Lors d'une infection, la principale voie d'activation du macrophage passe par l'IFNY . Par conséquent, la connaissance des événements qui surviennent préalablement à l'activation du macrophage revêt un intérêt certain. Cette thèse s'est donc intéressée à l'effet de l'infection par le parasite protozoaire intracellulaire Trypanosoma cruzi sur deux fonctions IFN-Y -dépendantes du macrophage murin: la production d'oxyde nitrique et la synthèse de la machinerie de présentation antigénique restreinte au CMH de classe I. Les résultats obtenus démontrent que l'infection préalable du parasite pré-active le macrophage à produire de l'oxyde nitrique en réponse à l'IFN-y à des niveaux nettement supérieurs de ceux atteints par le macrophage uniquement stimulé à l'IFN-Y • Cette pré-activation résulte de l'engagement par le parasite des voies NF-KB, Erkl/Erk2 et SAPK/JNK. L'activation subséquente de la voie Jak/STAT par l'IFN-y induit la translocation au noyau de STATla et à la transcription d'un ARNm stable d'iNOS. Une dégradation ralentie de l'ARNm d'iNOS mène à des niveaux élevés de protéine iNOS et d'oxyde nitrique. La stabilité de l'ARNm d'iNOS résulte de l'activation des voies Erkl/Erk2 et SAPK/JNK par le parasite, alors que le facteur de transcription NF-KB favorise probablement une expression maximale d'iNOS. Les résultats présentés dans cette thèse montrent également que l'infection préalable du macrophage par T. cruzi réduit l'expression IFN-Y -dépendante du CMH de classe I et des immuno-sous-unités du protéasome, que cette diminution est due à l'activation de c-Jun suite à l'inhibition des phosphatases murines qui, en retour, est une conséquence des radicaux libres d'oxygène générés par le macrophage en réponse au contact de T. cruzi. Bien que ces résultats soient intéressant en soi, l'ensemble des travaux présentés dans cette thèse vont quelque peu au-delà des objectifs initiaux, en faisant ressortir le rôle essentiel que semble jouer la voie de signalisation SAPK/JNK dans la modulation des fonctions IFN-y -dépendantes du macrophage.

The dioxygenase-cytochrome P450 fusion proteins (DOX-CYP) comprise a heme-containing enzyme family that shares structural and catalytic properties with mammalian prostaglandin H (PGH) synthases. 7,8-Linoleate diol synthase (7,8-LDS) of Gaeumannomyces graminis was first characterized, and DOX-CYP enzymes are of mechanistic and biological interest. The growing number of fungal genome sequences has revealed DOX-CYP homologues in medically and economically important species. The aim of this thesis was to identify novel members of the DOX-CYP fusion protein family. The devastating rice pathogen Magnaporthe oryzae contains two DOX-CYP genes. The fungus synthesizes 7S,8S-dihydroxyoctadecadienoic acid (7,8-DiHODE) by dioxygenation of linoleic acid to 8R-hydroperoxyoctadecadienoic acid (8R-HPODE), and subsequent isomerisation to the diol. 7,8-LDS of M. oryzae was identified by gene deletion, but the infection and reproduction processes of the Δ7,8-LDS strain were not altered. A mutant with constitutive protein kinase A activity profoundly changed the oxygenation profile, possibly due to post-translational modification. The human pathogens Aspergillus fumigatus and A. clavatus contain three DOX-CYP, designated psi producing oxygenase A (ppoA), ppoB, and ppoC, and form three oxylipins: 5S,8R-DiHODE, 8R,11S-DiHODE, and 10R-hydroxyoctadecadienoic acid.  PpoA was identified as 5,8-LDS, and ppoC as 10R-DOX. The 8,11-linoleate hydroperoxide isomerase activity was reduced by two imidazole-containing P450 inhibitors, miconazole and 1-benzylimidazole. PpoB could not be linked to the biosynthesis of 8,11-DiHODE for the following reasons: First, the 8,11-hydroperoxide isomerase activity was retained in A. fumigatus ΔppoB strains. Second, the P450 domain of the deduced ppoB of A. clavatus lacks a heme-thiolate cysteine ligand, presumably essential for hydroperoxide isomerase activity. Linoleate 9R-DOX activities of Aspergillus terreus and Lasiodiplodia theobromae were discovered. 9R-HPODE was further converted into unstable allene oxides, as judged by the accumulation of their hydrolysis products, α- and γ-ketols. These allene oxide synthase activities were specific for 9R-hydroperoxides. The 9R-DOX and AOS were found to have unique characteristics. In conclusion, novel DOX-CYP enzymes were identified in human and plant pathogenic fungi. These enzymes might be involved in biological processes, and show interesting catalytic similarities to human PGH synthase and thromboxane synthase (CYP5A).

