Une meilleure compréhension de la physiologie de la semence des céréales constitue certainement un moyen pour améliorer et développer de nouvelles variétés capables de correspondre aux besoins économiques et écologiques du moment. Les rédoxines constituent des marqueurs intéressants pour appréhender la qualité technologique et germinative du grain de blé en particulier. Le criblage des banques de données a permis d’isoler des isoformes de ces rédoxines. Cette étude a confirmé l’implication des thiorédoxines dans la réduction des protéines de réserve du blé et de maïs. Elle a permis de mettre en évidence un autre rôle de certains isoformes de thiorédoxines h dans la formation de polymères de hauts poids moléculaires. L'inhibition de l’expression de gènes par interférence ADN montre que les thiorédoxines et les glutarédoxines sont impliquées dans la protection contre le stress oxydatif chez le blé. De même, l'application d’un stress biotique simulé par la laminarine a permis de discriminer l'implication de différents marqueurs du stress, et de montrer en particulier que la 1-Cys-Prx peut être considérée comme un indicateur de l'état redox du grain pendant la germination. La mise en place d’une méthode simple et efficace de transformation des céréales via Agrobacterium, constitue un moyen pour comprendre davantage le rôle de ces rédoxines dans la gestion des stress, et les éventuelles conséquences sur la qualité technologique du grain. / A better understanding of the physiology of seed cereal constitutes certainly a means to improve and develop new varieties capable of corresponding to the actual economic and ecological needs. Redoxins are interesting markers to apprehend the technological and germinative quality of wheat seed in particular. The screening of data banks allowed isolating isoforms of these redoxins. This study confirmed the implication of thioredoxins in the reduction of storage proteins in wheat and corn seeds. It allowed to bring to light another role of some thioredoxins h isoforms in the formation of high molecular weights polymers. The inhibition of the expression of genes by DNA interference shows that thioredoxins and glutaredoxins are involved in the protection against oxidative stress in wheat. Also, the application of a biotic stress simulated by laminarin allowed to discriminate the implication of various stress markers, and to highlight in particular that the 1-Cys-Prx can be considered as an indicator of the redox state of the grain during germination and seedling. The implementation of a simple and effective method of transformation of cereal via Agrobacterium constitutes a means to understand more on the role of these redoxins in the management of the stress, and the possible consequences on the technological quality of the seed.

Le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) est responsable de la pandémie du SIDA (syndrome de l’immunodéficience acquise). Des souches virales résistantes aux antirétroviraux actuellement utilisés apparaissent rapidement. Il est donc important d’identifier de nouvelles cibles dans le cycle de réplication du VIH-1 pour développer de nouveaux agents contre ce virus. La traduction des protéines de structure et des enzymes du VIH-1 est une étape essentielle du cycle de réplication virale. Ces protéines sont exprimées à partir de l’ARN messager (ARNm) pleine-longueur (ARNmPL) à la fin du cycle de réplication. L’ARNmPL du VIH-1 peut utiliser un mode d’initiation de la traduction coiffe-dépendant, comme la majorité des ARNm cellulaires, mais peut aussi utiliser un mode d’initiation alternatif, car sa région 5’ non-traduite (5’UTR) contient un site interne d’entrée du ribosome (IRES), ce qui lui permet d’initier la traduction suivant un mode IRES-dépendant. L’initiation IRES-dépendante permet à l’ARNmPL d’être traduit quand l’initiation coiffe-dépendante est inhibée. L’activité de l’IRES de la région 5’UTR de l’ARNmPL du VIH-1 (IRES5’UTR) est faible dans des conditions physiologiques, mais est stimulée lorsque la cellule est arrêtée à la transition G2/M du cycle cellulaire, un arrêt qu’induit l’infection par le VIH-1. Une grande portion de l’IRES5’UTR, que nous nommons IRES5’UTRc, est présente dans tous les ARNm viraux et a une activité semblable à celle de l’ IRES5’UTR, ce qui indique que le mode IRES-dépendant peut être utilisé par tous les messagers du VIH-1. Lors de mes études doctorales, j’ai caractérisé le fonctionnement de l’IRES5’UTR du VIH-1. J’ai transfecté des cellules lymphocytaires Jurkat T, dérivées des cibles naturelles du VIH-1, avec un vecteur dual-luciférase contenant les séquences codantes des luciférases de la Renilla (Rluc) et de la luciole (Fluc) séparées par la région 5’UTR de l’ARNmPL du VIH-1. La traduction de la Rluc est coiffe-dépendante alors que celle de la Fluc dépend de l’IRES5’UTR. J’ai d’abord effectué une analyse mutationnelle et j’ai identifié trois régions qui stimulent l’activité de l’IRES5’UTR et une tige-boucle qui réprime l’activité de cet IRES, que j’ai nommée IRENE (IRES negative element). J’ai montré que l’effet répresseur d’IRENE est aboli lorsque les cellules sont