Si l'intérêt nutritionnel des acides gras polyinsaturés (AGPI) n-3 dans la prise en charge et la prévention des dysfonctions associées au syndrome métabolique, est bien établi. Les mécanismes d'action spécifiques sous-jacents aux effets bénéfiques de cette famille d'acides gras sont encore en cours d'étude. L'objectif de ces travaux était d'explorer le rôle de l'acide alpha-linolénique ALA ou 18 :3 n-3, dans la modulation des voies affectant l'homéostasie de molécules bioactives dérivant du métabolisme secondaire des acides aminés (le monoxyde d'azote -NO- et le glutathion). L'hypothèse sous-jacente est que ces modulations pourraient expliquer, du moins en partie, le rôle des AGPI n-3 dans le maintien des fonctions biologiques contrôlées par ces métabolites (telles que la fonction endothéliale et le statut oxydant) et impliquées de près dans la physiopathologie du syndrome métabolique. Notre intérêt a porté particulièrement sur la voie de régulation génique via le PPARα et sur son implication dans le contrôle des gènes du métabolisme des acides aminés par l'ALA. Nous avons exploré chez la souris de type sauvage et invalidée pour le PPARα, l'effet de l'apport alimentaire d'ALA dans le cadre de régime normo- ou hyper-lipidiques sur les voies du métabolisme secondaire de l'arginine et de la cystéine. En parallèle nous nous sommes focalisés sur les effets de l'ALA au niveau vasculaire en utilisant un modèle de cellules endothéliales bovines en cultures. De ce travail de thèse s'est dégagé que l'ALA module effectivement le métabolisme secondaire de l'arginine et de la cystéine. L'apport d'ALA (à hauteur de 11% et 42% de l'apport énergétique) augmente la production de NO sans affecter l'expression hépatique des enzymes contrôlant l'utilisation de l'arginine (NOS et ARG). L'apport d'ALA (11%) augmente le pool hépatique du glutathion, alors que les plus forts apports d'ALA (42%) modulent l'expression des principales enzymes impliquées dans les voies d'utilisation de la cystéine (γGCL et CDO). Le PPARα ne semble pas être directement impliqué dans les effets observés de l'ALA, néanmoins, l'invalidation du PPARα rend le métabolisme secondaire des acides aminés plus sensible à la nature des acides gras alimentaire. Une meilleure biodisponibilité du NO et du glutathion suite à l'apport alimentaire d'ALA serait bénéfique pour la physiopathologie du syndrome métabolique. Il semble donc intéressant, à l'issus de ce travail, d'élaborer des études nutritionnelles validant ces effets de l'ALA chez l'homme dans une perspective de recommandations nutritionnelles.

La reconnaissance moléculaire constitue l'une des questions fondamentales les plus discutées dans le domaine de la chimie supramoléculaire. Cette thèse présente la conception, la synthèse et l'étude des propriétés de capsules hélicoïdales auto-organisées par repliement d'oligoamides aromatiques. Ces récepteurs sont constitués d'une chaîne oligomérique se repliant en hélice et comprenant une séquence d'unités codant pour des diamètres différents. Le repliement de l'oligomère donne naissance à une cavité pouvant accueillir des molécules invitées. La grande modularité des séquences, permettant une évolution contrôlée des structures des foldamères, donne lieu à la reconnaissance sélective et anticipée de substrats d'intérêts biologiques. Le phénomène d'encapsulation a été mis en évidence en solution par spectroscopie RMN et CD, et dans le solide par diffraction des rayons X.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le léiomyome utérin est la pathologie utérine la plus fréquente chez les femmes en âges de procréer. Des résultats précédent obtenus avec les cellules ELT3, une lignée de cellules de léiomyomes de rat, ont montré que l'acide lysophosphatidique (LPA) activait les MAP kinases ERK1/2 via le récepteur LPA1 couplé à la protéine Gi et l'activation de Raf, Ras et de MEK. Durant ce travail, nous avons caractérisé l'activité phosphatase responsable de la dégradation du LPA dans cette lignée de cellules ELT3. Nous avons montré que le LPA était dégradé exclusivement par la lipide-phosphate phosphatase 1 (LPP1), seule isoforme exprimé dans les cellules ELT3. Dans un deuxième temps nous nous somme intéressés aux effets du diacylglycerol pyrophosphate (DGPP). Le DGPP est un médiateur lipidique qui, sous sa forme dioctanoyl (DGPP8:0), est décrit comme un antagoniste des récepteurs LPA1 et LPA3 chez les mammifères. Dans cette étude, nous montrons que le DGPP8:0 n'a pas d'effet antagoniste sur l'activation du module MAP kinase ERK1/2 par le LPA mais qu'il induit une activation de ERK1/2 dans plusieurs lignées