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

L'inflammation est un processus important dans lequel le systeme immunitaire reagit a un irritant. Plus precisement, l'inflammation aide a defendre le corps humain contre les agents pathogenes. Cependant, une inflammation chronique et incontrolee peut entrainer des pathologies telles que l'atherosclerose, l'asthme et le cancer. L'enzyme 5-lipoxygenase (5-LO), codee par le gene ALOX5, est principalement exprimee par les leucocytes et joue un role central dans la reaction immunitaire. C'est la premiere enzyme engagee pour la biosynthese de leucotrienes (LT) a partir de l’acide arachidonique. L'activite biologique des LT est diverse, mais principalement le LTB4 induit une chimiotaxie des phagocytes et la liberation d'effecteurs antimicrobiens, alors que les cysteinyl leucotrienes (LTC4, LTD4 et LTE4) induisent la bronchoconstriction et la permeabilite vasculaire. Cette these porte sur 1) les effets biologiques des metabolites du LTB4 sur les fonctions des neutrophiles et sur 2) les mecanismes par lesquels l’expression de la 5-lipoxygenase est regulee dans les monocytes dans le contexte de la defense de l’hote et de l’atherosclerose. Specifiquement, le LTB4 est rapidement degrade en 20-OH- et 20-COOH-LTB4 par les neutrophiles humains. Bien que ces metabolites se lient au recepteur BLT1 avec une haute affinite, ils sont generalement consideres comme inactifs car compare au LTB4, ils activent considerablement moins les leucocytes. Par consequent, le premier objectif de cette these etait d'evaluer les effets biologiques du 20-OH- et du 20-COOH-LTB4 sur les fonctions des neutrophiles humains telles que la migration, la biosynthese des leucotrienes et la production d'effecteurs antimicrobiens. Ensuite, des etudes anterieures ont montre que la differenciation des cellules myeloides avec la 1,25-dihydroxyvitamine D3 et le TGF-β est associee a une forte augmentation de l'expression de la 5-LO. Etant donne que les lipopolysaccharides (LPS) induisaient egalement la maturation cellulaire entrainant une expression accrue du CD14, nous avons emis l'hypothese que le LPS pourrait moduler l'expression de la 5-LO dans des lignees monocytaires. En consequence, notre deuxieme objectif etait d'etudier l'impact du LPS sur l'expression de la 5-LO et la biosynthese des LT. Fait important, cette etude a ete la premiere a rapporter une induction de l’activite transcriptionnelle du promoteur ALOX5 d’une maniere agoniste-dependante. Enfin, une interaction entre l'apport alimentaire en acides gras polyinsatures (PUFA) et des mutations naturelles du promoteur ALOX5 a ete associee a un risque accru de maladies cardiovasculaires. Par contre, des etudes anterieures utilisant des essais rapporteurs avaient opte pour des modeles cellulaires non-humains ou 5-LO-negatifs afin d'etudier la regulation de la transcription de la 5-LO impliquant les polymorphismes du promoteur. Par consequent, en utilisant notre modele d’essais rapporteurs precedemment valide dans des cellules monocytaires humaines, le troisieme objectif de ma these etait de comparer l'activite transcriptionnelle des variants du promoteur ALOX5 distincts en presence ou en l'absence d'une supplementation en PUFA dans les cellules Mono Mac 6. En conclusion, nous avons cherche a mieux comprendre les mecanismes impliques dans la regulation transcriptionnelle de l'expression de la 5-LO et dans la reponse des neutrophiles aux metabolites du LTB4. Nos donnees contribuent a la comprehension du role crucial de la 5-LO et de ses produits sur la defense de l'hote et les maladies. / Inflammation is an important process where the immune system responds to an irritant. Specifically, inflammation helps defend the human body against pathogens. Chronic and uncontrolled inflammation, however, can lead to pathologies such as atherosclerosis, asthma, and cancer. The 5-lipoxygenase enzyme (5-LO), which is encoded by the ALOX5 gene, is mostly expressed by leukocytes and plays a central role in the immune reaction. It is the first committed enzyme for the biosynthesis of leukotrienes from arachidonic acid. The biological activity of leukotrienes is diverse, but mainly LTB4 induces phagocyte chemotaxis and the release of anti-microbial effectors, whereas the cysteinyl leukotrienes (LTC4, LTD4 and LTE4) increase bronchoconstriction and vascular permeability. This thesis focuses 1) on the biological effects of LTB4 metabolites on neutrophil functions and 2) on the mechanisms by