L’ADN est une molécule dont l’intégrité est cruciale pour le bon fonctionnement de tous les organismes vivants. Cependant, il est régulièrement soumis à différents stress provenant de sources endogènes ou exogènes, et qui sont capables de générer dans sa structure des dommages de nature variée. Chaque dommage peut être reconnu par une panoplie de protéines, parmi lesquelles nous pouvons retrouver les protéines de réparation, les inhibiteurs de réparation, les facteurs de transcriptions ou encore les protéines de remodelage chromatinien. Ces protéines constituent l’interactome d’une lésion donnée.Les cyclonucléosides sont des dommages complexes de l’ADN qui ont pour particularité d’impliquer à la fois la base et le résidu de sucre, entre lesquels une liaison covalente supplémentaire est créée. La présence de cette liaison a pour conséquence de déformer la double hélice de l’ADN. Ainsi, ces lésions ne sont pas prises en charge par le système de réparation par excision de bases, comme la plupart des dommages d’oxydation, mais elles seraient plutôt reconnues par le système de réparation par excision de nucléotides, ce dernier prenant en charge les lésions volumineuses.L’objectif de cette thèse est d’étudier l’interactome des cyclonucléosides en utilisant différents modèles biologiques : eucaryotes, bactéries ou archées. En utilisant une technique de piégeage de protéines sur des sondes comportant ces lésions, nous avons effectué un screening des interactions entre les cyclonucléosides et des protéines issues d’extraits protéiques HeLa. Nous avons ainsi identifié l’influence négative des cyclonucléosides sur la reconnaissance de sa séquence cible par un facteur de transcription DREF, ainsi que sur les interactions de PARP1 avec l’ADN. Ces résultats ont été confirmés par l’usage des techniques complémentaires.Nous avons également analysé les interactions entre la glycosylase bactérienne Fpg et les cyclonucléosides : cette enzyme possède une affinité pour ces lésions, sans pourtant exercer d’activité d’excision. Cette affinité est inférieure à l’affinité de la Fpg pour les sites abasiques mais reste supérieure à son affinité pour l’ADN non-endommagé. Le rôle que pourraient jouer les cyclonucléosides dans l’ADN est alors discuté suite aux résultats obtenus.Enfin, une archée radiorésistante Thermococcus gammatolerans a été étudiée. Dans un premier temps, la formation des lésions d’oxydation simples et complexes à forte dose d’irradiation (2500 et 5000 Gy) a été évaluée. La 8-oxo-désoxyguanosine, exemple des lésions simples d’oxydation, est formée en grande quantité suite à une forte dose d’irradiation, et rapidement réparée dans les cellules remises dans des conditions optimales de culture. Les cyclonucléosides, quant à eux, ne sont pas détectés même à de très fortes doses d’irradiation, ce qui soulève des questions sur la formation de ces dommages. Ensuite, deux nouvelles glycosylases isolées de Thermococcus gammatolerans ont été étudiées : leur mécanisme d’action ainsi que leur spécificité vis-à-vis des substrats ont été élucidés.Les travaux effectués au cours de cette thèse ont contribué à la meilleure compréhension des interactions entre les cyclonucléosides et les protéines interagissant avec eux. Le développement des techniques de piégeage des protéines sur les sondes lésées, qui a constitué une partie importante des travaux, pourra également servir à étudier l’interactome d’autres lésions complexes de l’ADN. / DNA is a molecule, which integrity is crucial for correct functioning of all the living organisms. However, it is regularly submitted to different stresses coming from endogenous or exogenous sources, which are able to generate various damages in its structure. Each damage may be recognized by multiple proteins, among which one can find repair proteins, inhibitors of DNA repair, transcription factors or proteins of chromatin remodelling. All these proteins constitute the interactome of a given DNA lesion.Cyclonucleosides are complex damages of DNA, which imply the base and the sugar residue at the same time, since an additional covalent bond is generated between these two. The consequence of the presence of this bond is the deformation of the double helix. For this reason, cyclonucleosides are not recognized by the base excision repair system, as the majority of the oxidative lesions are, but rather by the nucleotide excision repair system, which takes in charge bulky lesions.The objective of this thesis is to study the interactome of the cyclonucleosides, by using different biological models: eucaryotes, bacteries and archaea. By using the technique that enables trapping of proteins on the probes holding these lesions, we realised a screening of interactions between cyclonucleosides and proteins issued from the HeLa extracts. We identified the negative influence of cyclonucleosides on the recognition of its target sequence by the transcription factor DREF, as well as on the PARP1 interactions with DNA. These results were then confirmed by complementary techniques.We have also analysed the interactions between the bacterial glycosylase Fpg and cyclonucleosides: this enzyme possesses an affinity for these lesions, without however exerting an excision activity. This affinity is lower than the Fpg affinity for abasic sites, but it is higher than its affinity for non-damaged DNA. The role that could play cyclonucleosides in DNA is discussed following these results.Finally, a radioresistant archaea Thermococcus gammatolerans was studied. First, the formation of simple and complex oxidative lesions at the high radiation doses (2500 and 5000 Gy) was evaluated. 8-oxo-deoxyguanosine, which is an example of simple oxidative lesions, is formed in great quantity at high irradiation dose, and is rapidly repaired once the cells are put in their optimal culture conditions. As for cyclonucleosides, they are not detected even at very high doses of radiation, which raises questions concerning the formation of these damages. Next, two new glycosylases isolated from Thermococcus gammatolerans were studied: their mechanism of action, as well as their specificity against the substrates, were elucidated.The work accomplished during this thesis contributed to the better understanding of the interactions between cyclonucleosides and the proteins that interact with them. Also, the development of the protein trapping techniques on the damaged probes, which constituted an important part of this work, can be applied to study the interactome of other complex DNA lesions.

