Résumé : Le métabolisme monocarboné ou métabolisme 1-C désigne l’ensemble des voies métaboliques permettant la synthèse et / ou le recyclage de molécules donneur de groupement monocarboné au cours des réactions de méthylation. L’objectif de ce travail était d’évaluer l’implication des métabolismes de la choline, de la phosphatidylcholine (PC) et de la bétaïne dans la physiopathologie des désordres impliquant le métabolisme 1-C en période prénatale et postnatale. Nous avons montré une augmentation progressive de l’expression de la majorité des gènes impliqués dans le métabolisme 1-C au cours de l’ontogénèse hépatique murine, tandis que les leur expression était plus faible avec des profils plus variable au niveau cérébral. Chez l’homme, les valeurs normales des concentrations des intermédiaires du métabolisme 1-C dans le liquide amniotique (LA) en fonction du terme gestationnel ont été déterminées pour tous les paramètres et les concentrations de S-adénosyl-homocystéine et de méthionine étaient augmentées dans les LA du groupe affecté par des défauts de fermeture du tube neural (DFTN) suggérant que certains cas de DFTN pourraient être associés à des déséquilibres du métabolisme 1-C. En post natal, nous avons montré à la fois chez l’homme et l’animal, que les hyperhomocystéinémie d’origine nutritionnelles ou génétiques induisaient une déplétion en bétaïne, épargnant uniquement le rein où elle est un osmolyte majeur. Dans un modèle murin de déficit en cystathionine–beta synthase induisant une hyperhomocystéinémie, une technique de lipidomique ciblée a montré au niveau hépatique des modifications qualitatives des phospholipides (PLs) avec une diminution des PC contenant des acides gras insaturés et des phosphatidyléthanolmines contenant de l’acide arachidonique. Ces modifications des PLs pourraient jouer un rôle dans la constitution de la stéatose hépatique observée dans l’histoire naturelle de cette maladie. En conclusion, ce travail a permis de montrer que la choline, la bétaïne et les PC sont des acteurs indissociables du métabolisme 1-C qui pourraient être impliqués dans la physiopathologie des DFTN et dans les hyperhomocystéinémies. Ils pourraient également être impliqués dans la physiopathologie des stéatoses hépatiques non alcooliques ou des déficits cognitifs, dans lesquels des désordres du métabolisme 1-C ont été observés. / Abstract: One carbon metabolism or 1C metabolism includes all metabolic pathways for the synthesis and / or recycling of molecules involved in methylation reactions. The objective of this study was to evaluate the involvement of choline, phosphatidylcholine (PC) and betaine metabolisms in the pathophysiology of diseases with impaired 1-C metabolism in prenatal and postnatal period. We showed a progressive increase of the expression of the majority of genes involved in 1-C metabolism during the mouse liver ontogeny while their gene expression was at lower levels and with more variable patterns during brain ontogeny. In humans, amniotic fluid concentrations of all intermediates of 1-C metabolism according to gestational term were determined and we observed increased concentrations of S-adenosyl-homocysteine and methionine in pregnancies affected by neural tube defects (NTD) suggesting that some NTDs cases could be associated with an imbalance in 1-C metabolism. In the postnatal period we showed that both in animal and humans and both in nutritional and genetic hyperhomocysteinemia, that betaine pools were decreased, only sparing the kidney betaine concentrations, where betaine acts as an essential osmolyte. In a mouse model of cystathionine-beta synthase deficiency inducing hyperhomocysteinemia, a technic of targeted lipidomic revealed qualitative changes in the liver phospholipids composition, in particular a decrease of PC containing unsaturated fatty acids and of phosphatidylethanolamine containing arachidonic acid and an increase of phosphatidylethanolamine containing docosohaexaenoic acid. This phospholipids remodelage may participate in the development of the steatosis observed in the natural history of this disease. In conclusion, this study has shown that choline, betaine and phosphatidylcholine are essential actors of 1-C metabolism that could be involved in the pathogenesis of NTD and hyperhomocystéinemia. They could also be involved in the pathophgysiology of non alcoholic fatty liver disease or cognitive decline, in which disorders of 1-C metabolism were observed.

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