Les cytochromes P450 (CYPs) jouent un rôle essentiel dans le métabolisme oxydatif de nombreux composés endogènes et exogènes. L’expression de CYPs est extrêmement variable en fonction de facteurs physiopathologiques, génétiques et environnementaux. Le métabolisme des xénobiotiques par les CYPs dépend en partie de la nature, de la quantité et de l’activité d’isoformes des CYPs impliqués. L'analyse quantitative de l'expression de CYP dans les organes du métabolisme, tels que le foie, sont d'une importance particulière étant donné que la biotransformation réalisée par les CYPs est souvent un facteur critique qui affecte l'efficacité, la disponibilité et la toxicité des médicaments chez l'homme. La technique actuelle de dosage la plus courante est l’immunoquantification par Western Blot. Cette technique est limitée par la disponibilité et la spécificité de l'anticorps. Les techniques de protéomique par spectrométrie de masse, permettant d’analyser de très faibles quantités de protéines en mélange, sont les méthodes de choix pour l’identification et la quantification des CYPs dans différents organes. Nous avons développé et validé une méthode pour doser 6 CYPs (1A2, 2C9, 2D6, 2J2, 3A4 et 3A5) par spectrométrie de masse en couplage chromatographique. Cette méthode, simple, rapide de sensibilité satisfaisante et peu coûteuse, a été validée dans différents types de matrices biologiques (lignées cellulaires hépatiques et neuronales, baculosomes). Ensuite, elle a été appliquée à grande échelle pour l’analyse de 50 foies humains (microsomes et mitochondries) afin d’étudier la relation phénotype/génotype pour les CYPs. Cette méthode pourra être appliquée à d’autres CYPS, est un outil utile qui permettra d’améliorer la compréhension et la prédiction pharmacocinétique et toxique de médicaments et d’autres produits chimiques. / Cytochromes P450 (CYPs) play a key role in the oxidative metabolism of many endogenous and exogenous compounds. The expression of CYPs is extremely variable depending on patho-physiological, genetic and environmental factors. The metabolism of xenobiotics by CYPs depends on the nature the quantity and the activity of CYP isoforms involved. Quantitative analysis of CYP expression in organs such as liver, are of particular importance since the biotransformation performed by CYPs is often a critical factor that affects the efficiency, availability and drug toxicity in humans. The most common technique is the immune-quantitation (Western Blot). This technique is limited by the availability and specificity of the antibody. Mass spectrometry-based proteomics, able to analyze very small amounts of protein in a mixture, are the methods of choice for identification and quantification of CYPs in different organs. We developed and validated a method for dosing 6 CYPs (1A2, 2C9, 2D6, 2J2, 3A4 and 3A5) by liquid chromatography coupled with mass spectrometry. This simple, rapid, low-cost method has an adequate sensitivity, and has been validated in different types of biological matrices (liver and neuronal cell lines, baculosomes). It has been applied at large-scale to analyze these 6 CYPs in 50 human livers samples (microsomes and mitochondria) to study the phenotype/genotype relationship. This method, which could easily be applied to other CYPs, provides an important tool to improve the understanding and prediction of pharmacokinetics and toxicity profile of drugs and other chemicals.

L’infection par le virus de l’hépatite B (VHB) reste un problème majeur de santé publique. L’infection chronique par le VHB peut conduire au développement d’une cirrhose et d’un carcinome hépatocellulaire (CHC). L’ARN pré-génomique du VHB (ARNpg), matrice de la réplication virale, peut aussi subir un épissage alternatif dans les hépatocytes. L’ARN simple-épissé SP1 (ARNSP1) est le variant majeur détecté. L’ARNSP1 génère des particules virales défectives (VHBd) et code la protéine HBSP (HBV splicing-generated protein). Des études récentes ont démontré que la proportion de VHBd dans le sérum augmente lors de la progression de maladies hépatiques et précède le développement de CHC. Notre équipe ainsi que d’autres ont décrit qu’HBSP pouvait pirater les voies de signalisation intervenant dans l’immunité innée et limiter l’étendue de l’inflammation du foie. Le but de notre étude est de comprendre la régulation de l’épissage alternatif viral et cellulaire au cours de la pathogenèse hépatique. Nous avons montré:1) une diminution du recrutement immunitaire et une réduction de la fibrose hépatique les souris exprimant HBSP régulée par épissage alternatif. 2) dans 6 modèles murins différents une régulation de l’expression des facteurs épissage variable selon la maladie du foie et définissant une signature spécifique. Cette régulation de facteurs d’épissage et de l’épissage alternatif a été observée dans les CHC de patients. En conclusion, nos résultats soulignent l’impact de l’atteinte hépatique sur l’expression des facteurs d’épissage, lesquels pourraient contribuer à réguler à la fois l’épissage viral et cellulaire et par conséquent, la progression de la pathogenèse hépatique. / Hepatitis B virus (HBV) infection remains a major public health problem with 250 million chronic carriers worldwide. Chronic HBV infection may lead to the development of cirrhosis and hepatocellular carcinoma (HCC). HBV pregenomic RNA (pgRNA), matrix of viral replication, could also undergo alternative splicing (AS) in hepatocytes. The singly spliced SP1RNA is the major HBV spliced variant detected. SP1RNA generates defective viral particles (dHBV) and encodes for HBV splicing-generated protein (HBSP). Recent studies found the proportion of serum dHBV increased during the progression of liver disease and prior to development of HCC. In addition, our group and others revealed that HBSP hacked signaling pathways involved in innate immunity and limit the extent of liver inflammation. The aim of our study was to investigate the regulation of viral and cellular alternative splicing in the pathogenesis of liver diseases. Our data showed that 1) the modulated expression of splicing factors in HBV transgenic mice contributed to an increase of SP1RNA encoding for HBSP. In HBSP transgenic mice, HBSP expression led to the decrease of inflammatory mono/macrophages recruitment and consequently impaired liver fibrogenesis. 2) the pattern of selected splicing factors expression varied according to liver disease in mouse models, and overexpression of splicing factors and enhanced alternative splicing of target genes were observed in HCC tumors. In conclusion, our data highlighted the impact of liver diseases on the expression of splicing factors which may contribute to regulate both viral and cellular splicing events and consequently the progression of liver pathogenesis.