which 5-lipoxygenase expression is regulated in monocytes in the context of host defense and disease. Specifically, LTB4 is rapidly degraded into 20-OH- and 20-COOH-LTB4 by human neutrophils. Although these metabolites bind to the BLT1 receptor with high affinity, they are generally considered inactive because they are considerably less capable of activating leukocytes in comparison to LTB4. Therefore, the first objective of this thesis was to evaluate the biological effects of the LTB4 metabolites, 20-OH- and 20- COOH-LTB4, on human neutrophil functions like migration, leukotriene biosynthesis, and production of antimicrobial effectors. Furthermore, previous studies found that the differentiation of myeloid cells with 1,25-dihydroxyvitamin D3 and TGF-β is associated with a strong increase in 5-LO expression. Since the endotoxin lipopolysaccharide (LPS) also induced cell maturation resulting increased CD14 expression, we hypothesized that LPS may modulate 5-LO expression in monocytic cell lines. In consequence, our second objective was to investigate the impact of LPS on 5-LO expression and LT biosynthesis. Importantly, this study was the first to report an agonist-dependent induction of ALOX5 promoter transactivation. Lastly, an association between dietary intake of polyunsaturated fatty acids (PUFA) and naturally occurring mutations in the ALOX5 promoter has been linked to an increased risk of cardiovascular diseases. Unfortunately, prior studies using reporter gene assays opted for both non-humans or 5-LO-negative cell models to study the transcriptional regulation of 5-LO expression in relations to the promoter polymorphisms. Therefore, by using our previously validated gene reporter model in human monocytic cells, the third objective of my thesis was to compare the reporter construct activity of distinct ALOX5 promoter variants in the presence or absence of PUFA supplementation in Mono Mac 6 cells. In conclusion, we sought to better understand the mechanisms involved in the transcriptional regulation of 5-LO expression and in the neutrophil response to LTB4 metabolites. Consequently, our data increases the comprehension of the crucial role of 5-LO and its products on host defense and diseases.

La présente étude visait à évaluer le potentiel de cultures lactiques bioprotectrices de même que leurs métabolites à activité antimicrobienne (bactériocines) pour le contrôle de Clostridium tyrobutyricum dans du fromage de type Cheddar et la prévention des défauts de texture et de saveur qui lui sont associés.Trois cent quarante et une souches de bactéries lactiques ont été criblées in vitro pour leur capacité à produire des molécules antimicrobiennes actives contre C. tyrobutyricum ATCC 25755. Trois isolats identifiés comme étant des Lactococcus lactis ssp. lactis ont montré une activité inhibitrice significative contre C. tyrobutyricum. L’opéron codant pour la production de nisine A a été identifié chez ces trois isolats alors que la production de nisine a été confirmée par des tests de diffusion sur gélose contre C.tyrobutyricum. Des essais d’interaction et de biocompatibilité entre ces souches productrices de nisine A et des ferments industriels pour fromage Cheddar ont permis de définir un ferment protecteur mixte comprenant un Lactococcus lactis ssp lactis CUC-H, lactococcus lactis ssp cremoris CUC222 et Lactococcus lactis ssp lactis 32 producteur de nisine A. D’autre part, de la nisine A a été produite et purifiée à partir du surnageant de culture de la souche Lactococcus lactis ssp lactis 32 puis encapsulée dans des billes constituées d'alginate et d'amidon non gélatinisé. Le ferment mixte protecteur de même que la nisine purifiée encapsulée ont été testés pour leur efficacité à inhiber C. tyrobutyricum dans un caillé modèle de fromage Cheddar en utilisant deux concentrations de sel (1.3 et 2%), pendant deux semaines à 30°C et pendant un mois à 4°C. Les résultats obtenus avec les échantillons de caillé modèle ont été validés lors d’une production à l’échelle pilote de fromage Cheddar. Les résultats ont montré que C. tyrobutyricum n'a pas été détectée dans les échantillons entreposés à 4°C contenant de la nisine encapsulée à partir de la 3e semaine en présence de 1.3% de sel et de la deuxième semaine en présence de 2% de sel. Lorsque le ferment protecteur est utilisé, une diminution d'environ 0.6 log₁₀ de C. tyrobutyricum a été observée à partir de la deuxième semaine dans le caillé modèle entreposé à 4°C. D’autre part, l'analyse