L’audition du rat, contrairement à celle du cobaye, est vulnérable à une exposition au toluène par inhalation. Le premier objectif de cette thèse était d’étudier l’impact du métabolisme hépatique sur l’ototoxicité du toluène inhalé. Le second objectif était d’améliorer la compréhension des mécanismes de protection développés par le cobaye pour lutter contre une intoxication au toluène. Les voies d’oxydation et de conjugaison impliquées dans le métabolisme du toluène ont été induites par le 5-éthyl-5-phényl-2,4,6 (1H, 3H, 5H)-pyrimidinetrione (phénobarbital) (50 mg/kg : 5 j/sem., 4 sem.), ou déprimées par des inhibiteurs tels que l’acide a-Amino-3-chloro-4,5-dihydro-5-isoxazoleacetique (acivicine) (5 mg/kg : 2 j/sem., 4 sem.) pour la ? glutamyltransférase ou le 2,2-diphénylpentanoate de 2-(diéthylamino)-éthyle (SKF 525A) (50 mg/kg : 2 j/sem., 4 sem.) pour les cytochromes P450 (CYP450). Les modifications du métabolisme hépatique ont clairement montré que la concentration sanguine de toluène était le paramètre responsable de l’ototoxicité du solvant, reléguant les dérivés cystéinés au rang de composés inoffensifs pour l’audition. Par ailleurs, le programme d’inhibition des CYP450 a montré qu’il est très difficile d’inhiber simultanément les deux voies de détoxification ; le métabolisme trouve toujours une compensation à l’inhibition de la voie majeure, en l’occurrence la voie d’oxydation. Pour la première fois, une surdité induite par le toluène a pu être provoquée chez le cobaye dont les CYP450 avaient été préalablement déprimés. Les cobayes souffraient d’une perte des fibres spirales plutôt que d’une perte de cellules ciliées. Ces données histologiques témoignent de l’aspect neurotoxique de l’exposition au solvant. Au niveau de l’organe de Corti, la présence de mélanine pourrait également faire écran à l’intoxication au toluène. Enfin chez le cobaye, le glutathion, molécule qui protège contre le stress oxydant, pourrait être un atout majeur contre l’intoxication au solvant. / The hearing of rats, contrary to that of guinea pigs, is vulnerable to toluene exposure by inhalation. The first aim of this thesis was to evaluate the hepatic metabolism impact on toluene-induced ototoxicity. The second aim was to improve the understanding of the protective mechanisms developed by guinea pig to resist toluene intoxication. The oxidative and conjugate pathways involved in toluene metabolism were induced by 5-ethyl-5-phenyl-2,4,6 (1H, 3H, 5H)-pyrimidinetrione (Phenobarbital) (50 mg/kg: 5 d/w., 4 w.), or depressed by inhibitors such as (alpha S,5S)-alpha-amino-3-chloro-4,5-dihydro-5-isoxazoleacetic acid (acivicin) (5 mg/kg: 2 d/w, 4w.) for the ? glutamyltransferase and 2-diethylaminoethyl 2,2-diphenylvalerate: (SKF 525A) (50 mg/kg: 2 d/w., 4 w.) for the cytochromes P450 (CYP450). The modifications of the hepatic metabolism clearly showed that the blood concentration of toluene was responsible for the solvent ototoxicity, pushing the cysteine S-conjugates into the background. On the other hand, the inhibition program of the CYP450 showed that the inhibition of both detoxification pathways is very difficult. The metabolism is capable of compensating the inhibition of the major pathway in our experimental context. For the first time, toluene-induced hearing loss was assessed in the guinea pig having depressed CYP450. The guinea pigs suffered from spiral fibre rather than hair cell losses. These histological findings pleaded in favour of neurotoxic effects induced by solvent exposures. Within the organ of Corti, the presence of melanin could also constitute a barrier against toluene intoxication. At last, an antioxidant molecule such as glutathion, which is largely present in cochlea, could play a major role against solvent intoxication.