Dans le cadre de la sécurité routière, les essais de choc ne permettent pas la prédiction des blessures internes, notamment aux organes abdominaux. La simulation numérique apparaît comme un outil prometteur pour évaluer le risque lésionnel d'une configuration d'impact en permettant de décrire les sollicitations relatives aux différents organes. Afin de quantifier le risque de blessure, il est nécessaire de connaître le comportement à rupture des tissus du corps humain. L'objet de cette étude est le foie, dont les blessures sont souvent graves. L'attention s'est portée sur les lacérations surfaciques, qui impliquent le parenchyme et la capsule hépatiques. L'objectif de cette thèse est de caractériser et modéliser le comportement et la rupture de ces deux tissus. L'étude expérimentale s'est progressivement focalisée sur les tissus impliqués dans la lacération surfacique. Un protocole de compression de foie entier pressurisé a mis en évidence le mécanisme d'apparition des lésions, liées à une sollicitation de traction biaxiale. Une série d'essais de traction uniaxiale sur parenchyme et capsule a permis la quantification des propriétés à rupture de ces tissus. Enfin, les essais de gonflement de capsule ont permis la caractérisation indépendante de celle-ci sous une sollicitation plus réaliste. La mesure de champ par corrélation d'images 2D puis 3D a été utilisée dans ces deux derniers protocoles, révélant les phénomènes locaux tels que la localisation de la déformation avant rupture. Le module élastique du parenchyme a été évalué ; un modèle linéaire puis hyperélastique a été identifié pour le comportement de la capsule. Lors de ces campagnes d'essais, les influences de l'origine biologique -porc ou humain - et de la congélation sur les propriétés mécaniques des tissus ont été évaluées par des tests statistiques. Le travail de modélisation s'est porté sur l'endommagement et la rupture d'un tissu fibreux membranaire initialement isotrope. Les fibres sont supposées élastiques linéaires fragiles. L'endommagement est modélisé comme le résultat de la rupture des fibres à l'échelle microscopique. Deux méthodes d'homogénéisation issues de la littérature sont utilisées et comparées. Le modèle obtenu permet de décrire l'endommagement par deux variables scalaires macroscopiques. Plusieurs phénomènes observés expérimentalement - dépliement progressif des fibres, fibres endommageables, propriétés variables d'une fibre à l'autre - constituent des extensions au modèle. Construit dans un cadre très général, ce modèle est identifié sur les essais de gonflement de la capsule hépatique. La simulation des essais est réalisée en appliquant les conditions aux limites expérimentales ; le module élastique et la déformation à rupture des fibres sont identifiés par un algorithme d'optimisation. Les modèles et propriétés mécaniques à rupture ainsi définis peuvent être inclus dans un modèle de foie entier en vue de la simulation d'un choc. / In the field of road safety, internal injuries including abdominal injuries cannot be predicted through crash-tests using dummies. Numerical simulation is a promising tool to evaluate the risk of injury of a given impact configuration by descripting the loadings on the organs. Quantifying the risk of failure requires knowledge about the mechanical behaviour and the failure properties of the tissues of the human body. As the liver injuries account for a large amount of the serious injuries, the present study is focused on this organ and more specifically on the surface laceration. The aim of this study is to characterize and model the failure behaviour of the two tissues involved in the surface laceration : the parenchyma and the hepatic capsule. The experimental study includes three protocols which range from the organ scale to the tissue scale. Compression tests on whole perfused porcine and human livers enhanced the failure mechanism of the liver surface ; surface laceration seems to be caused by multiaxial tension. Uniaxial tensile tests on parenchyma and capsule samples from human and porcine livers allowed the determination of the failure properties of these two tissues. Independent characterization of the human liver capsule was conducted through inflation tests, which correspond to a more realistic loading than uniaxial tension. Full-strain fields were computed by digital image correlation and stereocorrelation on the second and third protocols ; local phenomena such as the localization of the strain field before failure or material heterogeneities were observed. The linear modulus of the parenchyma was determined. The capsule behaviour was modeled as linear first, then as hyperelastic. Statistical tests based on the results of the uniaxial tests assessed the influence of the biological origin of the tissues - porcine or human - and the preservation method - keeping fresh of freezing. The modeling part of this study is focused on the damage and rupture of an isotropic fibrous membrane. The fibers are linear elastic and brittle. The failure of the fibers at the microscopic scale creates macroscopic damage in the tissue which can be described by two scalars. The homogenization of the behaviour is conducted through two methods available in the literature ; they can therefore be compared. Several phenomena observed on biological fibrous tissues - damageable fibers, crimped fibers, random mechanical properties of the fibers - have been included in the model. This damage model is finally identified on the inflation tests of the capsule which are simulated using the experimental boundary conditions catched by stereocorrelation. The elastic modulus as well as the ultimate strain of the fibers are determined by an optimization algorithm. The material and failure properties as well as the damage model determined in this study can be included in a liver model to simulate a crash. The occurence of surface laceration could then be predicted.