de chromatographie en phase liquide à haute performance (CLHP) des caillés a montré que Lactococcuslactis ssp lactis 32 était capable de produire in situ de la nisine à partir de la deuxième semaine.Les résultats de l’analyse métagénomique montrent que l'abondance relative du genre Clostridium a diminuée dans les caillés fromagers en présence aussi bien de la souche protectrice que de la nisine encapsulée, comparativement aux fromages témoins. Ces résultats confirment que l’ajout de Lactococcus lactis ssp. lactis 32 en tant que souche protectrice productrice de nisine permet de contrôler le développement de C. tyrobutyricum dans les caillés modèles de fromage cheddar. Les résultats obtenus dans le fromage Cheddar produit à l’échelle pilote ont montré une réduction de 1log₁₀ de C. tyrobutyricum dans les groupes traités aussi bien avec la nisine encapsulée qu’avec la souche protectrice. De plus, l’analyse de l’activité protéolytique des fromages a montré une augmentation significative de la fraction d’azote soluble dans l'eau en présence de la souche protectrice ou de la nisine encapsulée. En revanche, les teneurs en azote des fractions TCA et PTA étaient plus élevées dans le groupe contenant de la nisine encapsulée. En conclusion, les deux stratégies utilisées dans le cadre de cette étude basées sur l’utilisation de lanisine purifiée encapsulée ou de la souche L. lactis ssp lactis 32 productrice de nisine semblent être efficaces à différents niveaux pour le contrôle de C. tyrobutyricum dans du fromage Cheddar. La présence de nisine dans la matrice fromagère semble également avoir des effets significatifs sur l’activité protéolytique globale de la matrice fromagère. Ce résultat suggère des effets potentiels sur la vitesse de maturation des fromages ainsi que sur leurs caractéristiques organoleptiques et sensorielles. / The present study aimed to assess the potential of bioprotective lactic acid cultures as well as their metabolites with antimicrobial activity (bacteriocins) for the control of Clostridium tyrobutyricum in Cheddar-type cheese and the prevention of texture and flavour side effects.Three hundred forty-one strains of Lactococci have been screened in vitro for their ability to produce antimicrobial molecules active against C. tyrobutyricum ATCC 25755. Three isolates identified as Lactococcus lactis ssp. lactis showed significant inhibitory activity against C. tyrobutyricum. The gene coding for the production of nisin-A has been identified in these three isolates while the production of nisin has been confirmed by agar diffusion test against C. tyrobutyricum ATCC 25755. Interaction and biocompatibility assays between these nisin-A producing strains and industrial starter for Cheddar cheese allowed to define a mixed protective starter comprising a Lactococcus lactis ssp lactis CUC-H,a Lactococcus lactis ssp cremoris CUC 222 and Lactococcus lactis ssp lactis 32 as a nisin-A producer. Nisin-A was also purified, then encapsulated in vesicles made of alginate and non-gelatinized starch.The effectiveness of the protective mixed starter as well as the encapsulated nisin were tested for their effectiveness in inhibiting C. tyrobutyricum in a Cheddar cheese slurry using two different salt concentrations (1.3 and 2%), for two weeks at 30 °C or for one month at 4 °C. The results obtained with the cheese slurry samples were validated during a pilot scale production of Cheddar cheese.The results showed that C. tyrobutyricum was not detected in the samples containing encapsulated nisin from third week in the presence of 1.3% salt and from second week in the presence of 2% salt at 4 °C. When the protective starter is used, a progressive decrease in the number of C. tyrobutyricum, of approximately 0.6 log₁₀, was observed from the second week in cheese slurry stored at 4 °C. High performance liquid chromatography (HPLC) analysis indicated that the protective culture was capable of producing nisin in situ since the second week.The results of the metagenomic analysis showed that the relative abundance of the genus Clostridium decreased in cheese samples in the presence of both the protective strain and the encapsulated nisin, compared to the control. These results confirm that the addition of Lactococcus lactis ssp. lactis 32 asa nisin-A producing strain helps in controlling C. tyrobutyricum in cheddar cheese slurries. In Cheddar cheese produced at a pilot scale, a reduction of 1.0 log₁₀ in the number of C. tyrobutyricum was obtained in