Les acides gras polyinsaturés oméga-3 sont reconnus pour leurs bienfaits sur la santé. Cependant, lors d’un traitement thermique, tel que la friture, plusieurs dégradations peuvent se produire, entre autres, l’oxydation, la polymérisation et la cyclisation. Ces dégradations se produisent aux températures utilisées dans l’industrie pour la désodorisation des huiles ainsi que par les consommateurs pour la friture. Ce projet avait pour but, d’une part, de développer de nouveaux antioxydants naturels pour les huiles de friture. Ces composés seraient des dérivés d’acides phénoliques. Le coumarate d’hexyle s’est d’ailleurs avéré être un bon antioxydant potentiel pour l’utilisation en friture. D’autre part, ce projet a permis de contribuer à la synthèse d’un acide gras oméga-3 marqué, l’acide α-linolénique, afin de déterminer le mécanisme de formation des monomères cycliques. Un schéma de synthèse pour l’acide gras marqué a été élaboré et la synthèse a été amorcée. / Omega-3 polyunsaturated fatty acids are well known for their benefits on health. Unfortunately, thermal processes, such as deep frying, lead to the formation of degradation products such as cyclic fatty acid monomers, oligomers, polymers, trans and oxygenated fatty acids. All these degradations occur at temperature used in industries for oil deodorisation and by consumers in frying process. In this context, the first part of this project was to develop novel natural antioxidants for frying oil. Different phenolic acid derivatives were tested for their antioxidant properties. Amongst them, hexyl coumarate have shown a good potential as an antioxidant in frying process. Second part of this project was to synthesize deuterated omega-3 fatty acid, α-linolenic acid, to determine the mechanism of formation of cyclic fatty acid monomers. A synthesis scheme of the deuterated α-linolenic acid was elaborated and the synthesis was carry out.

Le chémoréflexe laryngé (CRL), un ensemble de réponses physiologiques servant à protéger les voies respiratoires inférieures, est provoqué par la présence de liquide, consiste en une toux accompagnée de déglutition, de la fermeture du larynx, de l’éveil et de l’augmentation de la pression artérielle systémique. Chez un nouveau-né prématuré ou un raton, le CRL est immature et la stimulation de celui-ci provoque une apnée accompagnée de désaturation en O2, de bradycardie, d’un laryngospasme et d’une redistribution du débit sanguin aux organes vitaux. L’apnée du prématuré, le malaise grave du nourrisson et le syndrome de la mort subite du nourrisson sont des exemples de pathologies qui sont très probablement reliées à des évènements cardiorespiratoires observés chez les nouveau-nés prématurés. Le syndrome de la mort subite du nourrisson atteint principalement les garçons et un CRL immature est fortement soupçonné d’y être impliqué dans certains cas. La séparation maternelle néonatale (SMN) est connue pour provoquer un retard de développement du circuit neuronal contrôlant la respiration, mais quel est son effet sur le développement du CRL? Des études montrent que les n-3 PUFA favoriseraient le développement du poumon et du système nerveux central, mais est-ce que ceux-ci ont un effet au niveau du développement de la respiration au sens plus large? L’hypothèse de cette thèse est que l’environnement est capable d’avoir un impact sur le chémoréflexe laryngé chez le jeune raton. La SMN consiste en la séparation des ratons de leur mère et du reste de la portée dans un incubateur à température (35 °C) et humidité (45 %) contrôlés 3 h par jour du 3e jour de vie au 12e. Les expériences ont eu lieu au 14e et 15e jour. La SMN augmente les effets délétères de la stimulation du CRL, surtout chez les mâles. Nous avons réalisé 3 stimulations du CRL (injections de 10µL d’eau à proximité du larynx) séparées par 5 minutes de récupération. L’inhibition cardio-respiratoire due au CRL augmentait avec le nombre de stimulations. Nous avons étudié les courants des neurones des régions impliquées dans le CRL : le noyau du tractus solitaire (NTS, qui est le centre d’intégration des données provenant entre autres du larynx) et le noyau moteur dorsal du nerf vague (DMNV, impliqué dans la bradycardie). Au niveau du DMNV, nous avons observé une augmentation de la fréquence et de l’amplitude des courants postsynaptiques excitateurs (EPSCs) chez les animaux stressés. La tétrodotoxine (TTX) a un effet plus important chez les animaux stressés vs contrôles. Cela nous permet de déduire qu’au niveau du DMNV les afférences arrivant sur ces neurones sont plus nombreuses chez les animaux stressés vs contrôles. Une explication serait que l’élagage synaptique réalisé par la microglie est perturbé par la SMN. L’analyse de la microglie au niveau du NTS et du DMNV montre que le stress modifie le phénotype de la microglie, ce qui perturberait la fonction d’élagage synaptique. Mais l’étude ne démontre pas d’effet du stress au niveau de la communication neurones-microglie. Le stress provoqué par la SMN a des effets délétères sur le CRL, surtout chez les mâles, en provoquant une augmentation de l’inhibition cardio-respiratoire due au CRL. Cet effet serait dû à un défaut de l’élagage synaptique dans les régions