Le cycle de Krebs occupe une place centrale dans le métabolisme cellulaire et est le point de jonction de nombreuses voies essentielles. Depuis le début des années 2000, un lien a été démontré entre l’apparition de certains cancers et des mutations affectant des gènes codant pour des enzymes du cycle de Krebs, i.e., la succinate déshydrogénase, la fumarase ou les iso-enzymes 1 et 2 de l'isocitrate déshydrogénase (IDH). Les mutations des gènes IDH sont présentes dans 15 à 20 % des leucémies myéloïdes aigues (LAM) et jusqu'à 80 % dans certains gliomes. Ces mutations affectent le site actif des enzymes et elles induisent une néo-fonction enzymatique qui se traduit par la production et l'accumulation d'un oncométabolite : le stéréoisomère D du 2-hydroxyglutarate (D-2-HG) responsable de dérégulations énergétiques et épigénétiques au sein de la cellule. Afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu entre ces anomalies et la pathologie humaine, mon travail de thèse a impliqué le développement de différentes méthodes analytiques : - tout d'abord une méthode robuste de séparation et de quantification des stéréoisomères D et L par dérivation chirale du 2-HG, ceci en GC tandem MS, - également par GC tandem MS, des méthodes métabolomiques ciblées à haute spécificité pour l'analyse de plus de 120 composés d'intérêt clinique, - des méthodes analytiques à haute résolution et non-ciblées (masse exacte; n=360 composés) adaptées à l'étude de cellules, - et des méthodes d'étude de flux métaboliques sur culture cellulaire basées sur l'analyse des dérivés de traceurs marqués aux isotopes stables. Le développement de ces méthodes m'a permis d'obtenir les résultats suivants. J'ai démontré l'importance du D-2-HG comme marqueur de la présence de mutations IDH1/2 dans une large cohorte de patients leucémiques, à la fois pour le diagnostic et pour le suivi des patients sous traitement. Notre étude pilote a conduit à utiliser ce paramètre en pratique hospitalière courante dans le laboratoire de chimie analytique de l'institut Gustave Roussy (IGR; Villejuif). L'étude de profils métaboliques associés aux mutations affectant les enzymes IDH2 et succinate déshydrogénase nous a permis d'identifier des mécanismes compensatoires du dysfonctionnement du cycle de Krebs, par exemple la sur-activation de la pyruvate carboxylase. Nous avons par ailleurs montré que ces mécanismes ne sont que partiellement efficaces; ils pourraient ainsi servir de cibles thérapeutiques. Une mutation du gène IDH2 (R140Q) est retrouvée chez des patients atteint de LAM et chez des patients possédant une acidurie D-2-hydroxyglutarique, maladie héréditaire du métabolisme extrêmement rare. Un inhibiteur spécifique de l'enzyme IDH2 possédant la mutation R140Q est actuellement testé comme traitement dans un essai clinique à l'IGR pour les patients leucémiques. Nous avons étudié les effets de ce composé sur des fibroblastes de notre patient atteint d'acidurie D-2-hydroxyglutarique. Nous avons confirmé ses effets sur l'enzyme IDH et observé des effets secondaires sur le métabolisme des lipides et du cycle de Krebs, à la fois dans les fibroblastes témoin et du patient. Cet inhibiteur étant connu pour avoir des effets sur la différenciation cellulaire, nos résultats pourraient permettre d'expliquer les mécanismes impliqués. Ce travail a apporté de nouveaux outils pour l'exploration des maladies métaboliques traditionnelles ainsi que de certains types de cancers, et il met en avant de nouvelles illustrations de la puissance de l'approche métabolique pour identifier des points d'intervention et de surveillance thérapeutique personnalisée des patients ("théranostique"). / The Krebs cycle has a central role in cellular metabolism and is at the junction of many essential pathways. Since 2000, a link has been shown between the development of particular cancers and mutations affecting genes coding for several Krebs cycle enzymes, i.e., succinate dehydrogenase, fumarase or iso-enzymes 1 and 2 of the isocitrate dehydrogenase (IDH). The IDH mutations are found in 15 to 20 % of acute myeloid leukemias and up to 80% of specific gliomas. These mutations affect the enzyme active site and are responsible for an neomorphic activity that is the production and accumulation of a putative oncometabolite : the D stereoisomer of the 2-hydroxyglutarate (D-2-HG) which is linked to energetic and epigenetic deregulations in the cell. To better understand the mechanisms between these abnormalities and human pathology, my PhD work involved the development of different analytical tools : - First of all, a robust method of separation and quantification of the stereoisomers D and L by chiral derivatization of the 2-HG, in tandem mass spectrometry, - GC tandem MS was also used to develop targeted metabolomic methods with high specificity for the analysis of more than 120 compounds of clinical interest, - An analytical non-targeted method using high mass resolution (exact mass; n=360 compounds) adapted to the study of fibroblast cells, - and finally, methods for the study of metabolic flux