L’ischémie-reperfusion (IR) du muscle squelettique est à l’origine de lésions au niveau local et au niveau systémique. Au niveau musculaire, l’IR est caractérisée par une atteinte de la chaîne respiratoire mitochondriale, une production de ROS et une activation de l’inflammation. Au niveau systémique, ces lésions peuvent aboutir à un tableau de défaillance multiviscérale. La physiopathologie et la chronologie précise de ces évènements demeurent néanmoins imprécises. Enfin, différentes stratégies ont été développées pour limiter ces lésions. Récemment, le dérivé Bβ (15-42) de la fibrine (nommé FX06) et le perconditionnement ont permis de protéger le myocarde des lésions d’IR. Les objectifs de notre travail sont de préciser, au niveau du muscle squelettique, les mécanismes à l’origine de ces lésions et d’évaluer ces deux nouvelles stratégies. Sur un modèle animal d’IR du muscle squelettique, nous avons observé une production de ROS pendant l’ischémie, préalable à l’atteinte mitochondriale et peut-être à l’origine de l’inflammation, et enfin une absence d’atteinte systémique au niveau mitochondrial après 2 heures et 24 heures de reperfusion. En ce qui concerne les traitements étudiés dans ce travail, nous n’avons pas pu démontrer l’efficacité du perconditionnement ischémique. Nous avons pu constater par contre que le peptide FX06 dérivé de la fibrine permet de prévenir l’apparition de ces lésions. Ces nouvelles connaissances vont nous permettre d’élaborer de nouvelles stratégies pour prévenir le développement des lésions d’IR. / Lower limb ischemia-reperfusion (IR) results in skeletal muscle mitochondrial alterations, production of reactive oxygen species (ROS), inflammation and remote organ impairments which are largely involved in patients prognosis. However, whether ischemia without reperfusion increases ROS production and preceedes mitochondrial alteration and whether mitochondrial dysfunction occurs early in remote organ is unknown. Remote ischemic perconditioning (PerC) and Fibrin-derived peptide Bβ(15-42) (FX06) prevent during cardiac IR but whether and how PerC and FX06 might protect skeletal muscle is unknown. This study tested whether PerC and FX06 would decrease skeletal muscle inflammation and reduce reactive oxygen species (ROS) production and mitochondrial dysfunction during IR. In an animal lower limb ischemia-reperfusion model, the objectives of our study were therefore to determine simultaneously the kinetic of ROS production, mitochondrial respiration and inflammation changes in skeletal muscle and remote organs during ischemia reperfusion and to challenge the effect of PerC and FX06 on mitochondrial respiratory chain complexes activities, ROS production and inflammation. We observed that oxidative stress preceedes skeletal muscle mitochondrial dysfunction and probably may be seen before inflammation activation. FX06 decreased inflammation, normalized ROS production and restored mitochondrial oxidative capacity during experimental skeletal muscle IR. PerC not only failed to protect ischemic skeletal muscle but impaired contralateral non ischemic suggesting that such therapy should be used with caution. This better knowledge will allow us to develop new strategies to prevent the development of IR lesions.