Dans nos sociétés modernes, la presbyacousie, perte de l'audition liée au vieillissement, prend une place de plus en plus importante. Outre le vieillissement de la population, la prévalence de la presbyacousie est accentuée par l'exposition à des bruits toujours plus forts (concerts, baladeurs, environnement de travail, ...) et la prise de médicaments ototoxiques (cisplatine, aminoglycosides, ...). À ce jour, le lien entre l'endommagement de l'ADN, le stress oxydant et l'inflammation avec l'apparition précoce de certaines maladies liées au vieillissement (Alzheimer, démence, Parkinson, …) a été démontré. Cependant, il n'existe aucune donnée concernant le rôle des dommages de l'ADN dans la dégénérescence des cellules cochléaires et trop peu d'études témoignent de l'existence d'un stress oxydant dans la presbyacousie.Le premier objet de ce travail a donc été d'élucider le rôle des dommages de l'ADN dans la dégénérescence des cellules cochléaires. Pour ce faire, nous avons utilisé des approches de biologie moléculaire et cellulaire pour identifier des voies de signalisation associées aux lésions de l'ADN dans des explants cochléaires issus de souris âgées de 3 jours traités au cisplatine (CDDP). Cet antinéoplasique tire sa cytotoxicité de sa capacité à causer directement des dommages dans l'ADN et est connu pour ses effets nocifs sur l'audition en induisant la dégénérescence des cellules cochléaires. Enfin, nous avons étudié l'implication de p53, un des effecteurs clés de signalisation des dommages de l'ADN, in vivo en traitant avec le CDDP des souris dont le gène codant pour ce facteur de transcription a été invalidé. Nos résultats montrent que le CDDP induit des cassures double brin dans l'ADN des cellules ciliées qui sont à l'origine de l'activation de la voie ATM/DNA¬PK-Chk2-p53, de la formation de foyers βH2AX et 53BP1 et, in fine, de la mort de ces cellules par apoptose. Les cellules ciliées internes, plus résistantes au CDDP que les cellules ciliées externes, présentent une signalisation moins intense et un nombre inférieur de cassures double brin, un phénomène qui pourrait expliquer leur plus faible sensibilité. Nous avons également montré que l'absence de p53 in vivo prévient les pertes d'audition et la dégénérescence des cellules ciliées externes après injection intrapéritonéale de CDDP. Le second objectif a porté sur l'étude des effets délétères du vieillissement sur l'audition et les mécanismes moléculaires associés à cette pathologie. Pour ce faire, nous avons choisi les souris SAMP8 (senescence accelerated mice prone 8), un modèle bien établi de sénescence précoce et des maladies liées au vieillissement. Nous avons combiné des approches fonctionnelles, morphologiques, moléculaires et cellulaires pour phénotyper ces souris et identifier l'origine de l'atteinte de leur audition au cours du vieillissement. L'étude des souris SAMP8 nous a permis de montrer qu'elles sont un excellent modèle de presbyacousie mixte (atteinte de la strie vasculaire, de l'organe de Corti et du ganglion spiral), résumant la pathologie humaine. La dégénérescence des structures cochléaires que nous avons observée chez ces souris provient d'une profonde dysfonction mitochondriale, de l'augmentation du stress oxydant et des processus inflammatoires, d'un stress autophagique et de l'endommagement de l'ADN. Les mécanismes moléculaires aboutissant à la perte des cellules cochléaires constituent autant de cibles thérapeutiques à explorer dans l'avenir afin de tenter de prévenir les troubles de l'audition imputables à l'exposition au bruit ou aux médicaments ototoxiques et au vieillissement. / Our modern society is confronted with a dramatic increase in the number of patients suffering from presbycusis or age related hearing loss. Besides aging, presbycusis prevalence increases with exposition to loud noise (concerts, Walkman, work environment …) and ototoxic drugs (cisplatin, aminoglycosides …). It was reported that the early onset of some aging related diseases (Alzheimer, dementia, Parkinson …) are linked mechanistically to DNA damage, oxidative stress and inflammation. However, the role of DNA damages in cochlear cells degeneration is totally unknown and only few studies have investigated the implication of oxidative stress in presbycusis.The first goal of this study consisted in clarifying the role of DNA damage in cochlear cell degeneration. For this purpose, we used molecular and cellular biology approaches to identify the activation of DNA damage response pathways in cisplatin (CDDP) treated 3 days postnatal mouse cochlear explants in culture. Indeed, the cytotoxicity of CDDP arises from its capacity to directly damage DNA. It is also well known that one of the major dose limiting side effects of CDDP is its ototoxicity. Finally, we investigated the role of p53, a key effector of the DNA damage response pathway, in vivo by treating