in culture cell based on derivatives of stable labeled tracers. The development of these methods led to the following results. I highlight the importance of the D-2-HG as a biomarker of the presence of IDH1/2 mutations in a large cohort of leukemic patients, for the diagnostic and the follow-up of patients under treatment. Our pilot study was the starting point for routine usage of this test in the clinical setting at the Institut Gustave Roussy (IGR; Villejuif). The study of metabolic profiles related to the mutations affecting IDH enzymes and succinate dehydrogenase allowed us to identify compensatory mechanisms of the dysfunction of the Krebs cycle, notably, the overactivation of pyruvate carboxylase. Moreover, we have shown that because these mechanisms are only partially efficient; they have potential to provide therapeutic targets. An IDH2(R140Q) mutation is shared between patients with AML and patients with D-2-hydroxyglutaric aciduria, a very rare hereditary disease of the metabolism. A specific inhibitor of the IDH2 enzyme mutant for R140Q is currently used in a clinical trial at the IGR institute. We studied the effects of this compound in fibroblasts of our aciduria patient. We confirmed the expected effect in the IDH enzyme and also observed moderate off-target effects concerning the lipid and the Krebs cycle metabolism, both in control and patient fibroblasts. Because this inhibitor is known to have effects in the cellular differentiation, our results could explain the underlying mechanisms. This work provides new tools for the exploration of traditional inherited metabolic diseases, as well as particular cancers, and illustrates the power of the metabolic approach to identify therapeutic targets and for the personalized monitoring of patients ("theranostics").

L’objectif de ce projet était de faire le lien entre gènes et métabolites afin d’éventuellement proposer des métabolites à mesurer en lien avec la fonction de gènes. Plus particulièrement, nous nous sommes intéressés aux gènes codant pour des protéines ayant un impact sur le métabolisme, soit les enzymes qui catalysent les réactions faisant partie intégrante des voies métaboliques. Afin de quantifier ce lien, nous avons développé une méthode bio-informatique permettant de calculer la distance qui est définie comme le nombre de réactions entre l’enzyme encodée par le gène et le métabolite dans la carte globale du métabolisme de la base de données Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG). Notre hypothèse était que les métabolites d’intérêt sont des substrats/produits se trouvant à proximité des réactions catalysées par l’enzyme encodée par le gène. Afin de tester cette hypothèse et de valider la méthode, nous avons utilisé les études d’association pangénomique combinées à la métabolomique (mGWAS) car elles rapportent des associations entre variants génétiques, annotés en gènes, et métabolites mesurés. Plus précisément, la méthode a été appliquée à l’étude mGWAS par Shin et al. Bien que la couverture des associations de Shin et al. était limitée (24/299), nous avons pu valider de façon significative la proximité entre gènes et métabolites associés (P<0,01). En somme, cette méthode et ses développements futurs permettront d’interpréter de façon quantitative les associations mGWAS, de prédire quels métabolites mesurer en lien avec la fonction d’un gène et, plus généralement, de permettre une meilleure compréhension du contrôle génétique sur le métabolisme. / The objective of this project was to link genes and metabolites in order to ultimately predict which metabolites to measure in order to adequately reflect the function of a given gene. Specifically, we were interested in genes, which code for proteins that regulate substrate metabolism, hence enzymes that catalyze reactions that are part of metabolic pathways. In order to quantify this link, we have developed a bioinformatics method to calculate a distance, which is defined as the number of reactions separating a given selected gene-encoded enzyme and its metabolite of interest in Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) database’s metabolic overview map. Our hypothesis was that metabolites of interest are products/substrates found at proximity of the reactions catalyzed by the selected gene-encoded enzyme. In order to test our hypothesis and validate the method, we have used genome-wide association study of metabolites levels (mGWAS) because these studies report associations between genetic variants, annotated to genes, and measured metabolites. More specifically, we used the mGWAS conducted by Shin et al. Even though the coverage of the associations reported by Shin et al. was limited (24/299), we significantly validated the proximity between gene-metabolite associated pairs (P<0.01). Overall, the method and its future developments will allow the quantitative interpretation of mGWAS associations, predict which metabolite to measure with regards to the function of a gene and, in general, enable a better understanding of the genetic control of metabolism.