L’hétérogénéité de l’histoire naturelle de l’hépatite C est expliquée par l’existence de facteurs environnementaux ou liés au malade qui influencent l’évolution de la maladie. L’obtention d’une réponse virologique soutenue est l’objectif principal de la prise en charge thérapeutique car c’est la seule façon de réduire l’incidence de la cirrhose et la mortalité liée au virus de l’hépatite C. Pour être efficaces, les stratégies thérapeutiques doivent être élaborées à deux niveaux. A l’échelle individuelle, elles doivent optimaliser les chances de réponse virologique tout en limitant l’exposition aux effets secondaires. A l’échelle d’une population, la meilleure stratégie est celle qui aura l’impact le plus important sur l’incidence de la cirrhose et sur la mortalité liées au virus de l’hépatite C.<p>Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont permis d’identifier des critères virologiques autorisant l’arrêt d’un traitement inefficace dès le terme de la 4ème semaine chez les malades présentant des transaminases normales et chez les malades non répondeurs à un premier traitement, de quantifier la perte de chance de réponse virologique lorsque la durée du traitement est limitée à 24 semaines chez les malades infectés par un génotype 1, d’évaluer la place de l’amantadine dans l’arsenal thérapeutique, de quantifier l’impact d’une insulino-résistance sur le taux de réponse virologique, de contribuer à l’élaboration d’une stratégie thérapeutique permettant une meilleure tolérance hématologique chez les malades hémodialysés et de quantifier l’impact des polymorphismes de l’interleukine 28B sur le taux réponse virologique des malades infectés par un génotype 2 ou 3. Nos travaux ont également permis de mesurer l’impact d’une consommation excessive d’alcool sur la morbi-mortalité liée au virus de l’hépatite C à l’échelle d’une population et de quantifier l’impact des mesures thérapeutiques actuelles et de stratégies thérapeutiques alternatives sur cette morbi-mortalité. <p>Au cours de la prochaine décennie, le traitement de l’hépatite chronique C sera articulé autour des molécules antivirales spécifiques agissant directement contre le virus de l’hépatite C. De nouvelles stratégies thérapeutiques intégrant la cinétique virale et les marqueurs génétiques prédictifs de la réponse virologique soutenue devront être élaborées afin d’offrir les meilleures chances d’éradication virologique au plus grand nombre de malades. / Doctorat en sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La stéatose hépatique affecte 20 à 40% de la population et progresse de façon constante. Il s’agit d’une pathologie chronique fortement associée au syndrome métabolique. Sa pathogenèse est mal comprise. Une altération du métabolisme des lipides dans le foie entraînant une accumulation intra-hépatique de lipides est probablement la cause majeure de la stéatose hépatique. A ce jour, il n’existe pas de traitement spécifique de la stéatose hépatique. La protéine kinase activée par l’AMP (AMPK) est un régulateur clé du métabolisme énergétique. Notamment, l’AMPK contrôle le métabolisme des lipides en inhibant la synthèse des acides gras et du cholestérol, et en stimulant l'oxydation des acides gras. Plusieurs études ont montré l’existence d’une association entre l’accumulation intracellulaire de lipides et une perte d’activité de l’AMPK dans le foie. Ces observations suggèrent que l’AMPK pourrait être un facteur impliqué dans la physiopathologie de la stéatose hépatique. Pour étudier cette hypothèse, nous avons généré un nouveau modèle de souris knockout dépourvu des sous-unités catalytiques α1 et α2 de l’AMPK spécifiquement dans le foie. Nous avons analysé les conséquences de cette délétion sur le métabolisme lipidique dans différentes situations nutritionnelles. La délétion de l’AMPK dans le foie ne modifie pas le contenu hépatique en triglycérides et en cholestérol au cours d’un jeûne ou après une réalimentation riche en glucides. Egalement, l’expression des gènes de la lipogenèse n’est pas modifiée dans le foie de ces animaux. De plus, l’oxydation des acides gras n’est pas altérée même après un jeûne de 24h. Etonnamment, l’absence de l’AMPK dans le foie n’amplifie