La grippe porcine est une infection enzootique touchant 50% du cheptel français. Elle passe parfois inaperçue, mais peut également induire une forte morbidité au sein des lots d’animaux touchés, entraînant une baisse des performances zootechniques et des pertes économiques importantes. La sévérité de l’infection à virus influenza A chez le porc peut dépendre de divers facteurs, comme les virus eux-mêmes, les pratiques d’élevage, le statut immunitaire des animaux, les infections concomitantes par d’autres pathogènes respiratoires, etc. De la même manière, diverses formes épidémiologiques de la grippe existent en élevage. Ainsi, des infections peuvent se répéter à un âge déterminé, sur toutes les bandes successives d’un élevage, notamment chez des jeunes présentant une immunité passive. Afin de mieux comprendre cette diversité clinique et épidémiologique de la grippe porcine, et aider à l’élaboration de stratégies d’intervention adéquates pour le contrôle de la maladie, nous avons cherché à apporter de nouvelles connaissances quant à certains facteurs pouvant favoriser l’exacerbation du syndrome grippal et/ou son caractère récurrent, et plus généralement aux mécanismes sous-jacents à la pathogenèse des virus influenza A chez le porc, en relation avec les réponses de l’hôte infecté. Nous avons d’abord comparé, suite à inoculations expérimentales de porcs exempts d’organismes pathogènes spécifiés, la pathogénicité des deux virus influenza porcins les plus fréquemment rencontrés chez le porc en France, l’un du lignage européen « avian-like swine H1N1 » (H1avN1), l’autre du lignage européen « human-like reassortant swine H1N2 » (H1huN2), seuls ou en association avec Mycoplasma hyopneumoniae (Mhp), autre pathogène respiratoire répandu en élevage. Nous avons montré que l’infection H1huN2 induit une pathologie plus marquée que l’infection H1avN1, et que la pré-infection des porcs par Mhp induit une exacerbation de l’infection H1avN1, mais pas H1huN2. Nous avons utilisé le modèle de co-infection Mhp/H1avN1 pour évaluer deux approches alternatives qui permettraient de diminuer l’impact des infections grippales et de leurs complications : l’apport de composés aux propriétés antioxydantes via l’alimentation ; et la restriction alimentaire de courte durée. Dans ces deux cas nous avons montré des effets bénéfiques sur les paramètres zootechniques pendant les jours suivant l’infection grippale. Ce travail a également apporté de nouvelles connaissances quant aux modifications des marqueurs plasmatiques de stress oxydant, ainsi que sur les modifications métaboliques faisant suite à la co-infection Mhp/H1avN1. La sévérité des manifestations cliniques de la grippe étant liée à la qualité de la réponse immunitaire mise en place chez l’hôte infecté, nous avons entrepris d‘étudier les réponses immunitaires du porc touché par la grippe et d’évaluer l’impact de facteurs tels que la présence de Mhp ou d’anticorps d’origine maternelle sur ces réponses. Nous avons ainsi montré que l’infection virale induit une inflammation et une réponse interféron. La pré-infection par Mhp exercerait un effet additif sur cette inflammation et pourrait favoriser la persistance du virus dans le poumon. Nous avons également montré que la présence d’immunité passive protège cliniquement le porcelet mais n’empêche pas l’excrétion du virus, retarde la réponse lymphocytaire T et inhibe la réponse humorale post-infectieuse. Malgré la réponse immunitaire humorale défaillante, les animaux étaient totalement protégés d’une seconde infection homologue lorsque les anticorps maternels avaient disparus. Ces travaux ont permis d’apporter de nouvelles connaissances sur les facteurs influençant l’infection grippale en élevage porcin ainsi que sur les mécanismes sous-jacents, ce qui est une prérequis pour l’amélioration des mesures de lutte et de maitrise de la maladie. Ils permettent, d’envisager d’améliorer la santé des animaux en agissant sur leur régime alimentaire. / Swine influenza is an enzootic infection affecting 50% of the French livestock. The infection can be unnoticed but can also induce high morbidity among batches of affected animals, resulting in lower production performance and significant economic losses. The severity of influenza A virus in pig is influenced by many factors such as the virus strain, husbandry practices, the immune status of animals, concomitant infections with other respiratory pathogens, etc. In the same way, various epidemiological forms of influenza exist in farms. Thus, infections can be repeated in all successive batches within a farm, especially among young animals with passive immunity. In order to better understand the clinical and epidemiological diversity of the swine flu, and help develop appropriate strategies to control the disease, we tried to bring new knowledge about factors that promote the exacerbation of the flu syndrome and/or its recurrence, and more generally to give new information about the mechanisms underlying the pathogenesis of influenza viruses in pigs, in relation to the response of the infected host. Firstly, we compared, through experimental infections of specific pathogen free pigs, the pathogenicity of the two swine influenza viruses mostly detected in pigs in France, i.e. one from the European “avian-like swine H1N1” lineage (H1avN1) and the other one from the European “human-like reassortant swine H1N2” lineage (H1huN2), each one alone or in co-infection with Mycoplasma hyopneumoniae (Mhp), another respiratory pathogen widespread in French farms. We showed that the H1huN2 infection induced a more marked pathology than the H1avN1 infection, and that Mhp pre-infection induced the exacerbation of the H1avN1, but not the H1huN2, infection. Then, we used the Mhp/H1avN1 co-infection model to evaluate alternative approaches that could reduce the impact of influenza infections and their complications: firstly, a supply of compounds with antioxidant properties in food; and secondly, a feed restriction of short duration. In both cases, we showed beneficial effects on zootechnical parameters the days following influenza infection. This work has also brought new knowledge on modulation of oxidative stress markers in plasma, as well as metabolic changes following the co-infection with Mhp and H1avN1 in pigs. The severity of flu clinical manifestations being related, among other, to the quality of the immune responses developed by the infected host, we studied these responses in pigs experimentally infected by H1avN1 and assessed the impact of factors such as the presence of Mhp or maternal derived antibodies on these responses. We showed that the viral infection induced inflammation and interferon response. The Mhp pre-infection exerted an additive effect on inflammation of lung tissue and may promote the virus persistence in the lung. Finally, we have shown that the presence of maternally-derived immunity protected the piglets clinically but did not prevent viral shedding, delayed the T cell response and strongly inhibited the post-infectious humoral response. However, despite the failed humoral immune response, animals were completely protected from a second infection occurring when maternal antibodies had disappeared. Therefore, this work have brought new knowledge on factors influencing influenza infection in pig as well as the underlying mechanisms, which is a prerequisite for improving disease control. They allow, between-other, to consider improving the health and welfare of animals by acting on their diet.