Le cycle de Krebs occupe une place centrale dans le métabolisme cellulaire et est le point de jonction de nombreuses voies essentielles. Depuis le début des années 2000, un lien a été démontré entre l’apparition de certains cancers et des mutations affectant des gènes codant pour des enzymes du cycle de Krebs, i.e., la succinate déshydrogénase, la fumarase ou les iso-enzymes 1 et 2 de l'isocitrate déshydrogénase (IDH). Les mutations des gènes IDH sont présentes dans 15 à 20 % des leucémies myéloïdes aigues (LAM) et jusqu'à 80 % dans certains gliomes. Ces mutations affectent le site actif des enzymes et elles induisent une néo-fonction enzymatique qui se traduit par la production et l'accumulation d'un oncométabolite : le stéréoisomère D du 2-hydroxyglutarate (D-2-HG) responsable de dérégulations énergétiques et épigénétiques au sein de la cellule. Afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu entre ces anomalies et la pathologie humaine, mon travail de thèse a impliqué le développement de différentes méthodes analytiques : - tout d'abord une méthode robuste de séparation et de quantification des stéréoisomères D et L par dérivation chirale du 2-HG, ceci en GC tandem MS, - également par GC tandem MS, des méthodes métabolomiques ciblées à haute spécificité pour l'analyse de plus de 120 composés d'intérêt clinique, - des méthodes analytiques à haute résolution et non-ciblées (masse exacte; n=360 composés) adaptées à l'étude de cellules, - et des méthodes d'étude de flux métaboliques sur culture cellulaire basées sur l'analyse des dérivés de traceurs marqués aux isotopes stables. Le développement de ces méthodes m'a permis d'obtenir les résultats suivants. J'ai démontré l'importance du D-2-HG comme marqueur de la présence de mutations IDH1/2 dans une large cohorte de patients leucémiques, à la fois pour le diagnostic et pour le suivi des patients sous traitement. Notre étude pilote a conduit à utiliser ce paramètre en pratique hospitalière courante dans le laboratoire de chimie analytique de l'institut Gustave Roussy (IGR; Villejuif). L'étude de profils métaboliques associés aux mutations affectant les enzymes IDH2 et succinate déshydrogénase nous a permis d'identifier des mécanismes compensatoires du dysfonctionnement du cycle de Krebs, par exemple la sur-activation de la pyruvate carboxylase. Nous avons par ailleurs montré que ces mécanismes ne sont que partiellement efficaces; ils pourraient ainsi servir de cibles thérapeutiques. Une mutation du gène IDH2 (R140Q) est retrouvée chez des patients atteint de LAM et chez des patients possédant une acidurie D-2-hydroxyglutarique, maladie héréditaire du métabolisme extrêmement rare. Un inhibiteur spécifique de l'enzyme IDH2 possédant la mutation R140Q est actuellement testé comme traitement dans un essai clinique à l'IGR pour les patients leucémiques. Nous avons étudié les effets de ce composé sur des fibroblastes de notre patient atteint d'acidurie D-2-hydroxyglutarique. Nous avons confirmé ses effets sur l'enzyme IDH et observé des effets secondaires sur le métabolisme des lipides et du cycle de Krebs, à la fois dans les fibroblastes témoin et du patient. Cet inhibiteur étant connu pour avoir des effets sur la différenciation cellulaire, nos résultats pourraient permettre d'expliquer les mécanismes impliqués. Ce travail a apporté de nouveaux outils pour l'exploration des maladies métaboliques traditionnelles ainsi que de certains types de cancers, et il met en avant de nouvelles illustrations de la puissance de l'approche métabolique pour identifier des points d'intervention et de surveillance thérapeutique personnalisée des patients ("théranostique"). / The Krebs cycle has a central role in cellular metabolism and is at the junction of many essential pathways. Since 2000, a link has been shown between the development of particular cancers and mutations affecting genes coding for several Krebs cycle enzymes, i.e., succinate dehydrogenase, fumarase or iso-enzymes 1 and 2 of the isocitrate dehydrogenase (IDH). The IDH mutations are found in 15 to 20 % of acute myeloid leukemias and up to 80% of specific gliomas. These mutations affect the enzyme active site and are responsible for an neomorphic activity that is the production and accumulation of a putative oncometabolite : the D stereoisomer of the 2-hydroxyglutarate (D-2-HG) which is linked to energetic and epigenetic deregulations in the cell. To better understand the mechanisms between these abnormalities