de cellules de mammifères. En effet le DGPP active ERK1/2 à travers l'activation des PKC, Raf et MEK. De plus, nous montrons que l'activation induite par le DGPP repose sur sa déphosphorylation catalysée par une LPP. Nous montrons également que l'inhibition de LPP1 par le VPC32183 ou l'utilisation de siRNA dirigé contre la lipide phosphate-phosphatase 1 (LPP1) réduit l'activation ERK1/2 induite par le DGPP. Ceci montre que le DGPP active ERK1/2 via sa déphosphorylation en acide phosphatidique (PA8:0), catalysée par la LPP1. Enfin dans une dernière partie nous montrons que le myomètre sain, contrairement aux cellules ELT3, exprime à la fois la LPP1 et la LPP3. En étudiant l'effet de la surexpression de la LPP3 dans les cellules ELT3, nous avons observé que la LPP3 interagissait avec la LPP1 et qu'elle pourrait la séquestrer dans des compartiments membranaires internes. Cette séquestration entraine une diminution de l'actvité ecto-LPP au profit de l'activité intracellulaire qui pourrait réguler négativement la production de seconds messagers phospholipidiques. Ces résultats montrent l'importance des LPP dans la régulation des effets des phospholipides bioactifs et suggère un lien entre le caractère tumorale des cellules de léiomyomes et l'absence de la LPP3.

En l’absence de structures tridimensionnelles expérimentales des cytochromes P450 CYP26A1, CYP26B1 et CYP26C1, la caractérisation de leur substrats et ligands s’est basée sur l’analyse des modèles structuraux obtenus par modélisation par homologie avec la structure expérimentale du cytochrome P450 CYP120. La justesse des modèles a été validée par l’amarrage de l’acide rétinoïque all-trans dans des configurations compatibles avec les métabolites attendus. L’amarrage d’agonistes et d’antagonistes des récepteurs nucléaires RARs prédirent l’acide tazaroténique (TA) et l’adapalène comme des substrats potentiels. Les expériences in vitro confirmèrent la métabolisation de ces 2 médicaments par les CYP26s. L’analyse de la cinétique de sulfoxidation du TA par CYP26A1 and CYP26B1 a permis d’établir le TA comme la référence contrôle de l’activité de ces enzymes. Puis, la comparaison des modèles des CYP26s avec la structure cristalline de CYP2C8 a permis d’identifier des similarités structurales de leurs inhibiteurs. Une corrélation entre l’inhibition de CYP26A1 et de CYP2C8 par des inhibiteurs connus de CYP2C8 a été démontrée après détermination de leurs IC50 pour CYP26A1 et CYP26B1 en utilisant le TA comme substrat de référence. La mesure de l’inhibition in vitro fut ensuite utilisée pour évaluer la possibilité que les CYP26s soient impliquées dans des interactions médicamenteuses observées pour certaines molécules. Cette thèse caractérise et appuie le rôle encore mal connu des CYP26s dans la métabolisation in vivo de certains xénobiotiques ainsi que l’effet potentiel de leur inhibition qui favoriserait la survenue d'effets indésirables. / Without crystal structures to study the CYP26 family of drug metabolizing enzymes, homology models were used to characterize CYP26A1, CYP26B1 and CYP26C1 and to identify substrates and inhibitors of the enzymes. Computational models of each isoform based on structural homology to CYP120 were validated by docking all-trans retinoic acid, an endogenous ligand of CYP26. Docking of retinoic acid receptor agonists and antagonists suggested that tazarotenic acid (TA) and adapalene may be metabolic substrates for CYP26, data which was confirmed using in vitro metabolite identification assays. Phenotyping experiments determined that CYP26s played a major role in the metabolism of these compounds in vitro. The kinetics of TA sulfoxidation by CYP26A1 and CYP26B1 were characterized and the compound was proposed as an in vitro probe of CYP26 activity in single enzyme expression systems. Structural characterization efforts identified similarities between the CYP26 homology models and the known crystal structure of CYP2C8, in agreement with previously published reports. Using TA as a probe, the IC50’s of known CYP2C8 inhibitors was measured against CYP26A1 and CYP26B1, with a statistically significant correlation observed between CYP26A1 and CYP2C8. Additional in vitro and computational experiments were used to characterize the inhibition mechanism for the most potent inhibitors. The observed in vitro inhibition was then used to predict the likelihood of CYP26 inhibition being involved in clinically relevant drug interactions. As a whole, the results presented support the role of the CYP26s in the metabolism of xenobiotic compounds as well as in potential in vivo drug interactions.

