Dans les expériences modélisant la photosynthèse, une bonne dispersion des molécules de chlorophylle est requise. Afin d'obtenir cette bonne dispersion, une solution consiste à les ancrer à un hôte. Dans cette étude, des nouveaux matériaux hybrides sont synthétisés en utilisant des hydrotalcites et un dérivé de la chlorophylle : la chlorophylline. La chlorophylline est incorporée et dispersée dans les hydrotalcites par co-précipitation ou pendant la reconstruction des hydrotalcites. Dans cette thèse est également discuté l'effet d'une irradiation par micro-onde. Dans tous les cas sont obtenus des matériaux stables, où les molécules de chlorophylline sont isolées et liées aux hydrotaltices par des liaisons avec les groupes hydroxy OH. Dans ce travail, de nouveaux matériaux sont synthétisés en utilisant les hydrotalcites et la chlorophylle a. Dans ce cas là, il est mis en valeur que la stabilisation de la chlorophylle a peut dépendre du support, à la fois par la nature et le rapport des métaux constituants les hydrotalcites. Ces matériaux hybrides obtenus (chlorophylle a/hydrotalcites) sont également stables. Ces matériaux ont été testés par lixiviation à l'acétone. Dans tous les cas, les composés lixiviés sont de la chlorophylle a, montrant ainsi que la nature et la composition des molécules sont préservées même après trente jours, bien qu'il soit à noter que dans le cas des hydrotalcites Ni/Al une faible fraction de la chlorophylle est décomposée en phéophytine. Finalement, bien que les hydrotalcites soient des composés relativement simples, ils s'avèrent tout à fait adaptés pour empêcher la dégradation des molécules de chlorophylle. / In experiments modeling photosynthesis, well dispersed chlorophyll molecules are required. A solution could be to anchor them on some host. In this work, new hybrid materials are synthesized using hydrotalcite and a chlorophyll derivative : chlorophyllin. Chlorophyllin is incorporated and dispersed in hydrotalcite through simultaneous precipitation or during hydrotalcite reconstruction. The effect of microwave irradiation on the crystallization step is discussed. In all cases stable materials are obtained, chlorophyllin molecules are isolated and bonded through hydrotalcite OH groups. Also new hybrid materials are synthesized using hydrotalcites and chlorophyll a. The effect of the support composition on chlorophyll a stabilization is discussed. The stability of the adsorbed chlorophyll a is affected by the support nature and the metal ratio of the hydrotalcite. The obtained hybrid compounds (chlorophyll a on hydrotalcite) are stable. Those hybrids were tested in lixiviation with acetone. In all cases, the lixiviated compound was chlorophyll a showing that the composition and nature of the molecule was preserved even after thirty days, although Ni/Al hydrotalcites decomposed a small fraction of the chlorophyll to pheophytin. Hydrotalcites being basic compounds turn out to be an adequate material to avoid degradation of chlorophyll molecules.

De nombreuses études ont mis en évidence le caractère plastique du muscle strié squelettique en réponse à de nombreux stimuli. Ce travail de thèse s’est attelé à caractériser les modifications structurales et fonctionnelles potentielles de ce tissu en présence de deux hémoglobinopathies génétiques : la drépanocytose (dans sa forme homozygote et hétérozygote), due à la production d'une hémoglobine anormale (appelée S), et/ou l’alpha-thalassémie (dans sa forme hétérozygote, parfois associée à la drépanocytose), se caractérisant par une anémie microcytaire. Les analyses histologiques et biochimiques de prélèvements biopsiques du muscle vastus Iateralis témoignent d’un remodelage structural et fonctionnel du muscle et notamment du réseau micro-vasculaire des sujets drépanocytaires. Une raréfaction des micro-vaisseaux, associée à une augmentation de leur diamètre et une diminution de leur tortuosité sont rapportées, adaptations qui pourraient limiter les troubles hémorhéologiques inhérents à l'hémoglobine S. Les activités des enzymes clés du métabolisme oxydatif (CS : citrate synthase et COx : cytochrome c oxydase) ont également été trouvées altérées chez les sujets porteurs de l’hémoglobine S. L’a-thalassémie fait elle aussi l’objet d’un léger remodelage micro-vasculaire marqué par une augmentation de la tortuosité des micro-vaisseaux. Enfin, l'association drépanocytose hétérozygote/a-thalassémie, connue pour atténuerles désordres hémorhéologiques et inflammatoires, n’engendrerait aucune modification notable descaractéristiques structurales et fonctionnelles du tissu musculaire par rapport à une population contrôle (HbAA) / Several studies have demonstrated the