Les cellules souches induites à la pluripotence (iPSc) apparaissent comme une solution très intéressante pour créer et observer le comportement de cellules spécifiques et inaccessibles d'un patient. Notre équipe travaille sur les pathologies génétiques des nerfs périphériques et en particulier la maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT). Un de nos objectifs est le développement de modèles de motoneurones de patients utilisant la stratégie des iPSc afin de mieux comprendre la physiopathologie des neuropathies liées au gène GDAP1. Ce gène a été décrit en 1998 pour être responsable d'une forme axonale de CMT ; il code une protéine de la membrane externe mitochondriale dont la fonction précise reste encore méconnue. Des fibroblastes dermiques (FD) ont été obtenus après une biopsie de peau d'une personne saine (témoin) et d'un patient homozygote porteur de la mutation non-sens p.Gln163* dans le gène GDAP1. Par la suite, les FDs ont été reprogrammés en cellules iPSc en utilisant le cocktail de Yamanaka (plasmides non intégratifs composés d’Oct4, Sox2, Klf4 et l-Myc). Après amplification, tous les contrôles ont été effectués pour conclure que nos iPSc avaient les mêmes propriétés et les mêmes capacités que les cellules souches embryonnaires ainsi qu’un caryotype normal. Enfin, nous avons optimisé le protocole de différenciation avec succès de manière à obtenir à partir des iPSc des rosettes (structures pleines de progéniteurs neuronaux), puis des neurones et finalement des motoneurones pour le contrôle et le patient. Les premières différences entre le contrôle et le patient ont été observées lors de l’obtention de rosettes. Les cellules du patient présentaient de nombreuses gouttelettes lipidiques et la proportion de rosettes obtenue était plus faible. Une fois les motoneurones obtenus, des tests de microscopie confocale et électroniques ont montré des différences du réseau mitochondrial entre le témoin et le patient, ainsi qu’une morphologie des mitochondries se rapprochant de celle observée lors de biopsie de nerf de patient (rondes / accumulées). De manière à réduire la durée de différenciation, une méthode de tri cellulaire a été utilisée la SdFFF. Cette méthode nous a permis de trier différents progéniteurs (neuraux / endothéliaux). La génération de motoneurones à partir de fibroblastes dermiques de patient atteint de CMT axonale via les iPSc était une première étape cruciale pour mieux comprendre le rôle de GDAP1 dans cette pathologie. Ce modèle cellulaire de CMT4A est un premier pas pour réaliser des tests précliniques de médicaments afin d'identifier de futurs candidats pharmacologiques. / Induced pluripotent stem cells (iPSc) are a highly interesting tool to create and observe the behavior of specific and unattainable cells from a patient. Our team is interested in genetic peripheral nerves disorders and especially in Charcot-Marie-Tooth disease (CMT). One of our objectives is the development of motor neurons models from patients using the iPSc strategy in order to better understand the pathophysiology of GDAP1-related neuropathies. This gene was found in 1998 to be mutated in an axonal form of CMT and encodes a mitochondrial outer membrane protein, which function remains unclear. We first obtained dermal fibroblasts (DF) from skin biopsies of a healthy person and of a homozygous patient carrying GDAP1 non-sense mutation (p.Gln163*). Then, we reprogrammed DFs into iPSc using non-integrative plasmids (Oct4, Sox2, Klf4 and l-Myc). After amplification, all quality controls were performed to conclude that our iPSc had the same properties and capacities than embryonic stem cells and a normal karyotype. Finally, we optimized protocols to successfully differentiate these iPSc into rosettes (structures full of neural progenitors), then into neurons and finally into motor neurons for control and GDAP1 patients. The first differences between control and patient cells were observed during the rosette formation, where a lot of patient cells were full of lipid droplets, and the rosette proportion was lower than the control cells. Mitochondria morphology was totally different in motor neurons between control and patient, where mitochondria had the same morphology than the mitochondria observed in patient nerve biopsies (round and accumulated). In order to reduce the time of differentiation, a cell sorting method was used (SdFFF). It allowed us to sort different progenitors (neural / endothelial). Generation of motor neurons using axonal CMT-patient-derived iPSc was a first crucial step to better understand the role of GDAP1 in this pathology. This cellular model of CMT4A should ultimately allow us to perform preclinical drug screening in order to identify candidate pharmacological treatments for CMT patients.