soumises à un stress oxydatif, un type de stress induit lors d’une infection par le VIH-1. Nous proposons que IRENE maintiendrait l’IRES5’UTR dans une conformation peu active dans des conditions physiologiques. On sait que les IRES sont activés par divers facteurs cellulaires, appelés ITAF (IRES trans-acting factors). Nous proposons que l’IRES5’UTR adopterait une conformation active suite à la liaison d’un ITAF exprimé ou relocalisé lors d’un stress oxydatif. Ces travaux ont fait l’objet d’une publication (Gendron et al., 2011, Nucleic Acids Research, 39, 902-912). J’ai ensuite étudié l’effet de la protéine virale Tat sur l’activité de l’IRES5’UTR. En plus de son rôle essentiel dans la transactivation de la transcription des ARNm viraux, Tat stimule leur traduction coiffe-dépendante, en empêchant l’inhibition d’un facteur d’initiation canonique, eIF2, induite par la protéine kinase modulée par l’ARN double-brin (PKR) et en déroulant la structure TAR présente à l’extrémité 5’ de tous les ARNm du VIH-1. Elle affecte aussi l’expression de plusieurs gènes cellulaires. J’ai montré que les isoformes Tat86 et Tat72, mais non Tat101, stimulent l’activité de l’IRES5’UTR. Cet effet est indépendant de PKR et de TAR, mais dépendrait de la conformation de Tat. Nous proposons que Tat activerait un facteur de transcription cellulaire qui déclenche l’expression d’un ITAF de l’IRES5’UTR ou encore qu’elle activerait directement un tel ITAF. J’ai de plus montré que PKR stimule l’activité de l’IRES5’UTR, ce qui est surprenant puisque PKR est une protéine antivirale. Cet effet est indépendant de l’inhibition d’eIF2 par PKR et pourrait résulter de l’activation d’un ITAF. Sachant qu’une portion active de l’IRES5’UTR, IRES5’UTRc, est présente dans tous les ARNm viraux, notre hypothèse est que la stimulation de cet IRES par PKR permettait de traduire l’ARNm de Tat au début du cycle de réplication, ce qui permettrait ensuite la traduction coiffe-dépendante des ARNm du VIH-1, qui est stimulée par Tat. Ces travaux font l’objet d’un manuscrit (Gendron et al., soumis à RNA). Mes résultats, couplés aux données de la littérature, me conduisent à la conclusion que, à la fin du cycle de réplication du VIH-1, l’activité de l’IRES5’UTR est stimulée par le stress oxydatif, l’arrêt en G2/M et la présence de quantités élevées de Tat, alors que la traduction coiffe-dépendante est compromise. L’initiation IRES-dépendante serait alors indispensable pour que le VIH-1 traduise l’ARNmPL. L’IRES5’UTR constituerait donc une cible très intéressante pour développer des agents anti-VIH. / The human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) is the causative agent of AIDS (acquired immunodeficiency syndrome). Viral strains that are resistant to antiretroviral agents used for the treatment of HIV-1 infected patients rapidly emerge. It is thus important to study the viral replication cycle in order to discover new targets for the development of novel agents against HIV-1. Translation of structural proteins and viral enzymes is a key step of the viral replication cycle. These proteins are translated from the HIV-1 full-length mRNA during late stages of the replication. This mRNA can be translated by a cap-dependent mode which is used by the majority of cellular mRNAs. However, since its 5’ untranslated region (5’UTR) contains an internal ribosome entry site (IRES) that we call IRES5’UTR, it can also be translated by an IRES-dependent mode. The IRES-dependent mode enables the full-length mRNA to be translated when the cap-dependent mode is impaired. The activity of the IRES5’UTR is weak in physiological conditions, but it is stimulated when the cell cycle is arrested at the G2/M transition, an arrest induced by HIV-1 infection. A large portion of this IRES, which we name IRES5’UTRc, is present in all HIV-1 mRNAs and its activity is similar to the activity of the complete IRES, which indicates that the IRES-dependent mode can be used by all HIV-1 mRNAs. During my doctoral studies, I investigated how the HIV-1 IRES5’UTR functions. I transfected Jurkat T cells, a lymphocytic cell line derived from the natural target cells of HIV-1, with a dual-luciferase reporter containing the coding sequences of the Renilla luciferase (Rluc) and the firefly luciferase (Fluc) separated by the complete 5’UTR of the HIV-1 full-length mRNA. Translation of Rluc is cap-dependent while translation of Fluc depends on HIV-1 IRES5’UTR. First, I performed a mutational analysis and I discovered three regions that stimulate the activity of IRES5’UTR and a stem-loop that represses its activity, which we named IRENE (IRES negative element). I showed that the repression induced by IRENE is relieved when cells are exposed to oxidative stress, a type of stress caused by HIV-1 infection. We propose that IRENE maintains the IRES5’UTR in a weakly active conformation in physiological conditions. It is known that IRESes are activated by cellular factors, called ITAFs (IRES trans-acting factors). We propose that the IRES5’UTR adopts an active conformation triggered by the binding of an ITAF that is expressed or relocalized during oxidative stress. These