2. Abstract Adaptation to chronic hypoxia is in addition to ischemic preconditioning one of the two known cardioprotective mechanisms. The precise molecular basis of these processes is still not fully explained. There are some studies that suggest the possible involvement of the adenosinergic signaling system in this adaptation. In this work, we focused on the characterization of the adenosinergic system in the myocardium of rats adapted to two regimens of chronic hypoxia - a protective continuous normobaric hypoxia (CNH) and non-protective intermittent hypoxia (INH/R, 23 h hypoxia and 1 h normoxia). Initially, we compared the total amount of adenosine receptors in samples from different groups of adapted animals. We discovered changes mainly at A2B receptor, which increased at CNH and declined in INH/R. This result suggests the possible involvement of A2B receptors in cardioprotection afforded by adaptation to chronic hypoxia. Furthermore, we investigated the distribution of various types of adenosine receptors and transporters in the plasma membrane of cardiac cells. We observed that A2A and A3 localize in membrane microdomains together with membrane enzyme CD73 that produces adenosine in the extracellular space by degrading AMP. A1 and A2B receptors similarly as nucleoside transporters ENT1, ENT2 and...

Les glioblastomes sont des tumeurs fatales du fait de leur agressivité et du manque de traitements efficaces. La prolifération accrue, le caractère invasif et la résistance à la mort cellulaire leur confèrent une croissance rapide et une invasion du parenchyme cérébral environnant, à l’origine de leur systématique récidive. Exprimée par la composante tumorale en hypoxie mais également par la composante vasculaire, l’AM participe de façon autocrine et paracrine au développement des glioblastomes en favorisant la croissance des cellules tumorales et l’angiogenèse tumorale.Il a été montré que des anticorps polyclonaux dirigés contre les récepteurs de l’AM inhibent in vitro la croissance, la migration et la formation de pseudo-capillaires des cellules endothéliales, suggérant une neutralisation par ces anticorps de certaines étapes de l’angiogenèse. De même, il a été montré in vivo que ces anticorps inhibent la croissance tumorale en supprimant l’angiogenèse et la croissance des cellules tumorales suggérant ainsi que les récepteurs de l’AM constitueraient une bonne cible thérapeutique. Des anticorps capables de reconnaître et neutraliser à la fois l’AM, les CLR, RAMP2 et RAMP3 agissant de la même manière sur la croissance tumorale et l’angiogenèse représenteraient un bénéfice thérapeutique majeur. Des anticorps dirigés contre un peptide chimérique constitué de l’enchainement de séquences peptidiques des protéines CLR, RAMP2, RAMP3 et du peptide AM sont en cours. Le traitement par ces anticorps diminue la croissance des cellules tumorales ainsi que leurs migration et invasion. Ces résultats très encourageants nous permettent pour le moment de valider la faisabilité du concept d’anticorps développés à partir d’un peptide chimérique pour neutraliser le système AM/AMR dans le but d’envisager dans le futur une application thérapeutique. / Glioblastoma are fatal tumors because of their aggressiveness and lack of effective treatments. The increased proliferation, the invasiveness and resistance to cell death gives them a rapid growth and invasion of brain parenchyma surrounding the origin of their systematic recurrence. Expressed by the tumoral component in hypoxia but also by the vascular component, the AM participate by an autocrine and paracrine way, the development of glioblastoma by promoting tumor ell growth and tumor angiogenesis.It was shown that polyclonal antibodies directed against the AM receptor inhibit in vitro growth, migration and the formation of pseudo-capillary of endothelial cells, suggesting neutralization by theses antibodies in certain stages of angiogenesis. Similarly, it has been shown in vivo that these antibodies inhibit tumor growth by suppressing angiogenesis and tumor cell growth, suggesting that the AM receptor would be a good therapeutic target. Antibodies that recognized and neutralized both the AM, the CLR, RAMP2 and RAMP3 acting the same way on tumor growth and angiogenesis represent a major therapeutic benefit. Antibodies against a chimeric peptide consisting of peptide sequence of CLR, RAMP2, RAMP3 and AM peptide are in progress. Treatment with these antibodies decreases the growth of tumor cells, their migration and invasion. These encouraging results allow us the time to validate the feasibility of the concept of antibodies developed from a chimeric peptide to neutralize the AM/AMR system in order to consider in the future therapeutic application.

