Les brûlures sévères de plus de 20 % de la surface corporelle sont associées à un stress oxydant, à une réponse inflammatoire et à un hypermétabolisme intenses. La déficience en éléments-trace essentiels comme le zinc et le sélénium est également bien établie. Or, l'importance de ces éléments a été redécouverte avec la démonstration de leurs fonctions clés au niveau des systèmes antioxydants, de l'immunité, de l'inflammation, de la cicatrisation, de l'érythropoïèse... Dans ce contexte, le rôle de la supplémentation nutritionnelle, chez les patients brûlés, est primordial car elle participe à la qualité des soins et améliore leurs rétablissements. Toutefois, ce domaine reste encore trop peu exploré et un consensus dans les apports doit être trouvé. L'objectif de notre travail a été d'étudier, sur un modèle expérimental de rats brûlés subdéficients en zinc, l'impact d'une brûlure sévère sur l'évolution du statut en zinc, le statut antioxydant, le système glucose/insuline et l'expression de gènes impliqués dans l'homéostasie et le transport du Zn (ZnT, Zip, métallothionéine) ainsi que les conséquences d'un apport thérapeutique en zinc sur ces mêmes paramètres. La subdéficience en zinc entraîne, après brûlure, une modification des flux inter-organes de zinc ainsi qu'une accentuation de l'insulino-résistance sans toutefois altérer massivement le statut antioxydant. Si, les apports en zinc permettent de restaurer le statut en Zn et d'accroître l'expression de la métallothionéine, ils ne réussissent pas à augmenter l'activité des enzymes antioxydantes et affectent les transporteurs du zinc de manière aléatoire et inattendue. Par conséquent, conserver un statut en zinc optimal, après brûlure, est primordial. Cependant, la mise en œuvre de la supplémentation en zinc reste complexe et des travaux complémentaires sont nécessaires pour la maîtriser.

Le but de ce travail a été d'étudier l'adaptation β-cellulaire au stress oxydant (SO) dans un modèle animal de diabète de type 2, le rat GK/Par. Dans le premier volet de cette thèse, nous avons évalué le stress oxydant insulaire et l'impact des espèces réactives de l'oxygène (ERO) sur la sécrétion de l'insuline. Les îlots de rats diabétiques GK/Par apparaissent protégés contre le SO, car (i) les marqueurs de SO ciblent essentiellement la périphérie insulaire (aires vasculaires et inflammatoires) ; (ii) l'accumulation d"ERO est plus faible comparativement aux îlots témoins (Wistar) ; (iii) leur sécrétion de l'insuline n'est pas altérée après exposition aux ERO ; et (iv) ces adaptations sont associées à une augmentation des défenses antioxydantes insulaires. Dans un deuxième volet, nous avons vérifié si ces mécanismes adaptatifs pouvaient expliquer la protection des cellules β contre l'apoptose chez le rat GK/Par diabétique. Nous avons montré que le phénotype particulier de l'îlot GK/Par diabétique consiste, ex vivo, en une augmentation des gènes anti-apoptotiques, associée in vitro à une résistance contre l'apoptose induite par les ERO. Nous avons démontré que l'AMPc joue un rôle dans cette résistance à l'apoptose. Compte tenu de l'existence de sources d'ERO proches des cellules endocrines insulaires chez le rat GK/Par, nous avons, dans un dernier volet, étudié le rôle d'une dysfonction endothéliale et du processus inflammatoire associé (phénomène au potentiel pro-oxydant) dans l'adaptation antioxydante des îlots. Le blocage de la voie IL-1 via un traitement in vivo par IL-1Ra a permis, au niveau insulaire, de diminuer l'activation endothéliale, le stress inflammatoire et de normaliser l'expression des gènes antioxydants. Enfin, puisqu'il existe une production d'ERO insulaire précoce chez le rat GK/Par (avant l'installation du diabète), nous suggérons qu'elle soit à l'origine de l'augmentation des défenses antioxydantes/anti-apoptotiques. Cette adaptation est en place après installation du diabète et permet à l'îlot GK/Par de contrer l'environnement diabétogène pro-oxydant (glucolipotoxicité, inflammation). Enfin, nous proposons que la dysfonction β-cellulaire engendrée par un excès d'antioxydants endogènes soit le prix à payer pour protéger la cellule β du rat GK/Par de la mort cellulaire.