results generated a publication (Gendron et al. Nucleic Acids Research, 2011, 39, 902-912). I then decided to study the effect of the viral protein Tat on the IRES5’UTR activity. In addition to its essential role in the transcription of HIV-1 mRNAs, Tat stimulates the cap-dependent translation of HIV-1 mRNAs by interfering with the inhibition of a canonical initiation factor, eIF2, induced by the protein kinase modulated by double-stranded RNA (PKR) and by unwinding the TAR structure present at the 5’end of all HIV-1 mRNAs. Tat also affects the expression of several cellular genes. I showed that the Tat86 and Tat72 isoforms, but not Tat101, stimulate the activity of the IRES5’UTR. This effect is independent of PKR and TAR, but appears to be dependent upon the conformation of Tat. We suggest that Tat could activate a transcription factor that controls the expression of an ITAF of the IRES5’UTR or else that Tat could directly activate such an ITAF. I also showed that PKR stimulates the IRES5’UTR activity, which is surprising since PKR is an antiviral protein. This effect is independent of the inhibition of eIF2 by PKR and could result from the activation of an ITAF. Knowing that IRES5’UTRc, an active portion of IRES5’UTR is present in all HIV-1 RNAs, our hypothesis is that the stimulation of the IRES activity by PKR would allow Tat mRNA to be translated in the beginning of the replication cycle. This would subsequently allow the cap-dependent translation of HIV-1 mRNAs to proceed, which is stimulated by Tat. These results generated a manuscript that is submitted for publication to RNA. Altogether, my results, coupled to data from literature, lead me to conclude that, in the late phases of the replication cycle, the activity of the HIV-1 IRES5’UTR is stimulated by oxidative stress, by the cell cycle arrest in G2/M and by the presence of high amounts of Tat, while cap-dependent translation is impaired. The IRES5’UTR would thus be critical to translate the HIV-1 full-length mRNA. Consequently, the IRES5’UTR would constitute a very interesting target for the development of novel anti-HIV agents.

La rigidité artérielle est considérée comme un facteur de risque important pour le développement du déclin cognitif. Toutefois, les effets précis de la rigidité artérielle sur le cerveau sont peu connus et, à ce jour, aucun modèle animal ne permet d’étudier l’effet isolé de ce facteur sur l’homéostasie cérébrale. Dans cette étude, nous avons développé un nouveau modèle de rigidité artérielle qui se base sur la calcification de l’artère carotide chez la souris. Au niveau artériel, ce modèle présente une fragmentation de l’élastine, une augmentation de la distribution du collagène et de l’épaisseur intima-média ainsi qu’une diminution de la compliance et de la distensibilité artérielles démontrant la rigidité artérielle. De plus, le modèle ne présente pas d’augmentation de pression artérielle ni de changement de rayon du lumen indiquant une absence d’hypoperfusion globale et d’anévrisme. Au niveau cérébral, les résultats montrent que la rigidité artérielle induit une augmentation de la pulsatilité du flux sanguin cérébral menant ainsi à une augmentation du stress oxydatif. Ce dernier induit une inflammation cérébrale, détectée par l’activation de la microglie et des astrocytes, induisant ultimement une neurodégénérescence. Ces effets sont surtout observés au niveau de l’hippocampe, la région cruciale pour la mémoire et la cognition. Ainsi, cette étude montre que la rigidité artérielle altère l’homéostasie cérébrale et mérite d’être considérée comme une cible potentielle dans la prévention et le traitement des dysfonctions cognitives chez les personnes âgées. / Arterial stiffness is considered as an important risk factor for the development of cognitive decline in the elderly population. However, its precise effects on the brain are unknown and, to date, no animal model allows to study the precise outcome of arterial stiffness on the brain homeostasis. In this study, we developed a new animal model of arterial stiffness based on the calcification of the carotid artery in mice. On the arterial level, this model shows a fragmentation of elastin, increased collagen distribution and intima-media thickness as well as decreased arterial compliance and distensibility, thus fulfilling the major arterial stiffness properties. In addition, this model does not a show an increase in blood pressure or change in arterial lumen radius indicating a lack of global hypoperfusion and aneurysm. Regarding the brain, the results show that arterial stiffness induces an increase in cerebral blood flow pulsatility leading to increased oxidative stress. Oxidative stress induces brain inflammation, detected by the activation of microglia and astrocytes, ultimately leading to neurodegeneration. These effects are particularly observed in the hippocampus, a crucial area for memory and cognition. Thus, this study shows that arterial stiffness alters brain homeostasis and therefore should be considered as a potential therapeutical target for the prevention and treatment of cognitive dysfunction in the elderly.