and human pathology, my PhD work involved the development of different analytical tools : - First of all, a robust method of separation and quantification of the stereoisomers D and L by chiral derivatization of the 2-HG, in tandem mass spectrometry, - GC tandem MS was also used to develop targeted metabolomic methods with high specificity for the analysis of more than 120 compounds of clinical interest, - An analytical non-targeted method using high mass resolution (exact mass; n=360 compounds) adapted to the study of fibroblast cells, - and finally, methods for the study of metabolic flux in culture cell based on derivatives of stable labeled tracers. The development of these methods led to the following results. I highlight the importance of the D-2-HG as a biomarker of the presence of IDH1/2 mutations in a large cohort of leukemic patients, for the diagnostic and the follow-up of patients under treatment. Our pilot study was the starting point for routine usage of this test in the clinical setting at the Institut Gustave Roussy (IGR; Villejuif). The study of metabolic profiles related to the mutations affecting IDH enzymes and succinate dehydrogenase allowed us to identify compensatory mechanisms of the dysfunction of the Krebs cycle, notably, the overactivation of pyruvate carboxylase. Moreover, we have shown that because these mechanisms are only partially efficient; they have potential to provide therapeutic targets. An IDH2(R140Q) mutation is shared between patients with AML and patients with D-2-hydroxyglutaric aciduria, a very rare hereditary disease of the metabolism. A specific inhibitor of the IDH2 enzyme mutant for R140Q is currently used in a clinical trial at the IGR institute. We studied the effects of this compound in fibroblasts of our aciduria patient. We confirmed the expected effect in the IDH enzyme and also observed moderate off-target effects concerning the lipid and the Krebs cycle metabolism, both in control and patient fibroblasts. Because this inhibitor is known to have effects in the cellular differentiation, our results could explain the underlying mechanisms. This work provides new tools for the exploration of traditional inherited metabolic diseases, as well as particular cancers, and illustrates the power of the metabolic approach to identify therapeutic targets and for the personalized monitoring of patients ("theranostics").

Issue d’un partenariat de recherche entre le CEA et les laboratoires Servier, cette thèse avait pour objectif d’évaluer l’approche métabolomique par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS) pour l'identification de marqueurs indirects de l'induction dans les espèces de toxicologie. Le travail de thèse a débuté par l’optimisation de la méthode d’acquisition des empreintes métaboliques tant sur le plan analytique que dans le domaine du traitement des données brutes. Un outil reposant sur les matrices d’auto corrélation a alors été développé afin de s’affranchir d’une partie de la redondance du signal obtenu par spectrométrie de masse. Dans un troisième temps, les indices de Kendrick couplés à la sélectivité méthylène ont été appliqués à l’étude de composés biologiques en spectrométrie de masse haute résolution afin de proposer une méthode alternative de visualisation des données offrant une aide à l’identification des variables. Enfin, dans une dernière partie, les efforts se sont portés sur l’identification des composés endogènes modifiés au cours du protocole d’induction. / This work is the result of a research partnership between the CEA and Les laboratories Servier. It deals with the characterization of biomarkers of metabolic enzyme induction in rat biofluids using MSbased metabolomics. The first part of this work included methodological developments regarding theacquisition and the processing of metabolic fingerprints. A tool based on autocorrelation matrices wasthen implemented to reduce the redundancy of data generated with mass spectrometry and subsequently accelerate the isolation of discriminating variables. The next step consisted in the evaluation of the combined use of Kendrick mass defects and methylene selectivity as an alternative visualization tool for large data set, which would rely on compound chemical structures. Finally, the last part of the work was dedicated to the identification of discriminating signals raised up by ametabolomic global approach from rat biofluids collected before and after an induction assay.

