Les premiers stades larvaires chez l’huitre creuse, nommée Magallana gigas, constituent une étape clé du bondéroulement du parcours zootechnique et également pour la pérennisation de la production en écloserie. Dans l’objectifde réduire les mortalités observées en écloserie, nous avons recherché de nouveaux peptides antimicrobiens. Larecherche de ces PAM a été réalisée à partir de deux organismes marins, le poisson-lion invasif en mer des caraïbes,Pterois volitans, et la seiche commune présente sur les zones ostréicoles, Sepia officinalis. La recherche de PAM a étéréalisée préférentiellement à partir de transcriptomes de novo obtenus chez ces deux animaux. Chez le poisson lion, àpartir de BLAST, 7 transcrits codant pour des PAM ont été identifiés. Quatre de ces PAM partagent de fortes homologiesde séquences (>90% d’identité) avec des PAM riches en cystéines proches de l’hepcidine, la LEAP-2, la NK-lysine et la bdéfensineidentifiées chez d’autres poissons. Les 3 autres transcrits annotés pteroicidines A, B et C codent pour despeptides apparentés aux piscidines. La présence de la b-défensine et de la pteroicidine a codée par la pteroicidine A a puêtre confirmée dans les extrait de peau du poisson lion par spectrométrie de masse. Une étude approfondie a été menéesur deux formes amidée et non amidée de la ptéroicidine a ainsi que sur plusieurs peptides de différentes tailles issusdes pteroicidines B et C. Les résultats ont permis de mettre en évidence une relation entre la structure, l’amidation et lesactivités antibactériennes et hémolytiques de ces différentes ptéroicidines. Sur le modèle Sepia officinalis, par lesapproches classiques couplant la purification et les tests antibactériens ou par des approches utilisant les BlAST, aucunPAM n’a été mis en évidence. Nous avons donc développé une approche plus originale qui repose sur le « design » depeptides à partir du transcriptome. A partir de 811 petits peptides sans cystéines issus de la base de données APD, nousavons déterminé des critères récurrents concernant la charge, l’hydrophobicité et la composition en acides aminés. Surla base de ces critères et en s’appuyant sur les outils de prédiction de CAMP, douze peptides ont fait l’objet d’une synthèse.Cinq de ces peptides ont révélé un large spectre d’activités antibactériennes. Les peptides antibactériens issus de la seicheayant une activité non hémolytique ont fait l’objet d’un transfert en écloserie. Ce transfert a été optimisé à partir d’uneétude préliminaire sur le peptide de novo K4, particulièrement actif sur les vibrios. Cette étude a mis en évidencel’importance de l’innocuité du peptide antibactérien sur les différents maillons de la chaine trophique, notamment del’huitre, et sur l’importance du stade de développement ciblé. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés au devenir despeptides antibactériens de manière à s’assurer de leur biodégradabilité. L’ensemble de ces travaux a permis nonseulement d’identifier de nouveaux PAMs mais également d’apporter les premières données portant sur le potentiel del’utilisation de ces peptides comme alternative aux antibiotiques. / The first larval stages of oyster (Magallana gigas) are key steps in the smooth running of the zootechnical course and inthe sustainability of hatcheries, where mortality levels can be high. That is why we searched for new antimicrobialpeptides (AMPs) on two marine organisms, i.e. lionfish (Pterois volitans), which is invasive in the Caribbean Sea, and thecommon cuttlefish (Sepia officinalis), which is present in French oyster production areas. The search for AMPs wascarried out preferentially from de novo transcriptomes from these two animals. In lionfish, BLAST analyses allowed forthe identification of 7 transcripts encoding AMPs. Four of them shared strong sequence homology (> 90% identity) withAMPs rich in cysteines and close to hepcidin, LEAP-2, NK-lysin and b-defensin identified in other fish. The other 3transcripts, annotated pteroicidins A, B and C, coded for piscidin-related peptides. The presence of b-defensin andpteroicidin a encoded by pteroicidin A was confirmed in lionfish skin extracts by mass spectrometry. An in-depth studywas conducted on two amide and non-amide forms of pteroicidin a, as well as on several peptides of different sizesderived from pteroicidins B and C. The results highlighted a relationship between structure, amidation, and theantibacterial and hemolytic activities of these different pteroicidins. On the other hand, no AMP was highlighted in theSepia officinalis model using conventional approaches coupling purification and antibacterial tests or BLAST approaches.We therefore developed a more original approach that relies on the design of peptides starting from the transcriptome.Starting from 811 small cysteine-free peptides from the APD database, we determined recurring criteria for charge,hydrophobicity, and amino acid composition. Based on these criteria and on CAMP prediction tools, twelve peptides weresynthesized. Five of them revealed a broad spectrum of antibacterial activities. Non-hemolytic antibacterial peptidesderived from cuttlefish were transferred to the hatchery. This transfer was optimized thanks to a preliminary study onthe de novo K4 peptide, which is particularly active on vibrios. The study highlighted the importance of antibacterialpeptide safety on the various links of the trophic chain including oyster, and the importance of the targeted stage ofdevelopment. In addition, we addressed the fate of antibacterial peptides to ensure their biodegradability. Altogether,this work not only helped to identify new AMPs but also to provide the first data on the potential use of these peptidesas an alternative to antibiotics.