Les accidents vasculaires cérébraux constituent la troisième cause de mortalité et la première cause de handicap chez l'adulte dans les pays industrialisés. Ils induisent d'importantes altérations fonctionnelles au sein du tissu neuro-glio-vasculaire avec des conséquences dramatiques en terme de handicap cognitif et moteur affectant le quotidien des patients. L'objectif de ce travail est d'étudier les modifications des conductances potassiques vasculaires, Kir et Kv, dans un modèle d'ischémie-reperfusion focale par occlusion intraluminale de l'artère cérébrale moyenne chez le rat. Une étude de la plasticité ionique au cours de la période post-ischémique (7 jours) est réalisée par des techniques électrophysiologiques (patch-clamp) et une évaluation du déficit sensorimoteur représentatif du handicap fonctionnel observé chez des patients suite à un accident vasculaire cérébral est effectuée. Face à ces lésions, l'évaluation en phase aiguë de deux traitements pharmacologiques a été réalisée, par l'administration de la Stobadine, molécule aux propriétés antioxydantes, et de Fénofibrate, agoniste des récepteurs PPAR alpha.<br />Au niveau vasculaire, nous avons confirmé à 24 heures de reperfusion l'altération du courant Kir2.x, de la relaxation K + dépendante qui lui est associée ainsi que de la relaxation endothélium-dépendante. Il est mis en évidence pour la première fois la réduction d'une autre conductance potassique, voltage-dépendante, impliquant les canaux Kv. Au cours de la période post-ischémique étudiée jusqu'à 7 jours, une récupération totale, spontanée et progressive de la conductance Kir2.x et de la relaxation potassium-dépendante est obtenue. En revanche aucune récupération de la relaxation endothélium-dépendante n'est observée à 7 jours de reperfusion. En ce qui concerne le déficit sensorimoteur observé dès 24 heures et évalué par le test du ruban adhésif et de la traction préhensile, un retour significatif et progressif des capacités sensorimotrices se met en place mais reste partiel.<br />L'administration de Stobadine (1h et 6h après l'ischémie) permet de prévenir l'altération de la relaxation endothélium-dépendante et de la densité de courant Kir2.x dès 24h de reperfusion sans modifier la cinétique de la récupération spontanée de la relaxation potassium-dépendante. En revanche ce traitement induit une diminution significative des lésions cérébrales et une accélération de la récupération des fonctions motrices et sensorimotrices au cours des 7 premiers jours de reperfusion. De même, à 3 jours de reperfusion, une réduction significative des lésions cérébrales et une accélération de la récupération du déficit moteur sont observées suite à l'administration du Fénofibrate (traitement biquotidien sur 3 jours) en parallèle d'une récupération totale des deux mécanismes de vasorelaxation étudiés.

La plupart des pathologies, qu'elles soient d'origine génétique ou non trouvent leur origine dans l'altération structural et/ou fonctionnelle de protéines d'intérêt. L'agrégation, la glycation et l'oxydation constituent les principaux types de modification protéique fréquemment observées dans de nombreuses maladies tels que le diabète, l'athérosclérose ou encore les maladies neurodégénératives. Généralement, l'altération des activités biologiques de ces protéines est étroitement corrélée avec ses changements conformationnels et structuraux. L'albumine représente la protéine circulante la plus abondante et constitue le plus important antioxydant du plasma sanguin susceptible d'être exposée à un stress glycoxydant accru, et aboutir à la formation de Produits Avancés de Glycation (AGEs) dont les effets peuvent être néfastes au niveau cellulaire et tissulaire. Dans cette étude, je me suis intéressé à l'effet de trois types d'altérations, que sont l'agrégation, la glycation et l'oxydation, sur la structure, le statut redox et l'activité antioxydante de l'albumine ainsi que l'incidence de cette protéine modifiée sur la physiologie de différentes lignées cellulaires. Au cours de ce travail, j'ai abordé les quatre points suivants : 1. Afin de mieux comprendre l'impact de ces processus altératifs sur les propriétés antioxydantes de l'albumine, j'ai étudié, en utilisant des techniques de la Biochimie et de la Biophysique, les modifications structurales de la protéine soumise successivement à la glycation, l'agrégation et aux deux processus simultanément. 2. J'ai mis en évidence et identifié des cibles protéiques sensibles à l'oxydation au niveau d'adipocytes matures humains incubés en présence d'albumine bovine glycoxydée in vitro. 3. J'ai effectué une comparaison de l'action différentielle des modèles in vitro de d'AGEs préparés à partir de l'albumine d'origine bovine ou humaine au niveau de monocytes THP1. 4. Enfin, afin de valider les caractéristiques structurales et biologiques obtenues à partir de nos modèles in vitro d'AGEs dérivés de l'albumine, j'ai étudié sur des modèles purifiés à partir de plasmas de sujets, l'état structural, redox et antioxydant de l'albumine altérée in vivo. Les résultats obtenus lors de ce travail permettent de mettre en avant l'importance de la structure native de la plus abondante des protéines circulantes sur l'intégrité de ses fonctions biologiques et en particulier sur son activité antioxydante. Également, cette étude apporte un nouvel éclairage sur l'implication de l'albumine altérée dans de nombreux désordres métaboliques tels que le diabète.