Il est maintenant établi que les cellules souches mésenchymateuses (MSC), résident dans la même niche que les cellules souches hématopoïétiques (HSC), au sein de la moelle osseuse (MO). Il est connu que la pression en O2 (pO2) de la niche est inférieure à la normale, soit moins de 5% pO2 contre 12-15 % pO2 dans le sang artériel. Cette hypoxie a des conséquences sur le métabolisme, en protégeant les cellules contre le stress oxydatif et en favorisant leur caractère multipotent. Notre hypothèse est que les MSC cultivées en hypoxie devraient être plus proches de leur condition physiologique, donc plus multipotentes. Des MSC de la MO humaine ont été cultivées en pO2 de 21% et 5%. Leur morphologie, capacité de différenciation en ostéocytes et adipocytes, et transcriptome ont été comparés à différents passages. Nous avons observé un ralentissement de la prolifération à des temps précoces à pO2 5%, caractérisée par une inhibition de l'expression de gènes impliqués dans la réplication et le cycle cellulaire, puis une augmentation à des passages tardifs. Les gènes codant pour des molécules d'adhérence et de la matrice extracellulaire sont stimulés par l'hypoxie. A des temps tardifs, la capacité de différenciation des MSC est stimulée en hypoxie, les cellules présentent un aspect plus immature et une diminution de synthèse des mitochondries. Surtout, l'hypoxie stimule la synthèse de « gènes de la plasticité » suivant le logiciel « Gene Ontology », et de gènes impliqués dans le développement épithélial et neuronal. En conclusion, la culture des MSC de MO en hypoxie semble plus physiologique et pourrait être utile pour des applications en médecine régénératrice / It is now settled that mesenchymal stem cells (MSC), reside in the same microenvironment or niche than hematopoietic stem cells (HSC), within the bone marrow (BM). It is also known that the O2 tension (pO2) of the niche is below 5% as compared to 21% O2 in the air and 12-15% in the arterial blood. As developed in our recent review, this physiological hypoxia protects stem cells from oxidative stress and maintains their multipotential state. Our hypothesis is that MSC cultured in hypoxia should be closer to their physiological condition and therefore more "multipotent". MSC from human BM were cultured et 21% and at 5% pO2. Their morphology, their ability to differentiate into osteocytes and adipocytes, and their transcriptome were compared at different passages. We observed a decrease of proliferation rate in early times in hypoxia, characterized by inhibition of the expression of genes involved in cell replication and cell cycle, and an increase in later passages. Whatever the passage, the genes encoding adhesion molecules and extracellular matrix are stimulated by hypoxia. At later times, the ability of MSC differentiation is stimulated by hypoxia, the cells look to be more immature and show decreased synthesis of mitochondria. Indeed, hypoxia stimulates the synthesis of plasticity genes according to "Gene Ontology" (GO) terms, and of several genes involved in neuronal- and epithelial-cell development. In conclusion, the culture of MSC from BM in hypoxia seems to be more physiological and may be useful for regenerative medicine applications.

Lors de variations de PO2 et PCO2, différents mécanismes se mettent en place afin demaintenir l’oxygénation des tissus, notamment au niveau du métabolisme et de la ventilation. En casde stimulation hypoxique ou hypercapnique, on observe alors une réponse ventilatoire, caractériséepar une augmentation progressive de la ventilation. Parmi les facteurs qui influencent la réponse àl’hypoxie, on trouve l’érythropoïétine (Epo) qui, en plus de son rôle dans l’érythropoïèse, possèded’autres rôles, notamment au sein du système nerveux central. Cette thèse présente l’étude del’implication de l’Epo et de différents systèmes de neurotransmission dans les réponses ventilatoiresà l’hypoxie (RVH) et à l’hypercapnie (RVHc).Nous avons alors pu mettre en évidence l’implication du NO, du glutamate et de la sérotonine dansla RVH et dans l’acclimatation ventilatoire à une hypoxie prolongée (VAH) chez un modèle de sourisanémique déficient en Epo (Epo-TAgh) et un animal adapté à la vie en altitude, la plateau Pika. Nousavons ensuite étudié l’impact de la déficience en Epo sur la RVHc, et nous avons confirmé que l’Epon’était pas nécessaire