Dans le présent travail qui s'inscrit dans le cadre général de la protection du tissu cardiaque, nous avons mis en évidence les effets protecteurs d'un oligo-élément antioxydant, le sélénium, au cours du post-infarctus et tenté d'analyser les mécanismes cellulaires mis en jeu dans cet effet. <br />Dans une première partie, sur un modèle d'ischémie/reperfusion ex-vivo, nous démontrons qu'une alimentation enrichie en sélénium (1,5 mg/kg, po) limite significativement les arythmies ventriculaires malignes (AVM) dues à l'ischémie/reperfusion en améliorant le statut rédox cellulaire et en limitant la déphosphorylation de la connexine 43 (Cx43). Cette déphosphorylation, proportionnelle à l'intensité et à la sévérité du stress ischémique, entraîne des anomalies de l'excitabilité myocardique, responsables de l'apparition des AVM. Dans une deuxième partie, nous confirmons cet effet cardioprotecteur in-vivo. Dans ces conditions, le sélénium réduit significativement la mortalité due à l'ischémie myocardique et la taille de l'infarctus, et améliore le remodelage cardiaque précoce post-infarctus. Dans la troisième partie, nous montrons que ces effets protecteurs sont associés à une diminution significative du niveau cardiaque de TNF- et à une amélioration de la capacité antioxydante tissulaire à 8 jours post-infarctus. Enfin, nos résultats montrent que le statut en sélénium est inversement corrélé à la taille de l'infarctus et peut être modulé par l'ischémie/reperfusion. <br />Le statut préischémique en sélénium semble donc conditionner la sensibilité du myocarde à l'ischémie/reperfusion et déterminer le pronostic post-infarctus.

A l'aube du XXIème siècle, les nanosciences et nanotechnologies promettent des progrès remarquables dans de nombreux domaines, mais soulèvent aussi de nombreuses inquiétudes en particulier au sujet de leurs effets sur la santé humaine et l'environnement. Cette étude a pour objectif d'apporter des éléments de réponse à la compréhension de la nature et de l'origine des effets biologiques de nanoparticules manufacturées : les oxydes de titane et les nanotubes de carbone. Pour cela les effets sur la viabilité cellulaire, la localisation cellulaire et la capacité à provoquer un stress oxydant, d'un panel de ces nanoparticules caractérisées de façon poussée ont été regardés in vitro sur deux modèles cellulaires : les cellules alvéolaires humaines A549 permettant de se placer dans un contexte d'exposition de l'homme par voie respiratoire et les bactéries Escherichia coli MG1655 et Cupriavidus metallidurans CH34 permettant de se placer dans un contexte de contamination environnementale. Il apparaît que les nanoparticules étudiées ne sont pas inertes pour ces différents modèles et que la nature et l'intensité des effets observés dépendent non seulement du modèle mais surtout des conditions d'exposition et des caractéristiques physicochimiques des nanoparticules qui pour certaines ont pu être identifiées comme prépondérantes.

La sarcopénie est considérée comme un syndrome gériatrique se caractérisant par une diminution de la masse musculaire qui en s'aggravant sera à l'origine d'une détérioration de la force musculaire et des performances physiques. La sarcopénie est évidemment imputable au processus de vieillissement, mais son développement peut être accéléré sous l'effet de facteurs pathologiques et comportementaux. Depuis un siècle à peine, le comportement de l'homme moderne, en matière d'activité physique, a radicalement changé avec un mode de vie de plus en plus inactif. Cette inactivité chronique est apparue trop soudainement pour permettre à notre génotype de s'adapter, et contribue ainsi à accélérer ledéveloppement de la sarcopénie. Néanmoins, des interrogations subsistent concernant les mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels l'inactivité physique favoriserait ce syndrome gériatrique. L'objectif de ce travail de thèse était donc de déterminer certains de ces mécanismes en se centrant tout particulièrement sur le rôle des espèces dérivées del'oxygène (ERDO). En s'appuyant sur différents modèles expérimentaux d'activité (entraînement en endurance) et d'inactivité (suspension par la queue) chez le rongeur, nos travaux ont mis en évidence le rôle essentiel de la surproduction chronique d'ERDO (qu'elle soit liée à l'âge et/ou l'inactivité) dans l'activation de certains facteurs de transcription et kinases redox-sensibles impliqués dans la sarcopénie (i.e. NF-κB, p38 MAPK). Nos travaux démontrent également que l'avance en âge (et probablement l'inactivité chronique) induit une perte de réactivité de PGC-1α, un facteur de transcription redoxsensible régulant un certain nombre de mécanismes cellulaires impliqués dans la sarcopénie. Cette perte deréactivité pourrait s'expliquer par la surproduction chronique d'ERDO dans le muscle âgé