impliquées dans le CRL, notamment au niveau des neurones responsables de la bradycardie. Le système respiratoire étant immature chez le nouveau-né prématuré, nous avons testé l’hypothèse que la supplémentation maternelle en acide gras polyinsaturé n-3 (AGPI n-3) pouvait accélérer la maturation de celui-ci. Les expériences ont eu lieu aux 10e et 11e jours de vie chez les ratons. La supplémentation maternelle en AGPI n-3 réduit l’apnée due au CRL et favorise le développement de la réponse ventilatoire à l’hypoxie et des poumons. Cependant, le traitement augmente le nombre d’instabilités respiratoires et provoque un retard de développement de la microglie dont l’impact est inconnu. Les AGPI n-3 seraient un bon traitement pour favoriser le développement du système nerveux contrôlant la respiration; cependant, il faudrait approfondir l’étude afin de s’assurer que certains effets des AGPI n-3 n’aient pas de conséquences indésirables. Le stress favorise les effets délétères dus à la stimulation du CRL chez le raton en augmentant le signal arrivant sur les neurones impliqués dans la réponse cardio-respiratoire au CRL, ce qui pourrait s’expliquer par un défaut d’élagage synaptique. Si l’on doit favoriser le développement du système respiratoire chez l’animal immature, les AGPI n-3 seraient une bonne option. / Laryngeal chemoreflex (LCR) is a set of physiological responses to protect lower airways from liquids and include coughing and swallowing, larynx closure, arousal, and systemic arterial pressure increase. In preterm infants or young rats, LCR is immature and elicits apnea, O2 desaturation, bradycardia, laryngospasm and redistribution of blood flow to vital organs. Apnea of prematurity, apparent life threatening events and sudden infant death syndrome (SIDS) are examples of pathology strongly suspected to be linked to cardiorespiratory events observed in preterm infants. SIDS is more prevalent in males and immature LCR is suspected to be involved in a few SIDS cases. Neonatal maternal separation (NMS) is known to delay development of control of breathing neuronal networks but what is its effect on LCR development? Studies have shown that n-3 PUFA promote lung and central nervous system development but could they have an effect on respiratory development? The thesis hypothesis is that environment could influence LCR in rat pups. NMS consists in the separation of pups from their mother and the rest of the litter in an incubator at a controlled temperature (35°C) and humidity (45%), 3h per day from post-natal day 3 (P3) to P12. Experiments were performed at P14-15. SMN increases deleterious effect of LCR stimulation especially in males. We have performed 3 LCR stimulations (with 10µl of water injected close to the larynx) separated by 5 minutes of recovery for each. We have observed that LCR cardiorespiratory inhibition increased with the number of stimulations. We have studied excitatory currents in neurons in regions involved in LCR: nucleus tractus solitarius (NTS, integration center of information coming from the larynx) and dorsal motor nucleus of the vagus nerve (DMNV, involved in bradycardia). In the DMNV we have seen an increase in excitatory post-synaptic currents (EPSCs) frequency and amplitude in stressed animals. Tetrodotoxin (TTX) has a more important effect on stressed animals vs controls. These findings allow us to hypothesize that afferents arriving on neurons in the DMNV are more numerous in stressed animals than in controls. One explanation of these results could be that synaptic pruning made by microglia is disrupted by NMS. Microglial analysis in the NTS and DMNV shows that NMS changes microglia phenotype which could disrupt synaptic pruning. However, this study did not demonstrate any disturbance from stress in neurons/microglia communication. Stress issuing from NMS delays LCR development, especially in males, by causing an increase in cardio-respiratory inhibition following LCR stimulation. This effect would be due to a synaptic pruning abnormality in neuronal regions involved in LCR, especially those involved in bradycardia. The respiratory system is immature in preterm infants. To accelerate maturation of this system, we have tested the effect of n-3 PUFA maternal supplementation. Experiments were performed in P10-11 rat pups. Maternal supplementation of n-3 PUFA reduced apnea duration caused by LCR stimulation, promoted hypoxic ventilatory response development and lungs development. However, the treatment increases the number of respiratory instabilities and induces a delay of microglial development whose impacts we do not know. N-3 PUFA maternal supplementation could be an interesting treatment to promote control of breathing development. That said, we should further the study to be sure that the unexpected effects of this treatment have no undesirable consequences. Stress increases the deleterious effects of LCR stimulation in rat pups by increasing the signal arriving on neurons involved in LCR cardiorespiratory response. This phenomenon could be explained by a disruption of synaptic pruning. If we look at a treatment to enhance respiratory system development in immature animals, n-3 PUFA is an option which should be considered.