Le cervelet est une structure cérébrale impliquée dans de multiples fonctions motrices mais aussi cognitives et dont le développement postnatal est sous le contrôle de divers types de facteurs dont les neuropeptides. Les peptides capables d’agir sur le développement du cortex cérébelleux présentent généralement un profil d’expression particulier, avec chez le rongeur un pic d’expression au cours des 2 premières semaines postnatales. L’objectif de cette étude était d’identifier d’autres peptides présentant ce même type d’expression et de caractériser leurs potentiels effets au cours du développement du cortex cérébelleux, et plus particulièrement dans la mise en place des neurones en grain qui sont les plus abondants de cette structure. Pour cela, des cervelets de rats âgés de 8 à 90 jours ont été analysés par spectrométrie de masse. Parmi les 33 peptides identifiés, 4 présentent le profil recherché et nous avons choisi d’étudier l’un d’entre eux, la nociceptine. La mesure de l’expression du gène de la nociceptine et de son récepteur montre un profil d’expression similaire à celui observé en peptidomique. De plus, ces 2 gènes sont retrouvés principalement exprimés dans la couche granulaire interne du cortex cérébelleux par microdissection et qPcr. La recherche de la fonction de la nociceptine montre qu’elle exerce un effet neurotrophique en augmentant la survie et la différenciation des neurones en grain, sans affecter la motilité de ces cellules. Des tests préliminaires réalisés in vivo indiquent que la nociceptine est aussi capable de bloquer la toxicité induite par l’alcool. La dernière partie de l’étude avait pour but d’identifier de nouveaux neuropeptides exprimés dans le cervelet en utilisant une approche par séquençage de novo. L’application de filtres comme la récurrence des séquences peptidiques ou leur régulation au cours du développement a permis de ne retenir que 6 séquences pour la suite de l’analyse. Des études génomiques permettront de restreindre encore ce nombre afin de focaliser les tests d’activité biologique sur la ou les cibles qui ont la plus grande probabilité de correspondre à des peptides biologiquement actifs. / The cerebellum is a structure involved in many motor and cognitive functions whose development occurs after birth under the control of various factors, including neuropeptides. Peptides acting on cerebellar cortex development often exhibit a specific pattern of expression with in rodents a high expression over the 2 first postnatal weeks which then decreases at adulthood. The aim of this study was to identify additional peptides with such expression profile and to characterize their putative functions in the development of the cerebellar cortex and more particularly, in the establishment of cerebellar granule neurons which are the most abundant cells of the cerebellum. To address this, cerebella of rats aged from 8 to 90 days-old were analyzed by mass spectrometry. Among the 33 peptides identified in the cerebellum, 4 had the particular expression profile we were looking for. We choose to study further one of them, i.e. the nociceptin, and confirmed peptidomic results by measuring the expression of its gene precursor and of its receptor. Combining laser microdissection and qPCR approaches revealed that both nociceptin and its receptor genes were expressed in the internal granular layer of the cerebellar cortex. Functional studies showed that nociceptin exerts a neurotrophic effect on granule neurons by increasing their survival and differentiation, but had no effect on their motility. Preliminary in vivo experiments indicate that nociceptin can also counteract ethanol-induced toxicity. The last part of the present study aimed to identify new neuropeptides expressed in the rat cerebellum by using de novo sequencing. The large amount of peptide sequences initially found was then reduced to only 6 candidates for further analysis, by using filters such as recurrence of the sequences and their differential expression in between the four developmental stages considered. Additional genomic studies will help to decrease even further this number, in order to focus the biological tests on the targets which are most likely to code for biological active peptides.

