Depuis plusieurs années maintenant, les populations d'amphibiens sont en déclin, et ce, partout sur la planète. Le problème semble engendré par de multiples facteurs agissant de concert tels que le réchauffement climatique, l'augmentation des rayons ultraviolets, l'introduction d'espèces exotiques, l'augmentation des infections parasitaires et, probablement les deux plus importants, l'altération et la contamination de l'habitat. En ce qui concerne la pollution de l'habitat, la contamination d'origine agricole peut affecter grandement les amphibiens vivant à proximité de régions rurales. Avec l'avènement de l'agriculture intensive, sont en effet arrivés les nombreux pesticides que l'on retrouve maintenant dans plusieurs cours d'eau. Les contaminants d'origine agricole peuvent être la cause de nombreux problèmes de santé chez les amphibiens. Chez les grenouilles vivant à proximité de zones agricoles, des malformations sont souvent remarquées. Dès lors, une perturbation de l'homéostasie des rétinoïdes, des molécules notamment impliquées dans le développement embryonnaire, a été soupçonnée. Certaines études démontrent d'ailleurs une altération des concentrations hépatique et plasmatique de ces molécules chez des grenouilles provenant de régions fortement agricoles. Ainsi, l'objectif de la présente étude était de vérifier si les concentrations plasmatique et hépatique des rétinoïdes étaient affectés par l'agriculture chez les ouaouarons, Rana catesbeiana. Pour ce faire, des ouaouarons ont été échantillonnés au cours des étés 2007 et 2008 à différents sites du bassin versant de la rivière Yamaska sélectionnés selon un gradient d'intensité agricole. Les analyses des niveaux de rétinol hépatique, de rétinol plasmatique et d'esters de rétinol hépatiques ont toutes été réalisées en chromatographie liquide à haute performance (HPLC). Les résultats démontrent une baisse du rétinol plasmatique au site de forte intensité agricole de la rivière Noire par rapport aux sites témoins pour les mâles échantillonnés en 2007 (p = 0,0006) et en 2008 (p = 0,01). Cependant, les concentrations des rétinoïdes hépatiques chez les mâles provenant de ce site ne sont pas différentes du site témoin de Deborah Stairs. Les différences ne sont cependant pas significatives chez les femelles qui présentent de plus grandes concentrations de rétinol plasmatique que les mâles (p = 0,001 pour les deux années regroupées). Chez les mâles, la baisse du rétinol plasmatique jumelée à une concentration normale de rétinoïdes hépatiques suggère une altération du transport du rétinol pour les ouaouarons provenant du site de la rivière Noire. Le transport du rétinol étant assuré par deux protéines, la RBP (protéine de liaison au rétinol) et la TTR (transthyrétine), nous avons tenté de mesurer les niveaux de ces deux protéines dans le sang avec une méthode de HPLC par exclusion de taille. Nous avons également essayé de mesurer les taux de synthèse hépatique de ces molécules en RT-PCR. Bien que ces deux tentatives se soient avérées non concluantes, cette étude a permis de réaliser d'importants progrès en ce qui concerne la mise au point de ces deux techniques. La RBP et la TTR sont deux molécules importantes pour de nombreuses fonctions physiologiques, c'est pourquoi il apparaît essentiel de poursuivre ces travaux qui pourraient amener des avancées importantes dans le domaine de l'écotoxicologie aquatique et qui pourraient contribuer à expliquer un débalancement des rétinoïdes et un déclin des amphibiens. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Amphibiens, Rana catesbeiana, Contaminants agricoles, Rétinoïdes, Rétinol, Esters de rétinol, RBP, TTR, pesticides, écotoxicologie aquatique.