pas la stéatose hépatique, ni l’hyperglycémie ou l’intolérance au glucose lorsque les souris sont nourries avec un régime riche en lipides. Cependant, l’activation de l’AMPK in vivo avec l'activateur direct, A-769662, normalise la stéatose hépatique chez des souris lipodystrophiques aP2-SREBP-1c et chez des souris obèses nourries avec un régime riche en lipides. Cet effet est dépendant de l’AMPK car il est totalement perdu chez des souris dépourvues d’AMPK dans le foie. Dans des hépatocytes de souris en culture primaire, l’activation de l'AMPK par un activateur direct (A-769662) ou par des activateurs indirects (metformine et AICAR) réduit le flux lipogénique et augmente l’oxydation des acides gras. Ces effets sont totalement abolis dans des hépatocytes AMPK KO, démontrant l’action spécifique de l'AMPK sur le métabolisme lipidique en réponse à ces composés. Ces résultats obtenus chez la souris sont extrapolables à l'homme puisque nous avons montré que l'activation de l'AMPK dans des hépatocytes humains en culture primaire inhibe de manière efficace la synthèse des acides gras et du cholestérol. En conclusion, nos résultats démontrent que l’inactivation de l’AMPK dans le foie n’est pas un facteur déclenchant ou aggravant dans la physiopathologie de la stéatose hépatique. En revanche, l’activation pharmacologique de l’AMPK améliore efficacement la stéatose hépatique. Ainsi, l’AMPK est une cible potentielle pour le développement d'activateurs dans le but de traiter la stéatose hépatique chez l’homme. / Fatty liver disease affects between 20-40% of the population. This pathology is usually associated with metabolic disease. Its pathogenesis is poorly understood. Altered lipids metabolism in the liver resulting on hepatic fat accumulation is probably due to fatty liver. There is no specific treatment for fatty liver disease. AMP-activated protein kinase (AMPK) is a key regulator of energy metabolism. In particular, AMPK regulates lipid metabolism by inhibiting fatty acids and cholesterol synthesis, and stimulating fatty acids oxidation. Several studies have shown an association between intracellular lipid accumulation and loss of AMPK activity in the liver. These observations suggest that AMPK may be a factor involved in the pathogenesis of hepatic steatosis. To investigate this hypothesis, we generated a new model of knockout mice lacking the catalytic subunits of AMPK α1 and α2 specifically in the liver. We analyzed the consequences of this deletion on lipid metabolism in different nutritional conditions. Deletion of AMPK in the liver does not affect hepatic triglyceride and cholesterol content in fasted or in refed conditions with a high carbohydrate diet. Also, lipogenic genes expression is not altered in the liver of these animals. Moreover, the oxidation of fatty acids is not impaired after 24 hour of fasting. Surprisingly, lacking AMPK specifically in the liver does not aggraving fatty liver, hyperglycemia, or impaired glucose tolerance when the mice are on high fat diet condition. However, the activation of AMPK in vivo with a direct activator, A-769662, normalizes hepatic steatosis in lipodystrophyc aP2-SREBP-1c mice and in obese mice placed on high-fat diet. This effect is AMPK dependent because it is completely abolished in mice lacking AMPK specifically in liver. In primary mice hepatocytes, AMPK activation by a direct activator (A-769662) or by indirect activators (metformin and AICAR) reduces lipogenesis rates and increases fatty acids oxidation rates. These effects were completely abolished in hepatocytes lacking AMPK, showing the specific action of AMPK on lipid metabolism in response to these compounds. These results obtained in mice can be extrapolated to humans. Indeed, we have shown that AMPK activation in primary humain hepatocytes inhibits effectively fatty acid and cholesterol synthesis rates. In conclusion, our results showed that inactivation of AMPK in the liver is not a triggering or an aggraving factor in the pathogenesis of hepatic steatosis. Nevertheless, AMPK re-activation has a therapeutic benefit for the treatment of fatty liver disease. Thus, AMPK is a potential target to treat fatty liver disease in human.