L’invasion métastatique des tumeurs humaines est un mécanisme complexe qui repose sur l’acquisition de nouvelles fonctionnalités par les cellules tumorales. Les protéines ADAM et plus particulièrement la protéine ADAM9, grâce à leur domaine extracellulaire se composant d’une activité métalloprotéasique et disintégrine, possèdent des fonctions importantes et nécessaires au processus d’invasion. Cependant, les mécanismes de régulation de la protéine restent globalement méconnus dans la pathologie cancéreuse. L’objectif de ce travail a consisté à évaluer le rôle de l’expression d’ADAM9 dans les mécanismes d’agressivité tumorale tels que l’adhérence cellulaire, la migration cellulaire ou l’angiogénèse ainsi que l’étude des mécanismes de régulation de l’expression de cette protéine. Compte tenu du fait que le peroxyde d’hydrogène est connu pour induire l’expression d’ADAM9, les premiers travaux ont eu pour objectif d’établir le lien entre stress oxydant, ADAM9 et adhérence tumorale. L’exposition des cellules d’adénocarcinome pulmonaire au peroxyde d’hydrogène induit une augmentation dose dépendante de l’expression de la protéine ADAM9 transmembranaire et de sa forme sécrétée. Les études in vitro ont permis d’établir que les capacités d’adhérence et d’invasion tumorale induites par le stress oxydant sont principalement médiées par les deux isoformes de la protéine ADAM9. Par ailleurs, l’expression d’ADAM9 provoque un accroissement de la néo-angiogénèse par l’intermédiaire d’un accroissement non transcriptionel de la biosynthèse d’IL8. Cette cytokine proangiogénique va interagir avec le récepteur CXCR2 et va permettre la mise en place d’une néovascularisation in vitro. Le développement d’un modèle de xénogreffe de cellule d’adénocarcinome pulmonaire a permis de confirmer le rôle majeur d’ADAM9 dans les processus de dissémination métastatique et d’angiogénèse tumoraux. L’étude de la modulation pharmacologique d’ADAM9 a reposé sur deux stratégies pharmacologiques différentes : d’une part l’interaction directe avec les différentes isoformes d’ADAM9 au moyen d’un anticorps neutralisant et d’autre part une action sur les mécanismes de transduction cellulaire tels que la protéine SRC ou la protéine kinase C. Ce travail a permis de mieux comprendre l’implication de la protéine ADAM9 au cours du processus de cancérogenèse de part sa participation aux étapes majeures que sont la dissémination métastatique induite par le stress oxydant et l’angiogenèse / Tumor invasion is a complex mechanism that is based on the acquisition of tumor cells new functions. ADAM proteins, especially protein ADAM9, through their extracellular domain consisting of a disintegrin and metalloprotease activity, have important functions and processes necessary for invasion. However, the mechanisms regulating protein remain largely unknown in cancer pathology. The objective of this work was to evaluate the role of ADAM9 expression in tumor aggressiveness such as cell adhesion, cell migration and angiogenesis and to study the mechanisms regulating this protein expression. Given the fact that hydrogen peroxide is known to induce the expression of ADAM9 protein, the first work aimed to establish the relationship between oxidative stress, adhesion and tumor ADAM9 expression. Hydrogen peroxide induces a dose-dependent increase of both expression and activity of ADAM9 on adenocarcinoma pulmonary cells. Oxidative stress induced ADAM9 expression and activity are mainly supported by the secreted form of ADAM9 protein. In vitro studies have shown that capacity of adhesiveness and invasiveness induced by oxidative stress are mainly mediated by the two forms of ADAM9 protein. In addition, ADAM9 protein expression induces neoangiogenesis through increased production of interleukin 8. This proangiogenic cytokine that interacts with the CXCR2 receptor is able to stimulate neovascularization in vitro studies. Development of a lung adenocarcinoma xenograft model confirmed that ADAM9 protein have an important role on metastasis process and tumor angiogenesis. The study of pharmacological modulation of ADAM9 expression was based on two different pharmacological strategies: the first interacts with different isoforms of ADAM9 using a neutralizing antibody and the second strategy modulate cell transduction mechanism such as SRC protein or protein kinase C (PKC). This work aims to understand the involvement of ADAM9 protein during the process of carcinogenesis, such as tumor invasion induced by oxidative stress and neoangiogenesis