p53 knockout mice with CDDP. Our results show that CDDP induces double strand breaks leading to the activation of ATM-/DNA PK¬ Chk2 p53 pathway, βH2AX and 53BP1 foci formation and, in fine, apoptotic cell death. Inner hair cells, which are more resistant to CDDP treatment than outer hair cells, show a less intense signaling and fewer double strand breaks. This phenomenon could explain their weaker sensitivity to CDDP treatment. In vivo, p53 deletion prevents hearing loss and outer hair cells degeneration induced bay intraperitoneal injection of CDDP.The second goal consisted in studying the deleterious effects of aging on hearing and the molecular mechanisms involved in this pathology. Here, we studied the mechanism of presbycusis using the senescence-accelerated mouse prone 8 (SAMP8) which is a useful model to probe the effects of aging on biological processes. Based on complementary approaches combining functional, morphological, biochemistry, cellular and molecular biology, we found that the SAMP8 strain displays premature hearing loss and cochlear degeneration recapitulating the processes observed in human presbycusis (i.e. strial, sensory and neural degeneration). The molecular mechanisms associated with premature presbycusis in SAMP8 mice involve oxidative stress, mitochondrial dysfunction, chronic inflammation, autophagic stress and DNA damages. Molecular mechanisms leading to cochlear cells loss represent therapeutic targets of interest to explore in the future in order to prevent hearing impairments due to loud sound or ototoxic drugs exposure and due to aging.

Objectifs: Le Nystatin est un antibiotique efficace pour le traitement d’otomycose. Bien que sa sécurité au niveau de l’oreille externe soit bien établie, son utilisation n’est pas recommandée lorsqu’il y a une perforation tympanique. L’objectif de cette étude est d’évaluer le potentiel ototoxique du Nystatin lorsque celui-ci est appliqué directement au niveau de l’oreille moyenne. Méthodes: Nous avons fait une étude expérimentale avec 18 cochons d’Indes de souche Hartley que nous avons divisés en deux groupes. En exposant l’oreille moyenne de chaque animal au Nystatin (groupe I) ou à la néomycine (groupe II) et chaque oreille controlatérale à une solution physiologique (NaCl), la fonction auditive a été évaluée avec un test de potentiels évoqués auditif du tronc cérébral avant et après les injections. Une étude par microscopie électronique a permis une comparaison histologique de l’état des cellules ciliées cochléaires entre les 2 groupes. Résultats: Les pertes auditives moyennes du groupe « Nystatin » étaient de 13.0 dB et comparables aux pertes moyennes observées dans les oreilles ayant été injectées avec du NaCl (4.0 dB dans le groupe I et 15.1 dB dans le groupe II). Le groupe de contrôle « néomycine » a subi une perte auditive moyenne de 39.3 dB, ce qui représente une différence cliniquement et statistiquement significative (p<0.001). L’étude histologique avec une microscopie à balayage électronique a démontré une conservation de l’architecture des cellules ciliées cochléaires dans les groupe Nystatin et NaCl. La néomycine a causé une destruction marquée de ces structures. Conclusions: Le Nystatin ne provoque pas d’atteinte auditive ni de destruction des cellules ciliées externes après injection directe dans l’oreille moyenne chez le cochon d’Inde. / Objective: Nystatin is an effective topical antifungal agent widely used in the treatment of otomycosis. Though it is safe for external ear use, current recommendations are to avoid its use in cases of tympanic membrane perforation. The objective of our study was to test the security of Nystatin when applied directly to the middle ear of a guinea pig model. Methods: We performed an experimental study with 18 Hartley guinea pigs that were divided into two groups. Exposing middle ears from one group to Nystatin (group I) and from the other to the ototoxic neomycin (group II), we compared results of auditory brainstem response (ABR) testing at three intervals during the study. Each animal’s contralateral ear was injected with a physiological solution (NaCl). At the end of the study, we performed a histological analysis of the animals’ cochleae using a scanning electron microscope. Results: Average hearing loss in the Nystatin group was 13.0 dB which was similar to the results obtained in the NaCl-exposed ears (4.0 dB in group I and 15.1 dB in group II). Average hearing loss in the neomycin group was 39.3 dB, which represents a clinically significant difference (p<0.001). Scanning electron microscope evaluation revealed intact cochlear hair cell architecture in the Nystatin and normal saline groups, compared to important destruction in the neomycin group. Conclusion: Nystatin does not cause hearing impairment or cochlear hair cell damage when exposed directly to the middle ear of a guinea pig model.