cheeses treated with both the encapsulated nisin and with the protective strain. In addition, analysis of the proteolytic activity of cheeses showed a significant increase in the water-soluble nitrogen (WSN) fraction in the presence of the protective strain or of the encapsulated nisin. On the other hand, the TCA- soluble nitrogen and PTA- soluble nitrogen fractions were higher in the encapsulated nisin group. In conclusion, the two strategies used in this study based on the use of encapsulated nisin or ofNisin-producing Lactococcus lactis appear to be effective at various extend for the control of C.tyrobutyricum in Cheddar cheese. The presence of nisin in the cheese matrix also seems to have significant effects on the overall proteolytic activity of the cheese matrix. This result suggests potential effects on the ripening speed of cheeses as well as on their intrinsic organoleptic and sensory characteristics.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales 2015-2016. / Ces travaux concernent la synthèse totale de produit naturels d’importance biologique qui ont pu être effectués par le développement et l’application de méthodologies pour la construction d’hétérocycles oxygénés et azotés. Premièrement, nos travaux sur la synthèse de métabolites secondaires appartenant à la famille des furanoterpénoïdes linéaires sont décrits. La première synthèse du furospongolide, un inhibiteur d’origine marine de HIF-1, a été accomplie en 8 étapes linéaires à partir de l’acétate de géranyle. Les étapes clés impliquées sont une réaction de couplage croisé sp³-sp³ de Schlosser ainsi qu’une alkynylation de Sonogashira du β-bromobuténolide. La première synthèse du furanosesterterpène antimicrobien 22-déoxyvariabilin ainsi que la détermination de sa configuration absolue sont également décrites. Les étapes clés consistent en l’emploi de réactions de couplages sp³-sp³ séquentielles de Schlosser ainsi que l’application de notre méthode pour l’installation du fragment (Z)-γ-ylidène-buténolide. Nos efforts sur les produits naturels apparentés variabilin et déhydrofurodentin soulignent le besoin de développer de nouvelles stratégies synthétiques. Par la suite, deux synthèses divergentes de plusieurs dérivés de l’anhydride maléique isolés du champignon Antrodia camphorata sont démontrées. La première synthèse de l’antrocinnamomin D ainsi qu’une nouvelle synthèse des antrodins A et B ont été accomplies efficacement en 6-8 étapes. Les étapes clés incluent un couplage croisé sp²-sp³ catalysé au fer de Fürstner-Kochi et l’oxyfonctionnalisation d’un 2-silyloxyfurane. De plus, une synthèse biomimétique simple et efficace des anhydrides maléiques et des maléimides d’Antrodia est présentée. L’étape clé consiste en une condensation de type Perkin effectuée dans des conditions exceptionnellement douces. Par ailleurs, le γ-hydroxy-β-sulfanylbuténolide naturel cépanolide ainsi qu’une série d’analogues ont été synthétisés régiosélectivement par la combinaison d’une oxyfonctionnalisation d’un 2-silyloxyfurane et d’une addition thia-Michael/élimination en tandem. Finalement, une synthèse énantiosélective efficace de l’antrocin, provenant également d’Antrodia camphorata, est décrite. Notre stratégie synthétique impliquait l’utilisation du sclaréolide comme synthon chiral de départ et une fonctionnalisation C-H à distance par une réaction de Barton. De plus, nos progrès récents envers la synthèse des amomaxins A et B sont représentés. Les transformations clés incluent la déconstruction séquentielle du sclaréolide par l’emploi d’une fragmentation de Grob et la fabrication du carbocycle à 9 membres par métathèse de fermeture de cycle. / This work concerns the total synthesis of natural products of biological importance which were achieved by the development and application of methodologies for the construction of oxygen and nitrogen containing heterocycles. First, our work on the synthesis of structurally similar metabolites of the linear furanoterpenoids family is described. The first synthesis of the marine HIF-1 inhibitor furospongolide has been achieved in 8 linear steps from geranyl acetate. The key steps involved were a Schlosser sp³-sp³ cross-coupling reaction and a Sonogashira alkynylation of β-bromobutenolide. The first synthesis of the antimicrobial furanosesterterpene 22-deoxyvariabilin and the determination of its absolute configuration are also described. Its assembly was carried out using sequential sp³-sp³ Schlosser cross-coupling reactions and our