Doctor of Philosophy / Department of Entomology / Kun Yan Zhu / Chitin metabolism represents an attractive target site for combating insect pests as insect growth and development are strictly dependent on precisely toned chitin synthesis and degradation and this process is absent in humans and other vertebrates. However, current understanding on this process and the involved enzymes is rather limited in insects. In this study, two chitin synthase genes (AgCHS1 and AgCHS2 or AgCHSA and AgCHSB), and 20 chitinase and chitinase-like genes (groups I-VIII) presumably encoding the enzymes for chitin biosynthesis and degradation, respectively, were identified and characterized in African malaria mosquito, Anopheles gambiae. Immunohistochemistry analysis and developmental stage- and tissue-dependent transcript profiling by using reverse transcription PCR, real-time quantitative PCR, and in situ hybridization revealed new information on these genes. Current understanding on chitin synthases is extended by the expression profiles such as the localization of AgCHS1 and AgCHS2 transcripts in eggs, AgCHS2 transcripts in the posterior larval midgut, AgCHS1 and AgCHS2 proteins in the compound eyes, and AgCHS2 enzyme in pupal inter-segments. Chitinase and chitinase-like genes are highly diverse in their gene structure, domain organization, and stage- and tissue-specific expression patterns. Most of these genes were expressed in several stages. However, some genes are stage- and tissue-specific such as AgCht8 mainly in pupal and adult stages, AgCht2 and AgCht12 specifically in foregut, AgCht13 exclusively in midgut. Functional analysis of each chitin synthase gene was conducted by using the chitosan/dsRNA nanoparticle-based RNA interference (RNAi) through larval feeding. The repression of the AgCHS1 transcripts which are predominantly expressed in carcass initiated from the mosquito larval feeding of dsRNA suggests the systemic nature of RNAi in mosquito larvae. In addition, silencing of AgCHS1 increased larval susceptibilities to diflubenzuron, whereas silencing of AgCHS2 enhanced the peritrophic matrix disruption and thus increased larval susceptibilities to calcofluor white or dithiothreitol. Furthermore, a non-radioactive method was adapted and optimized to examine the chitin synthase activity in mosquitoes. By using this method, diflubenzuron and nikkomycin Z show limited in vitro inhibition on chitin synthase at high concentration in cell free system, whereas no in vivo inhibition was observed.

Thesis (MScMedSc (Biomedical Sciences. Medical Physiology))--University of Stellenbosch, 2009. / In the heart, endothelial nitric oxide synthase (eNOS) is regarded as the most important constitutively expressed enzymatic source of nitric oxide (NO), a major cardiac signalling molecule. On the whole, NO is regarded as a cardioprotective molecule. The role of eNOS during ischaemia / hypoxia is controversial; however, it is generally accepted that ischaemia / hypoxia results in increased cardiac NO production. Most studies focus either on the whole heart or isolated cell models. As yet, no study has compared findings with regard to NO metabolism in these two distinct models, in a single study. We hypothesise that observations in a whole heart model with regard to increased NO production and eNOS involvement in ischaemia are the result of events on cellular level and that the increase in NO production observed during hypoxia in cardiomyocytes and endothelial cells is at least in part due to the increase in expression and / or activation of eNOS. Furthermore, we hypothesize that these effects are mediated via the PI3-K / PKB pathway. We aimed to measure and compare NO-production