Dans l’optique de comprendre et maitriser le vieillissement des vins, en particulier des vins blancs, il est nécessaire d’approfondir nos connaissances sur les mécanismes physico-chimiques d’oxydation liés aux processus d’oxygénation. Pour cela, il est important d’avoir des outils permettant la quantification de la capacité antioxydante des vins blancs, et l’identification des composés impliqués dans celle-ci, afin de pouvoir anticiper l’aptitude au vieillissement d’un vin.Lors de cette étude, des analyses de la capacité antioxydante par DPPH et Résonnance Paramagnétique Electronique (RPE) ont été réalisées sur un grand nombre de vins en cours d’élevage et issus de plusieurs millésimes. En parallèle des analyses métabolomiques, principalement par Chromatographie Liquide couplée à la Spectrométrie de Masse (UPLC-Q-TOF-MS) mais également par Spectrométrie de Masse à Résonance Cyclotronique des Ions et à Transformée de Fourier (FT-ICR-MS) ont été réalisées.L’optimisation de la méthode DPPH, pour l’analyse des vins blancs a révélé une réactivité importante des composés soufrés, avec des capacités antioxydantes similaires à celles des composés phénoliques. La comparaison de cette méthode optimisée à la méthode de référence du laboratoire (RPE) sur plus de 106 vins, a montré la complémentarité de l’information apportée par ces deux différentes méthodes de mesure de capacité antioxydante. Le traitement statistique des corrélations avec les analyses métabolomiques réalisées sur 287 vins a permis de révéler une liste de 380 marqueurs moléculaires associés à la capacité antioxydante des vins. Une méthode alternative de mesure du potentiel antioxydant des vins blancs a également été développée, qui repose sur l’identification de composés nucléophiles naturellement présents et susceptibles de piéger les quinones formées au cours de mécanismes d’oxydation. Outre des composés soufrés, nous avons montré que différents peptides ayant des propriétés antioxydantes présentent de telles propriétés nucléophiles. Dans un second temps, l’étude de différentes pratiques œnologiques (élevage, hyperoxygénation ou sulfitage) a permis de déterminer leurs impacts sur la capacité antioxydante des vins mais également sur les marqueurs moléculaires associés. Il apparait ainsi une augmentation significative de la capacité antioxydante des vins au cours de l’élevage. De plus, cette augmentation de la capacité antioxydante est associée à une consommation de peptides en début d’élevage, ainsi qu’à l’apparition de nouveaux composés dans les vins et ce indépendamment du millésime. Les composés qui apparaissent semblent être majoritairement des composés phénoliques provenant potentiellement du bois ou de l’autolyse des levures. Les vins issus de moûts protégés par l’ajout précoce de sulfites ont une capacité antioxydante plus élevée par rapport aux vins issus de moûts hyperoxygénés. De plus, la protection du moût à un impact important sur la composante moléculaire soufrée retrouvée dans les vins. Ainsi, il a été observé une quantité beaucoup plus faible de composés soufrés (peptides ou non) dans les vins issus de moûts hyperoxygénés montrant donc une consommation de ces composés dans les mécanismes d’oxydation du vin. En résumé, ces résultats révèlent pour la première fois l’importance des composés soufrés dans les mécanismes de protection des vins blancs de Bourgogne vis-à-vis de l’oxydation, par leur capacité de piégeur de radicaux mais également de piégeur de quinones. / In order to understand and control the aging of wines, particularly white wines, it is necessary to deepen our knowledge about the physico-chemical mechanisms of oxidation related to oxygenation processes. For this, it is important to have tools to quantify the antioxidant capacity of white wines, and to identify the compoiunds involved, in order to anticipate the aging ability of a wine.In this study, analyzes of the antioxidant capacity by DPPH and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) were carried out on a large number of wines during aging and from several vintages, in parallel with metabolomic analyzes, mainly carried out by Liquid Chromatography Coupled to Mass Spectrometry (UPLC-Q-TOF-MS) but also by Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry (FT-ICR-MS).Optimization of the DPPH method for the analysis of white wines, showed a high reactivity of sulfur compounds with similar antioxidant capacities to those of phenolic compounds. The comparison of this optimized method with the laboratory reference method (EPR) on more than 106 wines, showed the complementarity of the information provided by these two different methods of measuring an antioxidant capacity.Combining antioxidant capacity measurements and metabolomic analyzes, it was possible to determine a list of molecular markers related to the antioxidant capacity of white wines. During this study, a focus on nucleophilic compounds present in wines has also been realized, these compounds being able to react with the quinones formed during oxidation and thus to play a role in the oxidation mechanisms of white wines. Besides sulfur compounds, we showed that several peptides with antioxidant properties could exhibit such nucleophilic behavior. In a second step, the study of different oenological practices (aging, hyperoxygenation or adding SO2 to must) allowed to determine their impacts on the antioxidant capacity of wines but also on the associated molecular markers. It thus appears a significant increase in the antioxidant capacity of the wines during aging. In addition, this increase in antioxidant capacity is associated with a consumption of peptides at the beginning of aging, but also with the appearance of compounds in wines, regardless of the vintage. The compounds that appear are potentially phenolic compounds which can come from wood or lees autolysis. Wines from protected musts with sulfites addition, have a higher antioxidant capacity compared to wines from hyperoxygenated musts. In addition, the protection of musts has a significant impact on the sulfur component found in wines. Thus, a much smaller amount of sulfur compounds (peptides or not) has been observed in wines derived from hyperoxygenated musts, showing a consumption of these compounds in the oxidation mechanisms. Overall, these results reveal for the first time the importance of sulfur compounds in the mechanisms of protection of white wines from Burgundy against oxidation, by radical scavenging capacity and quinone trapping.