La mondialisation et les changements globaux actuels ont un impact considérable sur la distribution des espèces et la composition des communautés. Lorsque ces espèces sont impliquées dans une interaction hôte-parasite les changements dans leur répartition peuvent entraîner la (ré)émergence de maladies infectieuses. La fasciolose, maladie causée par les grandes douves du foie (Fasciola hepatica et Fasciola gigantica) est réémergente dans de nombreux points du globe. Il est difficile de mettre en place des programmes de contrôle parce que (1) les hôtes intermédiaires, des mollusques d’eau douce de la famille des Lymnaeidae, sont composés d’un groupe d’espèces cryptiques difficilement identifiables et (2) plusieurs espèces impliquées dans cette maladie sont invasives. L’objectif de cette thèse était d’étudier les facteurs écologiques et évolutifs à large échelle de l’interaction entre la grande douve du foie et ses hôtes intermédiaires susceptibles de favoriser une (ré)émergence de la fasciolose. J’ai, dans un premier temps, développé des approches moléculaires pour reconnaître les espèces cryptiques tant du côté de la grande douve du foie que du côté des Lymnaeidae. L’utilisation d’une des techniques développées sur Galba schirazensis, Galba cubensis et Galba truncatula, trois espèces de limnées, m’a permis d’identifier leur distribution respective et de modéliser leur niches bioclimatiques grâce à l’utilisation de modèles de niches écologiques. Cette approche de modélisation de niches permet d’inférer la distribution potentielle des trois espèces et nous amène à discuter des avantages potentiels de ces modèles dans la gestion de la fasciolose. Dans un second temps, je me suis intéressée à la structuration de la diversité génétique chez des espèces invasives du système grande douve du foie-limnée, par des approches de génétique des populations et de phylogénie. J’ai pu retracer l’histoire de colonisation, les dynamiques démographiques et le système de reproduction chez P. columella, G. schirazensis et G. cubensis. J’ai montré que ces trois espèces font préférentiellement de l’autofécondation entrainant des pertes drastiques de diversité génétiques sur le front d’invasion. G. cubensis présente cependant une coexistence de plusieurs génotypes dans les aires anciennement colonisées. Les différences génétiques entre ces trois espèces sont discutées à la lumière de ce qu’on sait de leur écologie. Enfin ces résultats m’ont permis de discuter de l’avantage d'être autofécondant en cas d’invasion biologique. Pour conclure l’invasion par ces populations d’hôtes intermédiaires dépourvus de diversité génétique pourrait représenter un risque épidémiologique. En effet un parasite a plus de probabilité de circuler dans une population hôte clonale que dans une population polymorphe. Cette thèse fait le lien entre écologie, interactions hôtes-parasites et génétique de l’invasion afin de mieux comprendre les facteurs d’expansion de la fasciolose à échelle globale. / Globalization and the current global change have significant impacts on species distribution and community composition. When these species are involved in a host-parasite interaction, changes in species range distribution can result in the (re)emergence of infectious diseases. Fasciolosis, a disease caused by the liver flukes (Fasciola hepatica and Fasciola gigantica) is reemerging in many parts of the world. It is difficult to implement control programs because (1) the intermediate hosts, freshwater molluscs of the Lymnaeidae family, are composed by a group of cryptic species (2) several species involved in this system are invasive. The objective of this thesis was to study the ecological and evolutionary factors at a large scale in the interaction between the liver fluke and its intermediate hosts that might drive to fasciolosis (re)emergence. First, I developed molecular approaches to quickly identify cryptic species on the two liver flukes and on three Lymnaeidae species. Using one of these techniques, I identify the respective distribution of Galba schirazensis, Galba cubensis and Galba truncatula and infer their respective climatic envelope by ecological niche modelling. We then modelled and projected the potential species distribution ranges. We discussed the contribution of models to predict the species distribution in space and time giving a considerable advantage to control fasciolosis. I then study the genetic diversity structuration in invasive snails involved in the transmission of F. hepatica, using population genetics and phylogeny. I could infer colonization history, population dynamics and reproductive system of Pseudosuccinea columella, G. schirazensis and G. cubensis. I showed that these three species preferentially make inbreeding causing drastic losses of genetic diversity in the invasion front. However G. cubensis presents a coexistence of several genotypes in formerly colonized areas. Genetic differences between these three species are discussed in the light of what we know about their ecology. Overall, these results illustrate how dramatic the reduction in genetic diversity can be for hermaphrodite animals. Finally, we discuss the epidemiological risk related to the invasion by intermediate hosts depleted in genetic diversity. Indeed, a parasite might circulate easily in a clonal host population than in a polymorphic population. In my thesis I linked ecology, host-parasite interactions with genetics of the invasion to better understand the expansion of fasciolosis at a global scale.

Ce travail de thèse avait pour objectif d’étudier la régulation de l’expression des gènes du métabolisme intermédiaire par les acides aminés alimentaires dans le foie de truite arc-en-ciel. Ces études ont permis de caractériser, pour la première fois dans le foie de truite, les principaux acteurs de la voie de signalisation Akt/TOR et leurs régulations. Nos résultats in vitro montrent qu’un mélange d’acides aminés, seul ou avec l’insuline, est capable de réguler l’expression de nombreux gènes impliqués dans la lipogenèse, la néoglucogenèse et la glycolyse. Les régulations observées en présence conjointe d’un mélange d’acides aminés et d’insuline semblent être, pour la plupart, dépendantes de la voie TOR. Par la suite, nous avons étudié l’effet de certains acides aminés comme la leucine (connue pour son effet « signal ») ainsi que la lysine et la méthionine (souvent ajoutées dans les aliments piscicoles riches en matières premières végétales afin d’atteindre l’équilibre en acides aminés). En présence d’insuline, la leucine, contrairement à la lysine et la méthionine, active la voie de signalisation TOR et régule l’expression de certains gènes (néoglucogenèse et lipogenèse) de façon similaire à un mélange d’acides aminés. Parallèlement, in vivo, nous avons étudié la régulation de l’expression des gènes du métabolisme intermédiaire lors d’un remplacement partiel ou total des huiles et farines de poisson par des produits végétaux dans l’aliment piscicole. Cette expérimentation a montré que, ni les voies de signalisation Akt/TOR, ni l’expression des gènes cibles ne sont affectés par ces nouveaux aliments. En conclusion, ces travaux ont montré que les acides aminés semblent jouer un rôle important dans la régulation de l’expression des gènes hépatiques du métabolisme intermédiaire chez la truite arc-en-ciel. / The objective of my PhD was to characterize the regulation of the intermediary metabolism related gene expression by dietary amino acids in the liver of rainbow trout. This work allowed us to characterize, for the first time in the liver of trout, the main proteins of the Akt/TOR signalling pathway and their regulations. In vitro results showed that a mixture of amino acids, in the presence or absence of insulin, is able to regulate the expression of numerous genes involved in lipolysis, gluconeogenesis and glycolysis. Such regulations induced by an amino acid mix together with insulin appear to be, at least partly, TOR-dependent. Afterwards, I studied the effect of specific amino acids known to be a signalling molecule (leucine) or having potential application as supplements to reach essential amino acid balance in plant ingredients-rich diet (lysine and methionine). In the presence of insulin, leucine, in contrast to lysine and methionine, is able to activate the TOR signalling pathway and regulate the expression of several genes involved in gluconeogenesis and lipogenesis in the same way as a mixture of amino acids. Furthermore, we studied in vivo, the effect of partial or total replacement of fish oil and fish meal by plant products in fish feed on .the regulation of intermediary metabolism related gene expression. This study showed that neither Akt/TOR signalling pathway nor the expression of the target genes were affected by such diets. In conclusion, these studies showed that amino acids seem to play an important role in the hepatic regulation of intermediary metabolism gene expression in the rainbow trout.