skeletal striated muscle plasticity in answer to differentstimuli. The aim of this thesis work was to characterize the structural and functional modifications of this particular tissue face to the sickle cell disease (in both homozygous and heterozygous forms), due to the production of an abnormal hemoglobin (called hemoglobin S), and/or the alpha thalassemia (in her heterozygous form, regularly associated with sickle cell disease). The histochemical and biochemical analysis of the vastus Iateralis biopsy showed evidence for 3 significant structural and functional remodeling of the sickle cell subjects muscle and most particularly of the microvasculature. A reduced capillary density, associated with enlarged microvessels and lower tortuosity are reported, that may possibly limit the hemorheological disorders linked to hemoglobin S. The main oxidative enzymes activities (CS: citrate synthase and COx: cytochrome c oxydase) were also altered in sickle cell subjects. Remodeling of the microvascular network occurs to a lesser extent in a-thalassemia, with an increase of the microvessels tortuosity. Finally, the association of the sickle cell heterozygous form with a-thalassemia, known to reduced hemorheological and inflammatory disorders, does not seem to modify muscle characteristics in comparison to a control population with normal hemoglobin

L'objectif était d'évaluer l'effet de l'anémie pendant la grossesse et ses facteurs de risque sur le développement cognitif d'enfants à un an.Notre cohorte a inclus 636 couples de mères et d'enfants singletons nés de femmes enceintes incluses dans un essai clinique antipaludiques au Bénin. Les prélèvements sanguins ont été réalisés lors des 1er et 2nd visites prénatales (VP) et à l'accouchement (AC) afin d'évaluer la concentration en hémoglobine (Hb) et la ferritine sérique. Les selles ont été testé la présence d'oeufs d'helminthes par la technique de Kato-Katz. Toutes les femmes ont reçu 600mg de mébendazole lors de la 1er VP. À l'âge d'un an, le développement psycho-moteur des enfants a été évalué par le Mullen Scales of Early Learning.La prévalence de la carence en fer (CF) chez les femmes 1er et 2nd VP et à l'AC était de 30,5%, 34,0% et 28,4%, respectivement. La prévalence des infections helminthiques était de 11,5%, 7,5% et 3,0 % à la 1er, la 2nd VP et à l'AC, respectivement. La prévalence de l'anémie a diminué de 67,1% à la 1er VP à 40,1% à l'AC. L'infection par ankylostomes à la 1er VP était associée avec un score de motricité globale (MG) inférieure -4,9 (IC 95%:-8,6;-1,3). Nous avons observé une relation quadratique négative significative entre la MG de l'enfant et la concentration d'Hb à la première et la 2nd VP.Dans ce contexte de supplémentation en fer des femmes enceintes, la CF maternelle n'était pas associée au développement neurocognitif de l'enfant. De plus, il semble que des concentrations en Hb légèrement en-dessous de la normale (comprises entre 90 et 110 g/L) soient optimales pour la motricité des enfants à un an. / The aim was to investigate the impact of anemia during pregnancy and its risk factors on the cognitive development children.Our cohort included 636 mother-singleton child pairs from 828 eligible pregnant women who were enrolled during their first antenatal care (ANC) visit in Allada, Benin, into a clinical trial comparing two malarial drugs. Ferritin and hemoglobin (Hb) level were assessed at the first and second ANC visit of at least one-month interval and at delivery. Stool samples of pregnant women were tested for helminths using the Kato-Katz method. All women were given 600 mg of mebendazole to be taken after the first ANC visit. Cognitive and motor functions of one-year-old children were assessed using Mullen Scales of Early Learning.The prevalence of iron deficiency (ID) at first and second ANC visits, and at delivery was 30.5%, 34.0% and 28.4%, respectively. Prevalence of helminth infection was 11.5%, 7.5% and 3.0% at first, second ANC visits and at delivery, respectively. Prevalence of anemia decreased from 67.1% at first ANC visit to 40.1% at delivery. Hookworm infection at first ANC was associated with lower mean gross motor (GM) scores -4.9 (95% CI:-8.6;-1.3) in the adjusted model. We observed a significant negative quadratic relationship between infant GM function and Hb concentration at first and second ANC visits.Prenatal helminth infection is associated with poor with infant cognitive and motor development. However, in the presence of iron supplementation, ID is not associated with infant neurocognitive development. Further, there appears to be an Hb concentration range (90-110 g/L) that may be optimal for better GM function of one-year-old children.