L'endocannabinoïdome constitue un système biologique de large spectre, un acteur important dans le maintien des fonctions homéostatiques qui sont régulés par la diète et l'activité physique. Le microbiote intestinal réfère à la flore bactérienne résidant dans le tubegastro-intestinal, se modulant au gré des changements alimentaires et des stress physiques. La dynamique entre le microbiote intestinal - ou plus largement, le microbiome intestinal - et l'endocannabinoïdome prodigue des avenues intéressantes quant à la promotion d’un mode de vie sain et actif ainsi qu'à l'optimisation de la performance. Dans le cadre de l'étude pilote "Diet influences immediate endocannabinoidome mediators response to exercise in active women" réalisée auprès de dix femmes de 19-32 ans très actives, la réponse directe de certains membres de l'endocannabinoïdome à la suite d'un effort maximal de course corrobore les données répertoriées à cet effet. En contexte de sept jours d'alimentation méditérranéenne contrôlée, ces mêmes métabolites périphériques ont augmenté plus fortement qu'avec la diète occidentale. L'effet de l’intervention nutritionnelle a été mineur sur les familles microbiennes des participantes de cette cohorte. Dans le cadre de l'étude pilote "Diet influences immediate endocannabinoidome mediatorsresponse to exercise in active women" réalisée auprès de dix femmes de 19-32 ans très actives, la réponse directe de certains membres de l'endocannabinoïdome à la suite d'un effort maximal de course corrobore les données répertoriées à cet effet. En contexte de sept jours d'alimentation méditérrannéenne contrôlée, ces mêmes métabolites périphériques ont augmenté plus fortement qu'avec la diète occidentale. L'effet de l’intervention nutritionnelle a été mineur sur les familles microbiennes des participantes de cette cohorte. L'effet de l'activité physique sur l'endocannabinoïdome et le microbiome intestinal transparaît dans le cerveau. La revue de la littérature "Neurobiological processes induced byaerobic exercise through the endocannabinoidome" vise justement l'approfondissement des mécanismes endocannabinoïdes inhérents à la cognition, l'humeur, la neuroinflammation et la douleur en relation avec l'exercice physique. L'exacerbation ou le contrôle de conditions neuropsychologiques à travers les processus de l'endocannabinoïdome et autres médiateurs neuroactifs adjacents est aussi abordé. Ces manuscrits s'inscrivent dans une lignée limitée d'études adressant la synergie de l'endocannabinoïdome et du microbiome intestinal dans la santé métabolique et mentale et par extension, dans la performance. Ce mémoire rassemble les études à ce sujet en plus de suggérer des moyens d'ajuster plus judicieusement l'activité physique et la diète en respect de l'axe microbiome intestinal-endocannabinoïdome. / The endocannabinoidome is a broad-spectrum biological system, an important actor in the maintenance of homeostatic functions that are regulated by diet and physical activity. The gut microbiota refers to the bacterial flora residing in the gastrointestinal tract, modulated with dietary changes and physical stress. The dynamics between the gut microbiota - or more broadly, the gut microbiome - and the endocannabinoidome offer interesting paths in the promotion of a healthy and active lifestyle as well as in the optimization of performance. As part of the pilot study "Diet influences the immediate response of endocannabinoid mediators to exercise in active women" carried out with ten very active women of 19-32 years of age, the direct response of some members of the endocannabinoidome as a result of maximum course effort corroborates prior data in the domain. In the context of a seven-day controlled Mediterranean diet, these same metabolites increased more strongly than with the Western diet. The effect of the nutritional intervention was minor on the microbial families of the participants of this cohort. The effect of physical activity on the endocannabinoidome and the gut microbiome is reflected in the brain. The literature review "Neurobiological processes induced by aerobic exercise through endocannabinoidome" aimed to deepen the endocannabinoid mechanisms inherent in cognition, mood, neuroinflammation and pain relatively to physical exercise. The exacerbation or control of neuropsychological conditions through the processes of endocannabinoidome and other adjacent neuroactive mediators was also discussed. These manuscripts are part of a limited line of studies addressing the synergy of the endocannabinoidome and gut microbiome in metabolic and mental health and by extension, in performance. This thesis brings together studies on this subject in addition to suggesting more ways to judiciously adjust physical activity and diet while respecting the gut microbiome-endocannabinoidome axis.

La consommation d’acides gras polyinsaturés (AGPI) oméga-3 (n-3) d’origine marine diminue les niveaux de triglycérides (TG) plasmatiques et augmente les concentrations de cholestérol (C) des lipoprotéines de faible densité (LDL) ainsi que la taille des particules LDL. On observe une importante variabilité interindividuelle dans la réponse à la supplémentation, qui pourrait être expliquée par des facteurs génétiques. Les effets de polymorphismes (SNPs) de gènes impliqués dans les voies métaboliques de dégradation et de synthèse des TG ont été étudiés chez des sujets en santé, mais souffrant d’embonpoint, ayant reçu une supplémentation de 5 g par jour d’huile de poisson. Des interactions génotype*supplémentation ont été observées pour des SNPs des gènes GPAM, AGPAT4 et MGLL en relation avec les niveaux de lipides plasmatiques. Ces résultats suggèrent que ces SNPs modulent la réponse des lipides plasmatiques à une supplémentation en AGPI n-3 d’origine marine et pourraient expliquer une partie de variabilité interindividuelle observée. / Omega-3 (n-3) polyunsaturated fatty acids (PUFA) from marine sources are known to lower plasma triglyceride (TG) levels and increase low-density lipoprotein (LDL) cholesterol (C) as well as LDL particle size. However, a large inter-individual variability is observed, which could be explained by genetic factors. The effects of single nucleotide polymorphisms (SNPs) of genes within the TG synthesis or metabolism pathways have been studied in a cohort of healthy overweight adults receiving 5 g per day of marine n-3 PUFA. Genotype*supplementation interaction effects on plasma lipids were observed for SNPs in GPAM, AGPAT4 and MGLL genes. These results suggest that these SNPs modulate the plasma lipid response to a marine n-3 PUFA supplementation and could explain part of the inter-individual variability observed.