Aujourd’hui, la transplantation est le seul traitement efficace proposé aux patients souffrant d’une insuffisance hépatique fulminante. La nécessité de disposer d’un système de suppléance hépatique transitoire apparaît donc indispensable. C’est dans cet axe que se sont développés les systèmes qualifiés de foies bio artificiels (BAL). Leur principale caractéristique est d’incorporer un bioréacteur hébergeant des cellules pouvant restaurer l’activité hépatiques dans son ensemble. A l’heure actuelle, les hépatocytes primaire humains (HEP) issus de foies de donneurs non transplantables sont considérées comme le meilleur choix. Cependant, leur utilisation reste limitée par leur faible disponibilité et la difficulté à les maintenir différenciés en culture in vitro. Pour remédier à ce dernier point, l’approche la plus prometteuse semble être une co-culture des hépatocytes avec les cellules non parenchymateuses afin de recréer un environnement proche des sinusoïdes hépatiques. Ce travail de thèse repose sur la mise en place d’une nouvelle approche de co-culture tridimensionnelle sous la forme de sphéroïdes, d’HEP primaires avec les principaux types de cellules non-parenchymateuses (les cellules de Kupffer, les cellules endothéliales et les cellules étoilées) selon des proportions spécifiques. Puis de leurs encapsulations dans des billes d’alginate et leurs cultures au sein d’un bioréacteur à lit fluidisé. Ce modèle s’est révélé pertinent et approprié à maintenir les fonctions hépatiques dans le temps. Bien que beaucoup d’optimisation reste à définir, ce travail exploratoire témoigne de l’intérêt de cette approche intéressante pour le progrès des systèmes BAL. / Liver shortage makes transplantation inapplicable to all acute liver failure patients. Bioartificial Iiver (BAL) devices represent a temporary solution for these patients which are thereby bridged tilt Iiver transplantation or regeneration BAL treatment offers blood purification and substitution of metabolic functions through the activity of hepatocytes (HEPs), which are integrated in the device within acclimating containers, so-called bioreactors. Primary human hepatocytes are the ideal cell type to use in BAL, but they are scarcely available and difficult to maintain in vitro. Co-culture of HEPs with supporting cells has been proposed as the most promising strategy for preserving HEP behaviors in in vitro conditions. In fact, assisting cells types hold their ability to influence functional responses of the HEPs by providing them with cues of the native organ.This PhD work proposed a novel approach of co-culture for the functional sustain and preservation of the HEPs in the environment of the fluidized bed bioreactor (designed in our Iaboratory). Definition of this model took inspiration from the cellular organization in the organ; therefore, it employed three major sinusoidal non-parenchymal cell populations (liver sinusoidal, Kupffer, and hepatic stellate cells) which, together with HEPs, were cultured with three-dimensional arrangement (spheroids) and according to specific proportions. The resulting model was characterized in terms of functional benefits for the HEPs, and then applied in the microenvironment of alginate beads, which provide cells with immunological and mechanical protection in the fluidized bed bioreactor. This spheroidal multi-cultured model revealed its potentiality in sustaining in vitro HEP behaviors over time. Although much remains to be refined, this model may represent an interesting approach for the progress of BAL

Nouveau modèle d’étude de l’hépatoblastome in vivo et identification de microARNs régulateurs de la β-caténineL’hépatoblastome (HBL) est le cancer du foie le plus fréquent chez l’enfant. Au niveau moléculaire, il est caractérisé par des mutations activatrices dans le gène de la β-caténine (CTNNB1) entrainant une accumulation de sa protéine et une activation anormale de la voie de signalisation Wnt, responsables de la transformation maligne des cellules hépatiques. Ainsi, la β-caténine est une cible thérapeutique majeure dans l’HBL.Ce manuscrit décrit les deux parties principales de mon projet de thèse, dont l’objectif était d’étudier le rôle de microARNs régulateurs de la β-caténine sur la carcinogenèse de l’HBL.La première partie présente le développement d’un nouveau modèle d’étude in vivo de l’HBL. Ce travail a consisté à réaliser des xénogreffes de cellules dérivées d’HBL sur la membrane chorioallantoidienne (CAM) de l’embryon de poulet, et à étudier le développement des tumeurs par des approches histologiques et moléculaires. Mes résultats montrent que les cellules d’HBL modifient leur phénotype et activent des mécanismes de survie et de prolifération pour former des nodules tumoraux structurés et vascularisés au sein de la CAM. Le traitement des cellules par le cisplatine conduit à un arrêt net de la progression tumorale.La seconde partie présente les résultats concernant la régulation de la β-caténine et des processus oncogéniques par les microARNs dans les cellules d’HBL. Un crible fonctionnel m’a permis d’identifier