiques. Des méthodes d’estimation des contributions métaboliques et lipidiques adaptées aux propriétés physiques de signaux ont été validées pour chacune de ces applications. Ces méthodes sont fondées sur des algorithmes de moindres carrés non linéaires. Des stratégies multi-tirages des valeurs initiales et des contraintes ont été favorablement validées. Les atouts et les originalités de ce projet reposent sur les développements synergiques des protocoles d’acquisitions et des méthodes de traitement du signal associées. Ces développements ont pour vocation d’enrichir la palette des informations biochimiques collectées pour l’aide au pronostic et diagnostic médical / The proton MRS is a unique non-invasive method to quantitative biochemical exploration of living tissues. The studies presented in this thesis aim to handle each one of the involved steps, from data acquisition to reliable and precise metabolic profile estimation of explored tissues. Protocols for experimental acquisition of in vivo, short echo-time magnetic resonance signals were defined, and optimized for a pre-clinical application (mice) on a 4.7T scanner and for a clinical study at 1.5T. The first study allowed yo measuring cerebral metabolite (N-acetyl-aspartate, choline, creatine, taurine) alterations along time in a murine model of neuro-inflammation on a 4.7T scanner and the second study aimed to measure the total quantity and the composition of liver fat in patients with hepatic steatosis in a clinical environment at 1.5T. Signal processing methods for metabolite and fat contribution estimates, coping with physical signal properties were validated for both studies. These methods are based on non-linear least squares algorithms. Multiple starting values and constraints strategies were successfully validated. The assets and the originality of this project are based on the synergic developments of acquisition protocols and the associated signal processing methods. These developments were designed to enrich the list of the biochemical information non-invasively measured, in order to help medical prognostic and diagnostic