Le but de ce travail consistait à étudier les effets d'une activité physique modérée aiguë ou chronique sur le fonctionnement mitochondrial musculaire et hépatique. Nous avons étudié en parallèle la respiration mitochondriale et la production de ROS estimée par la mesure de l'H2O2 en présence de la sonde Amplex Red. Nous avons montré que l'exercice était à l'origine d'une augmentation de la production radicalaire et cela de façon persistante après 2h de récupération dans le muscle mais qui était décalée dans le foie. Cette production apparaît comme tolérée par la mitochondrie dont le statut antioxydant n'est pas affecté. Des mesures en présence de substrats et inhibiteurs spécifiques de la chaîne respiratoire mitochondriale, permettant d'isoler fonctionnellement les complexes de l'oxydation phosphorylante, nous ont permis de révéler des adaptations spécifiques des tissus. La deuxième partie du travail concernait l'étude de l'activité physique chronique modérée qui induit une augmentation de densité mitochondriale à la fois dans le muscle et le foie, associée à des adaptations fonctionnelles. La mitochondrie musculaire semble en effet plus efficace pour extraire des équivalents réduits en provenance des acides gras à travers un processus de slipping métabolique. La mitochondrie hépatique présente une amélioration de rendement d'oxydation en état phosphorylant à partir de substrats du complexe I. Les résultats suggèrent un fonctionnement diminué des mitochondries en réponse à l'exercice compensé par une augmentation du contenu en unités fonctionnelles. Les sites de production de ROS à l'exercice apparaissent tissu spécifique. En effet on observe que l'exercice modifie la production d'H2O2 à partir du complexe III dans le muscle et du I dans le foie. L'utilisation d'oligonucléotides antisens de PGC-1α, destinée à réprimer l'expression protéique de PGC-1α, n'a pas d'influence sur l'augmentation de densité mitochondriale induite par l'entraînement au niveau musculaire mais l'inhibe complètement dans le foie. Des adaptations fonctionnelles liées à l'absence de cette protéine régulatrice, passant par une perturbation de la respiration et de la production de ROS semblent confirmer un rôle majeur de PGC-1α dans les adaptations mitochondriales tissus spécifiques à l'exercice. Ces résultats suggèrent que les ROS pourraient contribuer par rétrocontrôle sur PGC-1α aux adaptations énergétiques induites par l'activité physique.

La superoxyde réductase (SOR) est une métalloprotéine qui catalyse la réduction du superoxyde en H2O2. Pour son activité catalytique, la SOR nécessite des réductases cellulaires comme donneurs d'e-. Les SORs de Classe 1, telle que celle de Desulfoarculus baarsii, possèdent en plus du site actif, un centre de type rubrédoxine dont la fonction est inconnue. Nous avons montré que ce centre peut jouer un rôle de relais électronique entre les réductases et le site actif de la SOR. Cependant, ce transfert d'e- entre le centre rubrédoxine et le site actif se fait de façon intermoléculaire, entre deux molécules de SOR. Nous proposons que ce centre permet à la SOR de s'adapter à une large gamme de réductases cellulaires et optimise ainsi l'activité de détoxification du O2•- de la SOR. Le mécanisme catalytique de la SOR a été très étudié par cinétique rapide. Nous montrons que les études antérieures sur la SOR de D. baarsii ont été perturbées par un phénomène photochimique. Les études du mécanisme de la SOR ont été reprises et nous ont permis de proposer un nouveau mécanisme réactionnel de réduction du superoxyde par la SOR de D. baarsii. Nos études sur le mutant SOR K48I de D. baarsii ont permis de mettre en évidence le rôle essentiel de la lysine 48 dans la protonation de l'intermédiaire réactionnel Fe3+-OOH. En absence de cette lysine, cet intermédiaire ne conduit plus à la formation du produit de la réaction H2O2. Nos données suggèrent que l'intermédiaire Fe3+-OOH évolue alors vers une espèce de type fer-oxo, comme dans les oxygénases de type cytochrome P450. Ainsi, la lysine 48 apparaît comme un résidu essentiel, qui permet à la SOR d'orienter l'évolution de l'intermédiaire Fe3+-OOH.