plusieurs microARNs ayant un effet inhibiteur sur la β-caténine. Quatre microARNs, sous-exprimés dans les tumeurs de patients, bloquent la prolifération cellulaire et l’activité de la voie Wnt in vitro. Le miARN le plus efficace interagit avec l’ARNm de la β-caténine via un site unique localisé dans sa région 3’ non traduite et bloque la croissance des tumeurs d’HBL sur la CAM.Durant ma thèse j’ai développé un nouveau modèle animal d’étude de l’HBL qui permet de modéliser la croissance tumorale et de tester l’impact de molécules thérapeutiques. Ce travail a également permis d’identifier de nouveaux microARNs sous-exprimés dans les tumeurs d’HBL, qui inhibent l’expression de la β-caténine et agissent comme des gènes suppresseurs de tumeur. Ces microARNs constituent de potentielles nouvelles molécules thérapeutiques dans le traitement de l’HBL et pourraient aussi être utilisés comme des biomarqueurs diagnostiques et pronostiques. / Hepatoblastoma (HBL) is the most common pediatric liver cancer. At molecular level it is characterized by activating mutations in β-catenin gene (CTNNB1) that cause protein accumulation and abnormal Wnt signaling pathway activation leading to malignant transformation of hepatic cells. Therefore, β-catenin is a key therapeutic target in HBL.This manuscript describes two major parts of my thesis project that aimed to understand the role of β-catenin-regulating microRNAs in HBL carcinogenesis.The first part presents the development of a new in vivo HBL model. This work consisted of making HBL-derived cells xenograft on chick embryo chorioallantoic membrane (CAM) and studying tumor development using histological and molecular approaches. My results show that HBL cells implanted on CAM modify their phenotype and activate survival and proliferation mechanisms to form organized and vascularized tumor nodules. Cell treatment with cisplatin leads to tumor progression arrest.The second part presents results concerning the regulation of β-catenin and oncogenic processes by microRNAs in HBL cells. A functional screening allowed me to identify several microRNAs with an inhibitory effect on β-catenin. Four microRNAs down-regulated in patient tumors inhibit cell proliferation and Wnt pathway activity in vitro. The most efficient microRNA directly interacts with β-catenin mRNA through a unique site localized in 3’ untranslated region and blocks HBL tumor growth on CAM.During my thesis I developed a new animal model to study HBL that allows modelling rapid tumor growth and testing the impact of therapeutic molecules. My work also led to the identification of new microRNAs down-regulated in HBL tumors that inhibit β-catenin expression and act as tumor suppressor genes. Those microRNAs represent new potential therapeutic molecules for HBL treatment and could be also used as diagnostic and prognostic biomarkers.

Le pregnane X receptor (PXR) est un récepteur nucléaire associé à la réponse au stresscellulaire. Des travaux in vitro de notre groupe ont démontré que les activateurs de cerécepteur (spironolactone (SPIR), clotrimazole (CTZ)) inhibent significativement l’apoptosespontanée ou induite, dans des primo-cultures d’hépatocytes de rat ou d’origine humaine.Les données in vitro sont en faveur d’un rôle clé du PXR dans la protection hépatique contreles xénobiotiques et endobiotiques en régulant de façon concertée leur détoxication(transport, métabolisme) et en augmentant leur résistance à l’apoptose. D’autres travauxrécents ont démontré le rôle majeur de ce récepteur dans la régulation de l’homéostasielipidique et glucidique, d’une part en favorisant la lipogenèse, d’autre part inhibant la lipolyseet la néoglucogenèse. L’induction du PXR peut être responsable de l’accumulation de lipidesdans le foie (NAFLD non alcoholic fatty liver disease). La NAFLD est fortement associée àl’obésité. La chirurgie bariatrique est à ce jour le seul traitement efficace à long terme pourl’obésité morbide. L’évolution des lésions hépatiques de la NAFLD après chirurgiebariatrique n’est pas complètement élucidée. L’objectif de ce travail de thèse, a été d’analyser si, in vivo, les agonistes du PXR tels que le CTZ et la SPIR, présentaient chez l’animal les mêmes effets que ceux décrits in vitro, et s’ilspouvaient conduire à une protection similaire du foie, lors d’atteintes pathologiques commeles lésions hépatiques induites par l’ischémie reperfusion. Dans un autre chapitre les effetsde deux procédures bariatriques, le court circuit gastrique (gastric bypass- GBP) et lagastrectomie en gouttière (sleeve gastrectomy- SG), sur le comorbiditées liées à la obésitéont été analysés. Le modèle d’ischémie reperfusion normothermique partielle et totale du foie chez le rongeur(rat et souris) a été utilisé pour étudier le rôle protecteur du PXR contre les lésionsapoptotiques. Les effets du court circuit gastrique sur les comorbiditées associées à l’obésitéont été étudiés dans deux groupes de patients obèses (index de masse corporelle > 50Kg/m2 et < 50 Kg/m2). Les résultats du GBP et de la SG ont été étudiés dans deux groupescomparables de sujets