Les plantes médicinales sont une importante source thérapeutique partout dans le monde. Leur consommation repose pour une bonne part sur la croyance populaire voulant que les produits qui en sont dérivés puissent être consommés en toute sécurité. Cependant, les études portant sur les propriétés phytochimiques ou biologiques de plusieurs produits végétaux ont démontré l'action et le potentiel toxique de ces produits sur les systèmes cellulaires des mammifères. Par ailleurs, la consommation de métabolites végétaux pendant la grossesse est peu étudiée et on ne connaît pas l'action de ces produits sur le processus de placentation. Le placenta humain est à la fois un organe multifonctionnel indispensable au développement embryonnaire et une barrière non sélective au passage des substances entre la mère et le fœtus. Le processus de placentation humain mène à la formation d'un type de placenta où le sang maternel n'entre pas en contact direct avec le sang fœtal et le transfert de nutriment est fait à travers les cellules nommées syncytiotrophoblastes. En plus de produire les hormones qui assurent le maintien de la grossesse, ces cellules constituent un important site pour la régulation de l'homéostasie calcique fœtale dans laquelle sont impliqués plusieurs mécanismes de transfert. En nous basant sur les rapports de littérature scientifiques faisant état des interactions entre les composants présents dans certains végétaux et les structures cellulaires chez les mammifères, nous avons émis l'hypothèse que les produits d'origine végétale peuvent affecter la différenciation cellulaire et le transport du Ca2+ par les cellules trophoblastiques. Ainsi, la présente thèse a pour but de caractériser l'effet de plantes médicinales sur la différenciation et sur le transport de Ca2+ par ces cellules in vitro. Pour la réalisation des tests biologiques, nous avons utilisé comme modèle in vitro les cellules de lignée JEG-3 et BeWo. Pour cette étude, les extraits bruts de trois plantes médicinales ont été choisis en fonction des critères taxonomique et ethopharmacologique; il s'agit de Hypericum perforatum, Genipa americana et Lantana macrophylla. Nous avons aussi observé l'effet de l'hypericine, une antraquinone isolée de Hypericum perforatum qui sert à standardiser l'extrait brut commercial. La caractérisation de l'effet de ces plantes sur la différenciation et le transport du Ca2+ a été réalisée à travers le dosage de l'hormone hCG, la fusion cellulaire, l'activation des voies de signalisation impliquées dans la différenciation cellulaire, l'influx de Ca2+ et la régulation génomique à travers l'expression des protéines de liaison et de transport du Ca2+. Aussi, nous avons réalisé la caractérisation chimique de Genipa americana et Lantana macrophylla. De façon générale, les trois plantes étudiées ont affecté le système cellulaire des trophoblastes in vitro. Les résultats obtenus de l'étude de Hypericum perforatum et hypericine ont démontré que, de manière différenciée, ces deux produits peuvent affecter l'influx de Ca2+ intracellulaire des cellules JEG-3 à travers la régulation de l'expression des protéines du transport du Ca2+. Les résultats de l'effet de Genipa americana sur les cellules BeWo ont démontré que l'extrait éthanolique de cette plante peut affecter la viabilité/prolifération cellulaire et interférer dans la voie de signalisation de MAPK; la présence unique de stéroïdes dans l'extrait éthanolique des fruits de Genipa americana indique probablement une action de ces métabolites sur les voies de MAPK. L'étude de l'effet de l'extrait éthanolique des feuilles de Lantana macrophylla sur l'influx du Ca2+ de cellules JEG-3 a indiqué une importante action de cet extrait sur l'homéostasie calcique caractérisée par l'augmentation de la concentration interne de Ca2+ et aussi par l'augmentation de l'expression des protéines liant le calcium; par ailleurs, l'activation des voies des MAPK à court et long terme ainsi que la diminution significative de l'hormone hCG ont démontré son interférence sur la différenciation des cellules BeWo. De plus, la caractérisation chimique de l'extrait de Lantana macrophylla a révélé la présence de trois triterpènes: les acides oléanolique, ursolinique et lantanolique, ce qui indique l'implication de ces substances dans l'homéostasie et la différenciation des cellules trophoblastiques. En conclusion, nous avons pu démontré, avec l'utilisation des modèles in vitro JEG-3 et BeWo, l'effet toxique distinctif de certaines plantes médicinales sur la formation et la fonction du placenta. L'ensemble des résultats indique que ces produits d'origine végétale peuvent induire des effets défavorables à la formation du placenta et/ou au développement du fœtus pendant la grossesse. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : trophoblastes, plantes médicinales, transport du calcium, différenciation cellulaire.