L'objet de cette thèse consistait à vérifier les effets d'un bon contrôle glycémique sur l'adiposité totale et régionale ainsi qu'explorer les réponses glycémiques associées à une période d'exercice d'intensité modérée chez des personnes diabétiques de type 1 dans le contexte d'un bon contrôle glycémique. Il est bien connu qu'un contrôle glycémique rigoureux peut affecter la composition corporelle de ce groupe de patients. Ainsi, nous avons documenté, dans un échantillon de la population diabétique de type 1 de la région de Québec ayant un contrôle glycémique adéquat, que ces patients présentaient un profil anthropométrique à risque de maladie cardio-vasculaire. De plus, nous avons suggéré l'ajout de mesures d'adiposité abdominale à l'évaluation du contrôle glycémique et du bilan lipidique de ces patients. Nos travaux ont également documenté les relations entre l'adiposité localisée à la cuisse et l'adiposité totale chez les sujets diabétiques et ont montré que ces relations semblaient être modulées par le type de diabète avec des relations plus fortes dans le diabète de type 2. Les résultats de ces deux premières études suggèrent que la population diabétique de type 1 semble présenter sensiblement les mêmes risques de problèmes de santé que ceux généralement attribués au diabète de type 2 et que l'évaluation de la composition corporelle devrait figurer, au même titre que la qualité du contrôle glycémique, parmi les différentes composantes de la prise en charge des personnes diabétiques. L'objectif d'améliorer le contrôle rigoureux du diabète s'accompagne presqu'invariablement d'une augmentation du risque d'hypoglycémies au repos de même qu'à l'exercice. Parmi les stratégies de gestion du diabète lors de la pratique d'exercice, beaucoup d'interrogations demeurent sans réponse quant à l'effet d'une session d'exercice d'intensité modérée sur les réponses glycémiques chez un groupe de patients diabétiques de type 1 bien contrôlés. Ainsi, dans la troisième étude, chez des patients sous régime insulinique combinant l'insuline intermédiaire de type N et un analogue d'insuline, Humalog®, nous avons comparé les effets sur la glycémie de deux périodes d'exercice de 60 minutes exécutées 60 minutes et 180 minutes après un déjeuner standardisé. Nos résultats démontrent qu'en dépit d'une tendance à la baisse de la glycémie légèrement supérieure lors d'une session d'exercice exécutée 60 minutes après le déjeuner, les deux sessions d'exercice (60 ou 180 minutes post-déjeuner) produisent des effets similaires en terme du délai d'initiation d'infusion de dextrose et de la quantité de dextrose infusé nécessaire à maintenir une glycémie sécuritaire, se traduisant en un risque d'hypoglycémie similaire. De plus, chez les mêmes sujets, nous avons documenté l'effet de trois collations glucidiques sur la baisse de la glycémie et la prévention de l'hypoglycémie à l'exercice. Nos résultats permettent d'estimer qu'une collation contenant 40 g de glucides, prise 15 minutes avant le début d'une période d'exercice d'intensité modérée de 60 minutes, préviendrait l'hypoglycémie pendant et jusqu'à 60 minutes après l'exercice. Dans le même ordre d'idée, il est connu que la pratique d'activités physiques a toujours été un élément majeur dans la prise en charge du diabète. Étant donné le niveau considérable de sédentarité des populations diabétiques, une de nos études visait à développer et à valider un questionnaire permettant l'identification des barrières à la pratique régulière d'activités physiques spécifiquement chez des personnes diabétiques de type 1. Nos résultats ont montré la validité du questionnaire, lequel servira au développement de meilleures stratégies dans la promotion de l'activité physique auprès de cette population.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2023 / Le sang d'abattoir est un sous-produit de valeur pour l'industrie de la viande, car de nombreux composés bioactifs peuvent en être dérivés. Sa fraction solide (cruor) se compose principalement d'hémoglobine (Hb), duquel une bonne source de peptides antimicrobiens et antioxydants qui peuvent être libérés par hydrolyse pepsique. Cette approche présente un grand potentiel pour l'industrie de la viande en raison du marché croissant des ingrédients bioactifs naturels et de leur utilisation potentielle pour la biopréservation des aliments. En effet, cette approche a été largement étudiée sur l'hémoglobine bovine (Hb-B), suivant un concept d'économie circulaire dans lequel les peptides bioactifs sont réutilisés pour conserver les produits carnés. Néanmoins, cette alternative de valorisation fait face à quelques défis tels que l'exploration d'autres sources importantes d'hémoglobine comme l'hémoglobine porcine (Hb-P), l'optimisation du processus d'hydrolyse, et la validation de ses propriétés bioactives afin d'obtenir une application à plus fort impact sur la durabilité de l'industrie de la viande. Dans ce contexte, il est nécessaire d'explorer à la fois de nouvelles sources d'hémoglobine et de nouvelles alternatives technologiques pour sa valorisation et son application de manière plus éco-efficiente. Ainsi, l'objectif principal de ce projet de recherche était d'évaluer la faisabilité de l'obtention de peptides antimicrobiens et antioxydants pour la biopréservation alimentaire à partir d'Hb-P par hydrolyse pepsique et traitements par champs électriques pulsés (CÉP), qui a été divisée en trois étapes principales. La première étape visait à établir les meilleures conditions pour l'hydrolyse pepsique de l'Hb-P et établir les similitudes avec la principale source de peptides antimicrobiens identifiés à ce jour (Hb-B). Par conséquent, au cours de cette étape a évalué l'influence du pH (pH 2, 3, 4 et 5) a été évaluée sur l'activité antimicrobienne et la population de peptides des hydrolysats pepsiques