L'aquaculture est en pleine expansion et fournit aujourd'hui la moitié des produits aquatiques destinés à la consommationhumaine. Elle constitue ainsi un secteur clé pour le maintien et l'amélioration de la sécurité alimentaire dans lemonde. Le développement de l'aquaculture est étroitement lié à celui des formules alimentaires. Ces dernières années,la part des farines de poisson dans la formulation des aliments a particulièrement diminué au profit des farines d'originevégétale pour répondre aux nombreuses contraintes économiques et environnementales. Néanmoins, ces matièrespremières sont moins adaptées aux besoins nutritionnels des poissons carnivores et leur utilisation peut entraîner unebaisse des performances de croissance et d'efficacité alimentaire. L'ajout d'additifs et d'ingrédients fonctionnels devientalors indispensable. Les hydrolysats protéiques issus des co-produits de la pêche et de l'aquaculture sont des ingrédientsà fort potentiel appétence, nutritionnel et bioactif. Ces ingrédients sont des mélanges complexes riches en peptides hydrolytiqueset en acides aminés libres, mais dont la composition varie en fonction de l'origine de la matière première etdes paramètres d'hydrolyse appliqués lors de leur fabrication. Au cours de ces travaux de thèse, nous avons développéet mis en pratique des outils permettant d'approfondir la caractérisation structurale et les propriétés fonctionnellesdes hydrolysats de protéines. Dans un premier temps, nous avons développé une méthode analytique basée sur unenormalisation des échantillons suivie d'une détermination de l'abondance et de la richesse en peptides par chromatographied'exclusion stérique et chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse de type électro-spray,respectivement. Les résultats présentés sous forme d'un diagramme 2D permettant de classer et comparer facilementles hydrolysats de protéines de forme galénique, d'origine et de process différents. Nous avons également développé unoutil in vitro sur l'intestin de bar européen, Dicentrarchus labrax, permettant de déterminer les activités myotropesdes hydrolysats. Nous avons pu notamment démontrer que l'hydrolysat de crevettes possède une plus forte activitémyotrope que les hydrolysats de poissons et que cette activité est portée par un pentapeptide KNPEQ clivé à partirde l'hémocyanine lors du process d'hydrolyse appliqué sur les co-produits de crevette. Enfin, dans un second temps,un conditionnement alimentaire de 65 jours a été conduit chez le bar européen nourri avec un aliment pauvre en farinede poisson supplémenté en hydrolysat de différentes origines et couplé à une analyse d'expression génique (approcheen RNA-Seq Illumina). Cette étude a permis de montrer que les hydrolysats de protéines appliqués sur un alimentfaible en farine de poisson (5%) sont capables de restaurer des performances de croissance équivalentes à celles d'unrégime contenant 20% de farine de poisson mais qu'ils portent par ailleurs des propriétés fonctionnelles spécifiques.Il a également été montré que le mélange des deux hydrolysats permet de moduler les transcriptomes intestinal ethépatique de façon plus profonde que lorsque que les hydrolysats sont utilisés séparément. Ces résultats confirmentl'intérêt des hydrolysats de protéines pour la formulation d'aliment à faible teneur en farines de poisson et apportentde nouveaux outils de caractérisation de ces ingrédients complexes, qui seront utiles pour leur optimisation et leurstandardisation ainsi que pour la compréhension de leurs mécanismes d'action chez les poissons. / Aquaculture is a key sector for supporting and improving the food security worldwide. The global production of farmedfish and shrimp has grown dramatically over the past decades and now contributes to half of the aquatic productsintended for human consumption. Aquaculture will require feeds to support its growth but availability of some raw materialssuch as fish meal are limited. The use of fish meal in aquafeed has particularly declined in favor of plant proteinsources to fit with economic and environmental constraints. But plant proteins do not meet perfectly the nutritionalrequirements of carnivorous fish and their utilization often results in lower growth and feed performances. Proteinhydrolysates manufactured from fishing and aquaculture co-products are ingredients with a high palatable, nutritionaland bioactive potential. They are rich in hydrolytic peptides and free amino acids, but they are complex mixtureswhose composition could vary according to raw material origin and hydrolysis parameters. During this PhD study, wedeveloped and implemented tools to further