and eNOS expression and activation in the whole heart and isolated cardiac cells and measure PKB expression and activation in the cells under normoxic and ischaemic / hypoxic conditions. We also aimed to determine the effects of PI3-K / PKB pathway inhibition on NO production and eNOS expression and activation in isolated cardiac cells under normoxic and hypoxic conditions. Adult rat hearts were perfused and global ischaemia induced for 15 and 20 min. Tissue homogenates of perfused hearts were used for the measurement of nitrites and determination of expression and activation of eNOS. Expression of eNOS in the heart was also determined by immunohistochemical (IHC) analysis. Cardiomyocytes were isolated from adult rat hearts by collagenase-perfusion, and adult rat cardiac microvascular endothelial cells (CMEC) purchased commercially. In the cells, hypoxia was induced by covering cell pellets with mineral oil for 60 min. Cell viability was determined by trypan blue and propidium iodide (PI) staining and intracellular NO production measured by FACS analysis of the NO-specific probe, DAF-2/DA and by measurement of nitrite levels (Griess reagent). Results show that in ischaemic hearts, nitrite production increased by 12 % after 15 min ischaemia and 7 % after 20 min ischaemia. Total eNOS expression remained unchanged (Western Blot and IHC) and activated eNOS (phospho-eNOS Ser1177) increased by 38 % after 15 min ischaemia and decreased by 43% after 20 min ischaemia. In the cells, both viability techniques verified that the hypoxia-protocol induced significant damage. In isolated cardiomyocytes, NO-production increased 1.2-fold (by DAF-2/DA fluorescence), total eNOS expression increased 2-fold and activated eNOS increased 1.8-fold over control. In CMECs, NO-production increased 1.6-fold (by DAF-2/DA fluorescence), total eNOS increased by 1.8- fold and activated eNOS by 3-fold. With regards to our PI3-K / PKB investigations, results showed an increase of 84 % and 88 % in expression vii and activation of PKB (phospho Ser473) in hypoxic cardiomyocytes, respectively. In hypoxic CMECs, there was no change in PKB expression but there was a 69 % increase in phosphorylated PKB. NO production in wortmannin-treated hypoxic cardiomyocytes decreased by 12 % as compared to untreated hypoxic cells. In treated hypoxic CMECs, NO production decreased by 58 % as compared to untreated hypoxic cells. Treatment with wortmannin did not change the expression of eNOS protein in the cardiomyocytes, however, activated eNOS decreased by 41 % and 23 % under baseline and hypoxic conditions in treated cells respectively. There was a significant increase in NO production after exposure to O2 deficient conditions in all models investigated, a trend similar to what previous studies in literature found. However, the source of this NO is not fully understood although it has been discovered that NOS plays a role. Our data reveals similar trends in 15 min ischaemia in whole hearts and 60 min hypoxia in the cells; however, the trends observed at 20 min ischaemia are in conflict with our cell data (i.e. decrease in activated eNOS). This may be due to the severity of the ischaemic insult in whole hearts and/or the presence of other cell types and paracrine factors in the whole heart. Hypoxia increased the activation of PKB in the isolated cardiac cells. Inhibition of the PI3-K / PKB pathway reduced NO production and hypoxia-induced eNOS activation in cardiomyocytes. In conclusion, we have, for the first time, demonstrated that the increase in NO production during hypoxia is due (at least in part) to an increase in eNOS phosphorylation at Ser1177 and that this is mediated via the PI3-K / PKB pathway.