à l’obtention de la RVHc, tout en mettant en évidence un rôle de l’Epo sur lepatron ventilatoire et sur l’implication de certaines structures du système nerveux central dans lamise en place de cette réponse. Une étude en parallèle sur les femelles a permis de mettre enévidence que le cycle oestral n’était pas impliqué dans les réponses ventilatoires mais qu’il semble yavoir une interaction entre l’Epo et les hormones sexuelles femelles dans la RVH et la RVHc. Enfin,différentes expériences réalisées lors de collaborations (Chili, Canada) ont permis d’étudier les effetsde l’Epo sur les chémorécepteurs centraux et périphériques dans la mise en place des réponsesventilatoires.In fine, ces différentes expériences ont permis de préciser les différents facteurs impliqués dans lamise en place des réponses ventilatoires à l’hypoxie et à l’hypercapnie, ce qui pourrait aider par lasuite à mieux comprendre les modifications respiratoires induites par des pathologiques liées àl’anémie ou l’exposition prolongée à l’altitude. / When PO2 and PCO2 are modified, various mechanisms are being established to maintaintissue oxygenation, such as ventilation and metabolism adaptations. In case of hypoxia orhypercapnia stimulation, we observed a ventilatory response, characterized by an increase in minuteventilation. Among the factors involved in the hypoxic response, Epo plays a key role. In addition toits role in erythropoiesis, Epo has other functions, especially in the central nervous system. Thisthesis presents the study of Epo involvement in the ventilatory responses to hypoxia (HVR) andhypercapnia (HcVR).We demonstrate the involvement of NO, glutamate and serotonin in the HVR and in acclimatizationto sustained hypoxia (VAH) in Epo deficient mice (Epo-TAgh) and in an animal adapted to highaltitude, the plateau Pika. Then we studied the impact of Epo-deficiency on HcVR and confirmed thatEpo is not mandatory to obtained HcVR but we demonstrate that Epo can modulate the ventilatorypattern and central nervous system structures involvement in this response. During this study, wealso demonstrate that in female mice, estrous cycle is not involved in HVR or HcVR but it seems thatthere is an interaction between Epo and female sexual hormones in these responses. Finally, someexperiments in collaboration with different countries (Chile, Canada) allowed us to study the effectsof Epo on peripheral and central chemoreceptors during HVR and HcVR.In fine, these experiments allows us to specify the factors involved in ventilatory responses tohypoxia and hypercapnia, which could be helpful to better understand respiratory pathologies suchas anemia or pathologies associated with high altitude.

Crown gall development is accompanied by hypoxia, drought and oxidative stress. These abiotic stress factors are known to have an impact on fatty acid (FA) desaturation. Thus, an alteration in the lipid profile of plant tumors was expected. A comprehensive lipid analysis of Arabidopsis thaliana crown galls induced by Agrobacterium tumefaciens showed an increase in the degree of FA desaturation. The poly unsaturated fatty acid (PUFA) linolenic acid (18:3) of endoplasmic reticulum (ER) derived phospholipids was especially affected. The increased levels of desaturated FAs were reflected by a strong induction of two genes encoding desaturases, FAD3 and SAD6. In contrast to FAD3, which encodes the ER membrane bound fatty acid desaturase enzyme that synthesizes 18:3 PUFAs in the ER, the function of SAD6 is unknown. The ability of SAD6 to complement the extreme dwarf growth phenotype of the ssi2-2 mutant allele suggests that SAD6 is a functional stearoyl-acyl-carrier-protein delta-9 desaturase (SAD) which catalyzes the first step in FA desaturation and forms stearic acid (18:1). Overexpression of the SAD6 gene in Arabidopsis (SAD6-OE) to a similar degree as in tumors resulted in a light-dependent chlorosis phenotype and caused a similar shift in the lipid profile towards unsaturated phospholipids. Posttranscriptional down-regulation of SAD6 overexpression by RNA reverted the chlorosis phenotype and the changes in the lipid profile, showing that SAD6 overexpression forms the unsaturated FA profile and the phenotype in SAD6-OE. The subcellular localization of the SAD6 protein in chloroplasts, which is obligatory for SAD function was demonstrated. SSI2, which