Nous nous sommes tout d'abord familiarisé à la synthèse de tétrahydroisoquinoléines incorporant des structures hétérocycliques. Cette méthode a été adaptée à la préparation d'intermédiaires synthétiques de type (1,3')-bis-tétrahydroisoquinoléines. Ces composés ont servi de plateforme à la synthèse des pipérazines polycycliques recherchées. Les propriétés biologiques de ces composés ont été étudiées par le biais d'une collaboration avec le « Centre for Molecular Drug Design » de l'Université de Salford (Grande-Bretagne) sous la supervision du Professeure Sylvie Ducki.<br />Pour la synthèse de dérivés des ecteinascidines, nous avons également étudié une nouvelle méthode de fonctionnalisation des positions benzyliques afin d'incorporer des fonctions soufrées nécessaires à la construction de ces alcaloïdes. Cette méthode a été développée sur un substrat modèle obtenu à partir de la L-DOPA par Substitution Nucléophile Oxydante (SNOx) en présence du réactif 1,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone.<br />Enfin, nous avons réalisé la synthèse de précurseurs hautement fonctionnalisés nécessaires à la synthèse des phthalascidines. La synthèse de précurseurs de type α-amino-alcool a été réalisée à partir de deux composés aromatiques commerciaux : le sésamol et le 3-méthylcathécol. Ces intermédiaires ont été envigagés dans la séquence réactionnelle mise au point préalablement et permettant d'accéder à la phthalascidine 650.

En étudiant des modèles de cellules souches, nous avons montré que l'induction des oscillations dans des myocytes ventriculaires normaux inexcitables n'est pas possible en les connectant à des cellules souches. Jusqu'à aujourdhui, cette induction n'a jamais été démontrée même sous de bonnes conditions. Les résultats référencés [5],[4] ne font apparaître qu'une augmentation de la fréquence d'oscillation (soit dans les cellules en culture, soit dans le coeur).<br />Les oscillations ne deviennent possibles que pour les myocytes qui ont un seuil d'excitation des oscillations induites bien plus bas que la normale. Seules les méthodes qui diminuent le niveau d'expression de courant IK1 donnent des résultats. <br />Il existe une autre approche, qui consiste à ne pas connecter directement les cellules souches à des myocytes, mais à d'autres types de cellules cardiaques avec un seuil d'excitation très bas. De cette façon, des oscillations sont induites sans avoir à modifier le courant IK1 . Ces cellules transitoires pourront être des cellules AV node, de Purkinje ou des cellules voisinant SA node.<br />Pour amener un tissus cardiac à oscillation, les pacemakers artificiels de petite taille exigent des courants d'une magnitude bien plus élevée que dans les expériences menées avec des paires de cellules ou des cultures. Pour éviter ce problème, la taille des pacemakers artificiels doit être plus grande que la constante électrotonique ?<br />Pour le courantpacemaker, la plupart des expérimentateurs ont l'habitude de ne mesurer que l'inactivation. Cette seule mesure ne suffit pas pour étudier les oscillations. Les définitions incluant à la fois inactivation et activation du courant pacemaker doivent prévaloir contrairement à la tradition dans le domaine.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences : Océanologie biologique. Environnement marin : Toulon : 2005. / Titre provenant du cadre-titre. Bibliographie p. 277-301.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. 44 f. : ill. Bibliogr. f. 41-44.