L’ischémie critique chronique définit un stade avancé d’insuffisance artérielle chronique. Le diagnostic d’ischémie critique chronique nécessite trois éléments : des signes cliniques, des mesures de perfusion artérielle témoignant de l’ischémie, ainsi qu’une durée des symptômes supérieure à 15 jours. Nous avons mis au point un modèle d’ischémie critique chronique valide chez la souris, et reproduisant au plus proche les lésions observées chez l’homme, en réalisant une ligature fémorale droite associée à une ligature iliaque droite 4 jours plus tard. Nous avons ensuite étudié à partir de ce modèle l’atteinte mitochondriale liée à l’ischémie critique chronique, notamment l’altération de la fonction respiratoire mitochondriale, la diminution de la capacité de rétention calcique, et la production de radicaux libres. Nous avons testé différents protocoles de conditionnement pharmacologique et avons mis en évidence un effet protecteur de la N acétyl cystéine, des statines et de la L arginine. Les voies de protection RISK et SAFE seraient potentiellement impliquées dans cet effet protecteur. / Critical limb ischemia defines an advances stage of peripheral arterial disease and peripheral arterial insufficiency. The diagnosis of critical limb ischemia requires three elements: clinical signs, arterial perfusion measures demonstrating the level of ischemia, as well as a duration of symptoms for more than 15 days. We developed a critical limb ischemia model in mice, nearly mimicking human pathology, by right femoral artery ligatuon followed by right artery ligation 4 days later. We then studied from this model the mitochondrial impairment associted with critical limb ischemia, including impaired mitochondrial respiratory function, reduced calcium retention capacity, and increased production of free radicals. Once these changes highlighted, we wanted to test different pharmacological conditioning, in order to identify protective molecules in critical limb ischemia. We thus demonstrated a protective effetct of N acetyl cysteine, statins and L-arginine. The protection pathways RISK and SAFE may be involved in this protective effect.

L’objectif de notre travail consiste à caractériser des nanoparticules d’oxyde de fer (Fe3O4) et étudier leur toxicité aiguë chez le rat Wistar. Nos résultats ont montré que l’administration orale aiguë des Fe3O4, entraîne une altération dose- et temps-dépendante des paramètres du stress oxydant ainsi qu’une atteinte hépatique. En ce qui concerne l’étude in vitro sur des mitochondries isolées, nos résultats ont montré que ces nanoparticules n’altèrent ni les différents complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale ni le couplage mitochondrial, et ceci dans aucun des organes étudiés (cerveau, cœur, poumon, foie et reins) et quelle que soit la concentration utilisée (100, 200, 300 et 500 μg/ml), alors que les mitochondries hépatiques isolées des rats âgés (18 mois), une altération est observée au niveau de tous les complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale hépatique ainsi que pour le couplage mitochondrial quelle que soit la concentration utilisée (250, 300 et 350 μg/ml) alors que pour les rats jeunes (3mois) on n’observe aucune altération. / The objective of our work is to characterize iron oxide nanoparticles (Fe3O4) and study their acute toxicity in Wistar rats. Our results showed that acute oral administration of Fe3O4, results in a dose and time-dependent alteration of oxidative stress parameters as well as liver damage. Regarding the in vitro study on isolated mitochondria, our results showed that these nanoparticles do not adversely affect the various complexes of the mitochondrial respiratory chain or mitochondrial coupling in any of the organs studied (brain, heart, lung, liverand kidneys) and regardless of the concentration used (100, 200, 300 and 500 μg/ml) while the isolated liver mitochondria from aged rats (18 months), an alteration is observed at all the complexes of the liver mitochondrial respiratory chain as well as the mitochondrial coupling regardless of the concentration used (250, 300 and 350 μg/ml), whereas for the young rats (3 months) no change is observed.