dérivés de Hb-P en comparaison avec Hb-B. Des similarités dans la population peptidique entre les hydrolysats d'Hb-B et d'Hb-P ont été observées, principalement lors de l'hydrolyse enzymatique à pH 2 et 3. Les hydrolysats bovins et porcins produits à pH 2 et 3 ont montré une activité antibactérienne contre *Listeria ivanovii* (CMI = 0,62 - 1,25 mg/mL) et une activité anti-levure contre *Rhodotorula mucilaginosa* (CMI = 0,31 - 1,25 mg/mL). À l'inverse, seule une activité antifongique contre *Mucor racemosus* dans l'hydrolysat de porc à pH 3 a été observée (CMI = 1,25 mg/mL). Cette étude a confirmé les similitudes de l'Hb-B et de l'Hb-P en termes de profils peptidiques et d'activité antimicrobienne, ce qui indique que l'Hb-P est également une source appropriée de peptides antimicrobiens ayant des activités antibactériennes, antifongiques et anti-levures. Après avoir étudié les possibilités d'améliorer les conditions de l'hydrolyse pepsique conventionnelle de l'Hb-P, l'utilisation de technologies non conventionnelles pour améliorer le processus enzymatique a aussi été explorée. Une deuxième étude a été menée pour évaluer l'impact des CÉP sur l'inactivation de la pepsine dans les hydrolysats d'Hb-P et d'Hb-B, caractériser les populations de peptides après l'inactivation de la pepsine par les CÉP, et évaluer les effets du traitement CÉP et du pH final (3, 7 et 10) sur les activités antimicrobiennes et antioxydantes des hydrolysats finaux. Dans ce cas, l'Hb-B et l'Hb-P ont été hydrolysées par la pepsine dans les conditions optimales établies précédemment (37 °C à pH 3,0 pendant 3 h) et traitées par CÉP (73 impulsions, 23,8 kV/cm, 90 Hz) pour inactiver l'enzyme. Le degré d'hydrolyse (DH) qui a été évalué, n'a montré aucun changement significatif après l'inactivation de la pepsine par les CÉP, alors que l'analyse de la population peptidique par RP-UPLC-MS/MS a mis en évidence quelques changements dans les hydrolysats traités par les CÉP au fil du temps, suggérant une activité résiduelle de la pepsine. Les traitements par CÉP n'ont pas montré d'impact significatif sur les activités antimicrobiennes (antibactériennes, antifongiques et anti-levures). Cependant, un pH final plus élevé (pH 10) a favorisé une plus forte activité anti-levure (*R. mucilaginosa*), tandis qu'un pH de 7 a favorisé l'activité antifongique (*M. racemosus*). Malgré certains changements observés dans la population de peptides, aucun effet positif ou négatif des CÉP n'a été constaté sur les activités antimicrobiennes et antioxydantes. Après l'évaluation des alternatives pour améliorer l'hydrolyse enzymatique de l'Hb-P, une troisième étape a été réalisée pour explorer les possibilités d'application des hydrolysats d'Hb-P dans le contrôle des microorganismes alimentaires indésirables tels que les organismes pathogènes d'origine alimentaire. Cette étape consistait à évaluer et à comparer la faisabilité d'utiliser des hydrolysats peptidiques dérivés de Hb-P et de cruor porcin (P-Cru) comme stratégie de biocontrôle de *Listeria monocytogenes* dans les produits carnés. À cette fin, des hydrolysats peptidiques ont été préparés à partir de Hb-P et de P-Cru à différentes conditions de température d'hydrolyse et de rapport enzyme/substrat (E/S). Ensuite, l'activité antimicrobienne (*in vitro* et *in situ*) des hydrolysats a été évaluée sur trois sérotypes différents de *L. monocytogenes*. Il a été établi que la réduction de la température et du rapport E/S de l'hydrolyse du P-Cru a affecté le rendement enzymatique, entraînant deux unités de pourcentage de moins de DH par rapport à l'hydrolysat d'Hb-P, ainsi que quelques différences dans la population de peptides. Cependant, l'activité antimicrobienne (*in situ*) n'a pas été affectée de manière significative, diminuant le nombre viable de *L. monocytogenes* de ~1-log et retardant sa croissance pendant 21 jours à 4 °C. Cette étude a prouvé, pour la première fois, la faisabilité de la production d'un agent de biopréservation pour le contrôle de *L. monocytogenes* dans un produit carné prêts-à-manger (PAM) à partir de cruor de porc comme une alternative pour la valorisation du sang d'abattoir dans une approche d'économie circulaire. En résumé, ce projet de recherche a confirmé que, comme l'Hb-B, l'Hb-P est une source appropriée pour la production de peptides antimicrobiens et antioxydants par hydrolyse pepsique. De plus, la faisabilité technologique de l'utilisation des traitements de CÉP pour arrêter l'hydrolyse enzymatique pendant la production de peptides bioactifs dérivés de l'hémoglobine a été validée. Enfin, l'utilisation potentielle des hydrolysats de Hb-P pure et de P-Cru pour la biopréservation des produits carnés PAM contre *L. monocytogenes* a été démontrée. / Slaughterhouse blood is a valuable by-product of the meat industry since multiple bioactive compounds can be derived from it. Its solid fraction (cruor) consists mainly of hemoglobin (Hb), a good source of antimicrobial and antioxidant peptides that can be released by peptic hydrolysis. This approach has great potential for the meat industry due to the growing market for natural bioactive ingredients and their potential use in food biopreservation. Indeed, this approach has been extensively studied on bovine hemoglobin (Hb-B), following a circular economy concept in which bioactive peptides are reused to preserve meat products. Nevertheless, this valorization alternative faces some challenges such as the exploration of other important sources of hemoglobin such as porcine hemoglobin (Hb-P), optimization of the hydrolysis process, and validation of its bioactive properties in order to achieve a higher impact application for the sustainability of the meat industry. In this context, it is necessary to explore both new sources of hemoglobin and new technological alternatives for its