L’arthrose (OA) est une maladie articulaire dégénérative à l’étiologie complexe et diverse. Les travaux de ces dernières années ont démontré que l’OA est une pathologie affectant tous les tissus de l’articulation incluant le cartilage, la membrane synoviale et l’os sous-chondral. L’OA se traduit par une déstructuration et une perte de fonctionnalité de l’articulation, et est principalement caractérisée par une perte de cartilage articulaire. L’inflammation de la membrane synoviale joue un rôle déterminant dans la progression de l’OA, toutefois elle serait secondaire à la dégradation du cartilage. De plus, l’os sous-chondral est également le siège de nombreuses transformations lors de l’OA. Il est fortement suggéré que ces changements ne correspondent pas seulement à une conséquence, mais pourraient être une cause du développement de l’OA impliquant une communication entre ce tissu et le cartilage. Il est maintenant bien établi que les voies inflammatoires et cataboliques jouent un rôle crucial dans l’OA. C’est pourquoi, nous avons étudié l’implication d’une nouvelle famille de récepteurs membranaires, les PARs, et plus particulièrement le PAR-2 dans les voies physiopathologiques de l’OA. Notre hypothèse est que l’activation de PAR-2 au cours de l’OA est un phénomène majeur du développement/progression de la maladie faisant du récepteur PAR-2 un candidat privilégié pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques ciblant non seulement le cartilage mais aussi l’os sous-chondral. Pour cette étude, nous avons travaillé in vitro avec des chondrocytes (Cr) et des ostéoblastes (Ob) OA respectivement du cartilage et de l’os sous-chondral du condyle fémoral humain. Nos résultats ont démontré que PAR-2 était plus exprimé dans les Cr et les Ob OA que dans les cellules normales. Par ailleurs, PAR-2 est régulé positivement par certains facteurs retrouvés au cours de l’OA comme l’IL-1β, le TNF-α et le TGF-β dans les Cr OA, et par l’IL-1β, le TNF-α et la PGE2 dans les Ob OA. De plus, les principaux facteurs cataboliques et inflammatoires, soit la MMP-1, la MMP-13 et la COX-2 sont produits en quantité plus élevée suite à l’activation du récepteur dans le cartilage OA. De même, l’activation de PAR-2 dans les Ob OA conduit à une production accrue de facteurs pro-résorptifs tels que RANKL, l’IL-6, la MMP-1 et la MMP-9, et à l’augmentation de l’activité pro-résorptive de ces cellules. En outre, dans les deux types tissulaires étudiés, l’activation de PAR-2 augmente l’activité de certaines protéines de la famille des MAPKinases comme Erk1/2, p38 et JNK. Finalement, nous avons conclu notre étude en employant un modèle in vivo d’OA induite chez la souris sauvage et déficiente pour le gène PAR-2. Nos résultats ont démontré que l’absence d’expression et de production de PAR-2 influençait le processus inflammatoire et les changements structuraux affectant à la fois le cartilage et l’os sous-chondral, conduisant à un ralentissement du développement de l’OA. Nos travaux de recherche ont donc permis de montrer que le récepteur PAR-2 est un élément majeur du processus OA en agissant sur les voies cataboliques et inflammatoires du cartilage, et sur le remodelage tissulaire de l’os sous-chondral. Mots-clés : Arthrose, chondrocyte, cartilage, ostéoblaste, os sous-chondral, PAR-2, MMPs, COX, ILs, RANKL, résorption osseuse, MAPKinase, catabolisme, inflammation / Osteoarthritis (OA) is a complex degenerative articular disease. Recent studies have shown that OA is a pathology affecting all the tissues of the joint including the cartilage, the synovial membrane and the subchondral bone. OA is regarded as destruction and a loss of functionality of joint, and is mainly characterized by a loss of articular cartilage. The synovial inflammation also plays a key role in the progression of OA; however, it is believed to be secondary to cartilage degradation. In addition, there are also in the subchondral bone numerous changes which occur during the course of the disease. It is strongly suggested that these changes in subchondral bone are not just a consequence but could be a cause of the development of OA, thus involving a cross-talk between this tissue and the cartilage. It is now well established that inflammatory and catabolic pathways play a crucial role during OA. This is why we have engaged the study of the involvement of a new family of membranous receptors, the PARs, and more particularly PAR-2 during the pathophysiological process of OA. Our