Les manchots ont colonisé les écosystèmes froids en développant des mécanismes physiologiques dont la compréhension est encore imparfaite. Ce travail de thèse a pour but de décrypter, à différents niveaux d'intégration, les réponses développées par ces oiseaux pour survivre aux contraintes des milieux polaires lors de 2 phases cruciales de leur cycle de vie: le passage de la vie terrestre à la vie marine du manchot Royal immature et la croissance rapide du poussin manchot Adélie. Pour explorer les variations d'expression génique musculaire chez le manchot Royal, nous avons utilisé des puces à ADN Affymetrix de poulet, nécessitant le développement et la validation d'un algorithme d'analyse des puces dans le cadre d'une hybridation hétérologue. Cette approche moléculaire, associée à des approches intégratives, a révélé une modification coordonnée du métabolisme énergétique en faveur d'une utilisation préférentielle des substrats lipidiques pour subvenir aux forts besoins énergétiques induit par sa vie marine. Nos résultats ont aussi révélé le développement d'une réponse antioxydante globale permettant au manchot de se protéger contre la production de ROS induite lors des phases de plongée en apnée longues et répétées. Parallèlement, notre étude sur le poussin manchot Adélie a révélé la mise en place de mécanismes cellulaires et moléculaires soutenant une stratégie originale d'orientation séquentielle de son métabolisme vers la croissance puis vers la thermogenèse. Ces 2 espèces de manchots sont capable de développer des réponses physiologiques complexes et coordonnées pour surmonter les contraintes de l'environnement polaire illustrant leur remarquable plasticité phénotypique.

Effet de l’atorvastatine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à l’hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin Forcillo J, Aubin MC, Horn A, Shi YF, Carrier M, Tardif JC, Perrault LP Introduction: L’atorvastatine par ses effets pléiotropiques pourrait limiter la dysfonction endothéliale associée au développement de l’HVG. Méthodologie : Un cerclage de l’aorte ascendante pendant 2 mois entraîne le développement d’HVG et les groupes ont été traités avec atorvastatine 40 ou 80 mg de 60 à 90 jours. L’HVG est confirmée par échographie. La réactivité vasculaire est évaluée en chambres d’organe, la fonction endothéliale par la quantification de la GMPc et des nitrites/nitrates plasmatiques. Le stress oxydant est mesuré par les niveaux d’ANG II et de la carbonylation des protéines. Résultats : Après 60 et 90 j de cerclage, l’HVG est observée chez tous ces groupes. Les courbes concentrations-réponse des anneaux des artères coronaires épicardiques des groupes traités avec l’atorvastatine 40 et 80 mg pour 30 et 60 jours n’ont démontré aucune amélioration des relaxations dépendantes de l’endothélium. Une exacerbation significative de la dysfonction endothéliale a été observée. Les niveaux vasculaires de GMPc sont significativement diminués dans le groupe sans cerclage traité 60 d et ceux d’ANG II sont fortement augmentés chez ce dernier groupe ainsi que le groupe traité avec 80 mg pour 30 jours par rapport aux contrôles. L’expression de la carbonylation des protéines est augmentée dans le groupe témoin traité avec atorvastatine 80 mg, reflétant une augmentation du stress oxydant. Conclusion : L’administration d’atorvastatine ne prévient pas le développement de l’HVG ni la dysfonction endothéliale dans notre modèle. Au contraire l’atorvastatine à haute dose a un effet toxique sur les artères coronaires épicardiques en augmentant la dysfonction endothéliale. / Effect of atorvastatin on endothelial dysfunction of epicardial coronary arteries associated with left ventricular hypertrophy in a porcine model. Forcillo J, Aubin MC, Horn A, Shi YF, Carrier M, Tardif JC, Perrault LP Background: Atorvastatin, through pleiotropic effects, may prevent or reverse the endothelial dysfunction associated with LVH. Methods: After performing a banding of the ascending aorta for 2 months leading to the development of LVH, groups have been treated with atorvastatin 40 or 80 mg for 60 and 90 day periods. LVH was evaluated by echocardiographic studies. Vascular reactivity studies were performed in organ chambers. In vitro endothelial function was evaluated by plasmatic nitrites/nitrates, the degradations products of nitric oxide, and cGMP quantification. To quantify and qualify oxidative stress, protein carbonyl and angiotensin II levels were assessed. Results: Following 60 and 90 days of aortic banding, the development of LVH was observed in these groups. Concentration-response curves from rings of epicardial coronary arteries of groups treated with atorvastatin 40 and 80 mg for 30 and 60 days showed a significant decrease of endothelium-dependent relaxations with worsening of the endothelial dysfunction. Levels of cGMP were significantly decreased in the 60 days treated sham group and levels of ANG II were increased in the latter and also in the 90 days banded groups treated with 80 mg for 30 days compared to controls. The expression of protein carbonyl increased in the sham group treated with atorvastatin 80 mg compatible with an increase in oxidative stress. Conclusion: The administration of atorvastatin does not limit the development of LVH nor the endothelial dysfunction in our model. On the opposite, atorvastatin at a high dose has a toxic effect on epicardial coronary arteries by exacerbating the endothelial dysfunction.

