L'érythropoïèse est le processus de formation des globules rouges (GR) ayant lieu principalement dans la moelle osseuse. Il débute par l'engagement de cellules souches hématopoïétiques vers la lignée érythroïde, qui donnent lieu à des progéniteurs, puis à des précurseurs érythroïdes. Des changements morphologiques accompagnent la différenciation érythroïde, incluant une réduction de la taille des cellules, l'acquisition d'hémoglobine et finalement, l'expulsion du noyau qui survient au stade réticulocytes. Ces réticulocytes sont à l'origine des GR retrouvés dans la circulation sanguine. L'anémie est définie par une diminution de la teneur en hémoglobine dans le sang et peut être causée par une diminution de la production de GR, ou par une augmentation de leur destruction. La sérotonine (5-HT) est depuis longtemps connue comme un neurotransmetteur dans le système nerveux central (SNC), où elle est impliquée dans de nombreuses fonctions. Sa disponibilité dépend de l'expression de la tryptophane hydroxylase (TPH), dont une étude récente a révélé l'existence de deux isoformes, la TPH2 exprimée dans le SNC et la TPH1 en périphérie. Cette découverte a ravivé l'intérêt d'étudier les fonctions potentielles de la 5-HT en dehors du SNC. De plus, des rôles non suspectés de la 5-HT dans de nombreux systèmes physiologiques en périphérie ont été révélés par la caractérisation du modèle murin KO pour la Tph1 (Tph1-/-). Dans ce manuscrit, nous présentons des données in vivo, montrant que les souris Tph1-/- présentent une érythropoïèse inefficace. Le défaut majeur survient dans la moelle osseuse, où l'absence de 5-HT altère la progression des précurseurs érythroïdes, qui expriment les récepteurs 5-HT2A et 5-HT2B, vers la différenciation terminale. Ces précurseurs expriment également la Tph1, suggérant une synthèse locale de 5-HT. De plus, des cultures in vitro nous ont permis de démontrer l'action directe de la 5-HT sur les précurseurs érythroïdes, par l'ajout de 5-HT qui augmente la capacité proliférative des cellules issues des souris sauvages et mutées. D'autre part, les GR issus des souris Tph1-/- sont plus sensibles à la phagocytose par les macrophages et ont une durée de vie significativement réduite par rapport à des GR sauvages. Cette dégradation augmentée des GR associée à l'érythropoïèse inefficace dans la moelle osseuse, conduisent à un phénotype d'anémie macrocytaire des souris Tph1-/-. Lorsqu'elles vieillissent, les souris développent une splénomégalie, due à une érythropoïèse accrue dans la rate. L'ensemble de nos résultats démontre que la 5-HT est un facteur clef dans la production et la survie des GR.

Le but de ce travail consistait à étudier les effets d'une activité physique modérée aiguë ou chronique sur le fonctionnement mitochondrial musculaire et hépatique. Nous avons étudié en parallèle la respiration mitochondriale et la production de ROS estimée par la mesure de l'H2O2 en présence de la sonde Amplex Red. Nous avons montré que l'exercice était à l'origine d'une augmentation de la production radicalaire et cela de façon persistante après 2h de récupération dans le muscle mais qui était décalée dans le foie. Cette production apparaît comme tolérée par la mitochondrie dont le statut antioxydant n'est pas affecté. Des mesures en présence de substrats et inhibiteurs spécifiques de la chaîne respiratoire mitochondriale, permettant d'isoler fonctionnellement les complexes de l'oxydation phosphorylante, nous ont permis de révéler des adaptations spécifiques des tissus. La deuxième partie du travail concernait l'étude de l'activité physique chronique modérée qui induit une augmentation de densité mitochondriale à la fois dans le muscle et le foie, associée à des adaptations fonctionnelles. La mitochondrie musculaire semble en effet plus efficace pour extraire des équivalents réduits en provenance des acides gras à travers un processus de slipping métabolique. La mitochondrie hépatique présente une amélioration de rendement d'oxydation en état phosphorylant à partir de substrats du complexe I. Les résultats suggèrent un fonctionnement diminué des mitochondries en réponse à l'exercice compensé par une augmentation du contenu en unités fonctionnelles. Les sites de production de ROS à l'exercice apparaissent tissu spécifique. En effet on observe que l'exercice modifie la production d'H2O2 à partir du complexe III dans le muscle et du I dans le foie. L'utilisation d'oligonucléotides antisens de PGC-1α, destinée à réprimer l'expression protéique de PGC-1α, n'a pas d'influence sur l'augmentation de densité mitochondriale induite par l'entraînement au niveau musculaire mais l'inhibe complètement dans le foie. Des adaptations fonctionnelles liées à l'absence de cette protéine régulatrice, passant par une perturbation de la respiration et de la production de ROS semblent confirmer un rôle majeur de PGC-1α dans les adaptations mitochondriales tissus spécifiques à l'exercice. Ces résultats suggèrent que les ROS pourraient contribuer par rétrocontrôle sur PGC-1α aux adaptations énergétiques induites par l'activité physique.