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / La maladie de Parkinson (MP), un désordre neurodégénératif, affecte 1 % de la population de plus de 65 ans et se défini, entre autres, par une perte marquée des neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta (SNpc) et conséquemment, une chute drastique des niveaux de dopamine est observée au striatum. La présence en post-mortem de corps de Lewy, principalement formés d'a-synucléine agrégée constitue aussi un trait caractéristique de la pathologie. Plusieurs problématiques associées à la MP, certaines considérées majeures, peuvent entraver la découverte de traitements. D'abord, les causes menant à la dégénérescence et à l'initiation de la synucléinopathie demeurent largement inconnues, et ce, malgré la découverte de mutations génétiques spécifiques à un sous-groupe de patients de même que l'identification de facteurs environnementaux via des études associatives épidémiologiques. Un second obstacle constitue le manque de biomarqueurs permettant de diagnostiquer la maladie plus tôt dans son développement, puisque la pathologie se manifeste lorsqu'environ 60 à 70 % des neurones sont dégénérés. Conséquemment à ces difficultés, la MP dispose actuellement uniquement d'options thérapeutiques symptomatologiques, aucun traitement n'est disponible afin de modifier le cours évolutif du processus dégénératif amorcé plusieurs années avant le diagnostic. Mon projet de doctorat s'inscrit donc dans une thématique globale ciblant plusieurs aspects de la problématique soulevée ci-haut. Dans le cadre d'une approche nutraceutique via l'utilisation d'acides gras oméga-3, nous avons investigué l'effet neuroprotecteur de ces derniers de même que les mécanismes d'action qui sous-tendent cet effet bénéfique. Les effets des acides gras oméga-3 ont aussi été étudiés sous un angle non nutritionnel, par la conversion transgénique endogène des oméga-6 en oméga-3 chez la souris Fat-1. Inversement, nous nous sommes également intéressés aux conséquences d'une diète procurant un apport riche en gras chez un modèle de souris parkinsoniennes. Brièvement, nos études ont permis d'identifier des propriétés neuroprotectrices aux acides gras oméga-3 à la suite d'un traitement à long terme chez un modèle animal de la MP en plus d'associer des effets néfastes d'une diète riche en gras et appauvrie en acides gras oméga-3 chez ce même modèle animal. Ces conclusions soulignent l'importante contribution de l'alimentation à la pathologie et suggèrent qu'un apport riche en gras et faible en oméga-3 pourrait constituer un facteur de risque de la MP. Bien que nos résultats démontrent un effet protecteur des acides gras oméga-3, une question critique demeure quant à leurs propriétés neurorestauratrices. À cet égard, l'investigation des capacités thérapeutiques est en cours et ce, afin d'évaluer le potentiel des acides gras oméga-3 à la suite de l'induction d'une depletion dopaminergique via l'administration de la neurotoxine MPTP chez la souris.

Contexte : De la conception à l'âge adulte, de nombreux déterminants environnementaux influencent le neurodéveloppement. Des études montrent que durant la fin de la grossesse et les premiers mois de vie, une grande quantité d'acides gras polyinsaturés (AGPI), notamment à longue chaîne (AGPI-LC), se fixe dans le tissu cérébral. Un apport optimal durant ces périodes critiques pourrait soutenir précocement le bon développement du cerveau et de ses fonctions.Objectifs : Étudier les relations entre les expositions pré- et postnatales précoces aux AGPI, et le neurodéveloppement d'enfants de 2 et 3 ans.Population : Les données utilisées étaient celles de l'étude EDEN, une cohorte mère enfant ayant recruté 2002 femmes enceintes dans les maternités de Nancy et Poitiers entre 2003 et 2006. L'alimentation maternelle pendant la grossesse a été évaluée par un questionnaire de fréquence alimentaire et une table de composition nutritionnelle. Quatre questionnaires postnatals ont permis d'évaluer la durée d'allaitement maternel, et la composition lipidique du colostrum des mères allaitantes a été analysée par chromatographie en phase gazeuse. Des questionnaires parentaux (2 et 3 ans) et un examen neuropsychologique (3 ans) ont permis d'évaluer plusieurs aspects du neurodéveloppement. Les analyses statistiques ont été réalisées par régressions linéaires multivariées, après ajustement sur de nombreux facteurs de confusion potentiels.Résultats : Les scores de neurodéveloppement à 2 et 3 ans des enfants allaités étaient plus élevés que ceux des enfants non allaités. Chez les enfants allaités, la durée d'allaitement maternel était associée positivement au neurodéveloppement. Le rapport n 6/n 3 dans l'alimentation maternelle en acides gras en fin de grossesse était négativement associé à plusieurs mesures du neurodéveloppement, et cette association était renforcée chez les enfants non allaités. La composition du colostrum en AGPI et en AGPI-LC reflétait amplement les apports nutritionnels en AGPI et en AGPI-LC en fin de grossesse. L'utilisation de matières grasses alimentaires était aussi associée à la composition du colostrum. Les différences de neurodéveloppement des enfants allaités ne semblait pas être expliquées par la composition du colostrum en AGPI ni en AGPI-LC, à l'exception de la teneur en acide linoléique qui était négativement associée à certaines mesures du neurodéveloppement. Dans l'ensemble, les associations avec le neurodéveloppement étaient plus fréquemment retrouvées avec les questionnaires parentaux, mais certaines évaluations par les psychologues venaient parfois conforter ces résultats.Conclusion : Associés à ceux de la littérature, ces résultats soulignent le rôle notable des AGPI durant les périodes pré- et postnatale précoce pour le neurodéveloppement de l'enfant. Le suivi des enfants de l'étude EDEN jusqu'à leur 5 ans permettra d'étudier la persistance de ces résultats. Dans une perspective de santé publique, ces travaux rappellent la nécessité de promouvoir l'allaitement maternel dans la durée et de surveiller l'équilibre des apports nutritionnels en AGPI pendant la grossesse et la période de lactation.