De nombreuses études suggèrent que le déclin des colonies d’abeilles domestiques (Apis mellifera) serait dû à l’action combinée de plusieurs facteurs de stress, et notamment des agents pathogènes et des pesticides. Nous avons précédemment démontré qu’une co-exposition des abeilles au parasite intestinal Nosema ceranae et à l'insecticide fipronil, administré chroniquement en doses sublétales, entraînait une forte augmentation de la mortalité des abeilles. De plus, des études suggèrent que l'infection par N. ceranae pourrait augmenter la capacité antioxydante des cellules intestinales de l'abeille. Nous nous sommes demandé si l'élévation du taux de mortalité dans un contexte d'infection, combiné à une intoxication au fipronil, pourrait être le résultat d'une production d'espèces réactives de l'oxygène (ERO). Nos résultats indiquent une diminution de la quantité des ERO, mais aussi de la quantité de protéines oxydées en présence de N. ceranae. Ceci pourrait être la résultante d’une augmentation des activités enzymatiques antioxydantes. Lorsque les abeilles ont été traitées avec les deux facteurs de stress (N. ceranae et fipronil), nous n’avons cependant pas mesuré d’augmentation des ERO, tandis que l’oxydation des protéines était significativement augmentée. Ainsi, la présence du parasite semble perturber la balance oxydative des cellules intestinales et pourrait augmenter la toxicité du fipronil. Des études complémentaires ont également été menées in vitro sur des cellules humaines HFF, infectées avec une autre espèce microsporidienne, Encephalitozoon cuniculi, et/ou exposées au fipronil. Les résultats ont montré que la présence du parasite limitait l’augmentation des ERO induite par le fipronil. De plus, des résultats préliminaires tendent à montrer une augmentation de l’activité métabolique des mitochondries dans les cellules infectées par le parasite. Enfin, dans le but de mieux comprendre le dialogue N. ceranae/abeille/microbiote intestinal, nous avons analysé par une approche de séquençage d’amplicons d’ADNr et d’ARNr 16S la composition et l’abondance des communautés microbiennes de l’intestin après infection et/ou intoxication chronique avec différents pesticides. N. ceranae semble perturber l’activité de plusieurs groupes bactériens, et la présence de pesticides accroît fortement ces perturbations. Ainsi, l’impact d’une co-exposition N. ceranae/pesticides sur le microbiote intestinal pourrait être l’un des éléments clés du déclin des colonies. / Many studies suggest that the observed decline of Apis mellifera honeybee colonies would be due to the combined action of multiple stressors, including both pathogens and pesticides. We previously demonstrated that the honeybee co-exposure to the gut parasite Nosema ceranae and the fipronil insecticide, administered chronically in sublethal doses, highly increased the bee mortality. Moreover, studies suggest that the infection by N. ceranae may increase the antioxidant capacity of the bee intestinal cells. We wondered whether the increase in mortality rate when infection is combined with fipronil intoxication could be the result of reactive oxygen species (ROS) production. Our results indicate that both the ROS amount and the concentration of oxidized proteins decreased upon infection. This could be the result of an increased antioxidant enzymatic activities. When bees were co-exposed to both stressors (N. ceranae and fipronil), we did not measured any increase in ROS level, but the amount of oxidized proteins was significantly increased. Thus, the presence of the parasite seems to disrupt the oxidative balance of the intestinal cells and could increase the toxicity of fipronil. Complementary studies were also conducted in vitro with human cells (HFF), infected with a different microsporidian species, Encephalitozoon cuniculi, and/or treated with fipronil. The results showed that the presence of the parasite reduced the increase in ROS induced by fipronil. In addition, preliminary results showed an increase in mitochondrial metabolic activity in cells infected with the parasite. Finally, in order to better understand the N. ceranae/honeybee/intestinal microbiota dialogue, we analysed the composition and the abundance of microbial communities in the gut after infection and/or intoxication with different pesticides using a next generation sequencing of both rDNA and rRNA 16S amplicons. N. ceranae seems to upset the activity of different groups of bacteria, and the presence of pesticides greatly increased these disturbances. Thus, the impact of N. ceranae/pesticide co-exposure on the intestinal microbiota may be one of the key elements in the decline of honey bee colonies.