L’être humain est exposé quotidiennement et simultanément à des dizaines de polluants environnementaux, pourtant il n’existe encore que peu ou pas d’études sur les effets de ces mélanges. Des études épidémiologiques et transcriptomiques montrent que les polluants peuvent perturber le métabolisme glucidique et lipidique. Le lien entre métabolisme et cancer a été démontré depuis plusieurs décennies, en effet, une dérégulation du métabolisme oxydatif, appelée effet Warburg, et commune à presque toutes les cellules tumorales se caractérise par une déviation du métabolisme oxydatif mitochondrial vers une glycolyse anaérobie entrainant une augmentation de la production de lactate. Pour ce travail les effets d’un mélange de deux polluants organiques persistants ayant des voies de signalisation différentes sont étudiés. Le mélange associe la TCDD, une substance cancérigène, à un pesticide l’α-endosulfan, afin d’évaluer les effets combinés de ces deux polluants sur le métabolisme énergétique de cellules cancéreuses coliques humaines Caco2. Le traitement des cellules pendant 48 heures par la TCDD (25 nM) et l’α-endosulfan (10µM) conduit à une diminution de l’oxydation du glucose, corrélée à une augmentation de la production de lactate, alors que chaque polluant seul exerce un effet peu significatif. Le mélange diminue l’activité globale de la mitochondrie caractérisée par une diminution de la respiration cellulaire, et de la production d’ATP sans toutefois modifier l’intégrité mitochondriale. L’étude des mécanismes impliqués dans ces effets indique l’implication de l’AMPK et du complexe PDH, deux enzymes clés régulant de façon très importante la glycolyse cellulaire ; en effet l’inhibition de l’AMPK abolit les effets des polluants. Des modifications du calcium intracellulaire qui régule entre autre l’activité de ces deux enzymes sont observées et l’inhibition du calcium abolit également les effets des polluants. Ces travaux montrent que le mélange induit une aggravation de la dérégulation du phénotype métabolique des cellules Caco2 à l’état prolifératif. Cela pourrait signifier une synergie de l’activité de ces polluants qui pourrait accentuer ce phénotype dans un contexte tumorale via un mécanisme impliquant le calcium. / During tumorigenesis most of cancer cells exhibit an altered metabolism that is characterized by an elevated uptake of glucose and an increased glycolytic rate; this phenomenon is known as the Warburg effect. Compelling recent evidences suggest that alteration of cellular metabolism is critical during cancer development and constitutes a major feature of aggressive tumour. Considering the recent observations on the impact of persistent organic pollutants (POPs) on cell metabolism, we hypothesize that POPs could exert their carcinogenic effects by promoting metabolic alterations that could converge to a metabolic shift supporting a tumoral phenotype. Proliferating colon cancer cells (Caco2) were treated with TCDD (25 nM) or/and α-endosulfan (10 µM), two environmental pollutants mainly produced by human activities and designated by the International Agency for Research on Cancer as probably or well-established carcinogenic to humans. A significant decrease of glucose and glutamine oxidation (60%) was observed after a treatment for 48 hours with the two pollutants while each pollutant alone had no significant effect. These observations are correlated with an increased lactate production by two fold. These effects are maintained in the presence of antioxidative NAC (10 mM), suggesting that they are independent of the oxidative status of the cell. We also observed a decreased incorporation of glucose in total lipids (50%). The ATP production and the cell respiration level were significantly decreased by the mixture by about 50% and 80%, respectively. In the same conditions, the glycogen production and the NADPH/NADPH,H+ ratio were unchanged. Taken together, these results suggest that POPs could worsen the metabolic phenotype of cancer cells. The molecular mechanisms underlying the POPs-induced metabolic reprograming are under investigation and should provide a better understanding of the signalling pathways involved in POPs action on the regulation of the energetic metabolism balance and their consequence on cancer.