L'Angélique (Dicorynia guianensis Amsh.) est une espèce forestière de Guyane très exploitée pour son bois mais ce dernier est connu pour présenter une durabilité naturelle variable, dont les conséquences peuvent être très lourdes pour l'utilisateur. Dans le cadre de cette thèse nous avons souhaité comprendre l'origine de la durabilité naturelle du duramen se l'Angélique afin d'appréhender sa variabilité pour mieux la prédire. Dans un premier temps, nous avons mis en oeuvre une stratégie d'échantillonnage basée sur l'étude architecturale de l'arbre pour appréhender la variabilité de la durabilité naturelle, ce qui a été confirmé par les essais biologiques réalisés. Nous avons par la suite évalué l'influence de potentiels facteurs mesurés dans le bois sur la durabilité naturelle. A ce titre, le rôle des extractibles a été évalué par des approches métaboliques ciblées et non ciblées, couplées à une stratégie de déréplication. La lignine et l'infradensité ont également été retenues comme facteurs de durabilité naturelle de l'Angélique. Enfin, ses caractéristiques propres à l'ontogénie se l'arbre ont été pris en compte et les résultats mettent en lumière l'importance du stade de développement de l'arbre ainsi que son environnement. Enfin, nous avons proposé ses outils spectroscopiques (moyen et proche infrarouge) simples, rapides et fiables pour prédire la durabilité naturelle. Ces résultats sont encourageants et suggèrent leur utilisation potentielle pour la filière bois pour prédire la durabilité naturelle du bois de l'Angélique. / Angélique (Dicorynia guianensis Amsh.) is a tree species in French Guiana that is heavily exploited for its wood, but it is known to have variable natural durability, which can be of severe consequences for the user. In this thesis we wanted to understand the origin of the natural durability of Angelique heartwood in order to understand its variability, to beter predict it. This multidisciplinary work combines wood sciences, natural products chemistry and microbiology. First, we implemented a sampling strategy based on the architectural profile of tree individuals to understand the variability of natural durabilityn which was confirmed by biological assays. We then assessed the influence of potential natural durability factors that we measured in the wood samples. As such, the role of metabolies was investigated using targeted and untargeted metabolomics, coupled with a dereplication strategy. Lignin and infradensity have also been tested as factors of durability for Angelique heartwood. Finally, factors that are related to tree ontogeny have been taken into account and the results highlight the importance of the stage development and the environment of tree individuals. Lastly, we have proposez esasy, fast and reliable spectroscopie tools (medium and near infrared) to predict the nartural durability. These results are encouraging and suggest their potential use by the timber industry to predict durability of Angélique heartwood.

Ce travail porte sur l'étude chimique d'une souche endophyte de Botryosphaeria mamane, un micromycète relativement peu étudié, isolée des feuilles de Bixa orellana. Des travaux préliminaires portant sur le screening de 409 souches de champignons isolés à partir de plantes médicinales d'Amérique du Sud a révélé que parmi celles-ci, B. mamane E224 était l'une des souches les plus actives in vitro sur un modèle de Leishmania infantum. L'objectif de ce travail a consisté en l'induction de la production de nouveaux métabolites secondaires produits par B. mamane via l'optimisation des conditions de culture de cette souche, la mise en place de méthodes de co-cultures et l'ajout de modificateurs épigénétiques. Une analyse des métabolomes dans les différentes conditions a été réalisée à travers une approche métabolomique, utilisant un couplage UHPLC-HRMS, ainsi que grâce à différents outils statistiques. Deux grandes classes de composés ont ainsi été détectées dans les cultures axéniques de B. mamane. Premièrement, la famille des cyclopeptides, incluant les cyclodipeptides soufrés avec en particulier trois nouveaux composés, les botryosulfuranols A-C. Puis la famille des isocoumarines, avec des dérivés de la melleine (trans-4-hydroxymelleine, 4-hydroxymelleine et 5-hydroxymellein). A travers l'ajout de modificateurs épigénétiques à la culture de B. mamane, nous avons pu étudier les effets de deux inhibiteurs d'histone désacétylases (HDACis), l'acide suberoylanilidehydroxamique (SAHA) et le valproate sodique, ajoutés à deux stades différents de la culture fongique. L'ajout de HDACi dans la culture de B. mamane a entraîné des changements importants dans la production de métabolites secondaires. En effet, une induction de certains métabolites mais également une réduction et l'inactivation de la production d'autres métabolites, ont été observés, et ceci selon la nature du modificateur épigénétique ajouté. Cette étude illustre l'importance du choix des HDACis pour l'induction de la production de métabolites spécifiques. Concernant l'optimisation de la co-culture de B.