L'administration chronique de rHuEPO peut engendrer de graves effets secondaires. Une augmentation de l’hématocrite provoquée par la rHuEPO, en augmentant l'érythrocytose, la viscosité sanguine et les forces de cisaillement à la surface vasculaire, peut être responsable d'hypertension artérielle (HTA) et de thromboses artérielles. La présence d'une fonction endothéliale normale et de monoxyde d'azote (NO) peut contrer les effets délétères thrombogène et hypertenseur de l'EPO. Sur ces bases, nous avons étudié les effets cardiovasculaires d'une administration chronique de rHuEPO dans différentes situations : dans le cadre du dopage, chezdes rats "sportifs" présentant une dysfonction endothéliale NO-dépendante induite par l'administration chronique de L-NAME et dans le cadre d'un traitement chez des rats urémiques développant une dysfonction endothéliale NO-dépendante résultante d'une néphrectomie de 5/6de la masse rénale. Chez nos rats entrainés, dopés et traités au L-NAME, nous avons observé une altération de la performance physique avec une mortalité importante (51%). Une HTA sévères'est développée chez ces rats, avec des valeurs de pression artérielle (> 220 mmHg) bien plusélevées que celles des rats recevant le L-NAME seul, associée à une altération de la vasorelaxation NO-dépendante aortique (< 60%). Les rats insuffisants rénaux (IRC) ont eux aussi montré une augmentation de la pression artérielle et une dysfonction endothéliale en réponse àl'acétylcholine au niveau de l'aorte et en réponse à une élévation du flux au niveau de l'artère mésentérique perfusée. Ces différents paramètres ont été améliorés par l'exercice. Les coupes de rein colorées au rouge Sirius ont montré une fibrose accentuée chez les rats CKD. La fibrose, la créatinémie et l'albuminurie ont été diminuées par l'exercice seul mais ont été aggravées chez les rats du groupe CKD+EPO+Ex. L'activité NADPH oxydase et l'expression des Nox4, p67phox etMAPK erk1/2 ont été augmentées chez les les rats CKD. L'exercice ou la rHuEPO ont prévenuces augmentations. Cependant, l'activité de la NAD(P)H oxydase et l’expression des MAPKerk1/2 sont restées élevées dans le rein des rats CKD+EPO+Ex. Nos données suggèrent que l'exercice seul a un effet protecteur contre les dysfonctions vasculaire et rénale et la fibrose rénale. Ces effets protecteurs sont associés à une inhibition de l'activité de la NADPH oxydase et des voies de signalisation MAPK erk1/2. Par contre, l'exercice combiné avec le traitement rHuEPO, a des effets délétères sur la structure et la fonction rénale des rats CKD. Ces effets nocifs semblent liés à la stimulation de la NADPH oxydase et des voies de signalisation MAPKerk1/2. Malgré les effets protecteurs cardiovasculaire et rénal de l'entraînement physique, ces résultats mettent en évidence que la fonction rénale peut être potentiellement endommagée ainsique la structure du rein en combinant l'exercice avec le traitement rHuEPO dans l'insuffisance rénale. En conclusion, nous pouvons dire que la rHuEPO affecte gravement la fonction cardiovasculaire du rat entraîné présentant une dysfonction endothéliale. Ce risque étant fatal,beaucoup de sportifs, voulant augmenter leur performance, mettent leur vie en danger. Par ailleurs, ayant remarqué les effets délétères au niveau rénal, en associant exercice et traitement rHuEPO dans des conditions expérimentales sur un modèle d'insuffisance rénale, nous suggérons une investigation clinique afin de vérifier la transposition de nos résultats aux patients insuffisants rénaux. / The chronic administration of rHuEPO can engender side effects. An increase of the hematocritinduced by rHuEPO, by increasing the erythrocytosis, the blood viscosity and the shear stress onvascular surface, can be responsible of arterial high blood pressure and arterial thrombosis. Thepresence of a normal endothelial function and nitric oxide (NO) can counter the noxious effectsof rHuEPO. On these bases, we studied the cardiovascular effects of a chronic administration ofrHuEPO in various frames: within doping field, to trained rats with L-NAME-induced NOdependentendothelial dysfunction and within the framework of a treatment, to chronic kidneydisease (CKD) rats developing endothelial dysfunction caused by the "5/6 nephrectomy". In ourdoped rats, we observed an important mortality (51%). A severe arterial high blood pressuredeveloped in these rats (> 220 mmHg) associated with an impairment of the NO-dependentvasorelaxation (< 60 %). CKD rats also showed an increase in blood pressure and an endothelialdysfunction, in response to acetylcholine in the aorta and in response to a rise in flow in perfusedmesenteric artery. These parameters were improved by exercise. Kidney sections stained withSirius red showed marked fibrosis in CKD rats. Fibrosis, creatinine and albumin were decreasedby exercise alone but were increased in rats from the CKD + EPO + Ex group. NAD(P)H oxidaseactivity and the expression of Nox4, p67phox, and MAPK erk1/2 were increased in CKDrats. Exercise or rHuEPO prevented these increases. However, the NAD(P)H oxidase activityand the expression of MAPK erk1/2 remained high in the kidney of rats from the CKD+EPO+Exgroup. Our data suggest that exercise alone has a protective effect against vascular and renaldysfunction and renal fibrosis. These protective effects are linked to the downregulation of theNADPH oxidase activity and MAPK erk1/2 signaling pathways. However, exercise combinedwith rHuEPO treatment has deleterious effects on kidney structure and function in CKDrats. These adverse effects appear to be related to the stimulation of NADPH oxidase and MAPKerk1/2 signaling pathways. Despite the cardiovascular and renal protective effects of physicaltraining, these results highlight the potentially damaging renal function and structure bycombining exercise with rHuEPO therapy in renal failure. In conclusion, we can say that therHuEPO affects seriously cardiovascular function in trained rat with endothelial dysfunction. Thisrisk being fatal, many sportsmen, looking to increase their performance, put their life in danger.Moreover, having noticed the deleterious effects in the kidney by combining exercise andrHuEPO therapy under experimental conditions on a model of renal failure, we suggest a clinicalinvestigation to verify the transposition of our results to patients with renal failure