Several functions have been attributed to the cellular prion protein, PrPc, amongst which its anti-oxidant role has rapidly been gaining interest in the recent years. We and others have previously shown, that PrPc expressing cells, of neuroblastoma or epithelial origin, seem to exhibit a higher overall viability towards paraquat toxicity than cells expressing basal or low levels of the protein. Although several studies propose a protective mechanism that involves PrPc dependent activation of the superoxide dismutase (SOD) enzymatic machinery or an activation of its own intrinsic antioxidant function, others argue against this SOD-like role. Our objective was to investigate, at a biological and proteomic level, by which potential mechanism PrPc could protect neuroblastoma cells against paraquat induced oxidative damage. Using a biological aproach, we firstly evaluated the status of the Cu/Zn-SOD enzyme in Human neuroblastoma cells expressing different forms of PrPc following their exposure to paraquat. Next, we performed a proteomic study to investigate by which other potential mechanism(s), PrPc could protect the cell against paraquat induced oxidative stress. Our proteomic approach made use of an optimised two-dimensional liquid chromatography system, the ProteomeLab PF-2D, and reverse phase chromatography coupled with lava purple stained SDS-PAGE, both interfaced with tandem mass spectrometry. An interesting aspect of our study has been the development of an original immunoproteomic technique called immuno-PF2D-MS/MS, coupling classical immunological methods to a two-dimensional liquid chromatography proteomic tool interfaced with tandem mass spectrometry. We have proposed this technique for antigenic and serological characterization that have important implications in the study of biomarkers. Another important aspect of our study has been the detection of several candidates that could participate in PrPc-mediated protection against paraquat induced oxidative stress. Although, it was out of our scope to investigate each of these candidates in the present study, it presents an interesting perspective for future studies. We have, however, shown the implication of one such candidate: PARP-1. Complimentary tests will be necessary in the future to confirm the actual interaction of this candidate with PrPc.

L'altération de la fonction endothéliale vasculaire est un phénomène précoce et central dans la pathogenèse de l'athérosclérose. Chez l'homme sain, un repas trop gras et trop sucré induit un ensemble de désordres vasculaires postprandiaux dont les voies de signalisation restent encore méconnues. Par ailleurs, si certains acides aminés participent à l'homéostasie vasculaire, aucune étude n'a examiné les effets d'une modulation de la nature des protéines d'un repas sur les fonctions endothéliales vasculaires. Afin de préciser l'implication des voies de signalisation du monoxyde d'azote (NO), molécule clé dans l'homéostasie vasculaire, et d'étudier les composantes de la réponse inflammatoire postprandiale, nous avons cherché à caractériser, chez le rat sain, les principaux paramètres de la dysfonction endothéliale induite par un repas riche en acides gras saturés et en saccharose. Nous avons ensuite examiné le potentiel des protéines de colza, naturellement riche en arginine et en cystéine, précurseurs respectifs du NO et du glutathion, à moduler la dysfonction endothéliale postprandiale. De ce travail de thèse s'est dégagé un solide modèle animal de dysfonction endothéliale postprandiale caractérisée par une diminution de la réactivité vasculaire NO-dépendante, une inflammation à bas bruit et du stress oxydant. Ces évènements postprandiaux délétères étaient associés à une diminution de la production corps-entier du NO et une activation de NF-κB au niveau du tissu adipeux viscéral. Enfin, nous avons montré que les protéines de colza, à des doses nutritionnelles, réduisait le stress oxydant, et prévenait complètement l'altération de la réactivité vasculaire NO-dépendante induits par l'ingestion d'un repas hyperlipidique. Cet effet protecteur des protéines de colza, nous invite à envisager, chez l'homme, la modulation de la nature des protéines d'un repas comme une véritable approche nutritionnelle de prévention du risque cardiovasculaire.