hypothesis is that PAR-2 activation during OA course is a major phenomenon for the development/progression of the disease, and that PAR-2 seems a suitable candidate for the development of new therapeutic approaches targeting not only the cartilage but also the subchondral bone. Thus, we have performed in vitro studies on OA chondrocyte (Cr) and osteoblasts (Ob) cells issued respectively from human femoral condyle cartilage and subchondral bone. Our results showed that PAR-2 was expressed at a higher level in the OA Cr and Ob compared to normal cells. Moreover, PAR-2 is found to be positively regulated by some factors present during the course of OA, such as IL-1β, TNF-α and TGF-β in the OA Cr, and IL-1β, TNF-α and PGE2 in the OA Ob. In addition, the main catabolic and inflammatory factors including MMP-1, MMP-13 and COX-2 are enhanced following PAR-2 receptor activation in the OA cartilage. Similarly, the activation of PAR-2 in OA Ob lead to an increased production of pro-resorptive factors such as RANKL, IL-6, MMP-1 and MMP-9, and an increased pro-resorptive activity of these cells. In addition, in both tissue types, PAR-2 activation increases the activity of certain protein MAPKinases family such as Erk1/2, p38 and JNK. Finally, we have performed an in vivo study using an OA induced model in wild-type and PAR-2 gene knock-out mice. Our results demonstrated that the absence of PAR-2 expression and production influenced the inflammatory process and structural changes affecting the cartilage and the subchondral bone, leading to a slowing down of OA development. Our research investigation have bring to light that PAR-2 receptor is a key element during OA process by acting on the cartilage catabolic and inflammatory pathways as well as the tissue remodelling of the subchondral bone. Keywords : Osteoarthritis, chondrocyte, cartilage, osteoblast, subchondral bone, PAR-2, MMPs, COX, ILs, RANKL, bone resorption, MAPKinase , catabolism, inflammation

Clostridium thermocellum is a gram-positive, acetogenic, thermophilic, anaerobic bacterium that degrades cellulose and carries out mixed product fermentation, catabolising glucose to acetate, lactate, and ethanol under various growth conditions, with the concomitant release of H, and CO2. We have begun to investigate H2-production by C. thermocellum ATCC 27405 cultured in media containing different carbon sources, including glucose, cellobiose, crystalline cellulose, a-cellulose, paper, and delignified wood fibres. We have detected formate synthesis by C. thermocellum ATCC 27405 cultured on both cellobiose and a-cellulose. While formate synthesis has been reported for one strain of Clostridium thermocellum (strain I-1-B), numerous fermentation studies of C. thermocellum 27405 have failed to detect the presence of formate. Formate production was detected throughout growth, and pyruvate:formate lyase (PFL) enzyme activity was detected in late log and stationary phase in extracts of C. thermocellum cultured on cellobiose. Formate synthesis competes with the production of hydrogen (H2) as a fermentation end-product, and thus negatively impacts H2 yields. Bioinformatic analyses of the C. thermocellum genome identified genes encoding key enzymes in pyruvate catabolism pathways, including two putative lactate dehydrogenases (LDH), one PFL. four pyruvate:formate lyase activating enzymes, and at least three putative pyruvate:ferredoxin oxidoreductase (POR) or POR-like enzymes. Our data suggests that hydrogen may be generated through the action of either a Ferredoxin (Fd)-dependent NiFe hydrogenase, often referred to as "Energy-converting Hydrogenases" (Ech), or via NAD(P)H-dependent Fe-only hydrogenases which would permit H2 production from NADH generated during the glyeeraldehyde-3-phosphate dehydrogenase reaction. Furthermore, our findings show the presence of multiple genes putatively encoding NADH:Fd oxidoreductase; suggesting a possible mechanism in which electrons could be transferred from NADH to ferredoxin. The elucidation of pyruvate catabolism pathways and mechanisms of H2 synthesis is the first step in developing strategies to increase hydrogen yields from biomass. My studies have outlined the likely pathways leading to hydrogen synthesis in C, thermocellum ATCC 27405. The actual functional roles of these gene products during pyruvate catabolism and in H2 synthesis remain to be elucidated and will need to be confirmed using both expression analysis and protein characterization.