Les deux systèmes nodulaires symbiotiques les plus importants au niveau agronomique et environnemental sont, d'une part, les symbioses Rhizobium-légumineuses qui concernent environ 14 000 espèces, et d'autre part, les symbioses entre les plantes actinorhiziennes (environ 200 espèces) et l'actinomycète du sol Frankia. La plupart des plantes actinorhiziennes sont capables de fixer des quantités d'azote comparable à celles des Légumineuses ; ce sont généralement des plantes pionnières capables de coloniser des environnements pauvres en éléments minéraux. Elles représentent donc un atout écologique important. Si la symbiose Rhizobium-légumineuse est très étudiée, les mécanismes moléculaires à l'origine de la formation des nodules actinorhiziens restent actuellement peu connus. Ainsi, chez les Légumineuses, les flavonoïdes sont des molécules-clefs du processus de nodulation, alors que chez les plantes actinorhiziennes, l'implication des flavonoïdes dans la nodulation reste imprécise. L'objectif de cette thèse était de comprendre l'implication des flavonoïdes au cours de l'interaction symbiotique entre l'arbre actinorhizien tropical Casuarina glauca et son symbiote Frankia. L'analyse d'une base de données d'unigènes couplée à celle de données d'expression de puces à ADN a permis l'identification de huit genes de C. glauca impliqués dans la voie de biosynthèse des flavonoïdes. L'étude de leur expression dans les racines par PCR quantitative au cours d'une cinétique d'infection de C. glauca par Frankia a montré que les transcrits de la chalcone isomerase et de l'isoflavone reductase s'accumulaient très tôt après l'inoculation, suggérant ainsi une implication des isoflavonoïdes dans la symbiose actinorhizienne. Nous avons alors utilisé une stratégie d'ARN interférent pour réduire l'expression du gène de la chalcone synthase, la première enzyme de la voie de biosynthèse des flavonoïdes. La réduction de l'expression du gène de la chalcone synthase a provoqué une réduction significative du taux de flavonoïdes dans les racines ainsi qu'une très forte diminution du taux de nodulation chez les plantes transformées. Une restauration du taux de nodulation a pu être obtenu en présence de naringenin, une molécule centrale de la voie de biosynthèse des flavonoïdes.Nos résultats apportent donc, pour la première fois, une évidence directe de l'implication forte des flavonoïdes au cours de la nodulation des plantes actinorhiziennes. / Nitrogen-fixing root nodulation, confined to four plant orders, encompasses more than 14,000 Leguminosae species, and approximately 200 actinorhizal species forming symbioses with rhizobia and Frankia bacterial species, respectively. Most actinorhizal plants are capable of high rates of nitrogen fixation comparable to the nitrogen fixing symbiosis between legumes and Rhizobium. As a consequence, these plants are able to grow in poor and disturbed soils and are important elements in plant community worldwide. The basic knowledge of the symbiotic interaction between Frankia and actinorhizal plants is still poorly understood, although it offers striking differences with the Rhizobium-legume symbiosis. In the symbiosis between legumes and Rhizobium, flavonoids are key molecules for nodulation. In actinorhizal plants, the involvement of flavonoids in symbiosis is poorly understood, but because of the similarities of the infection process between some actinorhizal plants and legumes, flavonoids were proposed to act as plant signals for the bacteria Frankia. The objective of this thesis was to investigate the involvement of flavonoids during the actinorhizal nodulation process resulting from the interaction between the tropical tree Casuarina glauca and the actinomycete Frankia.Eight C. glauca genes involved in flavonoid biosynthesis were identified from a unigene database and their expression patterns were monitored by quantitative real-time PCR during the nodulation time course. Our results showed that chalcone isomerase and isoflavone reductase transcripts accumulated preferentially early after inoculation with Frankia, suggesting thus for the first time that isoflavonoids are implicated in actinorhizal nodulation. To go deeper in the understanding of the role of these molecules in actinorhizal symbiosis, we used RNA interference strategy to silence chalcone synthase, the enzyme that catalyzes the first committed step of the flavonoid pathway. Knockdown of chalcone synthase expression led to a strong reduction of specific flavonoids levels and resulted in a severely impaired nodulation. Nodule formation could be rescued by supplementation of plants with naringenin, which is an upstream intermediate in flavonoid biosynthesis. Our results provide, for the first time, direct evidence of a strong implication of flavonoids during actinorhizal nodulation.