Effet positif de la N-acétylcystéine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à une hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin A. A. HORN, M-C AUBIN, YF SHI, J-C TARDIF, M. CARRIER , L. P. PERRAULT INSTITUT DE CARDIOLOGIE DE MONTRÉAL, MONTRÉAL, CANADA, Objectif : Il a été démontré dans le laboratoire que dans notre modèle d’hypertrophie ventriculaire gauche, la dysfonction endothéliale est secondaire à une diminution de la biodisponibilité du NO, celle-ci étant causée par une augmentation du stress oxydant tel que démontré par Malo et al. (2003) et Aubin et al. (2006). Le but de la présente étude est d’étudier l’effet d’un traitement chronique de la N-acétylcystéine (NAC) (un antioxydant) sur la dysfonction endothéliale associée à une hypertrophie ventriculaire gauche (HVG). Méthodologie: L’HVG a été induite par cerclage aortique (CA) chez vingt-et-un porcelets âgés de deux mois qui furent divisés aléatoirement en quatre groupes expérimentaux. Le groupe témoin (groupe 1) a été soumis à une thoracotomie antérolatérale gauche sans cerclage aortique (n=3). Le groupe 2 a été soumis à un cerclage aortique pour une période de 60 jours (n=6). Le groupe 3 a subi un cerclage aortique et a reçu un traitement oral de N-acétylcystéine de 1000 mg/jour per os pendant 60 jours commençant le jour de la chirurgie (n=6). Le groupe 4 a été soumis à un cerclage aortique et a reçu un traitement oral de N-acétylcystéine : 1000 mg/par jour pendant 30 jours commençant le jour 30 (post-chirurgie) (n=6). L’hypertrophie fut évaluée par échocardiographie. La réactivité vasculaire fut étudiée à l’aide de chambres d’organes par la construction des courbes concentration-réponse à la sérotonine (5-HT: relaxations induites par les récepteurs 5-HT1D, couplés aux protéines Gi) et à la bradykinine (BK: relaxations induites par les récepteurs B2, couplés aux protéines Gq). Les quantités de nitrites/nitrates et la production basale de GMPc ont été mesurées pour évaluer la fonction endothéliale. Le stress oxydant a été étudié en quantifiant les concentrations plasmatiques d’hydroperoxydes lipidiques et de glutathion réduit, ainsi que l’activité plasmatique des enzymes antioxydantes peroxydase du glutathion et dismutase du superoxyde. Résultats: Le rapport masse ventricule gauche/masse corporelle était significativement plus élevé pour le groupe 2 comparativement au groupe 1 (p<0,05) confirmant la présence d’une HVG. Le développement de l’HVG dans le groupe 3 a pu être prévenu par la NAC et sa progression fut atténuée dans le groupe 4 (p<0,05 versus groupe 2). La présence de la dysfonction endothéliale a été confirmée chez le groupe 2, tel qu’illustré par une diminution significative des relaxations maximales à la 5-HT et à la BK comparativement au groupe témoin. Le traitement à la NAC a significativement potentialisé les relaxations maximales (p<0,05) induites par la sérotonine et par la bradykinine, chez les deux groupes traités. Cette amélioration des relaxations dépendantes de l’endothélium peut être la conséquence d’une augmentation significative (p<0,05) de la biodisponibilité du monoxyde d’azote pour les cellules musculaires lisses, tel que suggéré par l’augmentation du ratio nitrites/nitrates et de la production basale de GMPc chez les groupes 3 et 4 comparativement au groupe 2. Cette augmentation du facteur relaxant peut résulter d’une augmentation de sa production par les cellules endothéliales ou d’une diminution de sa neutralisation par les espèces réactives oxygénées. De fait, les concentrations d’hydroperoxydes lipidiques étaient significativement inférieures (p<0,05) et