La mucoviscidose est une maladie génétique présentant des altérations ioniques causées par une protéine membranaire défectueuse ou inexistante la CFTR entraînant des perturbations métaboliques. Nous sommes intéressés à l’altération du métabolisme des acides gras polyinsaturés (AGPI) n-3 et n-6, caractérisé par une déficience en acides linoléique (LA) et docosahexaénoïque (DHA) et une élévation de l’acide arachidonique (AA). Ce déséquilibre peut être préjudiciable à l’état des patients du fait du rôle clé de certains AGPI à différents niveaux de la vie. Nos travaux ont portés sur la recherche des bénéfices d’un vecteur riche en un AGPI n-3 d’intérêt, le DHA, dans le contexte de la mucoviscidose à travers deux approches : une approche par supplémentation réalisée chez un modèle murin présentant la mutation la plus répandue chez les patients, et une approche sur un modèle d’entérocyte humain afin d’étudier de façon plus approfondie l’intérêt du supplément sur la fonctionnalité cellulaire (absorption des nutriments lipidiques). Nos résultats nous ont conduits à différentes conclusions : les souris delF508 nourries avec du Peptamen Junior présentent une perturbation du métabolisme des n-6 (LA, AA) dès l’âge de 3 mois ; cette altération apparaît mais plus tard sous régime standard. Par contre, quelque soit le régime alimentaire notre modèle ne développe pas de déficience en DHA jusqu’à l’âge d’1 an. L’évolution du statut en AGPI n-6 est donc dépendante du régime et de l’âge. L’apport de glycérophospholipides enrichis en DHA administré à faible dose permet de corriger les perturbations en AGPI n-6 et d’augmenter le rapport en DHA/AA dans la plupart des organes. Ce vecteur s’avère potentiellement intéressant en nutrithérapie chez le patient. Un enrichissement physiologique en DHA de l’entérocyte ne modifie pas ses capacités absorptives qui sont plutôt régulées par le type de particules véhiculant les produits de lipolyses, micelles de sels biliaires versus liposomes. / Cystic fibrosis is a genetic disease showing ionic alterations, caused by an absent or defective membrane protein CFTR leading to metabolic disturbances. We are interested in n-6 and n-3 polyunsaturated fatty acid (PUFA) metabolism alteration characterized by a linoleic (LA) and docosahexaenoic (DHA) acids deficiency and high level of arachidonic acid (AA). This imbalance can affect patient health due to the key role of some PUFAs in different levels of life. Our studies focused on finding the benefits of a vector enriched in one interesting n-3 PUFA, DHA, in context of cystic fibrosis, through two approaches: a nutritional supplementation conducted in a mouse model with the most common mutation of cystic fibrosis patients, and an approach on a model of human enterocyte to investigate more thoroughly the effect of the vector on cell functionality (absorption of lipid nutrients). Our results led us to different conclusions: del F508 mice fed with Peptamen Junior have a metabolic disorder of the n-6 PUFA (LA, AA) at the age of 3 months, but this alteration appears later under standard regime . But, whatever the diet, our model does not develop a DHA deficiency to the age of 1 year. The changing status of n-6 is dependent on diet and age. Glycerophospholipids enriched in DHA given at low doses can correct disturbances in PUFA n-6 and increase the DHA/AA ratio in most organs. This vector is potentially interesting for a patient nutritherapy. A physiological DHA enrichment of enterocyte does not alter its absorption capacity, which is rather regulated by the type of particles carrying the lipolysis products, bile salt micelles versus liposomes.

Plusieurs études montrent que les acides gras (AG) oméga-3 sont bénéfiques pour la santé cardiovasculaire. Une étude antérieure dans notre laboratoire a montré que l’administration des acides gras oméga-3 réduit la taille de l'infarctus du myocarde (IM). Cependant, la question demeure de savoir si les deux principaux acides gras oméga-3 à longue chaîne, l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA) possèdent la même efficacité à réduire la taille de l'infarctus. Le but de ce projet sera de déterminer l’efficacité relative de chacun de ces acides gras oméga-3 à protéger le cœur dans un modèle d’ischémie/reperfusion et d’étudier certaines voies de cardioprotection. Des rats mâles adultes Sprague-Dawley ont été nourris pendant 14 jours avec une diète comprenant l'un: 1- aucun AG oméga-3; 2- 5 g d'EPA / kg de nourriture; 3- 5 g de DHA / kg de nourriture; 4- 2,5 g de chaque oméga-3 AG / kg de nourriture; 5- 5 g chaque AG oméga-3 / kg de nourriture. Par la suite, les animaux ont été soumis à une ischémie pendant 40 minutes, causée par l'occlusion de l'artère coronaire gauche descendante. Au bout de 24 heures de reperfusion, la taille de l'infarctus est déterminée. Dans un sous-groupe d'animaux, l'activité d’Akt et des caspase-3 sont mesurées dans la région ischémique après 30 minutes de reperfusion. Finalement, à 15 minutes de reperfusion, l'ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale mPTP est déterminée dans un autre sous-groupe. Les résultats indiquent que les diètes EPA ou DHA réduisent de manière significative la taille de l'infarctus par rapport à la diète sans AG oméga-3, tandis que la combinaison de deux acides gras oméga-3 n'a pas montré de diminution de la taille de l'infarctus. L'activité de la caspase-3 est réduite pour le groupe DHA puis, l'activité d'Akt est augmentée avec les diètes EPA et DHA seules. Finalement, en présence d’une diète enrichie uniquement de DHA, l'ouverture des mPTP est retardée comparativement aux autres diètes. / Several studies show that fatty acids (FA) Omega-3 are beneficial for cardiovascular health. A previous study in our laboratory has shown that omega-3 intake AG reduced the size of the myocardial infarction. However the question remains whether the two main omega-3 long chain eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) are also effective in reducing infarct size. The purpose of this project is to determine the mechanisms by which one or other of the FA Omega-3 act to protect the myocardium. For this purpose, Sprague-Dawley adult male rats were fed for 14 days with diets comprising one of: 1- Any FA omega-3; 2- 5 mg EPA / kg diet; 3- 5 mg DHA / kg feed; 4- 2.5 mg of each omega-3 AG / kg diet; 5- 5 mg each AG omega-3 / kg of feed. Thereafter, the animals were subjected to ischemia for 40 minutes, caused by occlusion of the left coronary artery descending. At 24 hours of reperfusion, the infarct size is determined. In a subgroup of animals, the activity of caspase-3 and the activation levels of Akt are measured in the ischemic region to 30 minutes of reperfusion. And finally at 15 minutes of reperfusion, the opening of the permeability transition pore mitochondrial mPTP is determined. The results indicate that diets EPA or DHA significantly reduce the infarct size compared to the diet without FA omega-3 while the combination of two FA omega-3 did not show reduction of the infarct size. The activity of caspase-3 is reduced to the DHA group, then AKT activity is increased with EPA and DHA diets and DHA individually confers a resistance to the opening of the pore mPTP. EPA and DHA are individually effective in reducing infarct size while the combination of 2 FA is not at low concentrations.