Cette étude a analysé l’influence qu’exerce le vieillissement sur les mécanismes du sommeil chez le rat. Dans un premier temps, nous avons abordé le rôle joué par la NO-synthase inductible (iNOS) dans la régulation du sommeil paradoxal (SP). Nous rapporterons que l’injection d’un inhibiteur spécifique de la iNOS dans le tegmentum latérodorsal (LDT), inhibe l’apparition du SP chez le rat âgé (24 mois) mais pas chez l’adulte (4 mois). Cet effet est antagonisé par une injection secondaire d’un donneur de NO. Les corps cellulaires exprimant la iNOS sont localisés dans des noyaux voisins du LDT, mais, seuls des prolongements neuronaux expriment la iNOS dans ce noyau. Aucune expression de la iNOS n’est apparente dans le cerveau du rat adulte. Ces résultats sont la première preuve du rôle joué par la iNOS dans la régulation du SP chez l’animal âgé. Nous avons ensuite comparé la capacité des rats adultes et âgés à répondre à un stress d’immobilisation sur le plan polysomnographique. Les résultats obtenus confirment que, chez le rat adulte, le stress d’immobilisation d’une heure, imposé en début de période d’obscurité, provoque un rebond de SP. Chez l’animal âgé, au contraire, le stress d’immobilisation reste sans effets sur les états de veille et de sommeil. Enfin, nous avons tenté de mettre en évidence si l’agomélatine, un antidépresseur de nouvelle génération, était capable de compenser l’absence de rebond de SP observée chez l’animal âgé après un stress d’immobilisation. Les résultats obtenus indiquent que l’agomélatine, administrée au début de la période d’obscurité pendant 3 jours consécutifs, pouvait vraisemblablement favoriser la réapparition d’un rebond de SP / This study analysed the influence exerted by aging on the rat sleep-wake cycle. We first considered the part played by the inducible NO-synthase (iNOS) in the regulation of paradoxical sleep (PS or REM sleep). We report that the injection of an iNOS inhibitor, within the laterodorsal pontin tegmentum (LDT), suppresses the occurrence of PS in the aged animals (24 months), but not in the adult ones (4 months). This effect can be reversed by a secondary injection of a NO donor. While the cell bodies expressing the iNOS are localized in the structures neighbouring the LDT, only nerves ending impinge this nucleus. The iNOS is not expressed in the brain of the adult rat. These data constitute the first demonstration of the part played by the iNOS in the regulation of PS in the aged animal. Afterwards, we compared the ability of adult and aged rats to reply to an immobilization stress by a sleep rebound. Data obtained confirm that a sleep rebound occurs after a 1h immobilization stress in the adult rat. In the same conditions, such a sleep rebound is not observed in the aged animal. Finally, we checked whether agomelatine, a new type of antidepressant, was able to compensate the loss of the sleep rebound observed in the aged rat after an immobilization stress. Data obtained indicate that agomelatine, administered at the beginning of the dark period during 3 consecutive days, might facilitate the occurrence of a sleep rebound related to stress in the aged rat

Depuis sa découverte, le monoxyde d'azote n'a pas cessé d'intéresser la communauté scientifique. Sa biosynthèse est catalysée par les NO Synthases, qui est une famille de trois isoenzymes. La NOS neuronale et la NOS endothéliale sont constitutives et produisent du NO impliqué dans la neurotransmission et la vasodilatation respectivement. La NOS inductible quant à elle produit du NO impliqué dans la réponse immunitaire innée. Une surproduction de monoxyde d'azote est impliqué dans de nombreuses pathologies comme les maladies neuro-dégénératives ou les maladies chroniques à composantes inflammatoires. L'inhibition de iNOS et nNOS présente donc un grand intérêt thérapeutique. Cependant l'enjeu est de développer des inhibiteurs hautement sélectifs, afin de préserver les fonctions vitales de eNOS.Nous avons choisi de synthétiser des composés constitués d'un analogue de substrat tel que thiocitrulline et S-alkyl-isothiocitrulline auquel est ajouté, par un lien peptidique ou hétérocyclique, un résidu susceptible de se lier dans le canal d'accès du substrat, région moins conservée du site actif pouvant fournir des interactions spécifiques. La synthèse de ces composés a été réalisée sur support solide selon une méthode d'ancrage par la chaîne latérale développée au laboratoire, ou pour certains composés, selon une méthode classique d'ancrage par l'amine alpha, ces deux méthodes offrant un fort potentiel en chimie combinatoire. Les différents composés synthétisés ont été testés sur les trois isoformes recombinantes.Un second travail est brièvement exposé dans ce manuscrit. La