Le but de notre travail était l’étude des dysfonctions artérielle et musculaire dans des modèles d’agression aiguë et chronique puis l’évaluation de l’effet de la modulation pharmacologique du stress oxydant sur les anomalies vasculaires induites. Dans le modèle aigu de choc endotoxinique chez la souris, l’administration d’albumine humaine a permis d’augmenter leur survie, d’améliorer l’hyporéactivité vasculaire et la dysfonction endothéliale grâce à des propriétés ,concentration-dépendante, anti-oxydantes, modulatrices de l’inflammation, aboutissant à une diminution de l’expression de la NOS inductible et à une amélioration fonctionnelle et quantitative de la NOS endothéliale. L’administration chronique chez le rat de ciclosporine ou d’évérolimus induit une dysfonction endothéliale caractérisée par une altération de la voie de signalisation du NO et de l’EDHF et associée à une augmentation locale du stress oxydant. Au niveau musculaire cardiaque, seul l’évérolimus induit une augmentation de radicaux libres et une diminution de la respiration mitochondriale ventriculaire droite. L’administration préventive de polyphénols a permis, une amélioration de la composante EDHF de la dysfonction endothéliale, ciclosporine-induite, via une diminution de la surexpression de la NADPH oxydase et du stress oxydant vasculaire. Ainsi, le stress oxydant est une entité commune, impliquée dans la genèse de dysfonctions vasculaire et musculaire. Sa modulation par l’administration d’albumine ou de polyphénols a permis respectivement l’amélioration de l’hyporéactivité vasculaire du choc endotoxinique et de la dysfonction endothéliale dans nos deux modèles. / The aim of this work was to study the arterial and muscular dysfunctions in two rodent models of acute and chronic injuries, then the evaluation of pharmacological evaluation of oxidative stress on vascular abnormalities induced in these models.In the acute model, a mouse endotoxic shock, human serum albumin administration improved survival, endothelial dysfunction and reduced vascular hyporeactivity thanks to its concentration-dependant , anti-oxidative and anti-inflammatory properties, leading to a decrease of inductible NOS expression and an qualitative and quantitative increase of endothelial NOS.In the chronic model, rat’s administration of ciclopsorine and everolimus induced an endothelial dysfunction characterized by alterations of both NO and EDHF pathways and associated with an in situ oxidative stress. In the cardiac muscle, an increase of reactive oxygen species and a decrease of right ventricle mitochondrial respiratory chain complexes activities was observed only with everolimus. The preventive administration of polyphenols markedly increased the blunted EDHF component, but not the NO component, of the cyclosporine-induced endothelial dysfunction by reducing NADPH oxidase over expression and oxidative vascular stress. Finally, oxidative stress is a common entity, implicated in genesis of vascular and muscular dysfunctions. Its modulation by human albumin or polyphenols administration improves respectively arterial hyporeactivity of endotoxinic shock and endothelial dysfunction in our two models.

Bien que les statines forment la classe d'hypolipidémiants la plus utilisée, une toxicité musculaire a été reportée, pouvant ainsi provoquer l’apparition d’une myopathie. Dans la première partie, nous avons montré chez l’Homme et l’animal que les statines inhibent directement la chaine respiratoire mitochondriale, et induisent la production de radicaux libres dérivés de l’oxygène (RLO), qui active les voies apoptotiques dans les muscles glycolytiques, alors que les muscles oxydatifs ne sont pas atteints. Nous avons ensuite montré in vitro que le stress réducteur peut engendrer une oxydation mitochondriale, pouvant conduire à une activation de la voie de biogenèse mitochondriale. De plus l’augmentation du contenu mitochondrial induite a permis de protéger les cellules contre l’apoptose induite par les statines. Enfin, nous avons montré in vivo que l’induction des voies de biogenèse mitochondriale est nécessaire à la tolérance des statines dans les muscles oxydatifs. En conclusion, le phénotype mitochondrial, tant au niveau quantitatif que qualitatif, semble être un facteur clé dans l’apparition de la myopathie aux statines. / Although statins are the most prescribed class of lipid-lowering agents, adverse muscular toxicity has been reported, which can lead to the appearance of a myopathy. In the first part, we showed in Humans and animals that statins inhibit directly the mitochondrial respiratory chain, and induce the production of reactive oxygen species (ROS), that trigger apoptotic pathways in glycolytic skeletal muscles, whereas oxidative muscles are not impaired. We then showed in vitro that reductive stress can provoke mitochondrial oxidation, that could lead to an activation of mitochondrial biogenesis pathways. Moreover, the consequent increase in mitochondrial content enabled to protect cells against statin-induced apoptosis. Finally, we showed in vivo that the induction of mitochondrial biogenesis is necessary for statin tolerance in oxidative skeletal muscles. In conclusion, mitochondrial phenotype, both quantitatively and qualitatively, seems to be a key factor in the appearance of statin myopathy.