La baisse de la fertilité masculine mondiale ces dernières décennies est devenue préoccupante. Ainsi, un homme sur quinze est subfertile. Si les causes de la baisse de fertilité semblent être essentiellement liés à l'environnement et au mode de vie, il est essentiel de comprendre tous les mécanismes qui régulent le pouvoir fécondant du spermatozoïde afin d'optimiser les techniques de procréation médicalement assistée. Le développement de nouveaux axes de recherche, expérimentaux et théoriques, pour identifier les mécanismes sous-jacents de l'infertilité masculine est indispensable. C'est dans ce contexte, de développement de nouvelles stratégies expérimentales que se situe ce travail de thèse. La stratégie que j'ai employée ici est la recherche de nouveaux outils pharmacologiques à partir de venin d'animaux par des tests d'activités biologiques. Cette recherche nous a permis de mettre en évidence une nouvelle voie de régulation de la physiologie spermatique : la voie des phospholipases A2 secrétées. Ainsi, nous avons montré pour la première fois que les phospholipases A2 secrétées, régulent 4 étapes clé de la fécondation : la capacitation, la mobilité spermatique, la réaction acrosomique et l'interaction gamétique.

L'étude des courbes débit/volume d'exercice permet d'étudier la réponse ventilatoire d'un sujet et d'apporter des informations sur l'origine et la sévérité des contraintes mécaniques ventilatoires potentiellement observées au cours de l'exercice. Très peu d'études se sont focalisées sur l'effet d'un exercice sur l'adaptation de la réponse ventilatoire chez l'enfant prépubère à l'aide de cette méthodologie. Or, les caractéristiques du système pulmonaire de l'enfant pourraient induire une adaptation de la réponse ventilatoire à l'exercice spécifique chez l'enfant prépubère par rapport à l'adulte. De plus, l'exposition à une pathologie respiratoire chronique telle que la mucoviscidose pourrait accentuer la spécificité de la réponse ventilatoire à l'exercice chez l'enfant prépubère. Le premier objectif de ce travail de thèse a été d'étudier l'adaptation de la réponse ventilatoire lors d'un exercice incrémental chez des enfants sains et des enfants atteints de mucoviscidose. Nos résultats ont confirmé l'existence d'une spécificité de la réponse ventilatoire chez l'enfant prépubère et l'apparition de contraintes mécaniques ventilatoires lors de l'exercice incrémental, la mucoviscidose n'ayant pas d'effets sur l'adaptation de la réponse ventilatoire à ce type d'exercice. Toutefois, l'exercice incrémental n'est pas représentatif du type d'activité physique réalisé quotidiennement par les enfants. Aussi, le second objectif de ce travail était d'analyser l'effet de la modalité d'exercice: continue vs. intermittente, sur l'adaptation de la réponse ventilatoire. Ceci s'est traduit dans un premier temps par la recherche de correspondances entre les intensités d'exercices continus et intermittents afin de proposer des intensités d'exercices induisant des réponses cardiorespiratoires similaires entre les deux modalités d'exercice. Dans un second temps, nos résultats ont montré l'existence de contraintes mécaniques ventilatoires pour les deux modalités d'exercice, quelque soit l'intensité d'exercice, sans toutefois induire de fatigue des muscles respiratoires. Toutefois, la modalité d'exercice n'aurait aucune influence sur la sévérité de ces contraintes. De plus, comme pour l'exercice incrémental, la présence d'une pathologie respiratoire chronique légère n'influencerait pas l'adaptation de la réponse ventilatoire lors d'exercices continus et intermittents. Les enfants sains ou atteints de mucoviscidose présentent une régulation de la ventilation réalisée de manière prédominante par une augmentation de la fréquence respiratoire.

Le remodelage osseux est conditionné par un couplage entre les ostéoclastes et les ostéoblastes. Les xénoestrogènes sont des perturbateurs endocriniens qui peuvent interférer avec le remodelage osseux. Nous nous sommes attachés à étudier l'effet du tetradifon sur le remodelage osseux. Nous avons montré que la perturbation du remodelage et du métabolisme de l'os sont accompagné d'un effet génotoxique secondaire via les dommages oxydatifs. L'os est le site de métastases de plusieurs tumeurs solides tels que le cancer du sein. Nous avons utilisé les cellules Walker 256/B pour induire des métastases osseuses chez le rat. In vitro, le traitement des cellules par l'ATA a apporté des résultats satisfaisants par induction d'apoptose et réduction de l'expression des RLO. Nous avons évalué cet effet, in vivo, sur un modèle animal de métastases osseuses ostéolytiques. L'ATA ne prévient pas la perte osseuse mais elle réduit les dommages oxydatives dans le microenvironnement osseux. La microtomographie et l'histologie ont permis de détecter et de différencier les altérations osseuses induites par métastases ostéolytiques avec ou sans traitement à l'ATA. Nous avons également montré la présence d'os métaplasique, ostéosclérotique, apposé sur les périostes des rats cancéreux et traités à l'ATA. Un bilan hépatorénal du modèle animal de métastases osseuses ostéolytiques a été réalisé. Il parait que l'inoculation in situ des cellules Walker 256 n'avait pas de complications rénales et hépatiques pour cette durée d'étude.