synthèse de cyclopeptides basés sur le motif RGD impliqué dans la liaison aux intégrines a été réalisée selon un mode de cyclisation développé au laboratoire faisant intervenir la formation d'un pont guanidine qui sera ensuite diversement substitué. L'étude RMN et l'évaluation de leur activité biologique sur les récepteur opioïdes semble montrer un influence de la substitution du pont sur leur conformation et leur activité. / Since its discovery, Since its discovery, the nitric oxide did not stop interesting the scientific community. Its biosynthesis is catalyzed by NO synthases, a family of three isoenzymes. Neuronal NOS and endothelial NOS are constitutive and produce NO involved in neurotransmission and vasodilation process respectively. Inducible NOS produces NO involved in the innate immune response. An overproduction of nitric oxide is involved in many diseases such as neurodegenerative diseases or chronic diseases with inflammatory components. Thus, its inhibition should be of high therapeutical interest. However, it is necessary to develop highly selective inhibitors to preserve the vital functions of eNOS.We chose to synthesize compounds constituted of one substrate analogue as thiocitrulline or S-alkyl-isothiocitrulline which linked by a peptide bond or heterocycles to a residue able to bind into the substrate access channel, a less conserved region into the active site were specific interactions could be established. The synthesis of these compounds was performed on solid support according to an anchoring method through the side chain developed at the laboratory or, for some compounds, according to a conventional anchoring method through the alpha amine. These approaches are particulary interesting for a combinatory chemistry approach. All compounds were tested on the three recombinant isoforms.A second work is outlined in this manuscript. It consist of synthesizing cyclopeptides based on RGD motif involved in the binding to integrins and enkephalins analogues. The cyclisation method was developed in the lab and involves the formation of a guanidine bridge diversely substituted. NMR studies and biological evaluations on opioid receptor suggests that the diverse bridge substitutions could modulate the conformation and activity of the peptides.

Les statines sont des molécules hypocholestérolémiantes, inhibiteurs compétitifs de l'hydroxyméthylglutaryl-CoA réductase, possédant des propriétés anti-inflammatoires et anti-oxydantes dépendantes et indépendantes de leur capacité à réduire le cholestérol. L'hème-oxygénase-1, une enzyme responsable du catabolisme de l'hème participe à la résolution de l'inflammation, notamment via ses propriétés anti-oxydantes. Le système enzymatique cyclooxygénase-2/prostaglandine synthase-1 microsomale catalyse la transformation de l'acide arachidonique en prostaglandine E2, médiateur biologique important dans la régulation de l'hémostase des vaisseaux, la croissance cellulaire, l'inflammation et la douleur. La cyclooxygenase-2 et l'heme-oxygenase-1 étant des cibles des statines, et jouant un rôle majeur dans l'inflammation et la fibrose, le but de ce travail a été d'élucider les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de l'expression de ces enzymes par les statines dans les macrophages et les fibroblastes. Dans les fibroblastes, nous avons démontré que l'induction de l'hème-oxygénase-1 par deux statines différentes, la simvastatine et la fluvastatine, est dépendante de la voie du mévalonate et de la géranygéranylation des protéines. Nous avons pu également démontrer le rôle des facteurs de transcription CCAAT/enhancer-binding protein beta et gamma et upstream stimulatory factor 1 ou 2 dans cette induction, en utilisant des ARN interférants. Dans les macrophages, nous avons mis en évidence que les statines induisent l'hème-oxygénase-1 par un mécanisme dépendant du monoxyde d'azote. La petite protéine G Rho A/C semble être impliquée dans cette régulation ainsi que le facteur de transcription CCAAT/enhancer-binding protein beta. Finalement, nous avons analysé le rôle des statines dans la régulation des cyclooxygénase-2 et la prostaglandine synthase-1 microsomale dans des myofibroblastes hépatiques humains. Nous avons mis en évidence que les statines induisent l'expression de ces deux enzymes, par un mécanisme impliquant la voie de la Rho A/C. La conséquence de cette activation est une libération de la prostaglandine E2 qui inhibe la prolifération des myofibroblastes hépatiques. Au niveau transcriptionnel, l'élément de réponse nuclear factor-kappa B et cAMP response element/E box régions ainsi que GATA les régions riches en GC participent à la régulation des promoteurs de la cyclooxygénase-2 et de la prostaglandine synthase-1 