Thèse de doctorat : Biologie moléculaire : Strasbourg 1 : 2007. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 116-131.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Tours : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Le Zinc (Zn) est un métal important pour de nombreux processus physiologiques, notamment dans le métabolisme osseux. Cette étude a pour objectif d'évaluer l'implication possible de transporteurs de zinc (ZIP) dans l'influx de Cd dans la cellule. Le cadmium (Cd), métal cancérigène pour l'homme est suspecté d'emprunter certains ZIP, en particulier ZIP4 responsable de l'absorption intestinale du Zn, par mimétisme ionique. Des études montrent que ZIP8 participe à l'accumulation de Cd dans certains tissus. Parallèlement à la lignée cellulaire intestinale Caco-2, indifférenciés (J7) et différenciés (J21), la lignée ostéoblastique MG63 a été choisie. L'expression d'acide ribonucléique messager (ARNm) de ZIP 1, 4, 8 et hZTL1 a été déterminée par transcription inverse et polymérisation en chaîne (RT-PCR). Dans les cellules Caco-2, l'expression de ZIP8 et de hZTL1 est stable, celle de ZIP4 augmente avec la différenciation tandis que l'expression de ZIP1 diminue avec celle-ci. Les cellules MG63 expriment les ZIP et hZTL1 à des niveaux comparables. La détection par immunofluorescence de ZIP4 à la membrane des cellules Caco-2 confirme les résultats obtenus par RT-PCR. Le transport de 109Cd (0.5 µM) a été mesuré dans plusieurs conditions expérimentales afin de tester une éventuelle compétition entre le Zn, le Cd et le manganèse (Mn). Dans les cellules Caco-2 (J7, J21), les pourcentages d'inhibition (70% du transport saturable) par le Zn et le Mn sont comparables. Dans les cellules MG63, l'accumulation de 109Cd est plus fortement inhibée par le Zn que par le Mn. L'ajout de HCO3- augmente l'inhibition par le Zn et le Mn. Ces résultats suggèrent que ZIP8 et ZIP4 sont impliqués en partie dans l'accumulation de Cd. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cellules Caco-2, cellules MG63, zinc, ZIP4, ZIP8, cadmium

Les activités militaires sont la source d'une contamination importante des sols par des matériaux énergétiques ou explosifs tels que le HMX, le RDX ou le TNT et par de nombreux métaux. Cette situation se rencontre notamment au Canada. La toxicité individuelle (et même de certains mélanges) de ces contaminants est bien connue et laisse, à priori, présager de risques pour les organismes et les écosystèmes. Cependant, la forme sous laquelle se retrouvent les contaminants porte à croire que leur biodisponibilité pourrait être limitée. Celle-ci constitue donc un facteur clé, comme dans la plupart des cas de pollution. Or, il s'agit d'un paramètre qui résulte de plusieurs processus relevant de plusieurs disciplines différentes d'où la difficulté d'en cerner la notion et la pluralité de définitions qu'on en trouve. Dans cette étude, nous avons considéré la biodisponibilité comme une variable à caractère toxicologique et la bioaccessibilité comme une variable chimique, incorporée à la biodisponibilité. De par sa nature même, la quantification de la biodisponibilité requiert une approche intégrée incluant des indicateurs biologiques et chimiques pertinents. Dans un premier volet, deux sols de texture très différente (l'un prélevé sur une base militaire et l'autre, de type forestier) ont été amendés avec du Pb ou du HMX puis évalués quant à leur toxicité envers Eisenia andrei et leur biodisponibilité respective. Nous avons aussi déterminé l'incidence de la présence de vers sur le pH du sol et sur la bioaccessibilité du Pb et les teneurs de HMX soluble. La présence de vers a fait augmenter significativement le pH du sol de type militaire mais aucun effet n'a été relevé dans le sol forestier. En contrepartie, la bioaccessibilité du Pb à la fin de la période d'exposition était significativement réduite dans le premier cas mais augmentée dans le second. Aucune variation significative de cet ordre n'a été observée avec le HMX. En outre, la bioaccessibilité du Pb et les concentrations en HMX soluble étaient supérieures dans le sol provenant de la base militaire. En termes de toxicité, le Pb et le HMX se sont avérés tous deux significativement