L’obésité est un état physiopathologique d’origine multifactorielle caractérisé par une accumulation excessive de tissu adipeux (TA). Elle est associée à une augmentation du risque de développer une insulino-résistance (IR), un syndrome métabolique et, à terme, un diabète de type 2. L’altération des fonctions du TA au cours de l’obésité joue un rôle central dans l’apparition des troubles métaboliques, tels qu’une accumulation ectopique de graisse et une IR périphérique, notamment dans le muscle. Dans ce contexte, la qualité des apports énergétiques et plus précisément en lipides pourrait jouer un rôle important dans l’adaptation des tissus au cours de l’obésité. Ainsi le palmitate (PAL), un acide gras saturé (AGS) est pro-lipogénique, pro-inflammatoire et lipotoxique, ce qui favorise l’apparition d’une IR. Les acides gras polyinsaturés oméga-3 (3) auraient des effets antagonistes au PAL et donc potentiellement protecteurs vis-à-vis des perturbations métaboliques associées à l’obésité. Parmi les 3, les effets spécifiques des trois principaux acides gras alimentaires, les acides alpha-linolénique (ALA), éicosapentaénoïque (EPA) et docosahexaénoïque (DHA), ont été très peu décrits.L’objectif principal de ce travail de thèse a été d’étudier les effets propres de l’ALA, de l’EPA et du DHA sur les altérations métaboliques induites en situation d’obésité. Des explorations mécanistiques ont été réalisées sur les cellules musculaires C2C12 dans lesquelles l’IR a été induite par le PAL et sur des adipocytes 3T3-L1 pour étudier l’impact des AGPI 3 sur la différenciation adipocytaire. Les effets des AGPI 3 ont ensuite été étudiés in vivo, en supplémentant des souris C57BL/6 sauvages ou déficientes en leptine (ob/ob) lors de la consommation d’un régime obésogène riche en lipides et en sucrose (mimant un régime occidental).Dans les cellules musculaires C2C12, les trois 3 co-incubés avec le PAL ont induit de façon comparable une diminution du contenu en composés lipotoxiques et une amélioration de la captation du glucose, mais seuls l’EPA et le DHA ont restauré la -oxydation du PAL et l’activation de la voie de signalisation de l’insuline. De plus, l’EPA et le DHA ont eu un effet protecteur supérieur à l’ALA vis-à-vis de l’inflammation induite par le PAL. Dans le modèle in vivo, seul la supplémentation en EPA a amélioré l’homéostasie du glucose en comparaison avec les supplémentations en ALA et en DHA. Alors que l’EPA a réduit la prise de masse grasse, le DHA a induit une hypertrophie des cellules adipeuses associée à une augmentation de la sécrétion de leptine et une baisse de la sécrétion d’adiponectine. Dans un modèle d’adipocytes 3T3-L1 en culture, le DHA a accéléré la différenciation des préadipocytes en comparaison avec l’ALA et l’EPA, pouvant expliquer son effet hypertrophique in vivo.En conclusion et dans nos conditions expérimentales, les 3 ALA, EPA et DHA ont bien des effets communs sur le métabolisme lipidique et glucidique in vitro mais également des effets propres qui ont permis de montrer qu’une supplémentation nutritionnelle en EPA serait plus intéressante pour limiter l’IR in vivo par rapport au DHA ou à l’ALA. Le DHA a quant à lui favorisé l’hypertrophie du TA, perturbant ainsi la sécrétion des adipokines participant à la régulation de la sensibilité à l’insuline des tissus périphériques, comme le muscle squelettique. / Obesity is characterized by an excess of adipose tissue (AT) mass and may be caused by multiple factors. It is associated with an increased risk of the development of insulin-resistance (IR) and metabolic syndrome, leading to type 2 diabetes. The impairment of lipid storage in the AT play a central role in obesity-associated disorders, as it leads to ectopic lipid accumulation and peripheral IR notably in muscles. In this context, the quality of dietary lipids may play a role in the regulation of AT and muscle metabolisms. In fact, palmitic acid (PAL), a saturated fatty acid (SFA) induces lipogenesis, inflammation and lipotoxicity favoring IR in many tissues. On the contrary, omega-3 polyunsaturated fatty acids (3) have protective effect against obesity-associated disorders. Among them, linolenic (ALA), eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) specific effects remained partially described.This work aimed at exploring the specific effects of 3 on metabolic disorders and the development of obesity. Mechanisms were studied in C2C12 muscle cells during PAL-induced IR and in 3T3-L1 adipocytes to determine the impact of 3 on adipocyte differentiation. In vivo, the effects of 3 were investigated by supplementating C57BL/6 wild-type or leptin-deficient (ob/ob) mice with ALA, EPA or DHA during a high fat / high sucrose diet (mimicking a western diet).In C2C12 muscle cells, co-incubation of 3 with PAL induced a similar decrease in the content of lipotoxic compound and improved glucose uptake, whereas only EPA and DHA restored -oxidation and insulin signaling activation. Furthermore, EPA and DHA were more