INTRODUCTION: Le bleu de méthylène est un colorant grandement utilisé dans le domaine médical, notamment pour ses propriétés de coloration histologique. Il est également utilisé comme agent photosensibilisant dans la thérapie photodynamique antimicrobienne, qui une fois photoactivé devient efficace pour l’éradication de plusieurs germes multirésistants. L’objectif de cette étude est d’investiguer le potentiel ototoxique du bleu de méthylène. MÉTHODES: Vingt cochons d’Inde divisés en deux groupes, ont reçu une solution de bleu de méthylène et de gentamicine dans l’oreille testée. L’oreille controlatérale a reçu une solution saline contrôle. Nous avons procédés à des potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral avant et une semaine suivant la série d’injections. À la suite des dissections, des analyses histologiques et immunohistochimiques ont été réalisées. RÉSULTATS: La différence moyenne de perte auditive dans le groupe gentamicine comparativement au groupe normal salin était de 66.25 dB (p<0.001). Toutefois, la différence moyenne de perte auditive dans le groupe ayant reçu du bleu de méthylène comparativement à celui ayant reçu des injections de la solution saline était de 1.50 dB, et n’a pas été démontré comme étant statistiquement significative (p=0.688). De plus, la captation de caspase-3 en immunohistochimie (marqueur d’apoptose) n’a pas été significative dans le groupe recevant le bleu de méthylène. CONCLUSION: À la lumière de nos résultats, les injections intratympaniques de bleu de méthylène n’ont pas démontrées de potentiel ototoxique. Nous recommandons des études supplémentaires afin d’en préciser son utilisation sécuritaire dans le domaine otologique. / INTRODUCTION: Methylene blue is widely used in the medical field, especially as a blue dye for staining. It is also used as a photosensitizing agent in antimicrobial photodynamic therapy, which once photoactivated is effective for the eradication of several multiresistant bacteria. The objective of this study is to investigate its ototoxic potential. METHODS: Twenty guinea pigs, forming two groups, received respectively intratympanic methylene blue and gentamicin in one ear. The contralateral ears received a control saline solution. We conducted auditory evoked brainstem response (ABR) before and one week after the injection series. Once completed, the cochleas were dissected and analyzed by histology and immunohistochemistry. RESULTS: The mean difference of hearing loss in the saline group compared to the gentamicin group was 66.25dB (p<0.001). However, the mean difference of hearing loss in the methylene blue group compared to normal saline was 1.50 dB, and it was not shown to be statistically significant (p=0.688). Furthermore, uptake of caspase-3 by immunohistochemistry (apoptotic marker) was negative in the group which received injections of methylene blue. CONCLUSION: In light of our results, intratympanic injections of methylene blue did not demonstrate an ototoxic potential. We recommend further studies to precise its usefulness in the otology field.

