Les dérivés du tétrahydrofolate (THF), plus connus sous le nom de folate(s) ou vitamine B9, sont des cofacteurs indispensables au métabolisme cellulaire puisqu'ils sont à la base des réactions de transfert d'unités monocarbonées, regroupées sous le terme de "métabolisme C1". Chez tous les organismes, ces réactions sont impliquées dans des processus cellulaires clés comme la synthèse des nucléotides (purines, thymidylate), la synthèse de certains acides aminés (sérine, glycine, méthionine) et, indirectement, dans la synthèse de S-adénosylméthionine. Cette dernière constitue le donneur universel de groupements méthyles et intervient donc dans l'ensemble des réactions de méthylation. Les plantes, les champignons et certains micro-organismes possèdent la capacité de réaliser la synthèse de novo de THF alors que les animaux en sont incapables et sont contraints de puiser cette vitamine dans leur alimentation.<br /> Lors du développement de la plante, la capacité de synthèse du THF, le pool global et la nature des folates ainsi que la demande en unités C1 varient de façon importante. Pourtant, la littérature reste succincte en ce qui concerne les mécanismes qui permettent de contrôler l'homéostasie en folates en fonction des besoins fluctuants en unités C1 de la plante et sur la manière dont sont distribuées ces unités entre les différentes voies utilisatrices.<br /> Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse a permis de mettre en évidence différents niveaux de régulation du métabolisme C1 permettant à la plante de répondre à une diminution du pool de folates. Ainsi, l'étude transcriptomique de la réponse de cellules d'Arabidopsis à un traitement par un antifolate, le méthotrexate, a révélé une absence de processus de compensation de la baisse de la quantité de folates puisque les gènes impliqués dans la synthèse, le transport et la dégradation du THF ne présentent pas de modification de leur expression. La régulation transcriptionnelle mise en place suite à une limitation en folates concerne un nombre restreint de gènes qui vont influencer la composition en dérivés du THF et non l'abondance de ce cofacteur vitaminique. En effet, alors qu'en situation physiologique le flux d'unités C1 alimente majoritairement les réactions de méthylation, il se trouve que le déficit en folates provoque une réorientation de ce flux vers la synthèse des nucléotides.<br /> La diminution des méthylations cellulaires en situation de déficit en folates a été illustrée lors de l'étude d'une méthyltransférase particulière qui intervient dans la synthèse des chlorophylles, la Mg-protoporphyrine IX méthyltransférase. Des feuilles de pois déficientes en folates présentent une forte diminution de l'index de méthylation qui se traduit par une régulation métabolique de l'activité de la Mg-protoporphyrine IX méthyltransférase, conduisant ainsi à une baisse de la synthèse des chlorophylles. Cette étude démontre que le statut en folates influence, via les réactions de méthylations, des processus physiologiques essentiels comme la biogenèse de l'appareil photosynthétique.<br /> Ce travail de thèse a également mis en évidence un mécanisme de régulation post-traductionnelle de la synthèse de méthionine en situation de carence en folates. Ce mécanisme consiste en un clivage protéolytique de l'extrémité N-terminale de la première enzyme dédiée à la synthèse de méthionine, la cystathionine γ-synthase. L'élimination de ce domaine régulateur de l'enzyme permet, par un mécanisme encore inconnu, d'accroître la biosynthèse de méthionine en situation de déficit en folates.

Les Troubles du Spectre Autistique (TSA) sont caractérisés par deux principaux symptômes : des difficultés de communication sociale et des comportements stéréotypés et intérêts restreints. Les TSA touchent 5 fois plus les garçons que les filles et une augmentation de la prévalence exponentielle et continue a été observée aux États-Unis ces dernières décennies. Cette augmentation ne peut s’expliquer par les facteurs génétiques à eux seuls qui ne représentent que 5 à 15% des cas de TSA. Il est donc indispensable d’identifier de potentiels facteurs de risque environnementaux des TSA. Le but de ce travail est d’étudier différents facteurs environnementaux potentiellement modifiables dans le développement de phénotypes autistiques dans différents modèles précliniques des TSA. Les objectifs spécifiques sont : (i) caractériser les effets neurocomportementaux provoqués par une exposition périnatale simultanée à 5 perturbateurs endocriniens parmi les plus prévalent dans notre environnement quotidien (DEHP, DBP, DiNP, BDE-47, BDE-99) à de faibles doses pertinentes pour l’exposition humaine, (ii) identifier les effets neurocomportementaux associés à une altération périconceptionnelle du microbiote maternelle (iii) déterminer les effets neurocomportementaux associés à une altération périconceptionnelle du métabolisme monocarboné. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent le potentiel de chacun de ces facteurs environnementaux d’altérer le développement cérébral fœtal. Chaque condition expérimentale a provoqué l’apparition de traits autistiques chez les rats, avec des spécificités comportementales pour chaque exposition développementale. Des déficits d’interactions sociales ont été observés dans chaque situation expérimentale, associés soit à de l’anxiété, de l’hyperactivité, des altérations d’intégration sensorimotrice, et/ou des stéréotypies. Cela nous force à considérer les TSA comme une pathologie aux multiples facettes où l’hétérogénéité des tableaux cliniques est représentative de l’hétérogénéité des causes possibles. La multitude des interactions environnementales courantes possibles avec l’épigénome pourrait être à la base de la grande diversité observée dans la sévérité des symptômes et / ou des comorbidités des TSA. Ce travail ouvre des perspectives futures de prévention ciblée des TSA fondées sur de potentielles modifications de l’environnement comme la réduction de l’exposition aux perturbateurs endocriniens, ou des supplémentations en donneurs monocarbonés (e.g. acide folique) et/ou probiotiques.