Clostridium thermocellum is a gram-positive, acetogenic, thermophilic, anaerobic bacterium that degrades cellulose and carries out mixed product fermentation, catabolising glucose to acetate, lactate, and ethanol under various growth conditions, with the concomitant release of H, and CO2. We have begun to investigate H2-production by C. thermocellum ATCC 27405 cultured in media containing different carbon sources, including glucose, cellobiose, crystalline cellulose, a-cellulose, paper, and delignified wood fibres. We have detected formate synthesis by C. thermocellum ATCC 27405 cultured on both cellobiose and a-cellulose. While formate synthesis has been reported for one strain of Clostridium thermocellum (strain I-1-B), numerous fermentation studies of C. thermocellum 27405 have failed to detect the presence of formate. Formate production was detected throughout growth, and pyruvate:formate lyase (PFL) enzyme activity was detected in late log and stationary phase in extracts of C. thermocellum cultured on cellobiose. Formate synthesis competes with the production of hydrogen (H2) as a fermentation end-product, and thus negatively impacts H2 yields. Bioinformatic analyses of the C. thermocellum genome identified genes encoding key enzymes in pyruvate catabolism pathways, including two putative lactate dehydrogenases (LDH), one PFL. four pyruvate:formate lyase activating enzymes, and at least three putative pyruvate:ferredoxin oxidoreductase (POR) or POR-like enzymes. Our data suggests that hydrogen may be generated through the action of either a Ferredoxin (Fd)-dependent NiFe hydrogenase, often referred to as "Energy-converting Hydrogenases" (Ech), or via NAD(P)H-dependent Fe-only hydrogenases which would permit H2 production from NADH generated during the glyeeraldehyde-3-phosphate dehydrogenase reaction. Furthermore, our findings show the presence of multiple genes putatively encoding NADH:Fd oxidoreductase; suggesting a possible mechanism in which electrons could be transferred from NADH to ferredoxin. The elucidation of pyruvate catabolism pathways and mechanisms of H2 synthesis is the first step in developing strategies to increase hydrogen yields from biomass. My studies have outlined the likely pathways leading to hydrogen synthesis in C, thermocellum ATCC 27405. The actual functional roles of these gene products during pyruvate catabolism and in H2 synthesis remain to be elucidated and will need to be confirmed using both expression analysis and protein characterization.

本論文是以有生命的開放系統的觀點來描述與解釋組織內的資訊、知識、及智慧財產的整體作為一個知識體的存在與演化方式，以有別於目前許多學者以智慧資本偏向靜態觀點對於組織的知識的存在方式的描述。以系統科學與生理學及非線性的觀點來看待組織之內的知識價值累積過程，以有別於 Nonaka與 Takeuchi等以偏向機械論的觀點來看待組織內的知識形成過程。 本論文提出一個組織的知識系統理論，描述每一個存活著的經濟「組織」都有一個它賴以維生的「知識系統」，稱為「組織知識系統」。組織在處理資訊的同時，組織身實體部份發生的改變，其實是它的知識系統的知識價值新陳代謝發生在先所造成。理論的發展從Galarbith(1971)的組織處理資訊的方程式出發，以量子物理學家Schrödinger（1944）提出生物以負熵維生的理論及Wiener（1948）提出資訊是負熵的理論為依據，將Prigogine的耗散結構方程式轉換，得到「組織知識系統」是知識價值的「蓄積結構」的方程式。透過生理系統與知識系統的類比說明組織知識系統的知識價值的改變是其內部的同化作用與異化作用的總合。經由非線性模擬方程式的設計與模擬參數的組合選擇，模擬知識系統的知識價值在不同生命週期的變化，來說明知識系統的存在與演化方式。本論文研究的貢獻包括： 一、 在理論發展上，成功的將Galarbith的組織處理資訊的理論、Prigogine的耗散結構理論、Schrödinger的生物以負熵為食的理論及Wiener資訊等於負熵的理論，此四個理論整合為本論文的知識系統理論。 二、 在認識論的層次上，以活的開放系統的觀點描述組織裡的整個知識體的存在與演化方式。本體論的層次上，透過系統模擬及生理系統類比使知識系統的本體存在方式在認識論給出之後能被確立本體的存在。在方法論的層次上，由知識價值蓄積結構方程與非線性方程式的建立與聯結，使知識系統的知識價值在生命週期之中的變化的描述可被數量化。 三、 以知識系統內的新陳代謝類比清楚的說明整個知識系統的知識價值蓄積在不同生命週期階段的改變，是同化作用與異化作用的共同結果。 四、 知識系統的新陳代謝現象可由一個簡潔的非線性疊代方程式清楚說明，使以模擬來驗證直覺成為可能。 關鍵字：知識系統、耗散結構、蓄積結構、新陳代謝、同化作用、異化作用。 / This dissertation applies and extends a living open system view of organization in description and interpretation of being and becoming of knowledge body of organization，which is a metaphysical part of organization and constituted by information、knowledge and intellectual properties as elements of a living open system。This study provides a dynamic view of existence of knowledge in organization which is to critic and differentiate with contemplated intellectual capital theory with tendency toward a static aspect。System science approach、physiological analogy and non-linear model were applied in this study for describing the process of preservation of knowledge value in organization which is different with previous studies of Nonaka and Takeuchi with tendency toward the mechanic aspect of knowledge formation process in organization。 A theory of knowledge system of organization was developed which claimed every living economic organization who want to survive must rely on its knowledge system survive first。 Organization processes information，its physical part also is changing at the same time which is driving by knowledge value metabolism happened first in its knowledge system。To build the theory，a information processing theory (Galarbith, 1971)、a theoretical view of organism rely on feeding on negative entropy to survive (Schrödinger, 1944) and a theory of information is equal to negative entropy (Wiener, 1948) were integrated for converting the equation of dissipative structure theory of Prigogine to a equation of preservative structure theory of knowledge value of organization。