potent to reduce PAL-induced inflammation compared to ALA. In mice, only EPA improved whole body glucose homeostasis compared to ALA and DHA. While EPA reduced body fat gain, DHA induced hypertrophy in AT, increased leptin secretion and decreased those of adiponectine. In cultured 3T3-L1 adipocytes, preadipocyte differentiation was also induced by DHA compared to ALA and EPA and might explain the hypertrophy observed in mice.In conclusion and in our experimental conditions, ALA, EPA and DHA have common effects on in vitro lipid and glucose metabolism but also specific effects, demonstrating that EPA would be more interesting to limit IR in vivo compared to DHA or ALA. DHA favored hypertrophy of AT and disturbance of adipokine secretion involved in peripheral regulation of insulin sensitivity, notably in muscle.

Le méthylmercure (MeHg), un des contaminants environnementaux les plus dangereux dont la principale source d'exposition est le poisson, est reconnu pour ses effets sur le système nerveux. Plusieurs études ont montré les effets neurotoxiques de l'exposition au mercure (Hg) chez des enfants et des adultes, et ce, à des niveaux inférieurs à ceux où l'on a observé les premiers signes cliniques francs. Pour les communautés riveraines de l'Amazonie dont l'alimentation dépend du poisson, la présence du MeHg représente un problème de santé publique. Depuis 1994, le projet Caruso utilise une approche écosystémique à la santé humaine pour examiner les sources de Hg, sa transmission, son absorption et sa toxicité pour les communautés consommatrices de poissons de la rivière Tapajos en Amazonie brésilienne. Les niveaux de Hg de cette population continuent d'être parmi les plus élevés actuellement documentés. De plus, de récentes études ont montré des niveaux élevés de sélénium (Se) et de plomb (Pb) chez certaines communautés de la région du Tapajos et des bas niveaux d'acides gras oméga-3. De plus, une interaction entre le Hg et le Se sur certaines fonctions visuelles et caractéristiques oculaires a été observée. Alors que les études ont jusqu'à maintenant démontré les effets neurotoxiques liés au MeHg, peu d'études ont rapporté quantitativement les effets bénéfiques de l'alimentation des riverains d'Amazonie. Même si le poisson est le principal véhicule de transmission du Hg à l'humain, il est aussi la principale source d'oméga-3, des acides gras essentiels au bon fonctionnement de l'organisme. L'alimentation locale des riverains du Tapajos est de plus une importante source de sélénium (Se), un nutriment essentiel au maintien du métabolisme. Finalement, il a récemment été suggéré qu'une source potentielle de Pb pourrait être la farine de manioc (farinha). Aucune étude approfondie n'a encore évalué les effets combinés du Hg, du Pb, des oméga-3 et du Se sur les fonctions visuelles. Le système visuel est particulièrement vulnérable aux expositions toxiques et plusieurs éléments sont essentiels à son bon fonctionnement. L'intégrité de la rétine, des voies neuro-optiques et du cerveau déterminent les performances visuelles. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié l'acuité visuelle, la sensibilité aux contrastes et la vision des couleurs chez une population consommatrice de poissons. Les hypothèses à la base de cette thèse sont les suivantes : (i) plusieurs fonctions visuelles (acuité visuelle de près et de loin, sensibilité aux contrastes visuels de près, vision des couleurs) sont affectées négativement par l'exposition au Hg; (ii) même après une réduction de l'exposition au Hg, certaines fonctions visuelles continuent à se détériorer en lien avec l'exposition passée; (iii) des nutriments présents dans l'alimentation traditionnelle locale, tels les acides gras oméga-3 et le Se, peuvent avoir un effet bénéfique sur les fonctions visuelles; (iv) l'exposition au Pb peut avoir un effet négatif sur les fonctions visuelles; (v) à partir d'un certain âge, le Hg pourrait interférer avec les mécanismes naturels du vieillissement. Les objectifs de cette étude sont : (i) évaluer la santé oculaire et des fonctions visuelles pouvant être affectées par l'exposition au Hg chez une population vivant le long de la rivière Tapajos; (ii) mesurer le Hg total et le Se total dans les cheveux, le sang, le plasma et l'urine, le Pb total dans le sang et les niveaux d'acides gras oméga-3 dans les phospholipides du plasma; (iii) examiner la relation entre les fonctions visuelles et les niveaux de Hg, de Pb, d'acides gras oméga-3 et de Se, en prenant en compte les co-variables, comme l'âge, le sexe, la consommation d'alcool et de tabac, les cataractes et les ptérygions; (iv) explorer les interactions possibles entre l'âge, le Hg, le Pb, les acides gras oméga-3 et le Se sur les fonctions visuelles; (v) pour les personnes ayant participé aux études précédentes et pour qui nous avons des données sur l'acuité visuelle de près et de loin, la vision des couleurs, ainsi que des niveaux de Hg, examiner ces fonctions visuelles et la santé oculo-visuelle en relation