methodology for the installation of the (Z)-γ-ylidenebutenolide moiety. Our efforts towards the synthesis of the closely related natural products, namely variabilin and dehydrofurodentin, underline the need for the development of new synthetic strategies. Then, the divergent synthesis of many related maleic anhydride derivatives isolated from the rare fungus Antrodia camphorata are outlined. The first synthesis of antrocinnamomin D and a new synthesis of antrodins A and B have been achieved in 6-8 steps and high overall efficiency. Key steps include a Fürstner-Kochi iron-catalyzed sp²-sp³ cross-coupling and a 2-silyloxyfuran oxyfunctionalization. Moreover, a simple and efficient biomimetic synthesis of Antrodia maleimides and maleic anhydrides is described. The key step is a Perkin-type condensation performed under exceptionally mild conditions. Additionally, the naturally occurring γ-hydroxy-β-sulfanylbutenolide cepanolide and a range of new analogues were synthesized in a concise, regiospecific manner through the combined use of 2-silyloxyfuran oxyfunctionalization and tandem thio-Michael addition/elimination. Finally, an efficient enantioselective synthesis of antrocin, another Antrodia camphorata metabolite, is described. Our synthetic strategy involved the use of sclareolide as a chiral synthon in conjunction with a remote C-H functionnalization using the Barton reaction. Furthermore, our recent progress towards the total synthesis of the amomaxins A and B is represented. Key transformations include the controlled deconstruction of sclareolide employing a Grob fragmentation strategy and a ring-closing metathesis to form the 9-membered carbocycle.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 avril 2023) / Introduction: Les acides biliaires, en plus de posséder diverses fonctions digestives, présentent également des propriétés endocrines. En se liant au récepteur nucléaire farnésoïde X, ils jouent un rôle important dans la régulation du métabolisme des acides biliaires, ainsi qu'au niveau de l'inflammation intestinale et du foie, la triglycéridémie et la glycémie hépatique. Les acides biliaires sont susceptibles aux réactions de glucuronidation et de sulfatation, soit des réactions de phase II qui leur ajoutent un groupement polaire. Quoi que l'on accorde généralement à ces réactions un effet d'inactivation et de détoxification des molécules, quelques études ont illustré des exceptions à ce phénomène. Objectif : Chercher à valider la perte de fonction et la neutralité des métabolites glucuronidés (-G) ou sulfatés (-S) et identifier des possibles exceptions qui maintiennent leur activité en dépit des réactions de phase II. Méthodologie : La fonction agoniste et antagoniste de plusieurs acides biliaires et leurs métabolites -G/-S ont été testés en utilisant la trousse LanthaScreen TR-FRET FXR produite par ThermoFisher. Lorsqu'un effet était noté, des courbes doses réponses furent produites afin de caractériser davantage cet effet. Résultats : Une quasi-totalité des métabolites testés ne présentaient pas d'activité agoniste, ou antagoniste avec FXR. L'acide chénodésoxycholique 24-acyl-β-D-glucuronide (CDCA-24G) antagonise FXR en co-incubation avec l'acide chénodésoxycholique (CDCA), l'acide obéticholique (OCA), cilofexor et GW4064 alors que l'acide obéticholique 24-acyl-β-D-glucuronide (OCA-24G) ne démontait qu'un effet mesurable en présence d'OCA, ne pouvant pas produire d'IC50 calculable en présence des autres agonistes. Conclusions : Ce projet illustre une fonction antagoniste précédemment inconnue in vitro du CDCA-24G et de l'OCA-24G. Puisque des tests utilisant un modèle cellulaire ont été tentés, mais sans succès, il serait important que ces observations soient validées dans un modèle cellulaire fonctionnel, et ce, afin d'assurer qu'il ne s'agit pas d'une interaction observable seulement in-vitro. De plus, une validation à l'aide de tests utilisant un modèle animal serait aussi nécessaire. / Introduction: Bile acids present endocrine properties as well as their documented digestive functions. By binding to farsenoid X receptor (FXR), they play an important part in regulating their metabolism, as well as effecting intestinal and liver inflammation, triglyceridemia and hepatic glycemia. Bile acids, alongside multiple endogenous and exogenous compounds, can be conjugated by two phase II reactions, glucuronidation and sulfation, which add a polar group to non-polar molecules. While it is usually understood that these