microsomale, respectivement. En resumé, nos travaux confirment que les statines jouent un rôle protecteur dans les macrophages et les fibroblastes en induisant hème-oxygénase-1, la cyclooxygénase-2 et la prostaglandine synthase-1 microsomale, des enzymes qui jouent un rôle majeur dans le contrôle de l'inflammation et la fibrose. / Statins are selective competitive inhibitors of the 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase administered for the treatment of hypercholesterolemia. These molecules have multiple pleiotropic effects in addition to lowering cholesterol such as anti-inflammatory and anti-oxidant properties. Heme-oxygenase-1 is responsible for the catabolism of heme and has important anti-oxidant and anti-inflammatory effects. Cylooxygenase-2, along with microsomal prostaglandin E synthase-1, metabolizes arachidonic acid into prostaglandin E2, a biological mediator with important effects on vascular tone, cell growth, inflammation and pain. Because cyclooxygenase-2 and heme-oxygenase-1 are targets for statins and play a key role in inflammation and fibrosis, we aimed to investigate the molecular mechanisms underlying the regulation of these enzymes by statins in macrophages and fibroblasts.In fibroblasts, simvastatin and fluvastatin induced HO-1 expression in a mevalonate and geranylgeranylated-dependent manner. We further demonstrated a role of the transcription factors CCAAT/enhancer-binding protein beta and gamma and upstream stimulatory factor 1 or 2 in statin-dependent induction of heme-oxygenase-1 using small interfering RNA and dominant-negative constructs.In macrophages, we showed that statins i- increase the level of expression of heme-oxygenase-1 and ii- nitric oxide can play a role in statin-dependent induction of heme-oxygenase-1 , iii- RhoA/C is one of the target of statins, iv- the transcription factor CCAAT/enhancer-binding protein beta is involved in the regulation of heme-oxygenase-1 by statins.Finally, since cyclooxygenase-2 and heme-oxygenase-1 play a role in fibrosis and inflammation, we analyzed the effect of statins in human hepatic myofibroblasts, the fibrogenic cells of the liver. Statins significantly upregulated cyclooxygenase-2 and microsomal prostaglandin E synthase-1 and inhibited cell proliferation in a PGE2-dependent manner via inhibition of RhoA/C activity. Further analysis of the transcription factors involved showed a role for nuclear factor kappa B and cAMP response element/Ebox regions of cyclooxygenase-2 promoter and GATA and GC rich box regions for microsomal prostaglandin E synthase-1.Overall, our thesis results highlight the molecular mechanisms of statin-dependent regulation of two important enzymes in inflammation and fibrosis, in macrophages and fibroblasts. They confirm that some of the protective effects of statins go through the upregulation of heme-oxygenase-1, cyclooxygenase-2 and microsomal prostaglandin E synthase-1.

Chez les patients présentant un syndrome métabolique, le développement des comorbidités cardiaques et rénales associées au diabète de type 2 sont liées à des altérations au niveau vasculaire. Afin d’évaluer l’effet protecteur rénal et cardiaque de nouvelles molécules, le modèle de rat Zucker fatty/Spontaneously hypertensive heart failure F1 hybrid (ZSF1) semblait approprié. Cependant, son développement lent et les impacts rénaux et cardiaques modestes en limitaient son utilisation. Notre but fut d’exacerber ces altérations par deux méthodes. Nous avons d’abord effectué une néphrectomie unilatérale chez le rat ZSF1 et évalué l’évolution des fonctions cardiaque et rénale en fonction de l’âge. Seule une exacerbation de la dysfonction rénale a été mise en évidence. Néanmoins nous avons pu démontrer l’effet protecteur rénal de l’inhibiteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine lisinopril ainsi que d’un composé antioxydant, le bardoxolone. Notre seconde stratégie a consisté à infuser de l’angiotensine II (AngII) à des rats ZSF1. L’hypertension déjà existante dans ce modèle a été fortement accrue, et le niveau d’aldostérone circulante a été significativement augmenté. Dans ce contexte, les fonctions cardiaque et rénale ont été dégradées de manière importante. Enfin nous avons montré que dans ce modèle, un inhibiteur de l’aldostérone synthase induisait une meilleure protection rénale que l’antagoniste des récepteurs à l’aldostérone éplérénone. Nous avons donc mis en évidence que le rat ZSF1-AngII est un modèle de dysfonction cardio-rénale permettant d’évaluer l’effet protecteur de composés sur les fonctions rénale et cardiaque, dans un contexte de syndrome métabolique / In the context of metabolic syndrome, development of Type 2 Diabetes is associated with (and influenced