La pollution de l’air liée au trafic automobile constitue un problème de santé majeure et est reconnue comme un facteur de risque important pour les maladies cardiovasculaires. La contribution de la phase particulaire des émissions de moteur Diesel dans ces effets sanitaires a été bien établie. Cependant, les études portant sur la phase gazeuse sont peu nombreuses alors que l’évolution des systèmes de dépollution permettant un abattement des particules Diesel, ont conduit à un accroissement des polluants de la phase gazeuse tels que le Dioxyde d’azote (NO2),un polluant majeur et toxique. Par conséquent, l’objectif général de ce travail a été d’évaluer la part imputable de la phase gazeuse, et plus spécifiquement du NO2, dans les effets cardiovasculaires induits par des émissions Diesel représentatives du parc automobile actuel. Dans un premier temps, une étude comparative a été réalisée chez le rat Wistar exposé par inhalation au NO2 seul ou à des émissions Diesel, produisant du NO2, et prélevées en amont et en aval d’un filtre à particules(Fap). Afin de comprendre les mécanismes d’action mis en jeu, la fonction mitochondriale et le stress oxydant ont été évalués, parallèlement aux mesures de fonction cardiaque après une exposition unique (une seule exposition de 3h) et après une exposition répétée (3h/jour, 5jr/semaine pendant 3 semaines). Dans un deuxième temps, une étude portant plus spécifiquement sur les effets du NO2sur la fonction vasculaire et ses conséquences éventuelles dans un modèle d’hypertension artérielle a été réalisée en utilisant deux modèles expérimentaux : un modèle physiologique (rat Wistar) et un modèle d’hypertension artérielle (rat SHR). L’évaluation de la fonction vasculaire a été réalisée par une approche ex vivo à partir d’artères coronaires isolées après des expositions uniques et répétées chez le rat Wistar et uniquement après une exposition unique chez le rat SHR. Pour ce dernier, des expositions répétées ont également été réalisées pour explorer la fonction mitochondriale. Nos résultats montrent que l’exposition unique aux émissions, en amont et en aval du Fap induisent une légère altération de la fonction cardiaque, qui est cependant plus importante lors des expositions à 5 ppm de NO2 mais réversible. Après trois semaines d’expositions répétées, la dysfonction cardiaque persiste puisque le lendemain de la dernière exposition, les diamètres ventriculaires restent élevés, que ce soit après les expositions aux émissions Diesel, amont et aval, et au NO2. La dysfonction cardiaque est accompagnée d’une altération de la vasorelaxation des artères exposées au NO2. En parallèle à ces altérations, nous avons observé une dysfonction mitochondriale, plus particulièrement lors des expositions au NO2 indépendamment d’un stress oxydant myocardique ou systémique. L’exposition au NO2 aggrave la dysfonction mitochondriale préexistante au cours de l’hypertension artérielle, ce qui suggère l’aggravation de la fonction cardiovasculaire. L’ensemble de ces résultats démontre l’effet de la phase gazeuse, notamment du NO2 sur la fonction mitochondriale dans les deux modèles expérimentaux témoignant de l’importance de la prise en considération de l’action de la phase gazeuse dans les systèmes de dépollution à venir. / Air pollution from car traffic is a major health issue and is recognized as an importantrisk factor for cardiovascular disease. The contribution of the particulate phase of Diesel engine emissions to these health effects has been well established. However, studies on the gas phase are few in number, while the evolution of the depollution systems allowing a reduction of the Diesel particles, led to an increase in pollutants of the gas phases such as nitrogen dioxide (NO2) a major and toxic pollutant. consequently, the general objective of this work was to evaluate the attributable part of the gaseous phase, and more specifically NO2, in the cardiovascular effects induced by Diesel emissions representative of the current fleet. In a first step, a comparative study was conducted in the Wistar rat exposed by inhalation to NO2 alone or to Diesel emissions, producing NO2, and taken upstream and downstream of a particulate filter (PF). In order to understand the mechanisms of action involved, mitochondrial function and oxidative stress were evaluated, in parallel with cardiacfunction measurements after a single exposure (a single exposure of 3 h) and after repeated exposure (3 h / day, 5 days / week for 3 weeks). Second, a more specific study on the effects of NO2 on vascular function and its possible consequences in a hypertension model was carried out using two experimental models: a physiological model (Wistar rat) and a model of hypertension (SHR). Evaluation of the vascular function was performed by an ex vivo approach from isolated coronary arteries following single and repeated exposures in the Wistar rat and only after a single exposure in the SHR. For the latter, repeated exposures were also performed to explore mitochondrial function. Our results show that single exposure to emissions upstream and downstream of PF induces a slight alteration of cardiac function, which is more important at 5 ppm NO2 but reversible. After three weeks of repeated exposure, cardiac dysfunction persists as ventricular diameters remain high the day after the last exposure, both after exposures to upstream and downstream Diesel emissions and to NO2. Cardiac dysfunction is accompanied by an alteration in the vasorelaxation of the arteries exposed to NO2. In parallel with these alterations, weobserved mitochondrial dysfunction, particularly during NO2 exposures independently of myocardial or systemic oxidative stress. Exposure to NO2 aggravates pre-existingmitochondrial dysfunction during hypertension, suggesting worsening of cardiovascular function. All these results demonstrate the effect of the gaseous phase, in particular NO2, on the mitochondrial function in the two experimental models, indicating the importance of taking into account the action of the gas phase in the depollution systems to come up.