De nos jours, les agents anti-microtubules (MTA) sont administrés dans de nombreuses pathologiques cancéreuses reflétant ainsi leur grande efficacité anti-tumorale. Cependant, leur utilisation se voit limitée pour deux raisons : (i) l’apparition d’effets indésirables et, (ii) l’émergence de cellules tumorales résistantes. Pour palier ces problèmes, les MTA font l’objet de nombreux travaux de recherche faisant ainsi de ces composés des médicaments toujours dans l’ère du temps. L’objectif principal des travaux présentés dans ce manuscrit repose sur l’étude du mécanisme d’action des MTA afin d’optimiser, par la suite, leur administration. Dans une première partie s’inscrivant dans le domaine de la recherche fondamentale, nous avons caractérisé les mécanismes moléculaires à l’origine de l’efficacité anticancéreuse de ces agents. En effet, nous avons mis en lumière l’existence d’un pont signalétique entre les mitochondries et les microtubules avec un rôle crucial de la voie de signalisation Akt/GSK3β plaçant ainsi, de façon inattendue, la kinase Akt au cœur de l’efficacité des MTA. Ces résultats fournissant un rationnel mécanistique aux stratégies thérapeutiques associant les MTA aux thérapies ciblées anti-Akt, nous avons alors mené une étude oncopharmacologique démontrant que l’association MTA/anti-Akt est fortement synergique in vitro et in vivo.Mieux comprendre le mécanisme d’action des MTA, afin de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques aux cliniciens était l’objectif principal de cette thèse. Les résultats obtenus ici ouvrent ainsi la voie de l’association de ces agents avec les thérapies ciblées anti-Akt nouvelle génération. / Microtubule-Targeting Agents (MTA) are a broad group of anticancer drugs that are currently administered in a lot of cancers. Nevertheless, they can cause undesired side effects and can lose their effectiveness as a result of resistance development. The main objective of my PhD work was to characterize the MTA’s mechanism of action in order to optimize their administration in the future. In the first part, we demonstrated the important role of the kinase Akt in MTA effects. In the second part, we evaluated the interest to combine MTA with anti-Akt drugs. We observed that MTA efficacy is highly important with Akt targeting drugs, particularly in lung adenocarcinoma. These promising results will need further explorations in order to develop more convenient cancer therapy strategies.

Le système de l’hème oxygenase-1 (HO-1) constitue un système essentiel pour la vie grâce à ses activités anti-inflammatoire et anti-oxydante lui conférant une capacité de protection importante face à une multitude de pathologies. Les produits de dégradation de l’hème par l’hème oxygénase, essentiellement le CO, participent activement dans la protection procurée par le système de l’HO-1. Par conséquence, l’exploitation pharmacologique de ce système s’est montrée d’un intérêt particulier pour une application clinique potentielle. Dans ce contexte, le but de ce travail était la caractérisation de nouvelles molécules qui activent ce système de protection.Tout d’abord, CORM-401, une nouvelle molécule ayant le Mn comme métal et qui libère 3CO/mole de la molécule, a été caractérisée dans un contexte cardiovasculaire. CORM-401 a induit une relaxation significative et immédiate des anneaux aortiques pré-contractés avec de l’épinéphrine. En parallèle, CORM-401 s’est montré sensible au stress oxydant et la libération du CO par CORM-401 s’est accélérée significativement en présence des oxydants comme H2O2, ce qui s’est traduit par une relaxation plus poussée des anneaux aortiques. En plus, CORM-401 a induit la migration des cellules endothéliales EA.hy926, l’augmentation d’expression de différents facteurs angiogéniques ainsi que la phosphorylation de p38 MAPK et Akt. P38 MAPK et HO-1 se sont montrés impliqués dans la signalisation de l’angiogenèse induite par CORM-401.En parallèle, une nouvelle classe de molécule nommée HYCOs a été récemment synthétisée par notre groupe. Ces molécules sont formées par la liaison d’un inducteur de Nrf2/HO-1 à un CO-RM dans le but d’induire une réponse immédiate à la libération du CO et une réponse plus tardive à l’induction de Nrf2/HO-1. Les deux premières molécules de cette classe, HYCO-1 et HYCO-2, ont libéré du CO en solution d’une manière concentration-dépendante et HYCO-1 s’est montré plus efficace que HYCO-2 en termes d’induction de Nrf2 dans différentes lignées cellulaires. HYCO-1 a réduit significativement la production de nitrite par les cellules microgliales BV2 