valorization and application in a more eco-efficient way. Thus, the main objective of this research project was to evaluate the feasibility of obtaining antimicrobial and antioxidant peptides for food biopreservation from Hb-P through peptic hydrolysis and pulsed electric fields (PEF) treatments, which was divided into three main stages. The first stage aimed at establishing the best conditions for peptic hydrolysis of Hb-P and establish the similarities with the main source of antimicrobial peptides identified to date (Hb-B). Therefore, this stage evaluated the influence of pH (pH 2, 3, 4, and 5) on the antimicrobial activity and the peptide population of peptic hydrolysates derived from Hb-P and compared in parallel with Hb-B. Similarities in the peptide population between Hb-B and Hb-P hydrolysates were observed, mainly in the enzymatic hydrolysis at pH 2 and 3. Both bovine and porcine hydrolysates produced at pH 2 and 3 showed antibacterial activity against *Listeria ivanovii* (MIC = 0.62 - 1.25 mg/mL) and anti-yeast activity against *Rhodotorula mucilaginosa* (MIC = 0.31 - 1.25 mg/mL). Conversely, only antifungal activity against *Mucor racemosus* in the porcine hydrolysate at pH 3 was observed (MIC = 1.25 mg/mL). This study confirmed the similarities of Hb-B and Hb-P in terms of peptide profiles and antimicrobial activity, which indicates Hb-P is also a suitable source of antimicrobial peptides with antibacterial, antifungal, and anti-yeast activities. Having studied the opportunities to improve the conditions of conventional peptic hydrolysis of Hb-P, the use of non-conventional technologies to improve the enzymatic process was also explored. A second study was conducted to evaluate the impact of PEF on pepsin inactivation in hydrolysates of Hb-P and Hb-B, characterize the peptide populations after pepsin inactivation by PEF treatment, and assess the effects of PEF treatment and final pH (3, 7, and 10) on the antimicrobial activities of the final hydrolysates. In this case, Hb-B and Hb-P were hydrolyzed with pepsin under the optimal conditions previously established (37 °C at pH 3.0 for 3 h) and treated with PEF (73 pulses, 23.8 kV/cm, 90 Hz) to inactivate the enzyme. The degree of hydrolysis (DH) was also evaluated, which did not show significant changes after PEF-inactivation of pepsin, whereas the peptide population analysis by RP-UPLC-MS/MS showed some changes in PEF-treated hydrolysates over time, suggesting a residual pepsin activity. PEF treatments did not show any significant impact on antimicrobial (antibacterial, antifungal, and anti-yeast activities). However, higher final pH (pH 10) fostered stronger anti-yeast activity (*R. mucilaginosa*), whereas pH 7 fostered antifungal activity (*M. racemosus*). Even though some changes were observed in the peptide population, no positive or negative effects of PEF were found for the antimicrobial and antioxidant activities. Upon evaluation of the alternatives for improving the enzymatic hydrolysis of Hb-P, a third stage was carried out to explore the opportunities for the application of Hb-P hydrolysates in the control of undesirable food microorganisms such as food-borne pathogens. This stage consisted of evaluating and comparing the feasibility of using peptic hydrolysates derived from Hb-P and porcine Cruor (P-Cru) as a strategy for biocontrol of *Listeria monocytogenes* in meat products. For this purpose, peptic hydrolysates were prepared from Hb-P and P-Cru at different conditions of hydrolysis temperature and enzyme/substrate (E/S) ratio. Then, the antimicrobial activity (*in vitro* and *in situ*) of hydrolysates was compared against three different serotypes of *L. monocytogenes*. As a result, it was established that the reduction of temperature and E/S ratio of P-Cru hydrolysis affected the enzymatic performance, resulting in two percentage units less DH compared to Hb-P hydrolysate, as well as some differences in peptide population. However, the antimicrobial activity (*in situ*) was not significantly affected, decreasing the viable count of *L. monocytogenes* by ~1-log and retarding its growth for 21 days at 4 °C. This study proved, for the first time, the feasibility of producing a biopreservative for the control of *L. monocytogenes* in a ready-to-eat (RTE) meat product from porcine cruor as an alternative for the valorization of slaughterhouse blood under a circular economy approach. To summarize, this research project has confirmed that, similar to Hb-B, Hb-P is a suitable source to produce antimicrobial and antioxidant peptides through peptic hydrolysis. Also, the technological feasibility of using PEF treatments to stop enzymatic hydrolysis during the production of hemoglobin-derived bioactive peptides has been validated. Furthermore, the potential use of both pure Hb-P and P-Cru hydrolysates as biopreservation of RTE meat products against L. monocytogenes has been demonstrated.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / L'Oxyglobin (Biopure Corporation) est une solution d'hémoglobine bovine ultrapurifiée commercialisée aux États-Unis depuis janvier 1998 pour le traitement des anémies chez le chien. La posologie recommandée par la compagnie Biopure est de 30 ml/kg quel que soit le seuil d'hémoglobine utilisé pour débuter une transfusion. Cette posologie a été déterminée en laboratoire chez des chiens sévèrement anémiques (seuil de transfusion en hémoglobine de 30 g/L). Le premier objectif de notre étude était d'évaluer, chez le chien modérément anémique (seuil de transfusion en hémoglobine de 50 g/L), la posologie nécessaire pour atteindre la limite inférieure de la tolérance à l'anémie, soit de 70 g/L. Le deuxième objectif consistait à étudier la réponse érythropoïétique après administration de la solution Oxyglobin. Le but ultime de ce travail était de