characterize the structure and functional properties hydrolysates. On afirst step, we developed a fast methodological tool based on sample standardization, followed by the determination ofthe abundance and richness of peptides using size exclusion chromatography and liquid chromatography coupled toelectro-spray mass spectrometry, respectively. We merged the results into a 2D diagram that made it easy to classifyand compare hydrolysates having different galenic, origin and process. We also developed a tool on isolated intestinefrom European seabass (Dicentrarchus labrax ) to rank protein hydrolysates according to their myotropic property.We demonstrated that shrimp hydrolysate showed a higher myotropic activity than fish hydrolysates and that thisactivity was carried by a unique pentapeptide KNPEQ produced by the enzymatic clivage of haemocyanin during thehydrolysis process applied on shrimp co-products. On a second step, a 65-day feeding trial was conducted in Europeanseabass fed a low fish meal diet supplemented with protein hydrolysates of different origin, and coupled to a studyof the intestine and liver transcriptomic response (Illumina RNA sequencing). It has been shown that protein hydrolysatesincluded in a low fish meal diet (5%) restored growth performances to the same level than a diet containing20% of fishmeal, and that they exhibited very specific functional properties. These results showed that a mixture oftwo hydrolysates impacted more deeply the intestine and liver transcriptomes than hydrolysate tested alone. ThisphD study confirmed that protein hydrolysates are very interesting candidates for formulating low fish meal feed andoffer new tools for characterizing such complex ingredients, which will be useful to optimize and standardize proteinhydrolysate while understanding their mechanisms of action in fish.

La gestion de la douleur neuropathique reste un challenge en médecine, malgré le nombre de traitements actuellement disponible. L'expérimentation animale a généré beaucoup d'informations concernant la douleur, mais ces connaissances demeurent insuffisantes pour développer de nouveaux analgésiques plus efficaces tout en restant sécuritaires. La douleur est un symptôme clinique complexe avec de multiples origines, et les mécanismes de douleur centraux et périphériques dépendent de l'évolution de la pathologie. Il est donc essentiel d'investiguer plus profondément les mécanismes moléculaires responsables de l'initiation et du maintien de la douleur, afin de cibler de nouvelles voies de transmission de la nociception plus prometteuses pour soulager la neuropathie et développer de meilleures stratégies thérapeutiques. Ce projet s'est donc intéressé plus particulièrement à la famille des tachykinines issues du gène TAC1 (substance P, ses précurseurs et métabolites, et neurokinine A sont les peptides ciblés pour ce projet de recherche), une famille de neuropeptides qui joue un rôle critique dans la transmission nociceptive. Pour réaliser cette étude, nous avons d'abord développé une stratégie de quantification afin de quantifier les expressions des différents neuropeptides bioactifs cibles, par HPLCMS/ MS. Puisqu'il existe différentes stratégies de quantification des peptides par HPLCMS/ MS, une méthode analytique fiable et robuste était nécessaire pour répondre aux objectifs de recherche. Nous avons développé une méthode utilisant la quantification relative avec un étalon interne stable marqué isotopiquement. En effet, pour quantifier les neuropeptides d'intérêt de l'étude, c'est la stratégie qui s'est avérée la plus reproductible et précise. Suite à la mise au point de la stratégie de quantification, nous avons utilisé des modèles animaux, souvent nécessaires pour faire progresser la recherche scientifique sur la compréhension de la douleur / The management of neuropathic pain remains a challenge in medicine, despite the availability of numerous drugs. Animal experimentation has generated a tremendous amount of information about pain, but this knowledge is still insufficient for new more efficient and safe analgesics. Pain is a complex clinical symptom with multiple origins, and peripheral and central pain mechanisms depend on the pathology evolution. Thus, it is essential to further investigate the mechanisms responsible for the initiation and maintenance of pain in order to develop better effective therapies. This project is particularly focused on the tachykinin family encoded by TAC1 gene (substance P, its precursors and metabolites, neurokinin A), a family of neuropeptides that plays a critical role in nociceptive transmission. We initially developed a quantification strategy in order to study the targeted bioactive neuropeptide expression modulation by HPLC-MS and HPLC-MS/MS. And it is critical to develop reliable and robust analytical methods to reach the objectives. So, we developed a method using relative quantification with stable isotopic labeled internal standards. In fact, in order to quantify target neuropeptides, this strategy was the most reproducible and accurate. Following the development of the relative quantification strategy, we used validated animal models, fundamental to better knowledges of painful molecular mechanisms