On the analogy of knowledge system as a physiological system to interpret knowledge value change of knowledge system is the net of its system internal new knowledge value formation (termed anabolism) and existing knowledge value decay (termed catabolism)。Then this study uses non-linear equations to build mathematical models and selects different sets of simulation parameters to simulate knowledge value change in different life cycle stages of knowledge system to demonstrate being and becoming of knowledge system。The contributions of this study are： 1.On theory building，theories of Galarbith, Schrödinger, Wiener and Prigogine were successfully integrated into a theory of knowledge system of organization。 2. On the epistemological level，a living open system view was adopted to clearly describe the being and becoming of knowledge system of organization。On the ontological level，the physiological system analogy and non-linear system simulation make it is able to ensure the existence of knowledge system of organization。On the methodology level，the equation of preservation of knowledge value of knowledge system of organization was constructed and extended to linkage with non linear equations, make it feasible to qualitatively describe the knowledge value change in the whole life cycle of knowledge system of organization。 3. With an analogy of metabolism of physiological system and knowledge system of organization，it can be clearly explained that the knowledge value change of knowledge system is its sum of the system internal effect of anabolism and catabolism。 4. Metabolism of knowledge system can be clearly described via a concise non-linear equation，which makes it feasible to prove intuition by mathematical simulation。 Key Words：Knowledge System、Dissipative Structure、Preservative Structure、Metabolism、Anabolism、Catabolism。

De part son profil équilibré en acides aminés essentiels (AAE), la farine de poisson (FP) est la source protéique principale utilisée dans l’alimentation des crevettes d’élevage. Cependant, compte tenu des enjeux du développement durable de la production aquacole, son utilisation doit être réduite, et remplacée par d’autres sources protéiques comme les protéines végétales (PV), qui sont souvent carencées en lysine et méthionine mais riches en cystine. Les conséquences d’un tel changement alimentaire sont peu connues chez la crevette tigrée Penaeus monodon. Pour les évaluer, nous avons utilisédes aliments semi-purifiés reflétant les carences/excès en AA des PV pour estimer les besoins en protéine, lysine et méthionine pour l’entretien et la croissance. Tout en confirmant les données antérieures sur les besoins pour la croissance des stades postlarves, nous avons pu préciser la contribution de l’apport en ces deux acides aminés pour l’entretien. Au niveau métabolique, la variation de l’apport protéique (10, 30, 50% protéine brute) et la carence en méthionine (-30% par rapport au besoin) entraînent une modification de l’activité des enzymes du catabolisme des AA, mais pas celle des voies de reméthylation et transsulfuration. En revanche, et pour la première fois chez la crevette, nos résultats démontrent une épargne de la méthionine par la cystine (et la choline), soulignant l’importance de l’apport en AA soufrés totaux (methionine + cystine). Nos résultats illustrent aussi l’importance qu’il convient d’accorder à la disponibilité des AAE dans les études de remplacement de la FP par un mélange de PV pour améliorer l’utilisation azotée chez la crevette P. monodon. / Due to its well balanced essential amino acid (EAA) profile, fishmeal (FM) is the major protein source used in the formulation of aquafeed for cultured shrimp. To sustain farming systems, its incorporation, however, must be reduced and substituted by other protein sources less well nutritionally balanced, such as plant protein ( PP) which are often low in lysine and methionine but rich in cystine. The metabolic consequences of such a shift in dietary profile are not well known for the black tiger shrimp, Penaeus monodon. To describe these consequences, we used semi-purified diets limiting in lysine and methionine (to reflect PP profile) to determine juvenile requirements of protein, lysine and methionine for both maintenance and growth, applying a factorial approach. Our results confirm the previous data on growth requirement for post-larvalstages of P. monodon while also providing new data on maintenance requirements. At the metabolic level, a variation in the dietary protein level (10, 30, 50 % crude protein) and methionine (adequate or 30% lower) resulted in a significant change in the activity of transdeaminating enzyme, but not those of remethylation and transsulfuration. Nevertheless, we found for the first time that methionine utilisation for body protein accretion can be spared by cystine and choline (up to 50%) in this species, illustrating the importance to consider total sulphur AA supply. Our data also show that full consideration should be given to AA availability in order to develop practical diets with low FM levels for P. monodon.