reactions inactivate and detoxify their targets, some exceptions have previously been identified in previous studies. Objective: Validate loss of function and neutrality of glucuronide (-G) and sulfate (-G) metabolites and identify possible exceptions that remain active following phase II reactions. Methodology: Agonist and antagonist function of various bile acids and their -G/-S metabolites were tested using a ThermoFisher LanthaScreen TR-FRET FXR assay kit. Noted effects were further characterised through production of dose-response curves. Results: Almost all tested metabolites did not display either agonist or antagonist functions on FXR. However, chenodeoxycholic acid 24-acyl-β-glucuronide (CDCA-24G) antagonises FXR in co-incubation with obeticholic acid (OCA), chenodeoxycholic acid (CDCA), cilofexor and GW4064, while obeticholic acid 24-acyl-β-glucuronide (OCA-24G) only displayed a measurable effect against FXR when co-incubated with OCA, being unable to produce measurable IC50s in presence of other agonists. Conclusions: This project highlights previously unknown functions of CDCA-24G and OCA-24G to antagonise FXR. Tests using cellular models were attempted but failed. Nonetheless, these observations should be validated in a functional cellular model, as well as in animal models, to ensure that they are not exclusive to in vitro conditions.

Afin d’étudier la santé d’un écosystème marin et le potentiel toxique d’une contamination telle que celle liée à la présence d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), il est nécessaire, outre de connaître les niveaux de contamination du milieu, de pouvoir accéder à la fraction toxique à laquelle les organismes aquatiques ont été exposés et de connaître les effets toxiques des contaminants incriminés. L’exposition et la contamination des organismes aquatiques aux HAP ont généralement été évaluées par le dosage des HAP bioaccumulés dans les tissus. Or, cette approche est critiquable si l'on tient compte des capacités de biotransformation des organismes, notamment des vertébrés, et des propriétés toxiques des produits de transformation formés. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’étudier les phénomènes de bioccumulation et de biotransformation des HAP chez les organismes marins via l’étude des métabolites de HAP. Un effort de validation de biomarqueurs pertinents pour évaluer la génotoxicité des HAP en lien avec la contamination chimique des tissus et la production de métabolites est nécessaire. Des méthodes de dosage des métabolites de HAP dans les matrices biologiques ont tout d’abord été mises au point. Ces outils analytiques sensibles, innovants et performants ont ensuite été appliqués lors d’expositions de poissons à des HAP via différentes voies de contamination en milieu contrôlé. Ils ont permis une meilleure connaissance des phénomènes de biotransformation des HAP. Enfin, des études de terrain ont été réalisées, notamment dans le cadre de l’étude de la contamination de la Baie de Seine, montrant l’applicabilité du dosage des métabolites de HAP dans l’évaluation de l’exposition des organismes aux HAP en milieu naturel. Dans le cadre d’une approche intégrée chimie/biologie, ces travaux ont permis d’apporter une contribution dans le transfert méthodologique des biomarqueurs de génotoxicité des HAP pour des applications en surveillance de l’Atlantique Nord et notamment dans la Manche. / In order to study the health of a marine ecosystem and the toxic potential of a contamination such as that related to the presence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), it is necessary, in addition to the determination of environmental contamination levels, to have access to the fraction for aquatic organisms have been exposed to and to identify the toxic effects of the contaminants. The exposure and contamination of aquatic organisms to PAHs have generally been evaluated by the quantification of bioaccumulated PAHs in tissues. However, this approach is criticable when taking into account the biotransformation capabilities of organisms such as vertebrates and the toxic properties of biotransformation products. In this way, the aim of this study is to study PAH bioaccumulation and biotransformation phenomena through the PAH metabolites study. An effort for the validation of relevant biomarkers to evaluate the link between the genotoxicity of PAHs, PAHs body burden and PAH metabolites production, is necessary. Analytical techniques to quantify PAH metabolites