La gestion de la douleur neuropathique reste un challenge en médecine, malgré le nombre de traitements actuellement disponible. L'expérimentation animale a généré beaucoup d'informations concernant la douleur, mais ces connaissances demeurent insuffisantes pour développer de nouveaux analgésiques plus efficaces tout en restant sécuritaires. La douleur est un symptôme clinique complexe avec de multiples origines, et les mécanismes de douleur centraux et périphériques dépendent de l'évolution de la pathologie. Il est donc essentiel d'investiguer plus profondément les mécanismes moléculaires responsables de l'initiation et du maintien de la douleur, afin de cibler de nouvelles voies de transmission de la nociception plus prometteuses pour soulager la neuropathie et développer de meilleures stratégies thérapeutiques. Ce projet s'est donc intéressé plus particulièrement à la famille des tachykinines issues du gène TAC1 (substance P, ses précurseurs et métabolites, et neurokinine A sont les peptides ciblés pour ce projet de recherche), une famille de neuropeptides qui joue un rôle critique dans la transmission nociceptive. Pour réaliser cette étude, nous avons d'abord développé une stratégie de quantification afin de quantifier les expressions des différents neuropeptides bioactifs cibles, par HPLCMS/ MS. Puisqu'il existe différentes stratégies de quantification des peptides par HPLCMS/ MS, une méthode analytique fiable et robuste était nécessaire pour répondre aux objectifs de recherche. Nous avons développé une méthode utilisant la quantification relative avec un étalon interne stable marqué isotopiquement. En effet, pour quantifier les neuropeptides d'intérêt de l'étude, c'est la stratégie qui s'est avérée la plus reproductible et précise. Suite à la mise au point de la stratégie de quantification, nous avons utilisé des modèles animaux, souvent nécessaires pour faire progresser la recherche scientifique sur la compréhension de la douleur

Thèse réalisée en co-tutelle avec l'Université Claude Bernard de Lyon 1, en France. / La gestion de la douleur neuropathique reste un challenge en médecine, malgré le nombre de traitements actuellement disponible. L’expérimentation animale a généré beaucoup d’informations concernant la douleur, mais ces connaissances demeurent insuffisantes pour développer de nouveaux analgésiques plus efficaces tout en restant sécuritaires. La douleur est un symptôme clinique complexe avec de multiples origines, et les mécanismes de douleur centraux et périphériques dépendent de l’évolution de la pathologie. Il est donc essentiel d’investiguer plus profondément les mécanismes moléculaires responsables de l’initiation et du maintien de la douleur, afin de cibler de nouvelles voies de transmission de la nociception plus prometteuses pour soulager la neuropathie et développer de meilleures stratégies thérapeutiques. Ce projet s’est donc intéressé plus particulièrement à la famille des tachykinines issues du gène TAC1 (substance P, ses précurseurs et métabolites, et neurokinine A sont les peptides ciblés pour ce projet de recherche), une famille de neuropeptides qui joue un rôle critique dans la transmission nociceptive. Pour réaliser cette étude, nous avons d’abord développé une stratégie de quantification afin de quantifier les expressions des différents neuropeptides bioactifs cibles, par HPLC-MS/MS. Puisqu’il existe différentes stratégies de quantification des peptides par HPLC-MS/MS, une méthode analytique fiable et robuste était nécessaire pour répondre aux objectifs de recherche. Nous avons développé une méthode utilisant la quantification relative avec un étalon interne stable marqué isotopiquement. En effet, pour quantifier les neuropeptides d’intérêt de l’étude, c’est la stratégie qui s’est avérée la plus reproductible et précise. Suite à la mise au point de la stratégie de quantification, nous avons utilisé des modèles animaux, souvent nécessaires pour faire progresser la recherche scientifique sur la compréhension de la douleur. Le modèle de constriction chronique du nerf sciatique (CCI) est un modèle validé, largement utilisé pour induire et étudier la douleur neuropathique. Afin de s’assurer du développement de la neuropathie, deux tests comportementaux, les filaments de von Frey et le test de Hargreaves, ont été employés avant et après la CCI. Les cerveaux, les élargissements lombaires et les plasmas des animaux ont été prélevés afin d’effectuer les analyses pour quantifier la modulation d’expression des différents neuropeptides bioactifs cibles entre le groupe animal contrôle et le groupe pathologique. Ceci a révélé une augmentation significative des concentrations spinales de β-tachykinine58-71, SP et SP3-11 chez les rats neuropathiques, signifiant donc que l’expression de ces trois peptides est étroitement liée. Au contraire, la concentration spinale de SP5-11 est diminuée de façon significative chez les animaux neuropathiques. De plus, les concentrations cérébrales de β-tachykinine58-71 et SP sont significativement plus élevées chez les rats neuropathiques. Tandis qu’aucune différence significative n’est notée au niveau des concentrations spinales ou cérébrales de NKA, β- tachykinine58-70, SP6-11 et SP1-7. Ceci suggère que la β-tachykinine58-71, SP, SP3-11 et SP5-11 pourraient potentiellement servir de biomarqueurs de la douleur neuropathique. Nous avons aussi utilisé un modèle de souris knock-out, déficientes au niveau du gène du récepteur TRPV1 (TRPV1-/-), afin d’étudier les modulations d’expression de différentes tachykinines en fonction de la présence ou non du récepteur TRPV1, connu pour être étroitement lié aux tachykinines. Le récepteur vanilloïde TRPV1 est impliqué dans la transmission du signal douloureux en étant surexprimé, contribuant à la ensibilisation. Nos résultats ont montré que les concentrations spinales et cérébrales de SP et NKA sont significativement diminuées dans les tissus des souris TRPV1-/-. Ceci démontre la contribution des tachykinines dans la modulation du seuil douloureux, ainsi qu’un lien entre l’expression de SP et NKA et celle du récepteur TRPV1 dans les systèmes nerveux central et périphérique. En effet, les récepteurs vanilloïdes, et plus particulièrement le récepteur TRPV1, jouent un rôle central dans le processus de stimuli nociceptifs. Il est aussi connu que plusieurs ligands du TRPV1, tels que l’eugénol, la vanilline, le [6]-gingérol, ou des agonistes endogènes comme certains endovanilloïdes atténuent la douleur neuropathique en agissant sur le récepteur TRPV1. Suite à ces résultats, nous nous sommes intéressés aux métabolites de SP. En effet, différents mécanismes permettent la libération de SP suite à une lésion et à l’établissement de la douleur neuropathique. Il est bien documenté que le foie est l’organe principal du métabolisme. Par conséquent, au niveau sanguin, ce seront des métabolites de SP qui pourront être exprimés. Nous avons donc choisi d’étudier la stabilité métabolique de SP dans des microsomes de foie de rat, de souris et d’humain. Nos résultats ont montré que SP est rapidement dégradée et que le profil métabolique est différent selon l’espèce étudiée. Par conséquent, plusieurs métabolites de SP semblent intéressants et possèdent des activités pharmacologiques qui leur sont propres, dont SP1-7, SP3-11 et SP5-11. SP, ses métabolites et ses précurseurs, ainsi que NKA s’avérant intéressants en tant que biomarqueurs potentiels de la douleur neuropathique, il semblait aussi important de développer une méthode pour les quantifier dans le plasma. En effet, il est plus aisé de collecter du plasma pour éviter de sacrifier l’animal dans le but de réaliser des études cinétiques à long terme ou de développer des méthodes de dosages applicables à l’humain. Nous avons donc développé une méthode HPLC-MS/MRM afin de pouvoir estimer le niveau endogène des neuropeptides cibles dans le plasma. En revanche, nous n’avons pas eu la chance de pouvoir quantifier ces peptides dans le plasma collecté lors de l’étude animale. Il reste encore de nombreuses études à réaliser avant de pouvoir répondre à toutes les questions concernant la douleur neuropathique, sa transmission et les traitements possibles. Ce projet de doctorat a permis de commencer à éclairer la recherche sur la voie des tachykinines. / The management of neuropathic pain remains a challenge in medicine, despite the availability of numerous drugs. Animal experimentation has generated a tremendous amount of information about pain, but this knowledge is still insufficient for new more efficient and safe analgesics. Pain is a complex clinical symptom with multiple origins, and peripheral and central pain mechanisms depend on the pathology evolution. Thus, it is