OBJECTIF: Récemment, nous avons démontré que la modification du collagène type II (Col II) par le 4-hydroxynonénal (HNE), un produit de la peroxydation lipidique, est augmentée dans le cartilage arthrosique sans qu’on sache la signification de cette augmentation dans la pathogenèse de l’arthrose. L’objectif de cette étude vise à démontrer que cette modification affecte l’interaction chondrocytes/matrice extracellulaire (MEC) et en conséquence induit des changements phénotypiques et fonctionnels de ces cellules. METHODES: Des plaques de culture ont été préalablement cotées avec du Col II puis traitées avec du HNE (0.1-2 mM) excepté le puits contrôle. Les chondrocytes ont été ensuite ensemencés puis incubés pendant 48 heures. La viabilité des cellules est évaluée par le test MTT. Le Western blot est utilisé pour mesurer l’expression des molécules d’adhésion (l’ICAM-1 et l’intégrine α1β1), de la cyclooxygenase-2 (COX-2), du Col II ainsi que la phosphorylation de la p38 MAPK, ERK1/2 et NF-κB-p65. La RT-PCR en temps réel est utilisée pour mesurer l’expression de l’ARNm de l’ICAM-1, des intégrines α1β1, de la COX-2 et de la métalloprotéinases-13 (MMP-13). La détermination de l’expression de l’ICAM-1 à la surface des cellules est réalisée par cytométrie de flux. Des kits commerciaux ont servi pour mesurer le niveau de la MMP-13, de la prostaglandine E2 (PGE2), de l’activité de la caspase-8 et de la phosphorylation de la p38 MAPK, ERK1/2 et NF-κB-p65. RESULTATS: La modification du Col II par 0.2 mM HNE induit significativement l’expression des molécules d’adhésion telles que l’ICAM-1 et l’intégrine α1β1, de la MMP-13 sans avoir un effet sur la morphologie, la survie et le phénotype cellulaires. Nos résultats montrent aussi une forte augmentation de la phosphorylation de la p38 MAPK, d’ERK1/2 et de NF-κB-p65. Cependant, la modification du Col II par 2 mM HNE affecte la morphologie et la viabilité cellulaires et induit l’activité de la caspase-8. Elle inhibe fortement l’expression des integrines α1β1 et du Col II ainsi que la phosphorylation de l’ERK1/2 et de NF-κB-p65, mais par contre, induit significativement la production de la COX-2 et son produit la PGE2 ainsi que la phosphorylation de la p38 MAPK. Fait intéressant, le prétraitement des complexes HNE/Col II par 0.1 mM de carnosine empêche les changements phénotypiques et fonctionnels des chondrocytes. CONCLUSION : Ces nouveaux résultats suggèrent le rôle important de la modification du Col II par le HNE dans l’arthrose, en affectant le phénotype et le fonctionnement cellulaires des chondrocytes. La carnosine, par sa capacité de neutraliser le HNE, a révélé d’être un agent promoteur dans le traitement de l’arthrose. / OBJECTIVE: The regulation of cell phenotype and function by the surrounding environment is deeply altered by the oxidative modifications of extracellular matrix (ECM) components that modify their structural and functional properties. This modification may be one cause involved in cartilage degradation in osteoarthritis (OA). Type II collagen (Col II) was reported to be targeted for 4-hydroxynonenal (HNE) binding, a very reactive product of lipid peroxydation. In the present study, we investigated whether HNE-binding to Col II affects OA chondrocytes phenotype and function and then, we determined the protective role of carnosine treatment in preventing these changes. METHODS: Isolated human OA chondrocytes were seeded in control wells and in HNE/Col II adducts-coated plates and incubated afterwards for 48 hours. Adhesion molecules at protein and mRNA levels were determined by Western blotting, flow cytometry and real-time RT-PCR. Commercial kits were used to evaluate cell death, caspase-8 activity and levels of prostaglandin E2 (PGE2), matrix metalloproteinase-13 (MMP-13), MAPK and NF-κB-p65. Col II, cyclooxygenase-2 (COX-2), MAPK and NF-κB-p65 levels were assessed by Western blotting. RESULTS: After 48 hours of incubation, the modification of Col II by 0.2 mM HNE induced strongly the expression of ICAM-1, integrin α1β1, MMP-13 and slightly COX-2 as well as PGE2 release without affecting cell morphology and viability as well as Col II expression. However, the modification of Col II with 2 mM HNE induced shape changes of cells from typical chondrocyte-like polygon shape to round semi-detached, affecting cells viability and inducing caspase-8 activity. It inhibited the expression of ICAM-1, integrin α1β1 and Col II, but in contrast, induced strongly PGE2 release and COX-2 expression. All these effects were prevented by 0.1 mM carnosine treatment, an HNE trapping drug. Carnosine was added to HNE-modified, Col II-coated plates 1h before cell seeding. Upon examination of different signalling pathways involved in these responses, we found that modified Col II with 2 mM HNE inhibited strongly the phosphorylation of ERK1/2 and NF-κB-p65 but induced strongly p38 MAPK. In contrast, the results indicated that MAPK and NF-κB-p65 were activated when cells were incubated with modified Col II by 0.2 mM HNE. CONCLUSION: The interaction between chondrocytes and collagen-bound HNE modulates different signalling pathways via adhesion molecules regulation and consequently leads to the expression of catabolic and inflammatory factors. Carnosine was shown to be an efficient HNE trapping agent able to counteract these effects.