in biological matrices have first been set up. Then, these sensible, innovating and powerful analytical tools have been applied to the study of fish exposures to PAHs through differents contamination sources in controlled conditions. This allowed to have a better understanding of PAH biotransformation phenomena. Finally, field studies have been led, notably to study the contamination of the Seine bay, demonstrating the applicability of the quantification of PAH metabolites to evaluate the exposure and the contamination of organisms to PAHs in natural environment. Within the framework of an integrated approach chemistry/biology, this work led to a contribution in the methodological transfer of biomarkers of PAH genotoxicity

La barrière entre l'aspect bénéfique du sélénium (Se) et son aspect toxique est étroite. Afin de mieux contrôler les apports de cet élément dans l'alimentation, de nombreux travaux s'intéressent à la compréhension de son métabolisme. Cette thèse présente le développement et l'optimisation de méthodes d'analyse des espèces séléniées dissoutes et volatiles présentes dans l'urine de sujets non supplémentés. Le couplage entre la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse atomique précédé d'un prétraitement de l'échantillon par extraction sur phase solide a permis non seulement de confirmer la présence de métabolites séléniés précédemment détectés dans l'urine de sujets supplémentés mais également, de mettre en évidence des composés inconnus. Un de ces composés a été identifié par spectrométrie de masse moléculaire. Les couplages entre la chromatographie gazeuse et les spectrométries de masse atomique et moléculaire, précédés d'une micro-extraction sur phase solide ont été utilisés pour l'analyse des formes volatiles de Se. Ces méthodes ont permis de confirmer la présence de composés séléniés et mixtes Se/S dans les urines de sujets non supplémentés et, de définir des conditions de stockage permettant de préserver la spéciation originelle dans l'échantillon.

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

Introduction : La présence des moisissures et de leurs mycotoxines dans les matrices complexes de papiers est peu étudiée. Notre travail a porté sur la recherche de mycotoxines sur les papiers patrimoniaux altérés par le foxing et les papiers peints moisis issus de logements dont les habitants ont été diagnostiqués comme porteurs de symptômes allergiques et du syndrome des bâtiments malsains. Objectifs : Identifier les espèces fongiques de ces deux types de supports papiers et y déterminer la production de métabolites fongiques. Matériels et Méthodes : Le foxing a été caractérisé par des techniques pluridisciplinaires (physiques, biologiques, bioanalytiques, tests de cytotoxicité). Les métabolites fongiques dans les extraits hydro-organiques de ces papiers ont été recherchés et identifiés par spectrométrie de masse afin d'évaluer s'ils pouvaient être reliés aux espèces fongiques détectées par microbiologie. Puis le risque toxique de ces extraits de papiers a été évalué sur un modèle cellulaire in vitro. Résultats : Pour le foxing, nous avons pu en exclure une origine métallique et montrer que les micro-organismes présents dans celui-ci sont essentiellement des espèces fongiques. Pour les papiers peints, des pics relatifs à des métabolites fongiques ont été retrouvés. Grâce à l'ensemencement individuel d'espèces fongiques sur papier peint et à l'aide de la MS2, nous avons pu relier les composés de m/z 401 et 487 à S. chartarum. Les tests de cytoxicité ont montré une augmentation significative de la cytotoxicité des cellules A549 avec certains papiers peints moisis par rapport au papier peint témoin. Les cellules A549 ont montré une surexpression du TNF-α, de l'IL-8 et du CYP 1A1, après contact avec ces mêmes papiers peints. Discussion-Conclusion : Nous n'avons détecté aucune mycotoxine dans le foxing excluant ainsi d'éventuels liens entre inhalation de mycotoxines émanant de vieux manuscrits et symptomatologie respiratoire. Pour les habitants des logements et leurs symptômes respiratoires, il est difficile de les relier à une espèce fongique donnée ou à un métabolite donné, bien que S. chartarum ait pu être mis en cause. Ces premiers résultats doivent être confirmés par des études ultérieures / Introduction: Little study has been carried out on the presence of fungi and their mycotoxins in complex paper matrices. Our work has focused on finding mycotoxins on heritage paper altered by the foxing