encodes the major contributor to the 18:1 FA levels in Arabidopsis is down-regulated in crown galls pointing to a replacement of SSI2 function by SAD6 in the tumor. SAD6 transcripts were almost undetectable in Arabidopsis under normal growth condition, whereas under hypoxia the gene was strongly activated. In the tumor hypoxia most likely caused the very high transcription of SAD6. Hypoxia is known to limit FA desaturation and it is associated with an elevated reactive oxygen species (ROS) production which is detrimental for unsaturated FAs. Thus, up-regulation of SAD6 in the crown gall, most likely serves as an adaptive mechanism to activate desaturation under low oxygen concentrations and to maintain the levels of unsaturated FA under oxidative stress. The ER localized FAD3 most likely is responsible for the rise in 18:3 of the phospholipid class to cope with drought stress in crown galls. This hypothesis was supported by the loss of function mutant, fad3-2, which developed significantly smaller tumors as the wild type under low relative humidity.Taken together, this study suggests that the induction of SAD6 and FAD3 shapes the tumor lipid profile by increasing the levels of unsaturated FAs. Unsaturated fatty acids prepare the crown gall to cope with ongoing hypoxia, drought and oxidative stress during growth and development. / Die Physiologie der durch Agrobacterium tumefaciens hervorgerufenen Wurzelhalsgallen ist geprägt von Sauerstoffmangel, Trocken- und oxidativen Stress. Diese Stressfaktoren beeinflussen die Umwandlung gesättigter zu ungesättigten Fettsäuren (Desaturierung). Somit sind Änderungen im Lipidmuster des durch Agrobacterium tumefaciens ausgelösten Pflanzentumors wahrscheinlich. Eine umfassende Analyse des Wurzelhalsgallenlipidmusters ergab, dass der Anteil an ungesättigten Fettsäuren erhöht war. Am auffälligsten war vor allem die Erhöhung der mehrfach ungesättigten Fettsäure Linolensäure (18:3) in den mit dem endoplasmatischen Retikulum (ER) assoziierten Phospholipiden. Dieser Anstieg ging einher mit der stark erhöhten transkriptionellen Aktivität des FAD3-Gens, das eine membrangebundene Fettsäure-Desaturase kodiert, die Linolensäure (18:3) im ER synthetisiert. Darüber hinaus war ein weiteres funktionell unbekanntes Desaturase-Gen, SAD6, stark aktiviert. Das SAD6 Protein war in Chloroplasten lokalisiert und in der Lage den extremen Zwergwuchs-Phänotyp der ssi2-2 Mutante zum Wildtyp zu komplementieren. Damit wurde nahegelegt, dass SAD6, wie SSI2, eine funktionelle „delta-9 Stearoyl-Acyl-Carrier-Protein-Desaturase“ (SAD) ist. Die Überexpression des SAD6-Gens in Arabidopsis (SAD6-OE), vergleichbar der in Wurzelhalsgallen, führte zu einem Anstieg ungesättigter Phospholipide und einem lichtabhängigen chlorotischen Phänotyp. Eine posttranskriptionelle Reduzierung der SAD6 Überexpression durch RNAi revertierte den Chlorosephänotyp und die Veränderungen im Lipidprofil zum Phänotyp des Wildtyps. Da SSI2, welches das SAD-Enzym für die Ölsäure (18:1)-Produktion in Arabidopsis kodiert, in Wurzelhalsgallen stark herunterreguliert ist, übernimmt hier sehr wahrscheinlich SAD6 die Funktion von SSI2. Insbesondere deshalb, weil der im Tumor vorherrschende Sauerstoffmangel zu einer starken Aktivierung des SAD6-Gens führt. Die Produktion ungesättigter Fettsäuren wird unter hypoxischen Bedingungen limitiert, weshalb eine erhöhte Expression von SAD6 die reduzierte Synthese ungesättigter Fettsäuren kompensieren könnte. Hypoxie und vor allem die posthypoxische Phase führen zur Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), die ungesättigte Fettsäuren peroxidieren, so dass das Hypoxie-sensitive SAD6-Gen darüber hinaus das Niveau ungesättigter Fettsäuren unter oxidativem Stress zu erhalten scheint. Die ER lokalisierte Desaturase FAD3 ist ursächlich für die spezifische Erhöhung von Linolensäure (18:3) in den ER assoziierten Phospholipiden und führt somit zu einer Anpassung an den Trockenstress im Tumor. Dies wird dadurch unterstützt, dass an fad3-2 Mutanten unter erhöhtem Trockenstress deutlich kleinere Tumore wachsen. Diese Studie hat gezeigt, dass die Induktion von SAD6 und FAD3 in der Wurzelhalsgalle mit einer erhöhten Produktion ungesättigter Fettsäuren einhergeht und somit die Entwicklung und das Wachstum von Wurzelhalsgallen unter Sauerstoffmangel, oxidativem Stress und Wasserverlust ermöglicht wird.