plus toxiques dans le sol d'origine militaire que dans le sol forestier (CE₅₀ pour effets sur la reproduction de E. andrei de 81 mg.kg¯¹ contre 1068 pour le Pb et 9.1 contre 3l pour le HMX). Une différence de biodisponibilité est donc fort vraisemblablement à l'origine de l'écart de toxicité constaté entre les deux sols. Une seconde étude a porté sur la biodisponibilité et la toxicité des contaminants dans les sols d'une base militaire canadienne. Nous y avons mesuré des indicateurs chimiques comme les teneurs en contaminants, des paramètres toxicologiques conventionnels et une batterie de biomarqueurs (enzymes antioxydants, détoxication et paramètres lysosomiaux) chez E. andrei. Nos résultats indiquent que ces sols sont contaminés par du HMX et plusieurs métaux dont les principaux sont le Cu, le Pb, le Zn, le Bi, le Cr, le Ni et le Cd. Les substances les plus accessibles dans les sols étaient le HMX ainsi que le Bi, le Pb, le Zn et le Cd. Tout comme pour le sol militaire témoin utilisé lors des expériences avec ajout de toxique, le pH de la majorité des sols était plus élevé au terme de la période d'exposition. Quant aux concentrations tissulaires des contaminants chez E. andrei, les éléments prépondérants étaient le Cu, le Zn et le Bi. L'accumulation préférentielle de ces substances pourrait s'expliquer en termes de bioaccessibilité, de mécanisme de détoxication ou de compétition entre certains éléments comme le Bi et le Pb. A l'exception d'un sol dans lequel de la létalité a été observée, les résultats de toxicité chez E. andrei étaient de nature sous-létale avec toutefois une inhibition complète de la reproduction dans les échantillons contaminés. Les réponses majeures des biomarqueurs étaient une augmentation de l'activité de la superoxyde dismutase et une réduction du temps de rétention du rouge neutre (fragilisation de la membrane Iysosomiale). La réponse du rouge neutre concorde avec les gradients de métaux dans les sols. Quant à l'effet sur la SOD, nous postulons que le HMX pourrait générer un stress oxydant responsable de son activation. En dernière partie de notre travail, nous avons soumis les résultats rapportés dans la section précédente à une analyse statistique relativement complexe. Au moyen de modèles et d'outils propres à mettre en lumière des associations entre les variables potentiellement impliquées dans la biodisponibilité nous avons tenté de dégager une évaluation synthétique de la biodisponibilité dans ces sols de type militaire. Nous avons exploré les régressions linéaires entre les caractéristiques physico-chimiques du sol et les concentrations de contaminants bioaccessibles, d'une part, ainsi qu'entre ces dernières et les réponses des biomarqueurs ou les concentrations dans les tissus, d'autre part. Une récente procédure de compilation d'un indice global de biomarqueurs a finalement été appliquée sur les sols étudiés afin d'obtenir un indicateur de leur qualité. Les régressions linéaires obtenues confirment l'existence d'une corrélation inverse entre le pH et la disponibilité des métaux d'une part et le potentiel de sorption des argiles, de la matière organique et des oxydes métalliques amorphes d'autre part. Des équations ont même été dérivées pour le Bi et le HMX (composés peu caractérisés jusqu'ici). Une relation marquante est ressortie entre les concentrations de contaminants bioaccessibles et les biomarqueurs, notamment la contribution du HMX à l'activité de la SOD, ce qui corrobore l'hypothèse d'un potentiel prooxydant du HMX. Enfin, les indices intégrés de biomarqueurs quant à la qualité des sols militaires concordent tant avec les niveaux de contamination qu'avec les réponses et la sensibilité des différents biomarqueurs. Globalement, les résultats générés dans la présente étude de la biodisponibilité envoient donc aux gestionnaires de ces sols militaires un signal à l'effet que plusieurs substances délétères pour l'environnement y sont peut-être plus biodisponibles qu'on ne le croyait, ce qui en augmente d'autant les risques pour les organismes vivants. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Approche intégrée, Biodisponibilité, Bioaccessibilité, Biomarqueurs, Eisenia andrei, Explosifs, Métaux, Sols.