déterminer l'immunotolérance du produit après son administration répétitive sur une période de 50 semaines. Un nombre total de 26 chiens mâles de race Beagle ont été utilisés. Les chiens étaient splénectomisés au moins une semaine avant le début de l'étude. Dans tous les groupes expérimentaux, l'anémie était induite par hémodilution jusqu'à ce que la concentration de l'hémoglobine atteigne un seuil de 50 g/L. Après l'induction de l'anémie, 18 chiens, répartis en 3 groupes de 6 chiens, ont reçu la solution Oxyglobin à des volumes de 7, 1 O ou 15 ml/kg. Quatre (4) chiens ont reçu du sang entier à un volume de 10 ml/kg et un dernier groupe de 4 chiens n'a reçu aucun traitement. En ce qui concerne la posologie minimale efficace, le volume de 15 ml/kg d'Oxyglobin a été le seul volume administré pouvant entraîner une augmentation de la concentration en hémoglobine à des valeurs supérieures à 70 g/L, jusqu'à 12 heures après le traitement. Il faut noter qu'à cette posologie, les valeurs du contenu artériel en oxygène étaient comparables ou même plus élevées que celles du sang entier, et ce, jusqu'à 24 heures après le traitement. L'administration de l'Oxyglobin ne compromet pas la libération de l'érythropoïétine, ni la production de réticulocytes suite à l'induction de l'anémie. L'administration répétitive de la solution Oxyglobin engendre une production cumulative d'lgG anti-hémoglobine bovine reliée au nombre d'administration chez la plupart des chiens traités. Aucun effet pathogène rénal ou hépatique n'a été observé. De plus, aucun dépôt d'lgM, lgA, lgM ou de C3 n'a été identifié lors de l'évaluation histochimique du foie ou des reins. Finalement, la présence d'lgG anti-hémoglobine bovine dans le sérum n'interfère pas avec la capacité de liaison de l'hémoglobine bovine même en présence des concentrations· d'lgG très élevées. En outre, l'absence de réaction systémique attribuable à des administrations répétitives de la solution Oxyglobin fut une observation importante. Il a été conclu que la posologie de 15 ml/kg de la solution Oxyglobin est adéquate pour le traitement de l'anémie modérée. De plus, l'administration répétitive de la solution Oxyglobin peut être préconisée puisqu'elle ne produit pas de changement physiologique ou de réaction systémique reliée à la production d'anticorps anti-hémoglobine bovine.

La littérature montre une association entre les contraintes psychosociales au travail (CPT) du modèle demande latitude (DL) et le diabète de type 2 (DB2). De plus, une augmentation de seulement 0.1% de l'hémoglobine glyquée (HbA1c), un biomarqueur du DB2, est associée à une hausse de problèmes de santé. Le prédiabète, une condition intermédiaire entre le métabolisme du glucose normal et le DB2, augmente le risque de développer le DB2 en plus d'être indépendamment associé à une hausse de la mortalité. Cependant, l'effet des CPT sur le prédiabète est peu documenté. L'objectif de cette étude est de mesurer l'effet de l'exposition chronique (sur une longue période) aux CPT sur la moyenne d'HbA1c et la prévalence du prédiabète. Une étude de cohorte prospective a été réalisée chez 1403 travailleurs recrutés en 1991-93 (T1) et suivis en 2000 (T2) et en 2018 (T3). L'HbA1c et la prévalence du prédiabète ont été mesurées à T3. Les CPT ont été mesurées selon le modèle demande-latitude de Karasek à l'aide de questionnaires auto-administrés validés. Les rapports de prévalences (RP) ont été calculés par régressions de Working Poisson incluant les facteurs potentiellement confondants. Chez les femmes, la moyenne d'HbA1c était plus élevée chez celles exposées aux CPT chroniques, comparativement aux non exposées, bien que les IC n'atteignaient pas le seuil de signification statistique (DM=0,08, IC à 95%: -0,01-0,17). La prévalence du prédiabète était également plus élevée chez les travailleuses exposées aux CPT chroniques (RP=1,68, IC à 95%: 0,96-2,97). Chez les hommes, il n'était pas possible de conclure sur l'association entre les CPT et l'HbA1c en raison d'un manque de puissance. Les résultats suggèrent que ces CPT sont associées à une augmentation de la moyenne d'HbA1c et de la prévalence du prédiabète chez les femmes. / Previous literature suggests an association between psychosocial stressors at work (PSWs) and type 2 diabetes mellitus (T2DM). Moreover, an increase as small as 0.1% in glycated hemoglobin (HbA1c), a T2DM biomarker, is associated with adverse health effects. Prediabetes, an intermediate condition between normal glucose metabolism and T2DM, increases the risk of developing T2DM and is also independently associated with increased mortality. However, the evidence regarding the association between PSWs and prediabetes is scarce. The objective of this study is to measure the relationship between cumulative exposure to PSWs and both mean HbA1c level and prediabetes prevalence in a prospective cohort. In this study, 1403 white-collar workers were recruited in 1991-1993 (T1) and followed up in 2000 (T3) and 2018 (T3). HbA1c was measured at T3 and used to measure prediabetes prevalence. PSWs were measured according to Karasek's job strain model using validated self-reported questionnaires. Prevalence ratios (PRs) were computed using Robust Working Poisson models adjusted for potential confounding factors. In women, mean HbA1c was higher in workers exposed to chronic PSWs, compared to unexposed workers, although the CIs did not reach statistical significance (MD 0.08, 95% CI: -0.01-0.17). Prediabetes prevalence was also higher in female workers exposed to chronic PSWs (RP=1.68, 95%CI: 0.96-2.97). In men, the results on the association between chronic PSWs and mean HbA1c were inconclusive due to insufficient statistical power. Our results suggest that PSWs may be associated with an increased mean HbA1c level and prediabetes prevalence in female workers.