Malgré les avancées thérapeutiques récentes, un nombre significatif de patients décèdent de leur cancer suite au développement de métastases. Les molécules conventionnelles de chimiothérapie ont un rôle pivot à ce stade, mais leur efficacité qui est dépendante de la dose, est limitée par leur toxicité aux tissus non tumoraux, par manque de spécificité. L’enjeu est de développer des approches spécifiques qui augmentent la toxicité de ces molécules pour les tumeurs sans affecter les autres tissus. L’acide docosahexaènoïque (DHA) est capable d’augmenter la sensibilité des tumeurs à la chimiothérapie de façon spécifique sans sensibiliser les tissus non tumoraux. Ce travail de thèse présente 1) une synthèse des études existantes supportant cette hypothèse, 2) l’évaluation de la faisabilité d’une supplémentation orale en DHA au cours de la chimiothérapie chez des patientes présentant un cancer du sein métastasé, 3) l’exploration des mécanismes impliqués dans la sensibilisation spécifique des tumeurs, 4) l’effet du DHA sur la perte de poids en cours de traitement, et 5) le profil d’incorporation du DHA au niveau des tumeurs et la relation avec son taux plasmatique. / Despite great therapeutic improvements, a significant proportion of patients still die from cancer, mainly because of the development of metastases. At this stage, treatments rely heavily on conventional chemotherapy, but their efficacy, which is dose-dependent, is limited by its toxicity to non-tumor tissues, as a result of their poor selectivity. The challenge is to develop approaches aimed at increasing chemotherapy cytotoxicity to tumor tissue while not affecting non-tumor tissues. Docosahexaenoic acid (DHA), a lipid of marine origin, has the potential to selectively sensitize tumor tissue to anticancer drugs without sensitizing nontumor tissues. This manuscript reports 1) a review of existing studies supporting this hypothesis, 2) an assessement of the feasiblility of supplementing breast cancer patients with DHA during an anthracycline-based chemotherapy for metastases, 3) an exploration of the mechanisms involved in the selective sensitization of tumors by DHA, 4) the effect of DHA on weight loss related to chemotherapy, and 5) the profile of DHA incorporation into tumor tissue and the relation with its level in plasma.

Ces travaux de thèse ont porté sur la conversion catalytique de l'acide aconitique (un co-produit de la filière canne à sucre) en molécules d'intérêt industriel. Par deux voies catalytiques. 1) Par catalyse homogène, hydrogénation de l'acide en polyols, a été étudiée dans un réacteur Batch à l'aide d'un complexe catalytique actif à base de Ru [Ru(acac)3/Triphos]. L'optimisation des différents paramètres réactionnels a été effectuée sur une réaction modèle, l'hydrogénation de l'acide succinique en 1,4-butanediol. Ultérieurement, ces conditions réactionnelles optimales ont été utilisées pour l'hydrogénation de l'acide aconitique et ont permis l'obtention d'un produit majoritaire, le 2-méthyl 1,4-butanediol. 2) Par catalyse hétérogène, la réaction d'hydro-cyclisation de l'acide aconitique en MTHF ou en lactones, a été réalisée en réacteur continue en présence de catalyseurs à base de cuivre en partant de solutions d'acide aconitique dans l'éthanol. Les conditions de test catalytiques et la synthèse du catalyseur ont été optimisées. Les caractéristiques des différents catalyseurs testés ont été réalisées en faisant recours à des techniques analytiques complémentaires (SBET, Analyse chimique, DRX, XPS et MET) afin de corréler les propriétés de surface à l'activité catalytique / This thesis is focused on the catalytic conversion of aconitic acid (a co-product of sugarcane industry) into molecules of industrial interest, by two catalytic ways. 1) By homogeneous catalysis, the acid hydrogenation into polyols, was carried out in a batch reactor using a Ru complex [Ru(acac)3/Triphos]. The various reaction parameters was optimized in the model reaction of hydrogenation of succinic acid into 1.4-butanediol. Subsequently, these optimal reaction conditions were used for the hydrogenation of aconitic acid and resulted to a predominant formation of 2-methyl 1,4-butanediol. 