et les macrophages RAW 264.7 stimulées avec du LPS. Par conséquence, ces deux molécules ont prouvé la réussite du concept des HYCOs. / The heme oxygenase-1 (HO-1) pathway has emerged as a vital multifaceted system with important capacities of protection during pathological conditions characterized by oxidative stress and inflammation. The byproducts of this pathway, CO, BV and BR, were shown to contribute actively in mediating these protective effects. Thus the exploitation of the HO-1 pathway by different pharmacological tools seems to have interesting potential in clinical application. In this context, we aimed to characterize the biochemical and pharmacological activities of molecules targeting this pathway.First, a new Mn-based CO-RM named CORM-401 that releases 3CO/mole of compound with a slow kinetic was characterized in a cardiovascular context. CORM-401 induced immediate and significant relaxation in pre-contracted isolated aortic rings. Interestingly, CORM-401 has also shown to be susceptible to an oxidative environment since H2O2 potently enhanced the CO release by this compound and enhanced its vasodilatory effect. In addition, CORM-401 promoted the migration of EA.hy926 endothelial cells and induced the expression of different angiogenic factors along with the phosphorylation of P38 MAPK and Akt. HO-1 and p38 MAPK both participated in mediating the angiogenic effect of CORM-401.In parallel, a new class of hybrid molecules, named HYCOs, was recently synthesized by our group. These molecules were designed to possess an Nrf2 inducer moiety coordinated to a CO-RM in the purpose of inducing a prompt effect by the CO release and a delayed induction of Nrf2/HO-1 by the Nrf2 inducer moiety. HYCO-1 and HYCO-2, the first two compounds of this class, both released CO in solution in a concentration-dependent manner and HYCO-1 was more potent than HYCO-2 in inducing Nrf2 in different cell lines. HYCO-1 also significantly reduced nitrite production in BV2 microglia and RAW 264.7 macrophages stimulated with LPS. With these two molecules, the concept of designing HYCOs has proven its feasibility and its success.

La suralimentation postnatale (SAPN) chez les rongeurs induit des modifications cardio-métaboliques à l'âge adulte. Notre objectif a été de déterminer si une restriction calorique (RC) modérée pouvait restaurer ces altérations cardio-métaboliques et améliorer la récupération post-ischémique dans un modèle de cœur perfusé in vitro.Après la naissance, des souriceaux C57BL/6 ont été répartis au nombre de 9 par portée pour les groupes témoins (Normoalimentées: NA), ou au 3 par portée pour induire la SAPN. Après le sevrage, les souris ont eu un accès libre à une nourriture standard et à l’eau. A 6 mois, la moitié des souris des deux groupes a été soumise à une RC de 20% (NARC, SARC) pendant un mois, tandis que l’autre moitié a continué à se nourrir ad libitum (NAAL, SAAL). Des paramètres métaboliques et de la fonction cardiaque ont été évalués avant et après RC. A 7 mois, nous avons évalué au niveau du myocarde la sensibilité aux lésions d'ischémie-reperfusion et le niveau stress oxydant cardiaque. Les souris SAPN adultes présentent un surpoids, une accumulation de graisses, une hyperleptinemie, une intolérance au glucose, une résistance à l’insuline, ainsi qu’une diminution de la fraction d'éjection ventriculaire gauche (FEVG). Après un mois de RC, le poids corporel de SARC est revenu à la normale bien que ni la masse grasse ni la leptinémie n’aient diminué. Nous avons noté une amélioration du métabolisme au glucose et de la FEVG chez les souris SARC. Sur cœur isolé perfusé après 30 min d'ischémie globale, la taille de l'infarctus des souris SARC est la plus faible. La RC est associé à une amélioration de la fonction de la chaine respiratoire mitochondriale chez les souris SARC et à une diminution de la production des radicaux libres. Cependant, les effets bénéfiques de la RC n’ont pas été retrouvés pour la plupart des paramètres mesurés chez les souris NARC. Notre étude a confirmé le rôle de la programmation de SAPN sur la fonction cardio-métabolique. Une RC modérée, à court terme, permet de diminuer le poids corporel, mais aussi d’améliorer le métabolisme du glucose, d’améliorer la fonction cardiaque et de diminuer la susceptibilité aux lésions d'ischémie-reperfusion chez les souris SAPN. / Postnatal overfeeding (PNOF) in rodents induces early programming of cardio-metabolic risk. Our aim was to determine if a moderate diet restriction could restore cardio-metabolic alterations induced by PNOF.Immediately after