L’arsenic inorganique est un contaminant environnemental, cancérogène pour l’homme, mais également un métalloïde étudié, aujourd’hui, dans le traitement de maladies inflammatoires chroniques. Il possède des propriétés immunosuppressives pouvant déréguler les mécanismes physiologiques de défense ou bloquer l’exacerbation de réponses inflammatoires chroniques. L’arsenic inorganique altère principalement les fonctions des lymphocytes T et des macrophages. En revanche, l’impact du métalloïde sur la physiologie des cellules dendritiques (DCs) est peu connu. Pourtant, ces cellules présentatrices d’antigène jouent un rôle fondamental dans les processus d’immunosurveillance et sont très impliquées dans la physiopathologie des maladies inflammatoires chroniques. Dans ce contexte, les objectifs de mon travail de thèse étaient d’étudier les effets de l’arsenic inorganique sur la différenciation et la maturation in vitro de DCs générées à partir de monocytes humains. Nos résultats démontrent principalement que des concentrations de métalloïde, compatibles avec les taux plasmatiques d’arsenic mesurés chez les individus exposés, répriment la capacité des DCs à sécréter différentes cytokines pro-inflammatoires jouant un rôle essentiel dans l’activation et la polarisation des lymphocytes T. En particulier, l’arsenic inhibe l’expression et la sécrétion de l’interleukine-12 par un mécanisme moléculaire impliquant le facteur de transcription Nrf2. Au total, ces travaux de thèse démontrent que l’arsenic inorganique possède des propriétés immunosuppressives sur la physiologie in vitro des DCs humaines. Cette immunotoxicité pourrait contribuer à la toxicité du métalloïde chez l’homme exposé par voie environnementale, et être prise en compte pour déterminer les effets de l’arsenic dans le traitement de certaines maladies inflammatoires chroniques / Inorganic arsenic is an environmental human carcinogen, but is also studied these days because of its potential effectiveness in curing chronic inflammatory disease. Indeed, this metalloid possesses immunosuppressive properties which can dysregulate physiological mechanisms involved in immune defense, or reduce inflammation associated with those inflammatory diseases. Inorganic arsenic is known mainly to alter functions of T cells and macrophages. However, it is unknown whether arsenic targets dendritic cells (DCs). Yet, this antigen presenting cells plays a major role in the immunosurveillance, and is involved in the physiopathology of chronic inflammatory diseases. So, the aim of my thesis work was to study the effects of inorganic arsenic on in vitro differenciation and maturation of dendritic cells from human monocytes. Our results mainly shows that concentrations corresponding to those measured in environmentally exposed people, inhibits DCs secretion of proinflammatory cytokines, which plays a major role in activation and polarization of T cells. Particularly, arsenic strongly impairs expression and secretion of interleukine 12 (IL-12) by an underlying molecular mechanism involving Nrf2. Finally, this work shows that inorganic arsenic has immunosuppressive properties on the physiology in vitro of human dendritic cells. Immunotoxicity may then contribute to the metalloid toxicity in environmentally exposed people. This element could be taken into account when determining arsenic effects in curing some chronic inflammatory diseases.

Les nitrones sont de composés diamagnétiques qui additionnent les radicaux libres pour former des adduits nitroxyde détectables par résonance paramagnétique électronique (RPE). Récemment les nitrones linéaires telles que l’α-phényl-N-tert-butylnitrone (PBN) et ses dérivés ont été proposées comme nouvelles thérapeutiques dans des pathologies à stress oxydant. Dans ce contexte nous avons synthétisé une vingtaine de PPNs originales, dérivés β-phosphorylés de la PBN, dont le groupe phényle a été substitué par des groupes ayant des effets électroniques sur la fonction nitrone ou a été conçu de manière à former un fragment phénolique présent dans certains antioxydants naturels. Il s’agissait de combiner le bon outil de détection des radicaux que sont les PPNs aux éventuels effets antioxydants et donneurs de NO● de ces nitrones. Nous avons réalisé une évaluation des propriétés antioxydantes des nouvelles PPNs au moyen de différents tests biochimiques ainsi qu'une étude par RPE permettant de déterminer leur réactivité in vitro sur plusieurs types de radicaux libres d'intérêt biologique. Nous avons sélectionné les PPNs ayant les meilleures propriétés afin d'examiner leur impact pharmacologique dans un modèle d'endothélium aortique de rat soumis à un stress oxydant. Dans une deuxième partie, nous avons greffé sur certaines des PPNs synthétisées des chaînes alkyles de différentes longueurs dont la terminaison triphénylphosphonium confère à ces nitrones une affinité particulière pour la mitochondrie, principale source cellulaire de production radicalaire. Nous avons ensuite évalué par RPE la capacité de ces 5 nouvelles mito-PPNs à piéger les radicaux libres alkyle et alcoxy in vitro. / Nitrones are diamagnetic compounds commonly used as probes to monitor biological free radical formation by the spin trapping (ST)/electron paramagnetic resonance coupling (EPR). In addition the growing interest in the therapeutic potential of α-phenyl-N-tert-butylnitrone (PBN) derivatives led researchers to develop analogs having improved protective properties and bioavailability. Among these, PPNs are β-phosphorylated analogues of PBN which form more persistent spin adducts than PBN toward oxygen-centered radicals. In this context we have synthesized twenty new hybrid PPNs having their aromatic ring substituted either by groups which can bring electronic and steric effects to the nitrone function or mimic natural antioxidant moieties. We evaluated the antioxidant properties of the new PPNs with a series of specific assays and we used ESR to study PPNs properties in ST toward a wide array of biologically-relevant free radicals, and their intrinsic nitric oxide releasing properties. The most promising compounds were than tested as vasorelaxant and antioxidant free radicals detectors in rat aortic rings. Protection by PPNs was assessed by measuring vascular response preservation and biochemical indices in aortic tissue. The second purpose dealt with the synthesis of new mitochondrial targeted PPNs with the aim to reach the primary biological source of endogenous production of free radicals. Using EPR we have assessed their ability to scavenge alkyl and alkoxy free radicals in vitro which allowed us to envisage a potential use of this probe against lipid peroxidation at mitochondrial level.