La pathologie athéromateuse avec ses complications cardio-vasculaires reste aujourd’hui une des principales causes de mortalité dans les pays développés. Dans ce contexte, l’élaboration de nouveaux bio-marqueurs de la maladie athéromateuse occupe une place importante. Les objectifs de ces bio-marqueurs sont : de définir les populations les plus à risque de développer une complication cardio-vasculaire, de stratifier les groupes de patients de manière à optimiser leur prise en charge clinique et thérapeutique , de dévoiler de nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement de la pathologie. Dans ce contexte, nous avons ciblé trois bio-marqueurs d’intérêt à savoir la longueur des télomères leucocytaires (LTL) et le niveau d’expression leucocytaire des gènes c-Fos (impliqué dans les processus inflammatoires et oxydatifs) et OGG1 (nécessaire à la réparation des lésions oxydatives de l’ADN). Nous avons donc dans une première partie de ce travail voulu vérifier l’hypothèse selon laquelle la LTL pouvait être préservée par la prise régulière de statine, une thérapeutique ayant déjà démontré ses bienfaits en terme de prévention primaire et secondaire des maladies cardio-vasculaires. De plus, nous nous sommes intéressés aux possibles relations entre les niveaux d’expression des gènes c-Fos et OGG1 et la LTL. Nous nous sommes placés dans un contexte de patients à haut risque cardiovasculaire que représentent les patients en phase aigue de l’infarctus du myocarde (IDM). Ce travail a permis de montrer que la prise régulière de statine pouvait préserver la longueur des télomères leucocytaires et ce particulièrement chez les sujets les plus jeunes (moins de 64 ans), suggérant un nouvel effet « pléïotrope » des statines. Ce travail a également permis d’identifier les gènes c-Fos et OGG1 comme étant des acteurs potentiels du maintien de l’intégrité des télomères. La seconde partie de notre travail a porté sur une étude plus approfondie du niveau de transcription du gène c-Fos en relation avec l’un des principaux facteurs de risque de la maladie athéromateuse que représente le statut tabagique chez des patients présentant une maladie coronaire. Ce travail a permis de mettre en évidence pour la première fois une relation entre le niveau d’expression de c-Fos et le statut tabagique des sujets, suggérant que l’une des voies possibles de toxicité du tabac pourrait faire intervenir les voies de signalisations impliquant c-Fos. Ainsi, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence trois bio-marqueurs intéressants dans le domaine de la pathologie athéromateuse : 1- La longueur des télomères leucocytaires qui peut être une des voies d’action bénéfique des statines en prévention précoce des maladies cardio-vasculaires, 2- Le niveau d’expression du gène OGG1 comme étant un des acteurs potentiels du maintien de l’intégrité des télomères, 3- Le niveau d’expression du gène c-Fos comme marqueur cumulatif d’exposition tabagique et potentiel acteur des effets délétères du tabac. Restent à préciser les mécanismes cellulaires et moléculaires mis en jeu et ainsi développer des stratégies thérapeutiques adéquates afin d’optimiser la prise en charge des patients souffrant de pathologies athéromateuses. / Atherosclerosis with cardiovascular complications remains today one of the leading causes of death in developed countries. In this context, development of new biomarkers of atherosclerosis has an important place. Objectives of these biomarkers are: • to identify populations most at risk of developing cardiovascular complications, • to stratify patient groups to optimize their clinical management and therapeutic, • to reveal new therapeutic targets in the treatment of the disease. In this context, we identified three biomarkers of interest, leukocyte telomere length (LTL) and level of expression of leukocyte genes c-Fos (involved in inflammatory processes and oxidative) and OGG1 (necessary repair of oxidative DNA damage). We therefore first part of this study wanted to test the hypothesis that LTL may be maintained by regular use of statin therapy which has already demonstrated its benefits in terms of primary and secondary prevention of cardiovascular disease. In addition, we examined the possible relationship between gene expression levels of c-Fos and OGG1 and LTL. We placed in the context of patients at high cardiovascular risk posed by patients in acute phase of myocardial infarction (MI). This work has shown that regular use of statins could preserve leukocyte telomere length and particularly among the younger subjects (under 64), suggesting a new effect "pleiotropic" statin. This work has also identified the genes c-Fos and OGG1 as potential actors for the maintenance of telomere integrity. The second part of our work focused on further study of the level of transcription of c-Fos in connection with one of the main risk factors for atherosclerosis posed by smoking status in patients with coronary artery disease. This work has to show for the first time a relationship between the expression level of c-Fos and smoking status of subjects, suggesting that one possible way of tobacco toxicity may involve the signaling pathways involving c-Fos. Thus, this thesis has highlighted three biomarkers of interest in the area of atherosclerotic disease: 1. Leukocyte telomere length may be one way of beneficial action of statins in early prevention of cardiovascular disease, 2. The level of OGG1 gene expression as a potential actor for maintained the integrity of telomeres, 3. The level of expression of the gene c-Fos as a marker of cumulative smoking exposure and potential actor of deleterious effects of tobacco. Remains to clarify the cellular and molecular mechanisms brought into play and thus develop appropriate therapeutic strategies to optimize the management of patients with atherosclerotic disease.