Les nanomatériaux posent de nouvelles questions en termes de toxicologie humaine et environnementale et représentent une nouvelle interface avec le milieu biologique aux propriétés spécifiques. De nombreuses inconnues demeurent, en particulier à l’échelle moléculaire, pour permettre d’expliquer certains mécanismes de toxicité. Lorsqu’elles entrent en contact avec le milieu biologique, les nanoparticules se couvrent d’une couche de protéines adsorbées. Celle-ci leur confère une nouvelle « identité biologique » qui contrôle la réponse cellulaire et leur devenir au sein de l’organisme. Nous avons étudié l’adsorption de protéines modèles sur la silice nanostructurée. Après avoir caractérisé la silice nanoporeuse et les nanoparticules de silice utilisées, l’adsorption de la myoglobine, de l’hémoglobine et des protéines d’un extrait cellulaire de levure a été étudiée afin de déterminer les paramètres physico-chimiques et thermodynamiques de l’adsorption des protéines sur la silice. Un enrichissement en résidus basiques, regroupés en clusters de charge, favorise l’adsorption des protéines grâce à la formation d’interactions électrostatiques avec la surface chargée de la silice, indépendamment de la charge globale de la protéine. A l’inverse, un enrichissement en résidus aromatiques est défavorable à l’adsorption car ces résidus forment des interactions π-π qui rigidifient la structure de la protéine. L’identification des protéines adsorbées et non adsorbées à partir d’un milieu complexe pourrait également être utilisée pour les études de toxicité cellulaire. A partir de l’étude de la structure, de la dynamique et de l’activité de la myoglobine et de l’hémoglobine adsorbées sur les nanoparticules de silice, nous avons cherché à définir l’état d’une protéine adsorbée. L’étude de la structure, réalisée par dichroïsme circulaire, spectroscopie UV-visible, d’absorption X, infrarouge, fluorescence et microcalorimétrie, montre une perte partielle de structure importante des protéines adsorbées associée à une grande hétérogénéité de conformations, sans modification majeure de la structure de l’hème. Deux sites potentiels d’interaction entre myoglobine et nanoparticules de silice ont été identifiés à l’aide d’une technique de cartographie de surface par irradiation. L’étude de la dynamique de la myoglobine adsorbée par diffusion élastique et inélastique de neutrons a permis de montrer que l’adsorption s’accompagnait d’une diminution importante de la flexibilité de la protéine. Malgré la perte de structure, la metmyoglobine adsorbée conserve une activité de fixation de ligands très proche de celle de la protéine libre. L’hémoglobine adsorbée présente de façon inattendue une augmentation de son affinité pour l’oxygène et une diminution de sa coopérativité, sans dissociation du tétramère. Cet effet est reproductible lors de l’adsorption de l’hémoglobine humaine, de l’hémoglobine pontée DCL et de l’hémoglobine mutée S. Deux effecteurs permettent par ailleurs de moduler l’affinité de l’hémoglobine adsorbée. Aussi importantes soient-elles, les modifications de structure et d’activité observées sont entièrement réversibles après désorption dans des conditions douces. L’adsorption des hémoprotéines sur les nanoparticules de silice représente véritablement un nouveau type de stress avec résilience pour les protéines en termes de relations entre structure, dynamique et activité. / Nanomaterials raise new questions in environmental and human toxicology and represent a novel interface with specific properties with the biological medium. Several unknown remain to explain all the mechanisms of toxicity, especially at the molecular lever. When they enter the biological medium, nanoparticles get covered by a protein corona. This corona yields to a new “biological identity” that controls the cellular response to nanoparticles and their fate in the organism. We studied the adsorption of model proteins on nanostructured silica. The first part is dedicated to the characterization of nanoporous silica and silica nanoparticles that we used. Then the adsorption of myoglobin, hemoglobin and protein mixture from yeast cells was studied to determine the thermodynamic and physical-chemical parameters of protein adsorption on silica. The enrichment of basic residues, gathered in charge clusters, favors the adsorption of proteins by the formation of electrostatic interactions with the charged surface of silica, independently of the global charge of the protein. On the contrary, the enrichment in aromatic residues is unfavorable to protein adsorption because they form π-π interactions that rigidify the protein structure. The identification of adsorbed and non-adsorbed proteins from a complex medium could also be used for cellular toxicity studies. From the study of the structure, the dynamics and the activity of myoglobin and hemoglobin adsorbed on silica nanoparticles, we tried to define the state of an adsorbed protein. The structural study, based on circular dichroism, fluorescence, infrared, X-ray and UV-visible spectroscopy and microcalorimetry, shows a substantial partial structure loss of adsorbed proteins together with a high conformational heterogeneity, without major modifications of the heme structure. Two potential interaction sites of myoglobin with silica nanoparticles have been identified by a footprinting technique. The study of adsorbed myoglobin dynamics by elastic and inelastic neutron scattering highlighted the important decrease of protein dynamics that occurs upon adsorption. However, despite the structure loss, adsorbed metmyoglobin retains almost all of its activity of ligand binding. Unexpectedly, adsorbed hemoglobin shows an increase of its oxygen affinity and a decrease of its cooperativity, without any dissociation of the tetramer. This effect can be reproduced on human hemoglobin, cross-linked DCL hemoglobin and variant S hemoglobin. Besides, two effectors allow modulating the affinity of adsorbed hemoglobin. Despite the extent of structural and activity changes, all these modifications are entirely reversible upon desorption in soft conditions. The adsorption of hemoproteins on silica nanoparticles depicts a new sort of stress with resilience for proteins in terms of structure, dynamics and activity relationship.