[...] / This study focused on the strain of a poorly studied fungal endophyte Botryosphaeria mamane E224, isolated from Bixa orellana leaves. Our previous screening involving 409 fungal strains isolated from medicinal plants from South America revealed that among all these strains, B. mamane was shown to be the most bioactive on in vitro model against Leishmania infantum. The objectives of this work consisted in the introduction of new metabolite production by B. mamane by optimizing the fungal culture conditions, and by using co-cultivation methods and addition of epigenetic modifiers. This work was followed by an analysis of the different metabolomes via a metabolomics approach using UHPLC-HRMS and integration of informatics and statistical tools for metabolomics. Two major compound classes were detected in B. mamane. First, the cyclopeptide family including the thiodiketopiperazines (TDKPs) alkaloids with three new compounds proposed as botryosulfuranols A-C; and the isocoumarin family, with the mellein derivatives, trans-4-hydroxymellein, 4-hydroxymellein, and 5-hydroxymellein. Regarding the exploration of B. mamane metabolome cultured in the presence of epigenetic modifier, the effects of two different histone deacetylase inhibitors (HDACis), suberoylanilidehydroxamic acid (SAHA) and valproate sodium added in two different stages of fungal growth, were investigated. As expected, HDACis addition in the culture of B. mamane led to significant changes in the secondary metabolite production. Addition of modifier not only induced metabolites production but also reduced and may inactivate metabolite production in fungi, depending on the nature of the epigenetic modifier added. This study illustrates the importance in the choice of HDACis to fungal culture in order to induce specific metabolite productions. In the study of B. mamane and C. albicans co-cultivation in different culture conditions, we showed the influence of the conditions (static versus agitation) on the metabolome of the fungi. However, the co-culture with yeast did not induce any modification in the fungal metabolome. The investigation of fungal interactions between B. mamane, Fusarium solani, and Colletotrichum linicola in 6-multi well plates in time-series based analysis has been carried out. [...]

La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative caractérisée par une perte sélective des motoneurones et impliquant les effets neurotoxiques des astrocytes. Le but de ce travail est d’explorer les altérations du métabolisme dans les astrocytes induites par des conditions associées à la SLA. Nous avons dans un premier temps mis en place une méthodologie d’analyse spectrométrique (résonance magnétique nucléaire et spectrométries de masse) du métabolome cellulaire. Ensuite, nous avons invalidé les cellules NSC-34 comme modèle in vitro d’étude de l’excitotoxicité induite par le glutamate. Nous avons enfin étudié les altérations métaboliques dans les astrocytes primaires dans des conditions de la SLA et décrit plusieurs dysfonctionnements métaboliques dans ces cellules induits par l’expression de la mutation SOD1G93A, par la présence des motoneurones sauvages et par l’exposition au glutamate. Ce travail met en évidence les relations métaboliques entre la SLA et le métabolisme énergétique cérébral. Nos résultats contribuent à la compréhension des altérations métaboliques des astrocytes dans la SLA et pourraient aider à appréhender de nouvelles cibles thérapeutiques associées aux altérations métaboliques dans la SLA, afin de protéger les motoneurones des perturbations induites par le glutamate. / The selective degeneration of motoneuron that characterizes amyotrophic lateral sclerosis (ALS), implicates non-cell-autonomous effects of astrocytes. The aim of this work is to explore the metabolic status of astrocytes exposed to ALS-associated conditions, using metabolomics approach. We first, developed a methodology for the analysis of cellular metabolome using different analytical technologies, and then we evaluated the relevance of differentiated NSC-34 as an in vitro model for glutamate excitotoxicity studies. Finally, we evaluated metabolic alterations in astrocytes in ALS-associated conditions and we described several metabolic dysfunctions in these cells induced by the expression of a SOD1G93A mutation, the presence of wildtype motoneurons and glutamate exposition. These studies highlight major impacts of ALS on the brain energetic metabolism. This work provides novel insight for understanding the metabolic dysfunction of astrocytes in ALS conditions and opens perspective of therapeutics targets though focus on these metabolic ways, in order to protect motoneurons from glutamate injury.