essential to further investigate the mechanisms responsible for the initiation and maintenance of pain in order to develop better effective therapies. This project is particularly focused on the tachykinin family encoded by TAC1 gene (substance P, its precursors and metabolites, neurokinin A), a family of neuropeptides that plays a critical role in nociceptive transmission. We initially developed a quantification strategy in order to study the targeted bioactive neuropeptide expression modulation by HPLC-MS and HPLC-MS/MS. And it is critical to develop reliable and robust analytical methods to reach the objectives. So, we developed a method using relative quantification with stable isotopic labeled internal standards. In fact, in order to quantify target neuropeptides, this strategy was the most reproducible and accurate. Following the development of the relative quantification strategy, we used validated animal models, fundamental to better knowledges of painful molecular mechanisms. The model of chronic constriction injury of the sciatic nerve (CCI) is a validated model, widely used to induce and study neuropathic pain. To perform complete data, two behavioral tests, von Frey filaments and Hargreaves test, were used before and after the CCI to ensure the neuropathy establishment. The animal brains, lumbar enlargements and plasmas were collected to quantify the expression modulation of different targeted bioactive neuropeptides between the CCI group versus the control group. HPLC-MS/MS analyses revealed that the spinal β-tachykinin58-71, SP and SP3-11 concentrations were significantly up-regulated in neuropathic animals, meaning these peptide expressions are closely related to pain behavior. In contrast, the spinal SP5-11 concentration in neuropathic animals revealed a significant down-regulation compared with normal animals. Moreover, the brain β-tachykinin58-71 and SP concentrations were significantly up-regulated in neuropathic animals. Interestingly, no significant concentration differences were observed in the spinal cord and brain for NKA, β-tachykinine58-70, SP6-11 and SP1-7. This suggests that β-tachykinin58-71, SP, SP3-11 and SP5-11 could potentially serve as drug efficacy markers in early drug discovery. We also used a knock-out mice model, deficient in the TRPV1 receptor gene (TRPV1- /-) to study the expression modulation of different tachykinins according to the presence or absence the TRPV1 receptor. The TRPV1 receptor is known to be closely related to tachykinins. The over-expressed TRPV1 vanilloid receptor is involved in the transmission of painful signal, leading to the sensitization. Our results revealed that SP and NKA spinal and brain concentrations were significantly decreased in TRPV1-/- mice. These results suggest an important tachykinin contribution in the pain threshold modulation, and a close link between SP, NKA and TRPV1 expressions in the central and peripheral nervous systems. Vanilloid receptors, particularly the TRPV1 receptor, play a central role in the nociceptive stimuli transmission. It is also known that several TRPV1 agonists, such as eugenol, vanillin, [6]-gingerol, or endogenous agonists like endovanilloids alleviate pain in neuropathic and osteoarthritis models via their action on the TRPV1 receptor. There are several mechanisms leading to the SP release following an injury and the neuropathy development. Nowadays, it is well documented the liver is the main organ of the metabolism. Thus, SP metabolites could be expressed in the blood level. So we are interested to SP metabolic stability in rat, mouse and human liver microsomes. Our results showed that SP is rapidly degraded and the metabolic profile is different depending on the species studied. Several SP metabolites seem interesting and have pharmacological activities, including SP1-7, SP3-11 and SP5-11. As all these neuropeptides seemed interested targets like potential biomarkers of neuropathic pain, we developed a method to quantify them in the plasma. Additionally, it is easier to collect plasma to avoid sacrificing the animal in order to achieve long-term kinetic studies or develop assay methods applicable to humans. So we have developed a HPLC-MS/MRM analytical method to estimate the targeted neuropeptide endogenous levels in plasmas. However, we did not have the chance to quantify these peptides in collected plasmas during the animal study. A lot of studies are still required to clarify different pathways involved in neuropathic pain in order to develop better and safer therapeutic strategies. This project allowed to better understanding of mecanisms related to tachykinin activities.