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Au cours de ma thèse, nous avons utilisé la truite arc-en-ciel, un poisson carnivore et modèle potentiellement pertinent du diabète, pour étudier des mécanismes de régulation du métabolisme intermédiaire hépatique par les nutriments (acides aminés (AA) et le glucose). Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux voies de signalisation de l’insuline et des acides aminés (Akt et mTORC1). Grâce à l’utilisation de rapamycine, un inhibiteur pharmacologique de mTORC1, nous avons montré que l'activation de mTORC1 stimule l'expression de gènes de la lipogenèse, de la glycolyse et du catabolisme des acides aminés, tandis que la voie de signalisation Akt inhibe celle des gènes impliqués dans la néoglucogenèse. Ces études ont été conduites dans le foie de truite ou en culture primaire d’hépatocytes de truite arc-en-ciel. En outre, nous avons démontré lors de stimulations à court terme in vivo et in vitro que l'expression hépatique des gènes de la lipogenèse est plus sensible à l'apport de protéines alimentaires ou d’AA qu’à l'apport de glucides ou de glucose. De plus, nous avons observé que des taux élevés d’AA conduisent, par le biais de l’activation de la voie de signalisation mTORC1, à une augmentation de l'expression des gènes lipogéniques mais surtout à une répression de l’inhibition de l’expression des gènes de la néoglucogenèse induite par l’insuline. Cet effet s’accompagne d’une augmentation de la phosphorylation de IRS-1 sur le résidu Ser302 qui pourrait être responsable de la baisse de phosphorylation d'Akt et par conséquent d’une inhibition de l’action de l'insuline. Enfin, en réalisant un test de tolérance au glucose chez des truites préalablement traitées avec de la rapamycine, nous avons conclu que la néoglucogenèse hépatique joue un rôle probablement majeur dans le contrôle de l'homéostasie glucidique chez la truite. Ainsi, une absence d’inhibition de la néoglucogenèse pourrait contribuer au maintien de l'hyperglycémie prolongée et au phénotype d’intolérance au glucose caractéristique des poissons carnivores. Cette thèse met en avant le rôle des protéines/AA dans la régulation du métabolisme intermédiaire de la truite et identifie certaines voies de signalisation cellulaire sollicités par les acides aminés pour réguler le métabolisme. Elle permet ainsi d’éclaircir certaines particularités nutritionnelles de la truite. / During my doctoral study, we used rainbow trout, a representative carnivorous fish and relevant diabetic model, to study the mechanisms underlying the regulation of hepatic intermediary metabolism by nutrients (amino acids (AAs) and glucose), and determine the potential involvement of insulin/Akt and mTORC1 signaling pathways in these regulations. Using acute administration of rapamycin, a pharmacological inhibitor of TOR, we first identified that mTORC1 activation promotes the expression of genes related to fatty acid biosynthesis, glycolysis and amino acid catabolism, while Akt negatively regulates gluconeogenic gene expression in rainbow trout liver and primary hepatocytes. Furthermore, we demonstrated hepatic fatty acid biosynthetic gene expression is more responsive to dietary protein intake/AAs than dietary carbohydrate intake/glucose during acute stimulations in vivo and in vitro. Moreover, we further showed that high levels of AAs up-regulate hepatic fatty acid biosynthetic gene expression through an mTORC1-dependent manner, while excessive AAs attenuate insulin-mediated repression of gluconeogenesis through elevating IRS-1 Ser302 phosphorylation, which in turn impairs Akt phosphorylation and dampens insulin action. Finally, using glucose tolerance test and acute inhibition of rapamycin, we concluded that hepatic gluconeogenesis probably plays a major role in controlling glucose homeostasis, which maybe account for the prolonged hyperglycemia and glucose intolerance phenotype of carnivorous fish. The present thesis brings forward our understandings about the roles of protein/AAs in the regulation of hepatic intermediary metabolism in trout and identifies relevant cellular signaling pathways mediating the action of amino acids on metabolism. It also clarifies some nutritional characteristics of the trout.