Objectifs: Le Nystatin est un antibiotique efficace pour le traitement d’otomycose. Bien que sa sécurité au niveau de l’oreille externe soit bien établie, son utilisation n’est pas recommandée lorsqu’il y a une perforation tympanique. L’objectif de cette étude est d’évaluer le potentiel ototoxique du Nystatin lorsque celui-ci est appliqué directement au niveau de l’oreille moyenne. Méthodes: Nous avons fait une étude expérimentale avec 18 cochons d’Indes de souche Hartley que nous avons divisés en deux groupes. En exposant l’oreille moyenne de chaque animal au Nystatin (groupe I) ou à la néomycine (groupe II) et chaque oreille controlatérale à une solution physiologique (NaCl), la fonction auditive a été évaluée avec un test de potentiels évoqués auditif du tronc cérébral avant et après les injections. Une étude par microscopie électronique a permis une comparaison histologique de l’état des cellules ciliées cochléaires entre les 2 groupes. Résultats: Les pertes auditives moyennes du groupe « Nystatin » étaient de 13.0 dB et comparables aux pertes moyennes observées dans les oreilles ayant été injectées avec du NaCl (4.0 dB dans le groupe I et 15.1 dB dans le groupe II). Le groupe de contrôle « néomycine » a subi une perte auditive moyenne de 39.3 dB, ce qui représente une différence cliniquement et statistiquement significative (p<0.001). L’étude histologique avec une microscopie à balayage électronique a démontré une conservation de l’architecture des cellules ciliées cochléaires dans les groupe Nystatin et NaCl. La néomycine a causé une destruction marquée de ces structures. Conclusions: Le Nystatin ne provoque pas d’atteinte auditive ni de destruction des cellules ciliées externes après injection directe dans l’oreille moyenne chez le cochon d’Inde. / Objective: Nystatin is an effective topical antifungal agent widely used in the treatment of otomycosis. Though it is safe for external ear use, current recommendations are to avoid its use in cases of tympanic membrane perforation. The objective of our study was to test the security of Nystatin when applied directly to the middle ear of a guinea pig model. Methods: We performed an experimental study with 18 Hartley guinea pigs that were divided into two groups. Exposing middle ears from one group to Nystatin (group I) and from the other to the ototoxic neomycin (group II), we compared results of auditory brainstem response (ABR) testing at three intervals during the study. Each animal’s contralateral ear was injected with a physiological solution (NaCl). At the end of the study, we performed a histological analysis of the animals’ cochleae using a scanning electron microscope. Results: Average hearing loss in the Nystatin group was 13.0 dB which was similar to the results obtained in the NaCl-exposed ears (4.0 dB in group I and 15.1 dB in group II). Average hearing loss in the neomycin group was 39.3 dB, which represents a clinically significant difference (p<0.001). Scanning electron microscope evaluation revealed intact cochlear hair cell architecture in the Nystatin and normal saline groups, compared to important destruction in the neomycin group. Conclusion: Nystatin does not cause hearing impairment or cochlear hair cell damage when exposed directly to the middle ear of a guinea pig model.

Objectifs Aucun agent n’a été approuvé pour prévenir l’ototoxicité secondaire au cisplatin. Nos objectifs consistaient à évaluer la protection auditive offerte par le lactate et le N-acétylcystéine (NAC) intra-tympaniques après injection de cisplatin, ainsi que l’absorption systémique du NAC intra-tympanique. Méthodes Seize cochons d’inde formaient 2 groupes ayant reçu une solution de lactate et de NAC à 20% dans l’oreille testée. L’oreille contro-latérale a reçu une solution saline contrôle. Après 30 minutes, une injection intrapéritonéale de 3 mg/kg de cisplatin a été effectuée et répétée une fois par semaine jusqu’à une dose finale de 24 mg/kg. Les potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral (PEATC) ont été mesurés avant les injections, après 9 mg/kg et 24 mg/kg de cisplatin. Les cochlées ont été analysées au microscope électronique à balayage. La diffusion systémique du NAC a été évaluée par chromatographie en phase liquide. Résultats Pour les oreilles contrôles, les seuils auditifs des PEATC ont augmenté uniformément sur toutes les fréquences (28,4 dB en moyenne). Le groupe lactate montrait une augmentation moins importante (17,0 dB). Les basses fréquences étaient nettement moins affectées. Le groupe NAC a subi une augmentation des seuils de 89 dB. La microscopie électronique a démontré une préservation partielle des cellules ciliées externes des cochlées traitées au lactate et une destruction complète de celles traitées au NAC. La chromatographie n’a démontré aucune diffusion de NAC. Conclusions Le lactate offre une protection partielle significative contre l’ototoxicité induite par le cisplatin. Les injections de NAC n’offrent pas de protection lorsque administrées en concentrations élevée. Le NAC intra-tympanique ne se diffuse pas systémiquement. / Objectives There is no approved agent to prevent cisplatin-induced ototoxicity. Our objectives are to identify and compare the protective effect of intratympanic injections of lactate or N-acetylcysteine (NAC) in the prevention of cisplatin-induced ototoxicity and to study systemic diffusion of intratympanic NAC. Methods Sixteen guinea pigs, forming two groups, received respectively intratympanic lactate and 20% NAC in one ear. The contra-lateral ears received a control saline solution. After 30 minutes, an intra-peritoneal cisplatin injection of 3 mg/kg was performed and repeated once a week to achieve a final dose of 24mg/kg. Auditory brainstem responses (ABR) were recorded before any injection, after 9mg/kg and after 24mg/kg of cisplatin for the frequencies 2, 4, 6 and 8kHz. Cochleas were analyzed under scanning electron microscope. Systemic diffusion of NAC was studied using high performance liquid chromatography. Results For the control ears, ABR thresholds increased uniformly by an average of 28.4dB. The lactate group showed a lower threshold increase by an average of 17.0dB. The NAC showed an important threshold increase of 89.0dB. Lactate showed a significant hearing protection at 2000Hz (p<0.01). Electron microscopy revealed partial preservation of cochlear outer hair cells stereocilia for the ears treated with lactate and severe disruption for NAC group. No systemic diffusion of NAC was observed with chromatography. Conclusion Lactate offers significant partial protection against cisplatin-induced ototoxicity. NAC does not offer any protection when administered in high concentrations. Intratympanic NAC does not diffuse systemically.