Première cause de baisse d'acuité visuelle dans les pays industrialisés, la dégénérescence maculaire liée l'âge (DMLA) est une pathologie de la rétine touchant principalement les personnes après 55 ans. Elle est caractérisée par une dégénérescence de la zone maculaire de la rétine et par la formation de drusens. Il existe deux formes de la maladie : la forme exsudative et la forme atrophique. Dans notre étude, nous nous sommes focalisés sur la DMLA atrophique, actuellement sans traitement curatif et qui correspond à environ 50% des cas cliniques en Europe. Malgré de nombreuses recherches, les causes de la DMLA restent encore mal comprises même si des facteurs environnementaux (sénescence, accumulation de lipofuscine, stress oxydatif) et génétiques sont probablement combinés. Selon l'hypothèse étiopathogénique, le dysfonctionnement des cellules de l'épithélium pigmenté de la rétine (EPR) est au centre des événements physiopathologiques de la DMLA. A partir de sujets sains et de patients atteints de la DMLA atrophique, nous avons obtenu des cellules de l'EPR dérivées de cellules souches pluripotentes induites et développé un modèle cellulaire humain utile pour la compréhension des mécanismes physiopathologiques de la DMLA. Ainsi, l'étude morphologique et fonctionnelle de ces deux populations de cellules a souligné un phénotype particulier des cellules de l'EPR provenant de patients atteints pas la DMLA en condition basale et en milieu pro-oxydant. Ce modèle cellulaire pourra nous permettre d'approfondir nos connaissances sur les mécanismes amenant au développement de la DMLA et pourra aussi être utilisé pour le screening des molécules au cours des étapes précliniques. / First cause of irreversible visual dysfunction in industrialized countries, age-related macular degeneration (AMD) is a retinal disease affecting people after 55 years old. AMD is characterized by the macular degeneration of retina and by formation of drusen. There exist two forms of the disease: the exudative and the atrophic forms. In our study, we focused only on the atrophic one, corresponding to approximately 50% of the clinical cases in Europe, that still today without curative therapy. Despite many researches, AMD's etiology remains unclear even if environmental and genetics factors would be involved. According to the etiopatogenic hypothesis, RPE cells dysfunction has a central role in the physiopathological events leading to AMD. From healthy subjects and patients affected by atrophic AMD, we obtained RPE cells derived from induced pluripotent stem cells and developed a useful human cellular model for the understanding of AMD mechanisms. Indeed, the morphological and functional study of the two types of cells populations underlined a particular phenotype for the RPE cells derived from AMD patients. This cellular model will allow us to have a better understanding of mechanisms leading to AMD and will also be used to screen therapeutic molecules before clinical studies.