associées à une augmentation des concentrations de l’antioxydant glutathion réduit et de l’activité de la peroxydase du glutathion chez les deux groupes traités par rapport au groupe 2. Conclusion: Le traitement à la NAC prévient le développement de la dysfonction endothéliale coronaire ainsi que l’HVG qui lui est associée. / Beneficial effect of N-acetylcysteine on endothelial dysfunction of epicardial coronary arteries associated with left ventricular hypertrophy in a porcine model A.A. HORN, M-C AUBIN, YF SHI, J-C TARDIF, M. CARRIER , L. P. PERRAULT MONTREAL HEART INSTITUTE, MONTREAL, CANADA Objective : In our left ventricular hypertrophy (LVH) model, endothelial dysfunction is secondary to a reduced bioavailability of NO caused by increased oxidative stress demonstrated by Malo and al. (2003) and Aubin and al. (2006). The aim of this study was to investigate the potential effect of chronic administration of N-acetylcysteine (NAC), a thiol drug with antioxidant properties, on the coronary endothelial dysfunction associated with LVH. Design and method: LVH was induced by aortic banding (AB) on swine for a two-month period. Twenty-one 8-week-old Landrace male swine were randomly divided into 4 experimental groups. The sham group (group 1) was submitted to a thoracotomy without aortic banding (AB). The untreated aortic banded group (group 2) was kept for 60 days. The first AB treated group (group 3) received 1000mg/day of NAC per os for 60 days starting on the day of the surgery. The second AB treated group (group 4) received the same oral dose of NAC for 30 days starting on day 30. Hypertrophy was assessed by echocardiography. Coronary vascular reactivity was evaluated in organ chambers, by the construction of concentration-response curves to serotonin (5-HT: relaxations mediated by 5-HT1D receptors, coupled to Gi proteins) and bradykinin (BK: relaxations mediated by B2 receptors, coupled to Gq proteins). Levels of nitrite/nitrate and basal cGMP levels were measured to evaluate endothelial dysfunction. Finally, to assess oxidative stress, plasma lipid hydroperoxide levels (LPO), reduced glutathione as well as the activity of antioxidant enzymes glutathione peroxidase and superoxide dismutase were measured. Results: The LV mass/ body weight ratio was significantly higher in group 2 compared to group 1 confirming the development of LVH (p<0.05). The latter was found to be associated with a significant endothelial dysfunction. NAC did prevent LVH development in group 3 and attenuated its progression in group 4 (p<0.05). Concentration response curves to NAC showed improvement in endothelium-dependent relaxations to serotonin and to bradykinin (p<0.05). NAC treatment markedly improved maximal relaxations mediated by serotonin and bradykinin in both treated groups (p<0.05). The observed improvement in endothelium-dependent relaxations was supported by the increase of the bioavailability of NO for smooth muscle cells as suggested by the increase of the nitrite/nitrate ratio and the basal production of cGMP in groups 3 and 4 in comparison to group 2 (p<0.05). The increase of this relaxing factor could result from an increase of its production by endothelial cells or by a decrease of its neutralization by reactive oxygenated species. The lowering of LPO levels was accompanied by a higher glutathione concentration and glutathione peroxidase activity in both NAC treated groups compared to group 2 (p<0.05). Conclusions: NAC treatment demonstrated potent antioxidant properties in this porcine LVH model by slowing LVH development and restoring coronary endothelium-dependent relaxations.