L'implantation valvulaire (mise en place d'une stent-valve percutanée), pulmonaire ou aortique, est une procédure récente en plein (et rapide) développement. Cette procédure prometteuse, possède plusieurs écueils parmi lesquels, l'altération du matériel implanté lors de son déploiement. L'implantation valvulaire dans les voies pulmonaires dilatées, est une autre limite de la procédure. Dans notre travail, nous avons étudié le traumatisme valvulaire lié au déploiement des prothèses. Ensuite, nous avons évalué un nouveau dispositif de réduction du calibre de la voie pulmonaire, afin d'en élargir les indications ultérieurement.Nous avons donc dans un premier temps comparé 2 types de stent-valves, l'un expansible par ballon et l'autre auto-expansible. La comparaison a porté sur l'occurrence de lésions valvulaires lors du sertissage et du déploiement de ces 2 types de prothèses. Nous avons pu montrer la présence de lésions des feuillets péricardiques de ces prothèses, induites par la compression des dispositifs. Par ailleurs, la présence de lésions histologiques plus marquées avec les valves expansibles par ballon, suggère aussi un rôle de l'expansion de ces prothèses dans la genèse des lésions valvulaires post-déploiement. Nous n'avons pas constaté d'altérations des propriétés mécaniques du tissu valvulaire induites par la compression et le déploiement des feuillets.Dans une autre partie de notre travail, nous avons mis au point un modèle d'élargissement de la voie pulmonaire, associé à la création d'une insuffisance pulmonaire sévère. Nous avons pu montrer que la réduction du calibre de la voie d'éjection pulmonaire était possible avec notre réducteur, par voie endovasculaire ou transventriculaire droite. Il n'a pas été observé de migration ou de fracture du stent de ces prothèses 2 mois après la procédure. Si le modèle d'élargissement de la voie pulmonaire est intéressant pour évaluer les réducteurs et la faisabilité de leur implantation, un suivit à plus long terme est nécessaire avant d'envisager une implantation chez l'homme. Enfin, l'altération des feuillets induite par le maniement des prothèses, est un phénomène à prendre en considération. Il nécessite, compte tenu de son impact potentiel sur la durabilité des prothèses, une investigation plus approfondie.

Le pronostic de certains cancers s'est considérablement amélioré avec l'arrivée sur le marché des anticorps thérapeutiques. Devant l'essor de ces nouveaux médicaments associé à l'identification de nouveaux biomarqueurs, de nouvelles perspectives émergent pour l'imagerie moléculaire in vivo. En effet, disposer de nouveaux traceurs moléculaires spécifiques de ces biomarqueurs permettra de caractériser l'hétérogénéité des cellules cancéreuses, de suivre l'expression de ces marqueurs au cours de l'évolution de la tumeur, mais également de suivre l'efficacité d'un traitement sur la régression tumorale du patient. Pour répondre à cette évolution de diagnostic moléculaire in vivo, il convient de développer de nouvelles sondes moléculaires. L'objectif de ma thèse répond à ce nouveau besoin avec l'ingénierie et le marquage d'un format d'anticorps recombinant adapté à l'imagerie in vivo : le diabody 12G4 dirigé contre le récepteur de l'hormone antimüllérienne (AMH), marqueur de certains cancers de la sphère génitale.