Les aliments riches en acides gras polyinsaturés (AGPI) à longue chaîne (LC) de la série n-3 sont recommandés pour leurs effets bénéfiques sur la santé humaine et en particulier dans la prevention du développement des maladies métaboliques. Or, la biodisponibilité de ces AGPI et leur impact métabolique pourraient être modulés par la nature chimique des molécules qui les véhiculent dans les aliments (triacylglycérols, TG ou phospholipides, PL). De plus, ces AGPI sont sensibles à la peroxydation lipidique. S'ils ne sont pas protégés de l'oxydation, ils peuvent former des espèces réactives toxiques comme le 4-hydroxy-hexénal (4-HHE). Dans ce contexte, le but de notre étude a été d'évaluer l'impact de l'enrichissement de régimes hyperlipidiques en AGPI n-3 (i) portés par des TG ou des PL et (ii) sous forme non-oxydée ou oxydée, sur l'inflammation et le stress oxydant métaboliques et d'en comprendre certains mécanismes liés à l'absorption intestinale et la réactivité du 4-HHE. D'une part, notre étude a confirmé que la consommation d'AGPI-LC n-3 empêche l'induction du stress oxydant et de l'inflammation lors d'un régime hyperlipidique chez la souris. Cependant, par rapport aux TG, les PL vecteurs d'AGPI n-3 permettent de réduire la taille des adipocytes et de stimuler le système antioxydant. D'autre part, notre étude a montré que la consommation d'AGPI n-3 oxydés de manière modérée aboutit à une élévation des concentrations plasmatiques de 4-HHE et des marqueurs inflammatoires. De plus, une activation des voies inflammatoires ainsi que du stress du réticulum endoplasmique ont été détectées au niveau de l'intestin grêle. Nos résultats in vivo et in vitro sur cellules intestinales Caco-2/TC7 indiquent que cela peut être dû en partie à une absorption au niveau intestinal du 4-HHE, produit d'oxydations des AGPI n-3. Dans le contexte du développement des aliments contenant des AGPI-LC n-3, nos résultats contribuent à identifier les structures vectrices de ces acides gras les plus efficaces du point de vue métabolique. En santé publique et en pratique clinique, nos résultats constituent une nouvelle base de réflexion pour la mise en place de bonnes pratiques de production et de conservation des aliments et des compléments nutritionnels enrichis en AGPI-LC n-3 pour éviter leur oxydation et ses possibles effets délétères.

Malgré le développement de nouvelles thérapeutiques anti-tumorales telles que les anti-tyrosine kinases ou les traitements anti-angiogéniques, la mortalité par cancer reste élevée. Les nouvelles molécules associées aux progrès réalisés en chirurgie, en radiothérapie et en chimiothérapie ont permis d'allonger la durée de vie de ces patients permettant de mieux apprécier le retentissement, à long terme, de ces thérapeutiques sur le système cardiovasculaire. Il apparaît que la prescription de nombreuses chimiothérapies dont les anthracyclines conduisent à une altération de la fonction cardiaque. Les mécanismes physiopathologiques à l'origine de cette dysfonction cardiaque sont complexes, intriqués et restent partiellement méconnus. Afin de limiter cette cardiotoxicité, différentes voies portant sur les modalités d'administration, la galénique et la co-prescription de molécules à visée cardioprotectrice sont explorées. Une meilleure compréhension des phénomènes impliqués dans cette cardiotoxicité est donc nécessaire afin de prévenir son apparition. Il convient, par ailleurs, de préciser l'impact du cancer et des traitements anticancéreux sur le pronostic cardiovasculaire afin que ces patients bénéficient d'un suivi adapté. Dans la partie expérimentale de notre travail, les objectifs étaient d'étudier le stress oxydant plasmatique et tissulaire à court terme et à long terme après l'administration d'anthracyclines ainsi que les modifications de l'expression de certains gènes myocardiques secondaires à cette thérapeutique. Parallèlement, le caractère potentiellement cardioprotecteur des inhibiteurs de l'enzyme de conversion et de l'acide alpha-lipoïque était évalué. En accord avec la littérature, l'administration d'anthracyclines s'est accompagnée d'une augmentation du stress oxydant, aussi bien lors de l'évaluation à court terme qu'à long terme après l'arrêt du traitement. Une perturbation dans l'expression de différents gènes myocardiques a été constatée à distance de l'arrêt du traitement expliquant que la cardiomyopathie toxique induite par les anthracyclines puisse se révéler plusieurs années après l'interruption de cette chimiothérapie. Qu'il s'agisse des inhibiteurs de l'enzyme de conversion ou de l'acide alpha-lipoïque, ces molécules n'ont pas permis de prévenir l'atteinte cardiaque et le déséquilibre, espèces oxydantes/protections antioxydantes, qui accompagnent les effets des anthracyclines. Notre travail souligne la multiplicité et la complexité des mécanismes intervenant dans la cardiotoxicité des anthracyclines ainsi que la nécessité de nouvelles voies de recherche dans cette cardioprotection. La partie clinique de notre travail avait pour objectif de comparer la prise en charge, les caractéristiques et le pronostic de patientes hospitalisées pour un infarctus du myocarde et ayant antécédent de cancer du sein par rapport à des patientes sans antécédent de cancer du sein. Bien que notre étude précise que nos 2 populations étaient comparables en termes de facteurs de risques cardiovasculaires, de type d'infarctus, de technique de revascularisation et de thérapeutiques administrées lors de la phase aiguë, les patientes ayant un antécédent de cancer du sein semblent posséder un moins bon pronostic cardiovasculaire en post-infarctus du myocarde. L'existence d'un antécédent de cancer du sein apparaît comme un facteur indépendant de survenue d'événements cardiovasculaires rythmiques et non-rythmiques durant cette période. Ces nouvelles données doivent être confirmées par des études de plus grande taille mais montrent déjà la nécessité d'un suivi cardiovasculaire étroit de cette population de patients, aussi bien sur la plan ischémique que rythmique.