birth, litters of C57BL/6 mice were either maintained at 9 (normal litter, NL), or reduced to 3 (small litter, SL) to induce PNOF. At weaning, all mice received a standard diet ad libitum (AL). At 6 month of age, half of the NL and SL mice were assigned to a moderate 20% calorie restriction (CR: NLCR, SLCR) for one month, while the other mice continued to eat AL (AL: NLAL, SLAL). Glucose and insulin tolerance tests, cardiac function (echocardiography), body composition (Echo-MRI), cardiac sensitivity to ischemia-reperfusion injury, mitochondrial function, reactive oxygen species (ROS) generation (EPR spectroscopy) and insulin signaling were assessed before and/or after one month of CR.Adult SL mice presented overweight, fat accumulation, hyperleptinemia, glucose intolerance, insulin resistance and decreased left ventricular ejection fraction (LVEF). After one month of moderate CR, body weight of SLCR was normalized to this of NLAL however their fat mass and leptinemia were not decreased. Glucose metabolism was improved and LVEF was increased In SLCR. After 30 min of global ischemia, hearts isolated from SLCR mice showed better recovery and smaller infarct size than this of others groups. CR increased the cardiac mitochondrial respiratory rate in SLCR mice whereas cardiac ROS production was significantly decreased in SLCR mice. Insulin signaling in heart was affected neither by PNOF nor by CR. Intriguingly, no difference was observed in NLCR mice for most of the parameters investigated.Our results confirmed the programming of early overfeeding on metabolic and cardiac function. A short-term moderate CR in not only normalized body weight in SL mice but also ameliorate the metabolic programming and reverse the cardiac dysfunction induced by PNOF.

REDD1 contribue au dialogue entre le métabolisme énergétique et la masse musculaire.REDD1 est une protéine ubiquitaire et conservée qui est exprimée en réponse à de nombreux stress et pathologies associés à une atrophie du muscle squelettique, un paramètre corrélé à la mortalité des patients. REDD1 est connue pour inhiber la voie Akt/mTORC1 qui contrôle la synthèse des protéines (composants majoritaires du muscle), mais également d'autres macromolécules tels les ribosomes, les nucléotides ou le glycogène. Nos travaux montrent, grâce à un modèle murin, que REDD1 est capable d'une part d'inhiber la synthèse protéique ce qui conduit à l'atrophie du muscle, et d'autre part de réduire le stockage du glycogène musculaire. Cependant, sa délétion est responsable d'une augmentation du métabolisme basal, d'une réduction de la capacité d'exercice et d'une aggravation de l'atrophie musculaire en situation d'hypoxie. Ces altérations du métabolisme ne sont pas liées à un dysfonctionnement mitochondrial, mais associées à une moindre inhibition de la signalisation d'Akt et/ou mTORC1, tous deux responsables de l'activation de processus anaboliques couteux en énergie. Pris ensembles, ces résultats suggèrent que REDD1 agit comme modérateur de la dépense en ATP dans des situations de stress énergétique. / REDD1 contributes to the crosstalk between energetic metabolism and skeletal muscle mass. REDD1 is a ubiquitous and conserved protein, which is expressed in response to numerous stresses and pathologies responsible of muscle atrophy, a parameter correlated with patient mortality. REDD1 is known to inhibit Akt/mTORC1 pathway which controls synthesis of proteins (the major component of muscle) and other macromolecules such as ribosome, nucleotide or glycogen. Our work shows on a mice model that REDD1 inhibits protein synthesis, leading to skeletal muscle atrophy, and reduces muscle glycogen storage. However, REDD1 deletion is responsible of an increase in basal metabolism, a reduction of exercise capacity and an exacerbation of hypoxia-induced skeletal muscle atrophy. These metabolic alterations are not associated with a mitochondrial dysfunction but rather with an hyper activation of the Akt/mTORC1 pathway which is responsible for the stimulation of energy demanding processes. Altogether, these results strongly suggest that REDD1 acts for moderating ATP demand in energetic stress conditions