La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est une affection neurodégénérative affectant sélectivement les motoneurones et conduisant au décès en 2 à 4 ans. Des facteurs génétiques, ainsi que diverses hypothèses physiopathologiques, telles que l’excitotoxicité et le stress oxydant, ont été évoqués pour expliquer la dégénérescence des motoneurones, mais aucune étiologie n’explique aujourd’hui la survenue de cette pathologie. Afin d’améliorer les connaissances des voies métaboliques impliquées dans la physiopathologie de la SLA, nous avons développé un modèle in vitro de co-Culture de motoneurones et d’astrocytes sur-Exprimant la Superoxyde Dismutase (SOD1) humaine sauvage ou mutée (SOD1G93C) et exposée au stress oxydant. Nous avons étudié les modifications de métabolisme après traitement oxydant par une approche métabolomique utilisant la chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse et une analyse statistique multivariée des résultats. Ainsi nous avons observé une modification de métabolites impliqués notamment dans le cycle de Krebs, la neurotransmission excitatrice et la synthèse du glutathion, dans un modèle in vitro de SLA exposé au stress oxydant. / Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder affecting selectively motor neurons and leading to death in 2 to 4 years. Genetic factors and various pathophysiological hypotheses, such as excitotoxicity and oxidative stress, have been suggested to explain the degeneration of motor neurons, but today no etiology explains the occurrence of this disease. In order to improve the knowledge of the metabolic pathways involved in the pathogenesis of ALS, we developed an in vitro model of co-Culture of motor neurons and astrocytes over-Expressing human superoxide dismutase (SOD1), wild-Type or mutated (SOD1G93C), and exposed to oxidative stress. We studied the changes in metabolism after oxidative treatment with a metabolomics approach using gas chromatography-Mass spectrometry and multivariate statistical analysis. Thus we observed a change in metabolites involved in the citric acid cycle, the excitatory neurotransmission and the glutathione synthesis, in an in vitro model of ALS exposed to oxidative stress.

La forme la plus sévère de paludisme est causée par le parasite unicellulaire P. falciparum. Lors de la phase intra-érythrocytaire de son développement, P. falciparum met en place des fonctions métaboliques nécessaires à son développement dans l'érythrocyte, à sa multiplication et enfin à sa dissémination vers d'autres érythrocytes. Comprendre et élucider les structures et les dynamiques du réseau métabolique chez le parasite, permettent de découvrir de nouvelles voies métaboliques et des étapes clefs qui peuvent jouer un rôle important dans le développement du parasite. Elles permettent également de déterminer le mécanisme d'action des agents antipaludiques et de mieux comprendre les résistances associées aux traitements existants. Dans cet objectif, une approche métabolomique ciblée, utilisant la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) a été utilisée. Cette approche consiste en une quantification absolue de métabolites impliqués dans les voies de biosynthèse des phospholipides membranaires du parasite mais également d'autres métabolites qui reflètent son statut métabolique. Nous avons dans un premier temps, déterminé les distributions et les quantités absolues des métabolites présents dans un érythrocyte infecté par P. falciparum en comparaison avec un érythrocyte sain. Nous avons également mis en évidence les perturbations causées par cette infection sur le métabolisme de l'érythrocyte humain ainsi que les différents échanges qu'entretien le parasite avec sa cellule hôte mais également avec le milieu extracellulaire. Le métabolisme phospholipidique de Plasmodium est complexe car il possède plusieurs voies de synthèses opérant à partir de précurseurs initiaux distincts et conduisant à la synthèse d'un même produit final. Dans l'objectif d'étudier la contribution relative des différentes voies métaboliques dans la biosynthèse des phospholipides majoritaires chez P. falciparum (PC et PE), nous avons développé une approche qui consiste à incuber les érythrocytes infectés en présence de précurseurs marqués. / The most severe form of malaria is caused by the single-celled parasite P. falciparum. During the intra-erythrocytic stage of its development, P. falciparum implements several metabolic functions necessary for its development in the erythrocyte, its multiplication and finally to its spread to other erythrocytes. Understand and elucidate the structures and the dynamics of the parasite's metabolic network is useful to discover new metabolic pathways and key steps that may play an important role in the development of the parasite. They also help determine the mechanism of action of antimalarial agents and better understand the resistances associated with available treatments. For this purpose, a targeted metabolomics approach, using liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) was used. This approach consists of an absolute quantitation of metabolites involved in the biosynthesis of membrane phospholipids of the parasite but also other metabolites that reflect its metabolic status. We initially determined the distributions and the absolute amounts of metabolites in infected erythrocytes in comparison with healthy erythrocytes. We also highlighted the disruption caused by this infection on the metabolism of the human erythrocyte and the various interactions between the parasite and its host cell as well as the extracellular medium. The phospholipids metabolism of Plasmodium is complex because it has several synthetic pathways operating from separate initial precursor and leading to the synthesis of a single end product. With the aim to study the relative contribution of these different metabolics pathways in the biosynthesis of the most important phospholipids in P. falciparum (PC and PE), we have developed an approach that involves incubation of infected erythrocytes in the presence of labeled precursors.