The mold Aspergillus fumigatus causes life-threatening infections in immunocompromised patients. Over the past decade new findings in research have improved our understanding of A. fumigatus-host interactions. One of them was the detection of localized areas of tissue hypoxia in the lungs of mice infected with A. fumigatus. The transcription factor hypoxia-inducible factor 1α (HIF 1α) is known as the central regulator of cellular responses to hypoxia. Under normoxia, this constitutively expressed protein is degraded by oxygen-dependent mechanisms in most mammalian cell types. Interaction with pathogens can induce HIF 1α stabilization under normoxic conditions in innate immune cells. Bacterial infection models revealed that hypoxic microenvironments and signaling via HIF 1α modulate functions of host immune cells. Moreover, it was recently described that in murine phagocytes, HIF 1α expression is essential to overcome an A. fumigatus infection. However, the influence of hypoxia and the role of HIF 1α signaling for anti-A. fumigatus immunity is still poorly understood, especially regarding dendritic cells (DCs), which are important regulators of anti-fungal immunity. In this study, the functional relevance of hypoxia and HIF 1α signaling in the response of human DCs against A. fumigatus has been investigated. Hypoxia attenuated the pro-inflammatory response of DCs against A. fumigatus during the initial infection as shown by genome-wide microarray expression analyses and cytokine quantification. The up-regulation of maturation-associated molecules on DCs stimulated with A. fumigatus under hypoxia was reduced; however, these DCs possessed an enhanced capacity to stimulate T cells. This study thereby revealed divergent influence of hypoxia on anti-A. fumigatus DC functions that included both, inhibiting and enhancing effects. HIF-1α was stabilized in DCs following stimulation with A. fumigatus under normoxic and hypoxic conditions. This stabilization was partially dependent on Dectin-1, the major receptor for A. fumigatus on human DCs. Using siRNA-based HIF 1α silencing combined with gene expression microarrays, a modulatory effect of HIF-1α on the anti-fungal immune response of human DCs was identified. Specifically, the transcriptomes of HIF-1α silenced DCs indicated that HIF-1α enhanced DC metabolism and cytokine release in response to A. fumigatus under normoxic and hypoxic conditions. This was confirmed by further down-stream analyses that included quantification of glycolytic activity and cytokine profiling of DCs. By that, this study demonstrated functional relevance of HIF 1α expression in DCs responding to A. fumigatus. The data give novel insight into the cellular functions of HIF 1α in human DCs that include regulation of the anti-fungal immune response under normoxia and hypoxia. The comprehensive transcriptome datasets in combination with the down-stream protein analyses from this study will promote further investigations to further characterize the complex interplay between hypoxia, activation of Dectin-1 and HIF-1α signaling in host responses against A. fumigatus. / Der Schimmelpilz Aspergillus fumigatus verursacht lebensbedrohliche Infektionen in immunsupprimierten Patienten. Im letzten Jahrzehnt haben neue Forschungsergebnisse unser Verständnis der Interaktion von A. fumigatus mit seinem Wirt verbessert. Dazu zählt die Beschreibung von lokalisierten Arealen der Hypoxie im Lungengewebe von Mäusen die mit A. fumigatus infiziert wurden. Der Transkriptionsfaktor Hypoxie-induzierbarer Faktor 1α (HIF 1α) ist schon lange als der zentrale Regulator der zellulären Antwort gegenüber Hypoxie bekannt. Unter Normoxie wird dieses konstitutiv exprimierte Protein in den meisten Körperzellen durch sauerstoffabhängige Prozesse abgebaut. In angeborenen Immunzellen kann die Interaktion mit Pathogenen zu einer Stabilisierung von HIF 1α unter normoxischen Bedingungen führen. Bakterielle Infektionsmodelle haben gezeigt, dass hypoxische Mikromilieus und der HIF 1α Signalweg die Funktion von Immunzellen des Wirtes beeinflussen können. Zudem konnte kürzlich nachgewiesen werden, dass die Expression von HIF 1α in murinen Phagozyten während einer Infektion mit A. fumigtus essentiell für eine effektive Bekämpfung des Pilzes ist. Der Einfluss der Hypoxie und die Rolle von HIF 1α für die gegen A. fumigatus gerichtete Immunantwort sind jedoch immer noch unzureichend charakterisiert. Das trifft besonders auf die für die Regulation der anti-fungalen Immunantwort wichtigen dendritischen Zellen (DCs) zu. In dieser Studie wurde die funktionale Bedeutung der Hypoxie und des HIF 1α Signalweges für die Antwort humaner DCs gegenüber A. fumigatus untersucht. Hypoxie hatte einen abschwächenden Effekt auf die initiale pro-inflammatorische Antwort von DCs gegen A. fumigatus. Dies konnte durch genomweite Microarray Expressionsanalysen sowie Zytokinbestimmungen gezeigt werden. Die Hochregulation von Markern, die mit einer Maturierung von mit A. fumigatus-stimulierten DCs assoziiert sind, war unter Hypoxie reduziert. Jedoch zeigten diese DCs eine erhöhte Fähigkeit zur Stimulation von T Zellen. Damit wurden in dieser Studie divergente Effekte der Hypoxie auf die gegen A. fumigatus gerichtete Immunantwort humaner DCs aufgedeckt. Dies beinhaltete sowohl einen inhibierenden als auch einen verstärkenden Einfluss in Abhängigkeit der untersuchten DC Funktion. HIF 1α wurde in DCs nach Stimulation mit A. fumigatus unter normoxischen als auch hypoxischen Bedingungen stabilisiert. Diese Stabilisierung war teilweise abhängig von Dectin-1, dem wichtigsten Rezeptor für A. fumigatus auf humanen DCs. Durch eine Kombination aus RNAi-vermittelter Herunterregulation von HIF 1α und Genexpressions-Microarrays wurde ein modulierender Effekt von HIF 1α auf die anti-fungale Immunantwort humaner DCs identifiziert. Die Transkriptomanalyse von HIF 1α herunterregulierten DCs deutete