Les vitamines B et les facteurs liés au métabolisme monocarboné (C1) aident à maintenir la synthèse de l'ADN, régulent l'expression des gènes, et peuvent affecter le risque de cancer. L'objectif général de cette thèse est d'étudier l'importance des biomarqueurs du C1 dans l'étiologie de trois cancers distincts qui diffèrent dans leur force d'association avec le tabagisme. Les articles inclus dans cette thèse ont été conduits au sein de deux études prospectives : l'étude prospective européenne sur la nutrition et le cancer (EPIC) et le consortium de cohortes du cancer du poumon (LC3). Dans l'article 1, nous avons étudié la relation entre les biomarqueurs du C1 et l'incidence ainsi que le pronostic du cancer de la sphère oto-rhino-laryngée (ORL) et de l'oesophage au sein de l'étude EPIC. Nous avons observé que les sujets ayant des concentrations élevées d'homocystéine avaient un risque accru de développer un cancer de la sphère ORL. Dans l'article 2, nous avons examiné la relation entre les biomarqueurs du C1 et l'incidence ainsi que le pronostic du carcinome à cellules rénales (CCR) au sein de l'étude EPIC. Nous avons constaté que les participants ayant des concentrations de vitamine B6 élevées avaient une diminution du risque de CCR avec un effet dose-réponse ainsi qu'une amélioration de la survie post-diagnostic. Dans l'article 3, nous avons étudié si les biomarqueurs du C1 sont associés au risque de cancer du poumon au sein de l'étude LC3. Dans l'ensemble, nous avons mis en exergue une faible association inverse, sans tendance claire, entre les concentrations de vitamine B6 et de folate et le risque du cancer du poumon. La principale conclusion de nos études est que les concentrations élevées de vitamine B6 sont associées à un risque plus faible de développer un CCR, et également à un meilleur pronostic chez les patients atteints de cette pathologie. Davantage d'études sont nécessaires afin d'évaluer si la vitamine B6 exerce une influence causale sur l'étiologie et la mortalité du CCR, ou si d'autres facteurs métaboliques sont impliqués / B-vitamins and factors related to one-carbon metabolism (OCM) pathway help to maintain DNA synthesis and regulate gene expression and may affect cancer risk. The overarching aim of this thesis is to investigate the importance of OCM biomarkers in the etiology of three distinct cancer sites that differed in their strength of association with smoking. Papers included in this thesis were conducted within two prospective studies, the European Prospective Investigation into nutrition and Cancer (EPIC) study and the Lung Cancer Cohort Consortium (LC3). In paper 1, we investigated if OCM biomarkers are associated with incidence and survival of cancer of the head and neck and esophagus in the EPIC study. We observed that subjects with higher concentrations of homocysteine had increased risk of developing head and neck cancer. In paper 2, we investigated if OCM biomarkers are associated with incidence and survival of renal cell carcinoma (RCC) in the EPIC study. We observed that study subjects with elevated vitamin B6 concentrations had lower risk of RCC in a dose-response fashion and improved survival following diagnosis. In paper 3, we investigated whether OCM factors are associated with lung cancer risk in the LC3 study. Overall, we observed a weak inverse association, with no clear trend, between concentrations of vitamin B6 and folate and risk of lung cancer. The most important conclusion is that elevated vitamin B6 concentrations are associated with lower risk of developing RCC, and also better prognosis among RCC cases. Further studies are warranted to evaluate if vitamin B6 exerts a causal influence on RCC etiology and mortality, or if other metabolic factors are involved