Dans les pays industrialisés, une alimentation riche en lipides et en sucres et le manque d'exercice sont responsables d'une épidémie d'obésité, d'insulino-résistance (IR) et de stéatose hépatique non-alcoolique (NAFLD). L'alimentation apporte différents types de lipides, et non seulement la quantité mais également la qualité des lipides alimentaires module le métabolisme lipidique et joue un rôle important dans le développement de ces pathologies. La nature des acides gras (AG) ingérés peut également influencer la composition des membranes biologiques, et ainsi leurs fonctions comme la fluidité membranaire, la signalisation cellulaire, la translocation des protéines vers la membrane ou à travers la membrane, et des activités enzymatiques variées. Le fonctionnement de la cellule toute entière dépend donc de la composition membranaire en lipides. Par ailleurs, certains microconstituants alimentaires, tels les polyphénols, pourraient moduler le métabolisme lipidique, prévenant ainsi la NAFLD et l'IR.L'objectif de ce travail de thèse est d'explorer, en même temps, l'impact potentiellement protecteur des polyphénols lors d'une surcharge en graisses et en saccharose d'un côté et l'effet de différents profils lipidiques nutritionnels d'un autre sur la composition en acides gras et les taux des différents lipides complexes (triglycérides (TG) tissulaires et phospholipides (PL) membranaires) et sur le métabolisme lipidique en s'intéressant au tissu tout entier et à la mitochondrie en particulier ; puisque de plus en plus d'arguments expérimentaux et cliniques suggèrent qu'un déficit de la chaîne respiratoire mitochondriale joue un rôle physiopathologique important dans la NAFLD et l'IR. Ainsi, ce travail de thèse nous a permis de montrer qu'une supplémentation en polyphénols à dose nutritionnelle modulerait différemment le métabolisme lipidique au niveau des tissus, (1) en activant l'oxydation des AG et prévenant l'accumulation des TG intra-hépatiques et la stéatose au niveau du foie ; et (2) en modulant la composition membranaire en AG des cellules musculaires ainsi que l'expression de certains transporteurs prévenant ainsi l'accumulation cytosolique des lipides et améliorant le transport du glucose ce qui préviendrait une IR au niveau du muscle. De plus, nous avons pu montrer que la qualité et la quantité des AG apportés par l'alimentation affecteraient de façon significative la composition en acide gras de l'ensemble des PL membranaires de la mitochondrie du foie, particulièrement le cardiolipide; altérant ainsi la fonction de la mitochondrie et le métabolisme lipidique au niveau du foie, ce qui pourrait jouer un rôle dans le développement de la NAFLD. / High fat and high sugar diets and lack of physical activity are believed to contribute to the increasing rates of obesity in wealthy societies. This trend is associated with a parallel increase in the prevalence of insulin resistance (IR) and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). Diets contains different types of lipids, and not only the quantity but also the quality of dietary lipids modulates lipid metabolism and are involved in these nutritional associated pathologies. Moreover, the quality of dietary lipids influences the biological membrane composition and thus their functions. So, membrane fluidity, cellular signalisation pathways, protein translocation into and across the membrane and many enzymatic activities, which are crucial for cell functions, are influenced by membrane lipid composition. However, some dietary nutrients as polyphenols may also modulate lipid metabolism and thus prevent against hepatic steatosis and/or IR. In that aim, this work was designed to determine, firstly, the preventive effect of polyphenols in rats fed a high fat high sucrose diet and, secondly, the impact of the quantity and the quality of dietary lipids, on triglycerides (TG) and membranes phospholipids (PL) content and/or fatty acid composition and on lipid metabolism in the whole tissue and particularly in mitochondria. Indeed, mitochondria are both a major site for fat metabolism and the main source of reactive oxygen species in hepatocytes and they are postulated to play a central role in the pathogenesis of NAFLD and IR. Our results showed clearly that polyphenols modulate differently lipid metabolism in tissues. In liver, polyphenols prevent lipid accumulation and hepatic steatosis by activating fatty acid oxidation. In skeletal muscle, polyphenols regulate membrane fatty acids composition and fatty acid and glucose transporters expression, thus preventing lipid accumulation and enhancing glucose transport. These modifications may prevent IR in skeletal muscle. In addition, dietary fatty acids quantity and quality influenced significantly fatty acids composition of membrane phospholipids from liver mitochondria, particularly cardiolipin; and thus altered mitochondria functions and liver lipid metabolism which could play a role in the NAFLD pathogenesis.