Face à une situation de crise sanitaire liée à l'apparition d'une pandémie de grande envergure, des mesures adéquates doivent rapidement être prises pour la contenir tout en préservant la capacité de production de l'économie. D'autre part, beaucoup de travaux sont réalisés dans le domaine de la diffusion de la propagation d'une épidémie. C'est pourquoi, nous accentuons notre apport à un décideur afin de lui permettre de maintenir les fonctions minimums de survie de la société dans le cadre d'une crise sanitaire. Ainsi, nous proposons un modèle d'aide à la décision de gestion de crise sanitaire. Par ailleurs, la société est située au coeur de notre modèle. Nous sommes donc amenés à considérer un certain nombre d'interactions directes et indirectes entre divers individus. La théorie des graphes, et principalement les graphes aléatoires, permettent de gérer une à une ces relations. Or, dans notre cas, la gestion des relations une à une n'est pas appropriée d'autant plus que les relations peuvent varier sous l'influence de facteurs incontrôlables. Cela nous a conduits à proposer un modèle mathématique de réseaux stochastiques basé sur une extension de la théorie des graphes aléatoires. Il s'agit de la prétopologie stochastique qui est issue du couplage de deux théories mathématiques fondamentales, la prétopologie classique et les ensembles aléatoires. La simulation de notre modèle est effectuée selon une approche multi-agents. Nous avons opté pour cette approche car nous souhaitons mettre en place un modèle d'aide à la décision. Cette méthode va donc nous permettre de faire des simulations et des analyses de sensibilités. Nous avons une représentation explicite des comportements des individus qui ne sont pas figés. Située entre la théorie et l'ensemble des données de l'expérience, l'approche multi-agents permet de prendre en compte de manière simultanée les comportements individuels, les interactions entre les individus et les hypothèses dynamiques formulées dans le modèle. Cette approche sera couplée au système d'information géographique afin de considérer l'aspect spatial. Considéré comme un " oignon ", le système d'information géographique permet d'exploiter différentes données et de les superposer sous forme de couches. Disposant de données épidémiologiques provenant des Groupes Régionaux d'Observation de la Grippe (GROG) et des données sociodémographiques issues de l'Institut National de la Statistique et des Etudes Economiques (INSEE), nous pourrons tester la robustesse de notre modèle.

La marche est le mode de locomotion naturel de l'homme. Malgré les très nombreuses études s'y étant intéressé, cela reste un mouvement complexe. Ceci est d'autant plus vrai lorsqu'une pathologie vient le perturber. Dans le cadre clinique, le recueil de données réalisé est appelé l'Analyse Quantifiée de la Marche (AQM). Elle s'adresse, notamment, à des patients souffrant de troubles de la marche issus de pathologies affectant le système nerveux central. La quantité dedonnées pouvant être extraite d'une AQM étant très importante, des index ont été définis et validés. Le Gillette Gait Index (GGI), le Gait Deviation Index (GDI) et l'Edinburgh Visual Gait Score (EVGS) sont parmi les plus utilisés. Leurs limites principales sont qu'ils ont été définis que pour la prise en charge des enfants paralysés cérébraux et qu'ils sont basés presque exclusivement sur la cinématique. Les modalités de calcul de ces index n'étant pas spécifiques de la pédiatrie, dans un premier temps, nous avons voulu voir comment ceux-ci se comportaient chez l'adulte. Nous avons ainsi, par la démonstration de l'applicabilité du GGI, du GDI et de l'EVGS, validé le principe de l'AQM chez l'adulte. Cependant, de façon courante, l'AQM comprend dans son protocole un enregistrement électromyographique (EMG) qui ne fait que très rarement l'objet d'une réelle quantification à la marche. Nous avons donc, dans un second temps, défini un nouvel index dequantification de la marche pathologique basé sur l'EMG : le Ker-EGI. Cet index reprend la philosophie et le modèle mathématique du GDI. Nous avons validé le Ker-EGI chez l'adulte en le corrélant avec le GGI, le GDI et l'EVGS. Ce nouvel index va permettre de réaliser, à moindre coût, un meilleur suivi au quotidien des patients. Il est plus accessible en routine clinique et pourra être associé à l'EVGS pour donner un tableau clinique complet du patient (regards neuromoteur etcinématique)

La périostine est une protéine matricellulaire préférentiellement exprimée aux sites de contraintes mécaniques, notamment le périoste, et dans le stroma associé à de nombreux types de cancers. En premier lieu, nous nous sommes attachés à évaluer la pertinence de cette protéine en tant que biomarqueur du métabolisme osseux et de la réaction stromale dans les métastases osseuses. Nous avons développé le premier dosage ELISA de la périostine circulante chez la souris présentant des caractéristiques analytiques (spécificité, précision) conformes aux exigences réglementaires. Ce dosage nous a permis de préciser l'implication de la périostine dans le métabolisme osseux et les métastases osseuses de cancer du sein. Nos données in vitro et in vivo suggèrent que la périostine n'est pas un indice direct du remodelage osseux, contrairement aux marqueurs biologiques conventionnels, mais une composante de l'ossification primaire. Nous avons aussi montré dans les métastases osseuses d'origine mammaire que la périostine est surexprimée par les cellules stromales de la métastase, comme cela a pu être observé au niveau des tumeurs primaires. Enfin, nous avons confirmé par une approche bioinformatique la relation étroite entre périostine et réaction stromale dans la plupart des tumeurs chez l'Homme. La périostine et d'autres protéines conjointement exprimées pourraient donc constituer un panel de marqueurs biologiques de la progression tumorale, certains pouvant se révéler comme nouvelles cibles thérapeutiques en oncologie.