darauf hin, dass HIF 1α den Metabolismus und die Zytokinfreisetzung in DCs während der Antwort auf A. fumigatus unter normoxischen als auch hypoxischen Bedingungen verstärkt. Dieser Befund wurde durch weiterführende Analysen bestätigt, die eine Quantifizierung der glykolytischen Aktivität sowie die Erstellung eines Zytokinprofils der DCs beinhalteten. Damit konnte in dieser Studie eine funktionale Relevanz der Expression von HIF 1α in DCs für die gegen A. fumigatus gerichtete Immunantwort aufgedeckt werden. Diese Daten geben einen neuen Einblick in die zellulären Funktionen von HIF 1α in humanen DCs, die eine Regulierung der anti-fungalen Immunantwort beinhalten. Die umfassenden Transkriptom-Datensätze dieser Studie, die durch Proteinanalysen funktional ergänzt wurden, bilden die Grundlage für weiterführende Untersuchungen. Damit wird es möglich sein, das komplexe Zusammenspiel aus Hypoxie, Aktivierung von Dectin-1 und Signalübertragung über HIF 1α in der Immunantwort gegen A. fumigatus über die Ergebnisse dieser Studie hinaus noch besser zu charakterisieren.

Plusieurs travaux s’accordent sur le fait que l’analyse de l’ADN circulant (ADNcir) est un outil à fort potentiel diagnostic, pronostic, théranostic et de suivi en oncologie clinique. Cependant, le manque de standardisation des procédures pré-analytiques, des connaissances approfondies des structures des ADNcir ainsi que les facteurs influençant la dynamique de son relargage constituent des obstacles à son transfert en pratique clinique. C’est dans ce contexte que nous avons choisi d’approfondir l’étude des structures des ADNcir d’origines nucléaire et mitochondriale, évaluer leur utilité clinique en oncologie et étudier l’effet de l’hypoxie sur leur libération. A partir d’une technique de qPCR optimisée et validée cliniquement pour l’analyse des ADN circulants, nous avons quantifié les ADN extracellulaires d’origines nucléaire et mitochondriale dans des milieux de culture cellulaire et dans des plasmas humains et murins.Nos données ont révélé l’influence des procédures pré-analytiques sur la quantification de l’ADN circulant en fonction de l’origine. En effet, nous montrons que la préparation du plasma par séparation en ficoll diminue de manière significative la quantification de l’ADNcir d’origine mitochondriale sans influencer la quantification de l’ADNcir d’origine nucléaire, ce qui suggère la présence de structures de densité différente contenant de l’ADN mitochondrial dans le plasma. D’autre part, j’ai contribué à l’évaluation d’un test de dépistage du cancer basé sur l’analyse de l’ADNcir nucléaire et mitochondrial mise au point au laboratoire. Nos résultats préliminaires montrent de façon significative la capacité diagnostic de ce test sur des cohortes de patients atteints de cancers colorectal (n = 127) versus des individus sains (n = 91) (AUC = 0,8657 ; p < 0,0001).Nous montrons in vitro que l’hypoxie module de manière différente le relargage des ADN extracellulaires en fonction de leur origine, et notamment que l’ADN extracellulaire d’origine mitochondriale semble être régulé négativement en condition hypoxique. In vivo, l’hypoxie entraîne une augmentation de la libération de l’ADNcir d’origine nucléaire (p=0,002), mais pas d’origine mitochondriale, dans le plasma de souris greffées avec des cellules tumorales de cancer de poumon.Pour conclure, les travaux réalisés au cours de cette thèse mettent en lumière : (i) l’intérêt de la mise en place de procédures pré-analytiques standardisées pour la compréhension des origines et structures des ADNcir ; (ii) le fort potentiel diagnostic de l’analyse de l’ADNcir en oncologie ; (iii) et l’influence de l’hypoxie sur le relargage de l’ADN circulant. / Different studies converge on the diagnostic, theragnostic and prognostic properties of circulating DNA analysis (cirDNA) in clinical oncology. There remain various obstacles, however, to its transfer to clinical practice. These include the lack of standardization of pre-analytical procedures, and limited knowledge of cirDNA structures and of the factors influencing the dynamics of their release. In this context, we studied the structures of cirDNA of nuclear and mitochondrial origins, evaluated their diagnostic potential, and then evaluated the effect of hypoxia on their release. Using an optimized qPCR technique previously validated in clinical studies for the analysis of cirDNA, we quantified extracellular DNA of nuclear and mitochondrial origins in cell culture medium and in human and mouse plasma.Our data also revealed the influence of pre-analytical procedures on the quantification of cirDNA, depending on its origin. Indeed, we showed that plasma preparation with Ficoll separation significantly reduces the quantification of mitochondrial cirDNA without influencing the quantification of nuclear cirDNA.In addition, we evaluated the value of nuclear and mitochondrial cirDNA analysis in a cancer-screening test developed in the laboratory. Our preliminary results demonstrated a significant discrimination between colorectal cancer patients (n=127) and healthy individuals (n=91) (AUC=0.8657; p<0.0001).We demonstrated that in vitro hypoxia modulates the release of extracellular DNA in different ways, depending on its origin, and showed that extracellular DNA of mitochondrial origin is negatively regulated. By contrast, we demonstrated in vivo that hypoxia leads to a greater release of nuclear cirDNA (p=0.002), but not of mitochondrial cirDNA, as compared to normoxia. These experiments were performed using the plasma of mice grafted with lung cancer tumor cells.In conclusion, the work carried out for this thesis highlights: (i) the importance of setting up standardized pre-analytical procedures when investigating the origins and structures of cirDNA; (ii) the strong diagnostic potential of cirDNA analysis in oncology and (iii) the influence of hypoxia on the release of cirDNA.