Objectifs Aucun agent n’a été approuvé pour prévenir l’ototoxicité secondaire au cisplatin. Nos objectifs consistaient à évaluer la protection auditive offerte par le lactate et le N-acétylcystéine (NAC) intra-tympaniques après injection de cisplatin, ainsi que l’absorption systémique du NAC intra-tympanique. Méthodes Seize cochons d’inde formaient 2 groupes ayant reçu une solution de lactate et de NAC à 20% dans l’oreille testée. L’oreille contro-latérale a reçu une solution saline contrôle. Après 30 minutes, une injection intrapéritonéale de 3 mg/kg de cisplatin a été effectuée et répétée une fois par semaine jusqu’à une dose finale de 24 mg/kg. Les potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral (PEATC) ont été mesurés avant les injections, après 9 mg/kg et 24 mg/kg de cisplatin. Les cochlées ont été analysées au microscope électronique à balayage. La diffusion systémique du NAC a été évaluée par chromatographie en phase liquide. Résultats Pour les oreilles contrôles, les seuils auditifs des PEATC ont augmenté uniformément sur toutes les fréquences (28,4 dB en moyenne). Le groupe lactate montrait une augmentation moins importante (17,0 dB). Les basses fréquences étaient nettement moins affectées. Le groupe NAC a subi une augmentation des seuils de 89 dB. La microscopie électronique a démontré une préservation partielle des cellules ciliées externes des cochlées traitées au lactate et une destruction complète de celles traitées au NAC. La chromatographie n’a démontré aucune diffusion de NAC. Conclusions Le lactate offre une protection partielle significative contre l’ototoxicité induite par le cisplatin. Les injections de NAC n’offrent pas de protection lorsque administrées en concentrations élevée. Le NAC intra-tympanique ne se diffuse pas systémiquement. / Objectives There is no approved agent to prevent cisplatin-induced ototoxicity. Our objectives are to identify and compare the protective effect of intratympanic injections of lactate or N-acetylcysteine (NAC) in the prevention of cisplatin-induced ototoxicity and to study systemic diffusion of intratympanic NAC. Methods Sixteen guinea pigs, forming two groups, received respectively intratympanic lactate and 20% NAC in one ear. The contra-lateral ears received a control saline solution. After 30 minutes, an intra-peritoneal cisplatin injection of 3 mg/kg was performed and repeated once a week to achieve a final dose of 24mg/kg. Auditory brainstem responses (ABR) were recorded before any injection, after 9mg/kg and after 24mg/kg of cisplatin for the frequencies 2, 4, 6 and 8kHz. Cochleas were analyzed under scanning electron microscope. Systemic diffusion of NAC was studied using high performance liquid chromatography. Results For the control ears, ABR thresholds increased uniformly by an average of 28.4dB. The lactate group showed a lower threshold increase by an average of 17.0dB. The NAC showed an important threshold increase of 89.0dB. Lactate showed a significant hearing protection at 2000Hz (p<0.01). Electron microscopy revealed partial preservation of cochlear outer hair cells stereocilia for the ears treated with lactate and severe disruption for NAC group. No systemic diffusion of NAC was observed with chromatography. Conclusion Lactate offers significant partial protection against cisplatin-induced ototoxicity. NAC does not offer any protection when administered in high concentrations. Intratympanic NAC does not diffuse systemically.