La drépanocytose (SCD) et l’athérosclérose sont deux maladies très diffèrentes et distinctesqui partagent les même caractéristiques. La drépanocytose est une maladie autosomalerécessive appartenant à la classe des hémoglobinopathies causée par la mutation del’hémoglobine (Hb) A en HbS. En réponse à des stress physiques tels que l’hypoxie,l’acidose, la déshydratation ou l’hyperthermie, HbS devient plus vulnérable à lapolymérisation et favorise le processus de falciformation des globules rouges. La répétitiondes cycles de polymérisation et dépolymérisation de HbS altère la forme saine desérythrocytes et conduisent aux manifestations cliniques principales de la drépanocytose:anémie, épisodes vaso-occlusifs aigus et crises hémolytiques. Il est aujourd’hui largementadmis que le stress oxydatif et l’inflammation jouent un rôle majeur dans la pathogènèse et lesconséquences physiopathologiques de la drépanocytose. L’athérosclérose, quant à elle, estune maladie inflammatoire chronique qui se caractérise par l’accumulation de plaques àl’intérieur des parois vasculaires au niveau de l’endothélium. Le stress oxydatif et la mise enjeu de phénomènes inflamatoires sont impliqués dans l’oxydation des lipides de faible densité(LDL), étape essentielle dans la pathogenèse de cette maladie.D’autre part, l’activité physique est un mécanisme important de modulation bénéfique dustress oxydatif et de l'inflammation au travers de plusieurs voies d'adaptation : l’améliorationdes enzymes antioxydantes, de la vasodilatation et des cytokines anti-inflammatoires, et labaisse des contraintes de cisaillement. Nous avons donc cherché à déterminer dans ce travailde thèse comment le contrôle du stress oxydatif et de l’inflammation par l’activité physiquepourrait réduire les complications de ces 2 pathologies (SCD et athérosclérose). / Sickle cell disease (SCD) and atherosclerosis are two very different and distinct diseases thatshare similar underlying characteristics. Sickle cell disease is a hemoglobinopathycharacterized by a genetic mutation which causes the normal blood cells to become rigid andweak. The resulting pathophysiological effects, including sickling, vaso-occlusion, andadhesion, involve the production of oxidative stress and inflammation. Atherosclerosis is achronic inflammatory disease that is characterized by plaque buildup within the vessel walls.An initial step in the pathogenesis of this disease involves the oxidation of lipids, which notonly produces inflammation, but more oxidative stress as well. We sought to determine howthe control of oxidative stress and inflammation could ameliorate complications stemmingfrom the disease.Exercise training is an important mechanism for the beneficial modulation oxidative stressand inflammation through several adaptive pathways: antioxidants, shear stress, vasodilation,and anti-inflammatory cytokines. The purpose of this thesis was to determine if thesebeneficial effects of exercise training could improve oxidative stress and consequentlyinflammation in sickle cell trait (SCT) and atherosclerosis.

Les élevages des poissons sont soumis à des épisodes de mortalité anormale. Les bactéries du genre Vibrio sont connues comme des pathogènes opportunistes et ont été associées à ces épisodes de mortalité. Pour faire face à ces problèmes d’épizooties, les pisciculteurs ont le plus souvent recours à l’utilisation des antibiotiques. Néanmoins, des abus dans son utilisation ont malheureusement conduit à l’apparition des souches résistantes et à des fréquents échecs de traitement. Actuellement, les traitements par des bactéries lactiques probiotiques permettent d’améliorer la qualité des alevins produits pour les besoins de l’aquaculture, tout en limitant le recours aux antibiotiques. Pour qu’un micro-organisme soit reconnu comme étant potentiellement probiotique, une évaluation de ce produit basée sur plusieurs critères doit être établie. Dans une première étape, nous avons sélectionné et caractérisé 55 souches de bactéries lactiques isolées en écloserie. Le premier critère de sélection a porté sur l’inhibition de souches de vibrions pathogènes in vitro. Les bactéries lactiques ayant un effet anti Vibrio ont subi des tests de formation de biofilms et des tests de caractérisations phénotypiques, enzymatiques, physiologiques et génétiques, afin de procéder à leur identification. Puis des tests de compétition avec V. aligonlyticus ont été pratiqués in vivo sur des larves d’Artemia. Ce travail nous a permis de sélectionner la souche Lactobacillus casei (X2), car elle présentait la meilleure combinaison de propriétés requises pour un probiotique. Elle possède en effet une bonne activité antagoniste, elle n’est pas hémolytique, elle présente une forte adhérence sur plaque polystyrène et elle offre la meilleure protection contre V. alginolyticus lors du test de challenge avec Artemia. Dans une deuxième étape, la souche retenue (La. casei X2) et une autre déjà commercialisée sous le nom de Bactocell (Pediococcus acidilactici) ont été testées sur des larves de bar, afin d'évaluer les effets sur la qualité des alevins, leur réponse immunitaire et la microflore associée. Nous avons vérifié que les deux probiotiques (La. Casei et P. acidilactici) diminuaient la charge en vibrions et en microflore totale chez les larves de bar. La souche P. acidilactici a également affecté les profils de la communauté bactérienne intestinale des larves de bar. Par contre, La. casei n’a pas affecté la structure de la communauté bactérienne, bien que la souche soit présente chez les larves au jour 40 à une concentration élevée. Ces deux bactéries ont pu améliorer la croissance en longueur des larves aux jours 30 et 45 et la croissance en poids au jour 20. L’étude de l’influence des deux probiotiques sur des marqueurs de la physiologie des larves a montré qu’au jour 41, P. acidilactici était plus efficace que La. casei dans la régulation du stress oxydatif. Néanmoins, P. acidilactici a engendré des effets inflammatoires chez les larves à j20, et elle a induit un retard