by) cardiac and renal comorbidities linked to micro- and macro-vasculature alterations. To assess the efficacy of new compounds on targeted organs in the context of metabolic syndrome, the Zucker fatty/Spontaneously hypertensive heart failure F1 hybrid (ZSF1) rat model could be suitable assuming cardiorenal alterations would develop in a short timeframe. Actually, the ZSF1 rat model recapitulates features of human metabolic syndrome, but develops relatively late (1year-time) and moderate cardiac and renal dysfunctions. The aim of our work was to exacerbate cardiorenal impairments in terms of onset and extent. Two options were explored. On one hand, unilateral nephrectomy was performed in ZSF1 rats, and cardiac and renal functions were longitudinally assessed. This surgical insult only significantly deteriorated renal function, which was prevented by standard of care, lisinopril and new renal protective agent, bardoxolone. On the other hand, subcutaneous infusion of angiotensin II (AngII) was used in the aim to induce hemodynamic and hormonal stress and thus to enhance cardiorenal impairments. AngII-infused ZSF1 rats displayed significant hypertension and increased levels of circulating aldosterone. Moreover, renal and cardiac functions dropped, concomitantly. We showed in this model that an aldosterone synthase inhibitor induced overall better renal protection than the mineralocorticoid receptor antagonist eplerenone. Our data showed that ZSF1-AngII rat is a suitable model to evaluate the cardio and renoprotective effects of drugs in the context of metabolic syndrome

Les maladies cardiovasculaires constituent un problème de santé publique. Les pré et postconditionnement ischémiques mais aussi pharmacologiques constituent autant d‘avancées qui permettront l‘amélioration de la prise en charge des malades en situation d‘ischémie/reperfusion myocardique. Néanmoins, la morbi-mortalité des maladies cardiovasculaires reste importante et nécessite le développement de nouvelles techniques. Les premiers résultats de la thérapie cellulaire myocardique ont été décevants, et s‘il est désormais établi que l‘on ne peut régénérer le myocarde, les effets bénéfiques observés, notamment avec les cellules souches mésenchymateuses semblent en rapport avec un effet paracrine qui passe par l‘activation de la voie de signalisation PI3kinase/Akt sur un mécanisme comparable à celui du postconditionnement ischémique. Les médiateurs de cet effet sont vraisemblablement des facteurs de croissance comme le VEGF ou l‘IGF-1 même si un effet individuel direct de l‘une ou l‘autre de ces molécules n‘a pu être mis en évidence. La modulation de l‘activité de l‘ATP synthase mitochondriale est également une cible thérapeutique prometteuse. Cette enzyme inverse son activité et hydrolyse l‘ATP durant l‘ischémie, conduisant à dépléter le pool d‘ATP intracellulaire et accélérer la survenue de la mort cellulaire. De nouvelles molécules ayant un effet similaire à l‘IF1 permettent de bloquer cette inversion d‘activité de l‘ATP synthase, de préserver l‘ATP et donc d‘améliorer la survie cellulaire par un effet de type préconditionnement ischémique. Ces 2 techniques, très différentes mais non antinomiques, pourraient faire partie de l‘arsenal thérapeutique dans les années à venir / Cardiovascular diseases are a major problem of public health management. Ischemic and pharmacological pre and postconditioning should significantly improve the prognosis of patients suffering from myocardial ischemia/reperfusion. However, the morbi-mortality of these patients is still high and research must remain active. The first results of myocardial stem cell therapy show that we cannot regenerate myocardium but a recent meta-analysis reported positive effects that can be explained through a paracrine mechanism. Mesenchymal stem cells protect ischemic cardiomyocytes from reperfusion injury through a paracrine activation of the PI3kinase/Akt pathway in a similar way to ischemic postconditioning. The mediators of this protection could be growth factors such as VEGF or IGF-1 though we couldn’t demonstrate a direct effect of one or the other. Modulating the activity of the ATP synthase during ischemia is another promising therapeutic target. This enzyme reverses its activity and hydrolyses ATP when the supply in oxygen is impaired. This leads to the reduction of the cellular pool of ATP and accelerates cell death. We identified new small molecules with a similar effect to IF1 that can selectively inhibit the reverse activity of the ATP synthase, preserve ATP and thus increase cell survival in a preconditioning-like effect. These two different techniques could be part of the therapeutic arsenal against ischemia/reperfusion in the next decades.