OBJECTIF: Récemment, nous avons démontré que la modification du collagène type II (Col II) par le 4-hydroxynonénal (HNE), un produit de la peroxydation lipidique, est augmentée dans le cartilage arthrosique sans qu’on sache la signification de cette augmentation dans la pathogenèse de l’arthrose. L’objectif de cette étude vise à démontrer que cette modification affecte l’interaction chondrocytes/matrice extracellulaire (MEC) et en conséquence induit des changements phénotypiques et fonctionnels de ces cellules. METHODES: Des plaques de culture ont été préalablement cotées avec du Col II puis traitées avec du HNE (0.1-2 mM) excepté le puits contrôle. Les chondrocytes ont été ensuite ensemencés puis incubés pendant 48 heures. La viabilité des cellules est évaluée par le test MTT. Le Western blot est utilisé pour mesurer l’expression des molécules d’adhésion (l’ICAM-1 et l’intégrine α1β1), de la cyclooxygenase-2 (COX-2), du Col II ainsi que la phosphorylation de la p38 MAPK, ERK1/2 et NF-κB-p65. La RT-PCR en temps réel est utilisée pour mesurer l’expression de l’ARNm de l’ICAM-1, des intégrines α1β1, de la COX-2 et de la métalloprotéinases-13 (MMP-13). La détermination de l’expression de l’ICAM-1 à la surface des cellules est réalisée par cytométrie de flux. Des kits commerciaux ont servi pour mesurer le niveau de la MMP-13, de la prostaglandine E2 (PGE2), de l’activité de la caspase-8 et de la phosphorylation de la p38 MAPK, ERK1/2 et NF-κB-p65. RESULTATS: La modification du Col II par 0.2 mM HNE induit significativement l’expression des molécules d’adhésion telles que l’ICAM-1 et l’intégrine α1β1, de la MMP-13 sans avoir un effet sur la morphologie, la survie et le phénotype cellulaires. Nos résultats montrent aussi une forte augmentation de la phosphorylation de la p38 MAPK, d’ERK1/2 et de NF-κB-p65. Cependant, la modification du Col II par 2 mM HNE affecte la morphologie et la viabilité cellulaires et induit l’activité de la caspase-8. Elle inhibe fortement l’expression des integrines α1β1 et du Col II ainsi que la phosphorylation de l’ERK1/2 et de NF-κB-p65, mais par contre, induit significativement la production de la COX-2 et son produit la PGE2 ainsi que la phosphorylation de la p38 MAPK. Fait intéressant, le prétraitement des complexes HNE/Col II par 0.1 mM de carnosine empêche les changements phénotypiques et fonctionnels des chondrocytes. CONCLUSION : Ces nouveaux résultats suggèrent le rôle important de la modification du Col II par le HNE dans l’arthrose, en affectant le phénotype et le fonctionnement cellulaires des chondrocytes. La carnosine, par sa capacité de neutraliser le HNE, a révélé d’être un agent promoteur dans le traitement de l’arthrose. / OBJECTIVE: The regulation of cell phenotype and function by the surrounding environment is deeply altered by the oxidative modifications of extracellular matrix (ECM) components that modify their structural and functional properties. This modification may be one cause involved in cartilage degradation in osteoarthritis (OA). Type II collagen (Col II) was reported to be targeted for 4-hydroxynonenal (HNE) binding, a very reactive product of lipid peroxydation. In the present study, we investigated whether HNE-binding to Col II affects OA chondrocytes phenotype and function and then, we determined the protective role of carnosine treatment in preventing these changes. METHODS: Isolated human OA chondrocytes were seeded in control wells and in HNE/Col II adducts-coated plates and incubated afterwards for 48 hours. Adhesion molecules at protein and mRNA levels were determined by Western blotting, flow cytometry and real-time RT-PCR. Commercial kits were used to evaluate cell death, caspase-8 activity and levels of prostaglandin E2 (PGE2), matrix metalloproteinase-13 (MMP-13), MAPK and NF-κB-p65. Col II, cyclooxygenase-2 (COX-2), MAPK and NF-κB-p65 levels were assessed by Western blotting. RESULTS: After 48 hours of incubation, the modification of Col II by 0.2 mM HNE induced strongly the expression of ICAM-1, integrin α1β1, MMP-13 and slightly COX-2 as well as PGE2 release without affecting cell morphology and viability as well as Col II expression. However, the modification of Col II with 2 mM HNE induced shape changes of cells from typical chondrocyte-like polygon shape to round semi-detached, affecting cells viability and inducing caspase-8 activity. It inhibited the expression of ICAM-1, integrin α1β1 and Col II, but in contrast, induced strongly PGE2 release and COX-2 expression. All these effects were prevented by 0.1 mM carnosine treatment, an HNE trapping drug. Carnosine was added to HNE-modified, Col II-coated plates 1h before cell seeding. Upon examination of different signalling pathways involved in these responses, we found that modified Col II with 2 mM HNE inhibited strongly the phosphorylation of ERK1/2 and NF-κB-p65 but induced strongly p38 MAPK. In contrast, the results indicated that MAPK and NF-κB-p65 were activated when cells were incubated with modified Col II by 0.2 mM HNE. CONCLUSION: The interaction between chondrocytes and collagen-bound HNE modulates different signalling pathways via adhesion molecules regulation and consequently leads to the expression of catabolic and inflammatory factors. Carnosine was shown to be an efficient HNE trapping agent able to counteract these effects.