dans le développement osseux. Bien que La. casei ait accéléré le processus d’ossification chez les larves à j20, l’étude histopathologique a révélé une forte incidence des malformations vertébrales avec les larves à j62. A l’inverse, les larves alimentées avec P. acidilactici ont présenté un taux supérieur d’ossification normale et complète. / Diseases cause major production losses in fish farms. Bacteria of the genus Vibrio are known as opportunistic pathogens, and have been associated with mass-mortality episodes. To cope with these disease outbreaks, fish farmers often resort to the use of antibiotics. However, preventive overuse has led to the emergence of resistant strains and frequent treatment failures. Probiotic lactic acid bacteria are increasingly used to improve the quality of seed production in aquaculture, while limiting antibiotic treatments. Microbial strains must fulfil several criteria to be evaluated as potential probiotics.In a first step, we selected and characterized 55 strains of lactic acid bacteria isolated from fish hatchery. The first selection criterion focused on the in-vitro inhibition of pathogenic Vibrio strains. Lactic acid bacteria with antagonistic properties were tested for biofilm formation. The strains were characterised with the phenotypes, based on enzymatic and physiological tests, and identified by genotyping. In-vivo challenges with Vibrio aligonlyticus were then performed on Artemia. Lactobacillus casei X2 was thus selected, due to the best combination of the attributes that are required for probiotics. The strain showed antagonistic activity, adhered strongly to polystyrene plate, and secured Artemia with the best protection against V. alginolyticus. In a second step, La. casei X2 and a commercial strain of probiotics (Bactocell, Pediococcus acidilactici) were tested on European sea bass larvae, with a view to assess the effects on alevin quality, immune response and associated microbiota. Both of the lactic acid bacteria, La. casei and P. acidilactici, decreased the bacterial load and Vibrio in sea bass larvae. P. acidilactici changed significantly the profile of the bacterial community associated with fish larvae, compared to the control group. La. casei did not affect the structure of the bacterial community, although the strain was detected at high concentration in the larvae at 40 day post hatch (dph). Both probiotic treatments increased fish larval growth in body mass at 20 dph, and in length at 30 and 45 dph. Two physiological markers for gene expression suggested that P. acidilactici was more efficient than La. casei for the regulation of oxidative stress in sea bass at 41 dph. P. acidilactici induced some delay in bone development, and inflammatory signs were observed in the larvae at 20 dph. Though La. casei accelerated the early ossification process in the larvae by 20 dph, the histopathological study revealed a high incidence of vertebral malformations at 62 dph. In contrast, the treatment with P. acidilactici produced the highest proportion of fish with normal and complete ossification.

La phytoremédiation constitue une nouvelle technologie permettant de dépolluer les sols contaminés par l'utilisation de plantes. Parmi les différents aspects possibles de cette méthode, figure la phytoextraction basée sur l'absorption et l'accumulation du polluant dans les parties aériennes. Pour être efficace, il est nécessaire de disposer de plantes présentant une biomasse élevée. L'objectif de ce travail visait à sélectionner des variétés de moutarde indienne (Brassica juncea L.) tolérantes et accumulatrices de cadmium.<br />La première partie du travail a consisté à mettre au point et à optimiser une méthode de régénération in vitro de plantes de moutarde indienne, à partir de couches cellulaires minces transversales (CCMTs) (influence de l'organe utilisé, de AgNO3 et de la benzylaminopurine). La régénération a été réalisée en appliquant une pression de sélection par le cadmium pour modifier la tolérance au métal. <br />La deuxième partie aborde l'effet des traitements par le cadmium : in vitro et en serre, sur le développement des plants. Une analyse des perturbations physiologiques et biochimiques observées a permis d'évaluer la tolérance des plants vis à vis du cadmium et indiquent que les plantes néoformées en présence de cadmium mettent en place un système d'exclusion du métal.<br />Dans la troisième partie, pour compléter l'étude précédente sur des plantes néoformées, l'effet du cadmium a été testé sur des plantes de B. juncea directement issues de semis. Plusieurs paramètres physiologiques et biochimiques, caractéristiques des stress, ont été étudiés (activité gaïacol peroxydase, peroxydation des lipides, pigments, acides aminés libres, proline glucides, polyamines libres et conjuguées). En raison de leurs propriétés anti-oxydantes, une attention particulière a été portée aux polyamines dont l'application exogène permet d'envisager son utilisation pour améliorer la capacité d'accumulation du cadmium par les plantes.

Les nanotechnologies génèrent un engouement assimilable à une révolution technologique. Le domaine de l'environnement est concerné car les nanoparticules (NPs) apportent des solutions à plusieurs problèmes de pollution. Par exemple, nous avons montré la forte capacité de rétention de l'As (8As/nm2) par des NPs d'oxydes de fer (6nm). Ceci est lié à leur grande surface spécifique et à leur forte réactivité de surface due à la présence de sites d'adsorption inédits et à la diminution significative de l'énergie de surface lors de l'adsorption. <br />Mais des questions se posent sur l'impact (éco)toxicologique engendré par la forte production de NPs. Une classification de l'(éco)toxicité des nano-oxydes en fonction de leurs propriétés redox a été proposée. Alors que des NPs chimiquement stables (γFe2O3) en milieux biologiques ne montrent aucune toxicité, des NPs ayant un pouvoir oxydant (CeO2) ou réducteur (Fe°) sont cytotoxiques pour Escherichia coli et génotoxiques pour les fibroblastes humains.