La pathogénie de lostéo-arthropathie dégénérative chez le cheval est lobjet de nombreuses recherches, notamment sur le rôle des espèces activées de lazote et de loxygène (RNOS) dont les actions délétères sur larticulation sont décrites, mais dont lorigine, les raisons et la cinétique de production restent peu connues : on implique souvent les chondrocytes et des phénomènes cycliques danoxie/ré-oxygénation (A/R). Lobjectif du travail était détudier la production des RNOS par les cellules de larticulation, chondrocytes ou synoviocytes équins, cultivés séparément ou en co-culture pour imiter les interactions existantes dans larticulation où les chondrocytes matures sont nourris par diffusion à partir du liquide synovial à basse tension en O2, fourni par les synoviocytes. Pour induire leur activité oxydante, nous avions choisi de soumettre les cellules en culture à des cycles successifs dA/R. Les cellules articulaires équines sont libérées de leur matrice par digestion enzymatique. Les chondrocytes sont mis en culture en billes dalginate (culture en trois dimensions qui maintient le phénotype cellulaire) et les synoviocytes sont cultivés en monocouche. Les chondrocytes équins sont cultivés en milieu à 4,5 g/l de glucose, sous différentes conditions en O2 : 21 % (condition de culture habituelle), 5 % (condition proche de la situation in vivo) et 1 % (condition danoxie). Le nombre des chondrocytes est resté pratiquement constant partout jusquau 10e jour de culture. Mais une identification (par coloration spécifique) montre une augmentation régulière au cours du temps du nombre des cellules apoptotiques à 21% dO2 et une diminution à partir du 11e jour à 5 % et à 1% dO2. À 1 % dO2, il y a une chute du nombre de cellules vivantes jusquau 8e jour de culture, chute qui est compensée au 11e jour. 5 % dO2 sont les conditions de culture les plus favorables au maintien du nombre de cellules et les chondrocytes résistent à lanoxie pendant plus de dix jours de culture. Pour tester le rôle du glucose dans la résistance à lanoxie, les chondrocytes sont cultivés avec des concentrations variables en glucose (0, 1 et 4,5 g/l de milieu), combinées aux tensions dO2 de 1 %, 5 % et 21 %. Lexcès de glucose (4,5 g/l) a un effet défavorable après 8 jours de culture. Les chondrocytes équins sont capables de résister plusieurs jours aux conditions les plus drastiques : 1 % dO2 et absence de glucose. Les études en microscopie (optique et électronique) confirment une souffrance cellulaire à 21 % dO2, accentuée à 4,5 g/l de glucose: accumulation de gouttelettes à contenu lipidique et mitochondries dématiées. Elles montrent également la présence de lipides intracellulaires dans les chondrocytes sains, une source dénergie possible permettant leur survie en anoxie. Les synoviocytes équins en culture ont été caractérisés en microscopie (aspect, détection immmunologique de la protéine-produit du gène PGP 9,5) et par leur capacité de phagocytose. Ils se multiplient de façon exponentielle à 10 % dO2 (condition proche des conditions physiologiques) et peuvent être maintenus en culture de longue durée. À 21 % dO2, ils se multiplient plus lentement. Létude du métabolisme oxydant des chondrocytes et des synoviocytes équins, en conditions de culture normales et après A/R, est effectuée en mesurant leur consommation dO2 par oxymétrie (réponse mitochondriale), leur production globale de RNOS (estimée par la mesure de léthylène, produit par lattaque dun substrat par les RNOS) et leur production despèces radicalaires [mesurée en résonance paramagnétique électronique (RPE) avec spin trapping]. Les chondrocytes équins consomment peu dO2 (± 20 picomoles dO2/min/10 6 cellules) indépendamment des conditions de culture avant oxymétrie et malgré un complexe terminal de la chaîne mitochondriale fonctionnel. Ils sont peu influencés par les cycles dA/R et ne produisent ni de RNOS ni despèces radicalaires. Les synoviocytes équins consomment plus dO2 (± 1 nanomole