L’arthrose (OA) est la maladie articulaire la plus répandue dans le monde faisant l’objet de nombreux travaux de recherche en raison de son lourd impact socioéconomique. Plusieurs travaux dans ce domaine ont pour objectif de déterminer les mécanismes moléculaires impliqués dans sa physiopathologie. Plusieurs travaux ont appuyés l’implication de la prostaglandine (E2) PGE2 dans sa physiopathologie, contrairement à la prostaglandine (D2) (PGD2) dont le rôle reste à déterminer. C’est pourquoi, nous nous sommes penchés dans cette thèse à l’étude de cette dernière molécule. Dans la première partie de nos travaux, nous avons montré que la PGD2 diminue au niveau du cartilage articulaire et au niveau niveau des explants de cartilage humains, la production des métalloprotéases-1(MMP-1) et MMP-13 induites par (Interleukine-1β) l’IL-1β. Cette diminution de la production protéique est accompagnée d’une diminution de l’expression au niveau de l’ARNm, et d’une diminution de l’activité du promoteur de MMP-1 et MMP-13. Cet effet est exercé via le récepteur D prostanoïde (DP1), bien que le Chemoattractant receptor expressed on Th2 cells (CRTH2) soit également exprimé chez les chondrocytes humains, mais ne semble pas être impliqué dans l’effet observé. Cette action inhibitrice se fait via la voie DP1/AMPc/protéine kinase A (AMPc/PKA). Dans la suite de nos travaux, nous avons montré pour la première fois l’expression des prostaglandines D-synthases responsables de la biosynthèse de la PGD2 au niveau des chondrocytes humains par immunohistochimie, avec des niveaux d’expression de l’ARNm plus élevés de la L-PGDS au niveau du cartilage OA comparativement au cartilage normal. L’IL-1β pourrait être responsable de cette augmentation via l’activation de la voie JNK et p38 MAPK, ainsi que par la voie NF-κB. L’ensemble de ces données indiquent que la modulation des niveaux de la PGD2 au niveau de l’articulation pourrait être pourvue d’un important potentiel thérapeutique. La L-PGDS pour sa part semble avoir un rôle important dans la physiopathologie de l’OA. / Osteoarthritis (OA) is the most common joint disease world wide, because of its higher socioeconomic impact it is one of the most studied joint diseases. The aims of these studies was to determine the molecular mechanisms involved in the pathophysiology of osteaarthritis. Previous studies have mainly focused on the involvement of prostaglandin (E2) PGE2 in contrast to PGD2 in the pathogenesis osteoarthritis as such the role of PGD2 remains unclear. In this thesis we examined the involvment of PGD2 in the pathogenesis of OA. In the first part of our work, we showed that in a dose dependent manner PGD2 decreased the interleukin-1β (IL-1β)–induced mettalloproteases (MMP-1) and MMP-13 expression both at protein and mRNA levels by supression of their promoter activity. The inhibitory effect was exerted via the D prostanoid receptor (DP1) and mediated through the cAMP/protein kinase A (PKA) signalling pathway. Although human chondrocytes do express the Chemoattractant Receptor Expressed on Th2 cells (CRTH2) the latter were not implicated in the inhibiton of MMP-1 and MMP-13. In the second part of our work, we showed the expression of prostaglandin D synthases (PGDS) responsible for the biosynthesis of PGD2 in human chondrocytes, with higher levels of mRNA expression of lipocaline type prostaglandin D-synthase (L-PGDS) in OA cartilage compared to normal cartilage. IL-1β may be responsible for this increase via the activation of Jun N-terminal kinase (JNK) and p38 mitogen activated protein kinase (MAPK), as well as the nuclear factor-κB (NF-κB). Together, these data indicate that modulation of the levels of PGD2 at the joint may be provided with an important therapeutic potential. L-PGDS in turn seems to have an important role in the pathogenesis of OA.