avec l'âge, ainsi que l'exposition passée et présente au Hg. Notre équipe a évalué la consommation de poissons, les niveaux de Hg dans les cheveux et les fonctions visuelles et motrices à trois reprises (1995, 2000 et 2006) dans le village de Brasilia Legal dans la région du Tapajos. En 2006, une étude épidémiologique à l'échelle régionale a été réalisée auprès de 448 personnes âgées de 15 à 87 ans, dans 12 communautés de la région. Les niveaux de Hg et de Se ont été mesurés dans le sang, le plasma, les cheveux et l'urine et les niveaux de Pb ont été mesurés dans le sang. Les acides gras oméga-3 ont été mesurés dans les phospholipides du plasma chez un sous-groupe de 349 participants. Des questionnaires ont permis de recueillir des données sociodémographiques, sur les fréquences de consommation de poissons, sur la présence des symptômes de toxicité du Hg et sur l'histoire médicale des participants. Tous les participants ont également subi un examen oculo-visuel complet et réalisé une batterie de tests visuels. Le suivi d'un groupe de 31 personnes du village de Brasilia Legal ayant participé aux études du projet Caruso portant sur la santé en 1995, 2000 et 2006 montre les étapes de recherche et l'intervention communautaire visant à maximiser l'apport nutritionnel de l'alimentation traditionnelle tout en minimisant les risques toxiques. La consommation totale de poissons, similaire en 1995 et 2000, a diminué en 2006. La consommation de poissons carnivores a diminué entre 1995 et 2000, puis est restée stable, tandis que la consommation des poissons non carnivores a d'abord augmenté, puis diminué. Les niveaux de Hg dans les cheveux ont diminué, passant de 17,6 μg/g à 11,13 μg/g puis à 7,8 μg/g. Les fonctions visuelles ont montré une diminution significative au fil du temps, la perte étant plus importante chez les gens qui avaient plus de Hg dans les cheveux en 1995 (≥ 20 μg/g). Les fonctions motrices ont montré une amélioration initiale, puis les performances sont retournées au niveau de 1995. Bien qu'il puisse exister une certaine réversibilité des déficits moteurs, les capacités visuelles pourraient diminuer progressivement en fonction de l'exposition avant l'intervention. Pour l'ensemble du groupe, une perte d'acuité visuelle de près a été positivement associée au Hg dans les cheveux et négativement associé avec le %DHA dans les phospholipides plasmatiques, avec un terme d'interaction LogH-Hg*âge hautement significatif. La stratification pour l'âge a montré que, si les jeunes ont une bonne acuité, chez les personnes d'âge moyen (40-66 ans), la presbytie clinique est associée avec le Hg dans les cheveux Hg (OR = 3,93 [1,25 à 14,18]) et le %DHA (OR = 0,37 [0,11 à 1,11]). Une tendance similaire liée à l'âge a été observée pour l'acuité visuelle de loin par rapport au Pb dans le sang, mais l'association s'est montrée plus faible. Une réduction de la sensibilité aux contrastes à toutes les fréquences spatiales a été associée aux biomarqueurs de Hg, les associations étant plus fortes pour le Hg urinaire. Le %EPA+DHA a été associé à de meilleures fonctions visuelles, indépendamment de Hg. Une fréquence spatiale intermédiaire de la sensibilité aux contrastes (12 cpd) a été corrélée négativement avec le Pb sanguin et positivement avec le Se plasmatique. La perte acquise de vision des couleurs a augmenté avec les biomarqueurs de Hg et diminué avec le Se plasmatique et dans une moindre mesure avec le %EPA+DHA. Cette thèse démontre que l'alimentation locale des communautés riveraines d'Amazonie brésilienne comporte à la fois des risques et des bénéfices pour la santé. Nous avons documenté des effets neurotoxiques du Hg et du Pb sur des fonctions visuelles et des effets bénéfiques des acides gras oméga-3 et du Se sur celles-ci. Cette thèse est la première à montrer des effets neurotoxiques du Pb sur des fonctions visuelles de la population riveraine du Tapajos et à quantifier les effets bénéfiques des oméga-3 et du Se sur des fonctions visuelles de cette population. Plus d'études sont nécessaires pour comprendre les sources de Pb pour cette population afin de prévenir une exposition pouvant entraîner des effets neurotoxiques. Plus d'études sont également nécessaires pour comprendre quels oméga-3 agissent à quels niveaux du système visuel. Des études visant à caractériser les profils lipidiques des poissons de la région seraient aussi requises afin de permettre de formuler des recommandations pour la consommation de poissons qui minimisent l'ingestion de Hg et maximisent l'apport en acides gras oméga-3. Les décisions de santé publique appropriées pourraient bénéficier de plus d'information à propos de la modification potentielle des effets néfastes de l'exposition au MeHg, que ce soit par des nutriments provenant du poisson et d'autres aspects de l'environnement social. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mercure, plomb, oméga-3, sélénium, fonctions visuelles, consommation de poissons, alimentation locale, Amazonie brésilienne