L’athérosclérose est à l’origine d’importantes obstructions vasculaires. La sévérité de l’ischémie tissulaire provoquée par l’athérosclérose dépend en partie de la capacité de l’organisme à former de nouveaux vaisseaux (néovascularisation). Les mécanismes de néovascularisation sont modulés par la balance oxydo-réductive. Une exacerbation du stress oxydant est retrouvée dans tous les facteurs de risque cardiovasculaire, et en particulier lors du vieillissement. Au niveau vasculaire, la CuZnSOD est la principale enzyme antioxydante. Cependant, son rôle spécifique dans le vieillissement vasculaire et dans le développement de nouveaux vaisseaux en réponse à l’ischémie n’est pas connu. Nos hypothèses de recherche sont: 1) qu’une absence de CuZnSOD diminue la néovascularisation réparatrice en réponse à l’ischémie 2) que cette diminution de la néovascularisation est dûe au vieillissement de la vasculature affectant à la fois les cellules endothéliales matures et les cellules progénitrices endothéliales. Nous avons démontré qu’une déficience en CuZnSOD diminue significativement la néovascularisation en réponse à l’ischémie. Cette diminution de néovascularisation est associée à une augmentation du stress oxydant et une réduction de la biodisponibilité du NO. La déficience en CuZnSOD réduit significativement le nombre de EPCs (moelle, rate). De plus, ces EPCs présentent une augmentation significative des niveaux de stress oxydant, une diminution de la production de NO et une capacité réduite à migrer et à s’intégrer à un réseau tubulaire. Fait important, il iv est possible d’améliorer la néovascularisation des souris déficientes en CuZnSOD par une supplémentation en EPCs provenant de souris contrôles. Nous avons également démontré que la récupération du flot sanguin suivant l’ischémie est significativement réduite par l’âge. À la fois chez les jeunes et les vieilles souris, la déficience en CuZnSOD mène à une réduction additionnelle de la néovascularisation. Fait intéressant, le potentiel néovasculaire des jeunes souris déficiente en CuZnSOD est similaire à celui des vieilles souris contrôles. Les niveaux de stress oxydant sont également augmentés de façon similaire dans ces deux groupes de souris. L’âge et la déficience en CuZnSOD sont tous deux associés à une réduction du nombre d’EPCs isolées de la moelle et de la rate. L’effet de l’âge seul sur la fonction des EPCs est modeste. Par contre, la déficience en CuZnSOD en condition de vieillissement est associée à d’importants effets délétères sur l’activité fonctionnelle des EPCs. En résumé, nos résultats suggèrent que la protection contre le stress oxydant par la CuZnSOD est essentielle pour préserver la fonction des EPCs et la néovascularisation réparatrice en réponse à l’ischémie. Le défaut de néovascularisation observé en absence de CuZnSOD est associé à un vieillissement vasculaire accéléré. Nos résultats suggèrent que dans le contexte du vieillissement, la CuZnSOD a un rôle encore plus important pour limiter les niveaux de stress oxydant, préserver la fonction des EPCs et maintenir l’intégrité des tissus ischémiques. / When atherosclerotic vascular obstructions are so extensive that direct revascularization techniques cannot be undertaken successfully, the severity of residual tissue ischemia will depend in large part on the ability of the organism to spontaneously develop new blood vessels (neovascularization). The mechanisms involved in neovascularization depend on the oxidative stress balance. Increased oxidative stress is a common feature of all cardiovascular risk factors and particularly aging. In the vascular wall, CuZnSOD is the predominant antioxidant enzyme. Nevertheless, its specific role in vascular aging and new blood vessels formation is currently unknown. Accordingly, we hypotheze that 1) CuZnSOD deficiency reduces neovascularization in response to ischemia 2) this reduction is partly due to vascular aging affecting mature endothelial cells and endothelial progenitor cells. We have demonstrated that CuZnSOD deficiency significantly reduces neovascularization in response to ischemia. This reduction is associated with increased oxidative stress and reduced NO bioavailability. CuZnSOD deficiency significantly decreases EPCs number (bone marrow, spleen). Moreover, these EPCs present significant increased oxidative stress levels, reduced NO production and decreased migration and incorporation into tubular-like structures capacities. Importantly, neovascularization in CuZnSOD deficient-mice can be rescued by an EPCs supplementation from control mice. vii We have also demonstrated that the blood flow recovery following ischemia was significantly reduced with aging. Both in old and young mice, CuZnSOD deficiency led to a further reduction of neovascularization. Interestingly, the resulting neovascularization potential in young CuZnSOD-deficient mouse was similar to that of an older wild type mouse. Oxidative stress levels were also increased to similar levels in these two groups. Both aging and CuZnSOD deficiency were associated with reduced number of bone marrow and peripheral EPCs. The effect of moderate aging alone on specific functional activities of EPCs was modest. However, CuZnSOD deficiency was associated with severe age-dependent defect in EPC fucntional activities. In summary, our resultats suggest that CuZnSOD protection against oxidative stress is essential for EPC functional activities and neovascularization in response to ischemia. The defective neovascularization observed in CuZnSODdeficient mice is associated with accelerated vascular aging. Our results suggest that in aging context, CuZnSOD has a critical role limiting increased oxidative stress and protecting both EPC functional activities and ischemic tissues integrity.