and wallpapers from moldy homes whose residents have been diagnosed with symptoms of allergies and sick building syndrome. Objectives: To identify the fungal species of these two types of paper and to determine the production of fungal metabolites. Materials and methods: The foxing has been characterized using multi-disciplinary technics (physical, biological, bioanalytical, cytotoxicity assays). The fungal metabolites in the hydro-organic extracts of these papers were sought and identified by mass spectrometry to assess whether they could be related to fungal species detected by microbiology. The toxicological risk of wallpaper extracts was then evaluated on model in vitro cells. Results: For the foxing, we could exclude a metal origine and we showed that the microorganisms present are mainly fungal species. For wallpapers, fungal metabolites were found. By seeding individual fungal species on wallpaper and using MS2, we were able to link the compounds of m/z 401 and 487 to S. chartarum. Cytotoxicity tests showed a significant increase in cytotoxicity of A549 cells with moldy wallpaper in comparison with the control wallpaper. A549 cells showed an overexpression of TNF-α after contact with these wallpapers as well as a significant overexpression of IL-8 and CYP 1A1.Discussion-Conclusion: We detected no mycotoxin in foxing, thus excluding possible links between inhalation of mycotoxins from old manuscripts and respiratory symptoms. For people in their homes and respiratory symptoms, it is difficult to draw any relationships to a given fungal species or a metabolite although S. chartarum has been implicated. These initial results should be confirmed by further study

L'arsthinol est un organoarsénié qui a été utilisé dans les années 1950 dans le traitement de l'amibiase et en dermatologie (pian). Ce composé commercialisé sous le nom de Balarsen® était relativement bien toléré en clinique. Récemment, des essais in vitro ont montré que l'arsthinol était plus actif sur les cellules leucémiques (U937 et K562) que le trioxyde d'arsenic inorganique et le mélarsoprol. Dans notre travail, l'activité antileucémique de l'arsthinol a été évaluée sur les cellules NB4 de leucémie aiguë promyélocytaire (LAM3). Nous avons constaté que ce composé inhibait la croissance et induisait l'apoptose de ces cellules à des concentrations = 5µM. Cette activité sur les cellules NB4 est à peu près équivalente à celle obtenue avec le trioxyde d'arsenic. Nous avons par ailleurs mis au point des nanosuspensions d'arsthinol qui ont permis de diminuer considérablement les concentrations cérébrales en arsenic après injection I.V. chez la souris. A l'inverse, les concentrations d'arsenic dans la moelle osseuse sont restées importantes. De plus, l'arsthinol sous forme des nanosuspensions reste toujours actif sur les cellules NB4 de LAM3. En conséquence, cette distribution tissulaire des nanosuspensions d'arsthinol est plutôt avantageuse pour l'activité antileucémique de l'arsthinol. Enfin, nous avons identifié les métabolites de l'arsthinol dans l'urine de souris par CLHP-SM. Cette étude nous a permis de compléter la connaissance du métabolisme de l'arsthinol et de son élimination. / The organoarsenical arsthinol (Balarsen®) was used in the 1950s in the treatment of amoebiasis and in dermatology and was considered as ‘highly tolerated'. Recent investigations have shown a very good efficiency of arsthinol on leukemic cells (U937 and K562) as compared with arsenic trioxide and melarsoprol. In the present work, we have assessed the anti-leukemic activity of arsthinol on acute promyelocytic leukemia NB4 cells as compared with As2O3. Our results have shown that arsthinol and As2O3 induced growth inhibition and apoptosis at low concentrations = 5µM. Arsthinol is a promising drug for leukemia. However, this dithiarsolane is very poorly soluble in water. An alternative approach to overcoming problems such as solubility, local intolerability and risks of neurotoxicity is to develop nanosuspensions of the drug. The use of nanosuspensions of arsthinol after I.V. injection in mice has allowed us to reduce the cerebral concentration of the arsenical. In contrast, bone-marrow concentrations remained very high. Moreover, arsthinol nanosuspensions remained cytotoxic on NB4 cells. Finally, we have determined the metabolites of arsthinol in urine of mice. This study allowed us to complete the understanding on the mechanism of biotransformation and the elimination pathways of the drug.