2) By heterogeneous catalysis, the hydro-cyclization reaction of aconitic acid into MTHF or lactones, was performed in a continuous reactor in the presence of copper catalysts, using aconitic acid solutions in ethanol as substrate. The different conditions of the catalytic test and catalyst synthesis was optimized. Furthermore, the different catalysts tested in this thesis work was characterized using complementary techniques (BET, Elementary analysis, XRD, XPS and TEM) in order to correlate the superficial properties to the catalytic activity

Ce travail étudie l’obtention de phospholipides structurés enrichis en DHA et en acide caprylique (PC DHA-C8) par voie enzymatique. Deux voies de synthèse sont étudiées, l’acidolyse et l’estérification. Suite à un criblage enzymatique, la lipase retenue pour les deux voies de synthèse est TL-IM. Une optimisation des paramètres de la réaction d’acidolyse a été réalisée entre l’acide caprylique (C8:0) et la phosphatidylcholine de tournesol (PC) par le biais d’un plan d’expériences. Les conditions optimales déterminées sont une température de 38°C, une activité de l’eau de 0,7, une quantité d’enzyme de 15% de la masse en substrat ainsi qu’un rapport molaire C8:0/PC de 18. Ces conditions ont ensuite été utilisées pour l’acidolyse de phospholipides microalgaux riches en DHA issus de la microalgue Tisochrysis lutea afin d’obtenir de la PC DHA-C8. Les résultats n’ont pas été concluants. L’autre voie de synthèse étudiée est l’estérification par des lipases de la GPC, de l’acide caprylique et du DHA en milieu fondu. Cette réaction a été optimisée par la technique du pas par pas. Les paramètres étudiés sont la température, la quantité d’enzyme, le rapport molaire GPC/C8:0/DHA et l’application d’un vide. Pour l’obtention de PC DHA-C8, il faut fixer chacun de ces paramètres respectivement de la sorte : 45°C, 20% d’enzyme, un rapport molaire de 1/3/15 et un vide de 100 mbar. La production de PC DHA-C8, bien qu’optimisée ne dépasse pas 2% de rendement. Cependant, durant cette expérience, il a été constaté une forte production de LPC DHA, atteignant 16% sans optimisation des paramètres de synthèse. / The enzymatic synthesis of structured phsopholipids enriched in DHA and caprylic acid (PC DHA-C8) is studied. Two different ways are studied, acidolysis and esterification. An enzymatic screening led to the choice of the immobilized lipase from Thermomyces lanuginosa (TL-IM) for the 2 reactions. Parameters of the acidolysis reaction between carpylic acid (C8:0) and sunflower phosphatidylcholine (PC) were optimized by means of an experimental design. The optimum conditions determined are a temperature of 38°C, an aw of 0.7, an amount of enzyme of 15% of the mass of substrate and a molar ratio of C8:0/PC of 18. These conditions were applied to the acidolysis of microalgal phospholipids from T. lutea, rich in DHA, in order to produce PC DHA-C8. The other studied reaction is the lipase catalyzed esterification of GPC with C8:0 and DHA in a solvent-free medium This reaction has been optimized by studying each factor independently. The parameters studied are the temperature, the amount of lipase, the molar ratio GPC/C8:0/DHA and the use of reduced pressure. In order to obtain PC DHA-C8, each of theses parameters are respectively set at: 45°C, 20% of enzyme, a molar ratio of 1/3/15 and a pressure of 100 mbar. The production of PC DHA-C8, although optimized, does not exceed a yield of 2%. However, during this experiment, a high production of LPC DHA is observed, up to 16% without optimization of the synthesis parameter.