Les techniques de diffusion incohérente élastique et quasiélastique de neutrons ont été utilisées pour mesurer la dynamique de la protéine et de l'eau cellulaire sur les échelles de quelques picosecondes et de quelques Ångstroms. La dynamique de l'hémoglobine a été mesurée dans les globules rouges, in vivo. La dynamique interne de la protéine montre un changement de régime à 36.9°C, la température physiologique. À des températures plus élevées que la température physiologique, les chaînes latérales des amino acides occupent des volumes plus grands que prévu par la dépendance normale sur la température. La diffusion globale de l'hémoglobine a été interprétée avec la théorie pour la diffusion des particules colloïdales à temps de courte durée. L'influence de l'hydratation sur la dynamique de l'hémoglobine a été étudiée avec la diffusion de neutrons. Les temps de résidence entre les sauts locaux dans l'ordre de quelques picosecondes sont réduits en solution concentrée et augmentés en poudre d'hémoglobine hydratée. La transition dans la géométrie des mouvements internes à la température du corps a été trouvée dans la solution concentrée, mais pas dans la poudre hydratée. Il a été conclu que les poudres hydratées ne représentent pas un bon modèle pour la dynamique de la protéine dans l'ordre de quelques picosecondes, qui est corrélée à la fonction biologique. La dynamique de l'eau cellulaire dans les globules rouges a été mesurée avec la technique de diffusion incohérente quasiélastique de neutrons. Une fraction de l'eau cellulaire d'environ 90% est caractérisée par un coefficient de diffusion translationnel similaire à celui de l'eau volumique. Les 10% restant présentent une dynamique ralentie de façon significative. La fraction ralentie a été attribuée à l'eau en interaction avec l'hémoglobine. Elle correspond à environ la moitié de l'eau dans la première couche d'hydratation de la protéine.

Les hémorphines représentent une classe de peptides cryptiques bioactifs issus de la protéolyse de la chaîne ß de l’hémoglobine dont la présence in vivo a souvent été associée à des conditions physiologiques ou pathologiques particulières, comme les cancers. De ce fait, l’hypothèse d’utiliser ces peptides comme marqueur de pathologies avaient déjà été posé. Des études récentes au laboratoire ont montré que leur concentration sérique des hémorphines était diminuée chez les patients diabétiques. Nous avons travaillé sur une cohorte de 120 patients atteints de diabète de type 1 et 2 et nous avons étudié les différentes hypothèses permettant d’expliquer cette diminution : métabolisme des hémorphines, impact de la glycation de l’hémoglobine sur la libération des peptides. De plus, nous avons cherché à connaître le rôle de LVVH7 dans la signalisation insulinique. Les résultats obtenus suggèrent que la diminution de la concentration sérique des hémorphines de type 7 est spécifique du diabète mais que la glycation de l’hémoglobine n’a pas d’impact sur la libération des hémorphines. Parallèlement à cette étude, nous avons caractérisé les hémorphines de type 7 dans le microenvironnement du cancer broncho-pulmonaire. La cathepsine D, enzyme impliquée dans la libération de LVVH7 et VVH7 ainsi que dans le microenvironnement tumoral, a été étudié dans des cultures de lignées de cancers broncho-pulmonaires acidifiée et donc propice à la progression tumorale. Les résultats ont permis de confirmer la présence de la cathepsine D dans le surnageant de cultures des cellules cancéreuses. De plus, nous avons montré la libération d’hémorphines de type 7 dans des milieux de culture acidifiés. / Hemorphins are cryptic bioactive peptides derived from ß chain of haemoglobin proteolysis. Their biological presence has often been associated with physiological or pathological conditions, like cancers. Thus, it was already suggested that hemorphins could be used as marker of pathology. Previous studies achieved in our laboratory demonstrated that hemorphin-7 was decreased in serum of diabetic patients. We worked on a population of 120 patients with type 1 and type 2 diabetes and we studied different hypothesis: hemorphins metabolism, impact of glycated haemoglobin. Moreover, we researched the role of LVVH7 in insulin signalisation. The results suggested that hemorphin-7 concentrations in serum of diabetic patients are specific of this pathology but glycation of haemoglobin have no impact on liberation of hemorphins. In parallel, we characterized hemorphin-7 in tumor progression of lung cancers. Cathepsin D, previously demonstrated as a key enzyme in hemorphins generation and also in tumor progression, has been studied in vitro in lung cancers, cultured in acidified conditions, favourable to metastasis. In addition, we also identified hemorphin-7 liberation in acidified media culture.