Le stress oxydant joue un rôle majeur dans le développement et l’évolution des maladies inflammatoires de l’intestin. Le corps humain est doté d’une panoplie d’enzymes antioxydantes ayant pour fonction de protéger l’intégrité cellulaire. De nouvelles enzymes au fort potentiel antioxydant, les paraoxonases (PON) 1, 2 et 3, ont récemment été identifiées tout au long du tube digestif, mais leurs rôles y restent inconnus. Les cellules intestinales Caco-2/15, qui ont la capacité de se différencier et d’acquérir les caractéristiques physiologiques de l'intestin grêle, ont été utilisées dans le présent travail pour étudier la régulation des PON. Les cellules ont été traitées avec différents effecteurs physiologiques (cytokines, LPS, stress oxydant) et pharmacologiques (fibrates, thiazolidinédiones) et l’expression des leurs gènes et protéines a été évaluée. Les résultats ont mis en lumière la modulation distincte de l’expression des PON par le stress oxydant et l’inflammation. Ceci suggère que chaque PON peut jouer un rôle différent au niveau intestinal et être impliquée dans le maintien de l’homéostasie. La régulation de l’expression des PON a également été largement explorée dans un article de revue. Pour définir le rôle de PON2, celle-ci étant potentiellement la plus importante pour l’homéostasie intestinale, les cellules Caco-2/15 ont été infectées à l’aide de lentivirus contenant des ARN d’interférence, ce qui a fortement réduit l’expression de PON2. En l’absence de PON2, les cellules Caco-2/15 étaient plus susceptibles face à un stress oxydant, la réponse inflammatoire était exacerbée et la perméabilité cellulaire paraissait altérée. Toutes ces composantes sont majeures dans le développement des maladies inflammatoires de l’intestin chez l’humain. De plus, des cellules Caco-2/15 de la PON2, ce qui a renforcé la force de la défense antioxydante cellulaire. Les résultats suggèrent que les PON jouent un rôle dans le maintien de l’homéostasie intestinale et pourraient être impliquées dans l’étiologie et la pathogenèse des maladies inflammatoires de l’intestin. / Oxidative stress is a major part of the pathogenesis of inflammatory bowel disease (IBD). The endogenous antioxidative defence is formed of multiple enzymes that have to protect cellular integrity. Paraoxonases (PON1, 2 and 3) are antioxidant enzymes that have recently been identified throughout the digestive tract, but their roles remain unclear in the intestine. Intestinal Caco-2/15 cells, which have the capacity to differentiate and exhibit the functionality of the small intestine, were used to study PON’s regulation. Cells were treated with various physiological effectors (cytokines, lipopolysaccharides, oxidative stress) and pharmacological molecules (fibrates, thiazolidinediones) and gene and protein expression were determined. Results obtained showed that PONs are distinctly modulated especially by inflammation and oxidative stress and suggests that they could play different roles in the maintenance of intestinal homeostasis. PONs regulation has also been the main topic of a review article. Our results and the literature pointed to PON2 as the most important PON for intestinal health. To better define PON2 functions in the intestine, PON2 expression was knocked-down using lentiviral infection and plasmids containing anti-PON2 shRNA. In the relative absence of PON2, Caco-2/15 cells were more susceptible towards induction of oxidative stress, the inflammatory response was exacerbated and cell permeability seemed altered. All of these components are major players involved in the development of human IBD. Moreover, Caco-2/15 cells were treated with purified PON2, which increased their antioxidative defence. All of these results suggest that PONs are implicated in the antioxidative and anti-inflammatory response in intestinal epithelial cells and makes them potentially important players for the aetiology and pathogenesis of IBD.

Introduction : Les enfants prématurés ont la particularité de naître alors que leur développement est souvent incomplet et nécessite la mise en œuvre de soins intensifs visant à poursuivre leur croissance en dehors de l’environnement utérin. Souvent cependant, le stade développemental de l’enfant ne lui permet pas d’assimiler une alimentation entérale du fait de l’immaturité de son système digestif. Le recours à une voie centrale délivrant les nutriments assurant le développement devient alors une nécessité. Ce type de nutrition, appelée nutrition parentérale (NP, ou total parenteral nutrition TPN), permet l’administration de molécules simples, directement dans le sang du prématuré. Il n’est toutefois pas exempt de risques puisqu’exposée à la lumière, la NP peut s’oxyder et générer des molécules oxydantes telles que des hydroperoxydes lipidiques susceptibles de se fragmenter par la suite en hydroxy-alkénals. Ceci devient problématique au vu de l’immaturité des systèmes de défenses antioxydants du nouveau-né prématuré. L’utilisation prolongée de la NP est d’ailleurs à l’origine de maladie hépatiques dans lesquelles le stress oxydant et la nécro-inflammation sont des composantes majeures. Nous avons émis l’hypothèse que l’infusion chez les enfants prématurés, d’aldéhydes d’origine lipidique est en relation avec le développement du stress oxydant et de l’inflammation hépatique. Objectif : Notre étude a consisté à évaluer la relation entre les quantités d’hydroxy-alkénals dans la NP et les