Les bactéries rhizosphériques stimulatrices de croissance (PGPR) du genre Azospirillum sont utilisées commercialement pour leur capacité à stimuler la croissance et à augmenter le rendement des céréales via une relation associative complexe et peu comprise. L'objectif de cette étude a été d'utiliser les outils modernes de la métabolomique pour caractériser les mécanismes biochimiques activés par la souche A. lipoferum CRT1 chez son hôte, le maïs.L'analyse des contenus phytochimiques des racines, feuilles et sève ascendante a suggéré pour la première fois l'importance de la communication racine-feuille et des sucres simples dans l’augmentation de croissance et du potentiel de conversion photochimique de jeunes plantules par A. lipoferum CRT1. Une analyse transcriptomique a révélé un impact modéré au niveau des racines et des modifications de nombreux nœuds régulateurs des processus biologiques cellulaires des feuilles, dont ceux contrôlés par les auxines et l’acide abscissique. Des essais agronomiques conduits deux années consécutives sur quatre sites ont indiqué que l'augmentation de rendement par A. lipoferum CRT1 dérivait d’une sécurisation de la germination lors de stress environnementaux précoces et non de modifications des métabolomes (dont ceux liés à la nutrition azotée et phosphorée), de la croissance et du potentiel photosynthétique des plantules, des modifications qui étaient par contre liées aux contextes pédo-climatiques. La sécurisation de la germination était due à une accélération de la sortie de la radicule et de la consommation des sucres simples, et molécules apparentées, de la graine / Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) of the genus Azospirillum are used commercially for their capacity to stimulate the growth and enhance the yield of cereal crops via an intricate, complex and poorly understood associative relationship. The aim of this study was to use modern metabolomics tools to decipher the biochemical mechanisms activated by A. lipoferum CRT1 in its maize host.The analysis of the phytochemical contents of roots, leaves and ascending sap revealed for the first time the importance of root-to-shoot communication and of simple sugars in the enhancement of growth and photochemical conversion potential of young plantlets by A. lipoferum CRT1. A transcriptomic analysis showed moderate impact on roots and a coordinate modulation of several regulatory nodes of cellular biological processes, including some mediated by auxins and abscissic acid. Agronomic field trials conducted two consecutive years in four sites correlated yield enhancement by A. lipoferum CRT1 to the securing of seed germination during environmental stresses. No correlation was found with modifications of plantlets metabolomes (including those linked to nitrogen and phosphorus nutrition), growth and photochemical conversion potential which were found to depend on additional soil and climate cues. Germination securing was due to a speeding of radicule emergence and of seed simple sugars consumption

La réaction de décarboxylation de l’acide palmitique en n-pentadécane a été étudiée en réacteur discontinu en présence de catalyseurs bimétalliques de type Ni-Me (où Me=Fe, Cu ou Ag) supportés sur charbon actif. Ces catalyseurs ont été préparés à l’aide d’un robot haut débit disponible sur la plateforme REALCAT de l’UCCS par déposition-précipitation en utilisant l’hydrazine comme agent réducteur afin de mieux maitriser la taille des nanoparticules métalliques, leur distribution et leur degré de réduction. Ces derniers ont été caractérisés par ICP, adsorption d’azote, XPS, XRD et TEM afin d’obtenir des informations relatives à leurs compositions, leurs propriétés texturales, surfaciques et morphologiques. Dans cette étude, l’optimisation du procédé catalytique a également été étudiée pour divers paramètres de réaction pour les catalyseurs les plus prometteurs. D’une part, l’impact de l’ajout d’un second métal sur les performances des catalyseurs à base de nickel a été étudié, et, d’autre part, l’effet de la température, de la durée de réaction, des concentrations initiales en réactifs, de l’atmosphère réactionnelle et de la masse de catalyseur utilisée ont été investiguées. Dans ce contexte, le catalyseur bimétallique 10%Ni10%Cu/C convertit complètement l’acide palmitique avec une sélectivité de 95 % en n-pentadecane à 320 °C sous une atmosphère contenant 10% de H2 dans N2 et pour une pression initiale de 20 bar. La réaction s’est déroulée pendant 6 h. Ce catalyseur a présenté une excellente stabilité après trois tests de recyclage consécutifs / The catalytic decarboxylation of palmitic acid to n-pentadecane was studied in a batch reactor in the presence of bimetallic Ni-Me catalysts (where Me = Fe, Cu or Ag) supported on activated carbon. These catalysts were prepared using a high-throughput robot of the REALCAT platform of UCCS by deposition-precipitation using hydrazine as reducing agent. These catalysts were characterized by ICP, N2 adsorption, XPS, XRD and TEM in order to obtain information relative to their compositions, textural properties, surfaces and morphologies. In this study, the optimization of the catalytic process was also investigated for various reaction parameters for the most promising samples. The main studied parameters were, on the one hand, the impact of the addition of a second metal on the performance of the nickel-based catalysts and, on the other hand, the effect of temperature, reaction time, initial reactant concentrations, atmosphere and mass of catalyst used. The conclusion of this study is that the 10%Ni10%Cu/C completely converts palmitic acid with a selectivity of 95 % to n-pentadecane in 6 h, at 320 °C under 10% H2 in N2 at an initial pressure of 20 bar. This catalyst exhibited excellent recyclability after three consecutive tests