dO2/min/106 cellules) et trois cycles dA/R induisent une chute de cette consommation et des signes de souffrance mitochondriale. Les synoviocytes sont capables de produire des RNOS et augmentent cette production sous leffet dune stimulation par agent pharmacologique (PMA) ou endogène (TNF-α). Cette production de RNOS est liée à lactivité denzymes à flavine comme la NOX. La RPE montre une production despèces radicalaires après A/R, identifiées aux dérivés de lanion superoxyde et dune peroxydation lipidique dont lorigine est la mitochondrie, sans pouvoir exclure une participation des enzymes oxydantes cytosoliques (NOX ou xanthine oxydase). Les synoviocytes peuvent donc répondre par une activité oxydante à lA/R. Pour la co-culture, les meilleures conditions sont un rapport synoviocytes/chondrocytes 1/3, un milieu de culture mixte, 10 % dO2, la condition dadhérence pour les synoviocytes et la culture en billes dalginate (placées en « inserts ») pour les chondrocytes. Après 48 h de co-culture dans ces conditions, 80 % des synoviocytes et 60 % des chondrocytes survivent. Les interactions entre les deux types cellulaires se traduisent par des variations importantes dans la production de certains médiateurs inflammatoires comme la PGE2. Il ressort de ce travail que les synoviocytes répondent à lA/R par une production de RNOS et en libérant des médiateurs inflammatoires et quils pourraient jouer un rôle majeur dans lOAD. Des études complémentaires sont nécessaires, surtout avec le modèle de co-culture.

Zugl.: Giessen, Univ., Diss., 2009

La production de cytokines et chimiokines par les polymorphonucléaires (PMN) est une fonction importante dans la réponse inflammatoire. La phagocytose et la migration, ainsi que d’autres fonctions des PMN changent en milieu hypoxique. II est bien connu que la régulation par l’hypoxie dépend principalement de l'activation du facteur de transcription HIF, cependant, l’effet de l’hypoxie sur la production des cytokines n’est pas encore établi. Notre hypothèse est que l’hypoxie change le profil de production des cytokines et chimiokines dans les neutrophiles humains en réponse aux agonistes en impliquant HIF. Dans ce travail, nous avons tout d’abord démontré que les PMN expriment constitutivement HIF-2? et HIF-3?. De plus, les agonistes G-CSF, GM-CSF, TNF? ou LPS augmentent l’expression de HIF-1? en hypoxie. D’autre part, nous avons démontré que l’hypoxie seule induit la sécrétion de TNF? et MIP-3a et modifie les niveaux des MIP-1?/1?, IL-8 et MIP-3? produites en réponse au GM-CSF, LPS et PGN. Ceci suggère que l'hypoxie oriente la production des cytokines dans les PMN de façon dépendante du stimulus et témoigne d’une mobilisation des voies de signalisation et des facteurs de transcription différente de celle connue en normoxie. Par la suite, nous avons étudié les mécanismes qui pourraient être à l’origine de ces modifications tels que la voie des MAPK p42/p44, STAT3, ERK, JNK et C/EBP-?. D’autre part, nous avons montré que la production inédite d’IL-8 par G-CSF en hypoxie dépend de STAT3 et p38 et que cette production met en jeu l'action autocrine des cytokines endogènes IL-18, IL-1ra et TNF?. De plus, l’utilisation d’une lignée cellulaire PLB-985 différenciée en PMN portant une mutation sur les sites consensus du NF-?B ou HIF, nous a permis de démontrer que non seulement l’hypoxie seule ou associé au G-CSF, GMCSF, TNF? ou au LPS régule l’activité de ce promoteur, mais le HIF régule aussi cette activité en normoxie. Finalement, les travaux présentés dans ce mémoire démontrent que l’hypoxie modifie l’expression et la production des cytokines par les neutrophiles humains de façon différente de la normoxie. Si le rôle crucial des neutrophiles dans l’inflammation physiologique et pathologique basé sur leur production des cytokines a été largement documenté en normoxie, il est primordial de réaliser des études pour approfondir ce rôle en considérant l’effet de l’hypoxie. [symboles non conformes]