Les mitochondries sont des organites qui remplissent d'importantes fonctions au sein de la cellule eucaryote notamment dans le métabolisme énergétique. En fonction de l'état physiologique (par exemple une variation de la demande énergétique), on peut constater d'importantes variations du contenu mitochondrial cellulaire. Ces variations impliquent une modification de la biogenèse mitochondriale qui est un processus complexe mettant à contribution divers acteurs protéiques ainsi que les génomes nucléaire et mitochondrial. Nous avons étudié la régulation de la biogenèse mitochondriale chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Chez cet organisme, un des éléments clés de la biogenèse du compartiment mitochondrial est le facteur de transcription hétéromérique HAP. Ce dernier est constitué de 4 sous-unités dont la sous-unité activatrice est la protéine Hap4p. Nous avons mis en évidence une régulation de la protéine Hap4p par le stress oxydant et l'état rédox du glutathion. Ainsi, un stress oxydatif induit par des molécules pro-oxydantes ou encore un dysfonctionnement de la chaîne respiratoire mitochondriale induit une diminution de la protéine Hap4p. Cette diminution conduit à une diminution de la quantité de marqueurs mitochondriaux tels que les cytochromes et une forte diminution de la vitesse de respiration et de la vitesse de croissance. Nous nous sommes aussi intéressés à la régulation du complexe HAP par la molécule d'hème. Nos résultats sont les premiers à clairement mettre en évidence une régulation positive de la quantité de Hap4p par l'hème et suggèrent aussi une régulation post-traductionnelle de Hap4p par l'état rédox de cette molécule. Tous ces résultats apportent des éléments supplémentaires dans l'étude des mécanismes de la communication mitochondrie-noyau et de la régulation de la biogenèse mitochondriale. / Mitochondria are organelles that play important functions in eukaryotic cell especially in energy metabolism. According to the physiological state (for example energy demand variation), mitochondrial content can vary in large amounts within the cell. These variations involve the modification of mitochondrial biogenesis which is a complex process which depends on many proteins and both nuclear and mitochondrial genomes. We studied the regulation of mitochondrial biogenesis in the yeast Saccharomyces cerevisiae. In this organism, a key component of mitochondrial biogenesis is the heteromeric transcription factor HAP. It is constituted by 4 subunits, Hap4p being the activator subunit. We showed a regulation of Hap4p protein by oxidative stress and the glutathione redox state. Thus, oxidative stress induced by pro-oxidants or by mitochondrial respiratory chain dysfunction leads to a decrease in the Hap4p protein level. This decrease of Hap4p leads to a decrease in mitochondrial markers level such as cytochromes and a decrease of the respiratory and growth rates. We also interested in the regulation of the HAP complex by heme. Our results are the first to clearly show a positive regulation of Hap4p level by heme and also suggest a post-translational regulation of Hap4p by the heme redox state. Altogether, these results represent novel pieces to the study of the mitochondria-nucleus communication and the regulation of mitochondrial biogenesis.