effets hépatiques engendrés sur les marqueurs de stress oxydant et les voies de signalisation responsables d’une induction de processus inflammatoire. Dans ce but, nous avons cherché à mesurer la peroxydation lipidique dans l’émulsion lipidique de la NP et la conséquence de l’infusion en continue d’hydroxy-alkénals sur les marqueurs de stress oxydant, sur la voie de signalisation médiée par le Nuclear Factor κB et sur le déclenchement du processus inflammatoire hépatique. A la suite de ce travail, nous avons également travaillé sur des alternatives à la photoprotection, qui est la seule méthode réellement optimale pour réduire la peroxydation des lipides de la NP, mais cliniquement difficilement praticable. Résultats : Nos résultats ont mis en évidence la génération de 4-hydroxynonenal in vitro dans la NP, ce phénomène est augmenté par une exposition lumineuse. Dans ce cadre, nous avons montré l’inefficacité de l’ajout de multivitamines dans l’émulsion lipidique comme alternative à la photoprotection. Dans la validation biologique qui a suivi sur un modèle animal, nos résultats ont permis de démontrer que l’augmentation des adduits glutathion-hydroxynonenal était imputable à l’augmentation de 4-hydroxynonenal (4-HNE) dans la NP, et non à une peroxydation endogène. Nos données indiquent que la probable augmentation hépatique des niveaux de 4-HNE a conduit à une activation du NFκB responsable de l’activation de la transcription des gènes pro-inflammatoires du Tumour Necrosis Factor-α (TNF-α) et de l’interleukine-1 (IL-1). Nous avons alors évalué la capacité d’une émulsion lipidique enrichie en acides gras polyinsaturés (AGPI) n-3 à baisser les concentrations de 4-HNE dans la NP, mais également à moduler le stress oxydant et les marqueurs pro-inflammatoires. Enfin, nous avons démontré, en collaboration avec l’équipe du Dr Friel, que certains peptides isolés du lait humain (par un processus mimant la digestion) permettent également une modulation du stress oxydant et du processus inflammatoire. Conclusion : Le stress oxydant exogène issu de la NP a conduit par activation de facteurs de transcription intra-hépatiques au déclenchement d’un processus inflammatoire potentiellement responsable du développement de maladies hépatiques reliées à la NP telle que la cholestase. Dans ce sens, les AGPI n-3 et les peptides antioxydants peuvent se poser en tant qu’alternatives crédibles à la photoprotection. / Introduction: Premature infants usually born before full term require intensive care to continue to grow up outside the uterine environment. Premature newborns are born with gastrointestinal systems that are too immature to absorb nutrients safely. Therefore they receive their initial nutrients through intravenous feeding, called total parenteral nutrition which delivers simple nutrients directly into bloodstream. However, light exposed-TPN can generate oxidant molecules such as lipid hydroperoxides, which can potently break up into hydroxy-alkenals. Prolonged use of TPN is also a cause of liver disease in which oxidative stress and necro-inflammation are major components. Thus, we hypothesize that lipid aldehydes contained in TPN are associated with oxidative stress and hepatic inflammation developments. Objectives: The aim of our study is to assess the relationship between quantities of hydroxyl-alkenals generated in TPN and effects on oxidative stress biomarkers and cell-signalling pathways molecules implicated in hepatic inflammation induction. To this end, we measure lipid peroxidation in the TPN lipid emulsion in and the consequence of continuous infusion of hydroxy-alkenals on markers of oxidative stress, on cell-signaling pathway mediated by the NFkB, and on liver inflammation induction. Following these data, we also worked on alternatives of photoprotection, which is the only optimal method for preventing lipid peroxidation, but unfortunately clinically impractical. Results: In vitro studies have highlighted the generation of 4-HNE in the TPN, increased under light exposure. In this context, we have demonstrated that the addition of multivitamins in the lipid emulsion cannot be a valuable alternative to photoprotection. Concerning the biological validation in our guinea pig animal model, our results demonstrated that the increase of GS-HNE adducts was due to increased 4-HNE in the TPN, and does not provide from endogenous peroxidation. Our data also indicate that the increase of hepatic 4-HNE led to an activation of NFkB, responsible for the activation of the transcription of proinflammatory genes TNF-α, IL-1. In the next study, we have evaluated the ability of a lipid emulsion enriched with n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA) to reduce 4-HNE concentrations generated in TPN, and to modulate oxidative stress markers and pro-inflammatory process on the same animal model. We also have demonstrated, in collaboration with Dr Friel’s team, that two antioxidant peptides (derived from a process mimicking digestion process of human milk) allow also a modulation of oxidative stress and inflammatory process in the liver. Conclusion: This form of exogenous oxidative stress from the TPN led to an inflammatory process resulting from the activation of intrahepatic transcription, which is potentially responsible of liver disease development such as cholestasis. In this sense, the n-3 PUFA and antioxidant peptides may arise as a valuable alternative of photoprotection.