super obèses (IMC > 50 Kg/m2).Résultats 1/ Le traitement par les activateurs du PXR (CTZ et SPIR), chez le rat et chezla souris, provoque l’induction d’expression du CYP 3A1, enzyme sous le contrôle du PXR. Ilest associé à une réduction significative du nombre d’hépatocytes apoptotiques, du niveaudes transaminases, de la caspases activée et de son substrat PARP (poly-ADP-ribosepolymérase).Les mécanismes impliqués comprennent l’induction d’expression de la protéineantiapoptotique Bcl-xL, l’activation de la voie MAP kinase ERK ½, l’inhibition de l’activationde JNK et la sous-expression des heat schock proteins 27, 70, et 90, dans le cas del’ischémie complète du foie. 2/ Un an après l’intervention bariatique, le GBP a montré uneefficacité comparable sur la réversibilité du syndrome métabolique, de l’inflammationsystémique et l’insulino résistance chez les femmes super-obèses et obèses morbides,même si l’IMC moyen des patientes super obèses est resté significativement plus élevé. LeGBP et la SG conduisent à des résultats comparables, 6 mois après la chirurgie, mais lepremier est significativement plus efficace en termes d’amélioration du profil lipidique,d’inflammation à bas grade et de syndrome métabolique.L’activation du PXR est associée à un effet de protection hépatique contre les lésionsd’ischémie reperfusion. Le GBP est efficace sur les comorbiditées chez le super obèseautant que chez l’obèse morbide. ll donne également de meilleurs résultats à un an, sur laperte de poids, l’inflammation systémique et la régression du syndrome métabolique. / The pregnane X receptor (PXR) is a nuclear receptor associated with cellularresponse to xeno and endobiotics. Recently, the involvement of PXR in controlling otherfunctions has been clarified. We previously showed in our laboratory that the PXR activators(spironolactone (SPIR) and clotrimazole (CTZ) protect primoculture of human or rathépatocytes against apoptosis. In vitro data are indicate that the PXR plays a major role inthe protection of the liver against xeno and endobiotics trough the régulation of theirélimination (détoxication) and increasing their resistance against apoptosis. It has also beenshown that the PXR is implicated in the controls of lipid and carbohydrates metabolism. Theinduction of PXR increases lipogenesis, inhibits lipolysis and neoglucogenesis. PXRinduction may be responsible for the accumulations of lipids into the liver (NAFLD, nonalcoholic liver disease). This disease is strongly associated with obesity. To date bariatricsurgery is only effective treatment in the long term for morbid obesity. The evolution ofNAFLD following bariatric surgery has not been fully clarified.Aims The aims of this thesis were to ascertain whether PXR agonists such as CTZ andSPIR resulted in the same effects in the animal model than those observed in vitro andwhether the administration of these drugs was associated with any protection againstnormothermic ischemia reperfusion injury of the liver. In another chapter the effects onobesity related comorbidities of two bariatric procedures such as the gastric bypass and thesleeve gastrectomy were investigated. The animal model used to investigate the role of PXR against apoptosis wasthe partial and total normothermic ischemia reperfusion of the liver in the rodent (rat andmouse). The effects of the GBP and SG on obesity related comorbidities wereinvestigated in two groups of obese women (BMI > 50 Kg/m2 and < 50kg/m2). The results ofGBP and SG in two comparable groups of super obese patients (BMI > 50 Kg/m2) wereinvestigated. Treatment with PXR activators such as (CTZ and SPIR) in the rat and in themouse was associated with the induction of CYP 3A1, an enzyme directly controlled by thePXR, with a significant reduction of the apoptotic hepatocytes, with a significantly lowerlevels of transaminases, activated caspase 3 and its substrate PARP (poly-ADP-ribosepolymérase).The involved mécanismes include the induction of the expression of theantiapoptotic protein Bcl-xL, the activation of the extracellular regulated kinase (ERK ½), theinhibition of JNK and the down régulation of heat shock proteins (hsp 27, 70, and 90) geneexpression in the case of total liver ischemia. One year after surgery GBP showedcomparable results in terms of résolution of metabolic syndrome, systemic inflammation andinsuline resistance in morbdly obese as well as super obese women even if the mean BMI ofsuper obese women remained higher (34.7 Kg/m2 vs 28.1 Kg/m2). GBP and SG areassociated with the same results six months after surgery but GBP is more effective inimproving lipid disturbances, low-grade systemic inflammation and the metabolic syndromeat one year. PXR induction results in a protective effect against normothermic inschemiareperfusion injury in the rodent. Results of GBP in terms of resolution of obesity relatedcomorbidities are comparable in the super obese and morbidly patients. GBP is moreeffective than SG one year after surgery in terms of weight loss, and resolution of lipiddisturbances, low-grade systemic inflammation and metabolic syndrome.