L'X-ALD et la P-NALD sont deux maladies peroxysomales, métaboliques et neurodégénératives rares. L'X-ALD et la P-NALD résultent de déficiences respectives en ABCD1 et ACOX1. Ces deux maladies dans leurs formes sévères sont associées à des phénomènes de démyélinisation inflammatoire du SNC. Au niveau des lésions, des signes d'oxydation et une mort cellulaire sont observés. L'accumulation des AGTLC plasmatiques et tissulaires est le critère biochimique commun à ces deux maladies. Dans un premier temps, nous avons caractérisé une lignée d'oligodendrocytes murins 158N afin de l'utiliser comme modèle. Cette lignée qui présente des caractéristiques d'oligodendrocytes matures (expression des protéines de myéline MOG, MBP, PLP) possède aussi des peroxysomes fonctionnels possédant les protéines Abcd1 et Acox1. Ensuite, nous avons étudié les effets cytotoxiques et pro-oxydants des AGTLC (C24:0 et C26:0), ainsi que l'incidence de l'extinction d'Abcd1 et d'Acox1 par siRNA sur l'équilibre RedOx et la mort cellulaire. Les effets des AGTLC sur les caractéristiques biophysiques de la membrane cytoplasmique ont aussi été abordés. Par ailleurs, des marqueurs du stress oxydant ont été recherchés sur des plasmas des patients atteints de différentes formes d'X-ALD. In vitro, nous avons montré que l'accumulation d'AGTLC dans les cellules 158N induit une surproduction d'espèces radicalaires de l'oxygène et de l'azote et une perturbation des défenses anti-oxydantes (catalase, SOD, GSH). Ceci s'accompagne d'une peroxydation lipidique, d'une carbonylation des protéines et d'une dégradation de l'ADN. L'extinction d'Abcd1 et d'Acox1 par des siRNA augmente la production d'espèces radicalaires et potentialise le stress oxydant induit par les AGTLC. Sur les plasmas de patients atteints de différentes formes d'X-ALD, comparativement à des sujets sains, nous avons montré l'accumulation des produits de peroxydation lipidiques (7-hydroxycholestérols, HODEs). Le taux de ces deux produits est corrélé avec la sévérité de la maladie: CCALD>AMN>Addison>ACALD. Les AGTLC induisent aussi la mort des cellules 158N par un processus non apoptotique. Cette mort cellulaire est caractérisée par: une perturbation rapide du calcium intracellulaire, une diminution du pH, une chute du potentiel transmembranaire mitochondrial associée à des modifications structurales des mitochondries, une déstabilisation des lysosomes et une formation de figures d'autophagie. Les AGTLC perturbent aussi la fluidité membranaire. Par ailleurs, les AGTLC n'affectent pas l'expression des protéines majeures de la myéline PLP et MBP. Ces travaux ont mis en évidence un lien direct entre l'accumulation des AGTLC, le stress oxydant et l'induction de mort cellulaire faisant intervenir les lysosomes. La déficience en Abcd1 et Acox1 favorise le stress oxydant. En accord avec les résultats obtenus in vitro, la mise en évidence de marqueurs de peroxydation lipidiques dans le plasma de malades atteints d'X-ALD conforte l'hypothèse d'une intervention du stress oxydant dans cette pathologie.