L’obtention de spermatozoïdes fécondants est un processus long et multi étapes, débutant par la production des gamètes mâles dans le testicule. Les spermatozoïdes sont ensuite successivement maturés au cours du transit épididymaire puis lors de leur passage dans les voies génitales femelles au cours du processus de capacitation. Ces étapes de maturation post-testiculaires concernent notamment la composition lipidique du gamète pour lui permettre d’acquérir une fluidité membranaire essentielle à la fécondation. Les résultats présentés dans cette thèse mettent en évidence l’importance de l’homéostasie lipidique épididymaire pour la maturation lipidique des spermatozoïdes et l’acquisition du pouvoir fécondant. Au niveau moléculaire cette homéostasie lipidique est régulée par les isoformes α et β des LXRs, les récepteurs nucléaires des oxystérols (NR1H3 et NR1H2, respectivement). Un régime alimentaire enrichi en cholestérol chez des souris jeunes invalidées pour les LXRs entraîne une infertilité avec une atteinte spécifique de l’épididyme. La maturation épididymaire des spermatozoïdes est alors altérée, entraînant des défauts de compositions lipidiques et protéiques de la membrane plasmique spermatique. Ces défauts ont des répercussions délétères sur la capacitation, issues de perturbations des flux calciques et de la tyrosine phosphorylation. En plus de leurs répercussions endocriniennes, les dyslipidémies semblent également affecter la maturation post-testiculaire. Ces résultats sont à considérer dans le cadre des protocoles de PMA puisque le bilan lipidique plasmatique ne fait pas partie des examens classiques des couples en PMA. Or en France, 55% des hommes entre 30 et 54 ans sont atteints d’une dyslipidémie. Ces désordres métaboliques lipidiques pourraient altérer la maturation post-testiculaire des gamètes, provoquant un certain nombre d’infertilités et/ou d’échecs en PMA. / The acquisition of fertile spermatozoa is a long and multi-stage process, beginning with the production of male gametes in the testis. Spermatozoa then undergo two successive maturation steps, first during the epididymal transit and then in the female genital tract during the capacitation process. The post-testicular maturation particularly impacts sperm lipid composition, leading to a higher membrane fluidity considered to be essential for fertilization. The results presented in this work show the importance of epididymal lipid homeostasis for sperm lipid maturation and acquisition of fertilizing ability. At the molecular level, lipid homeostasis is regulated by the LXRs (α and β isoforms), the oxysterol nuclear receptors (NR1H3 and NR1H2, respectively). A cholesterol-enriched diet in young LXR-null mice leads to infertility with a specific epididymal alteration. Sperm epididymal maturation is altered, leading to defects in lipid and protein composition of the spermatic plasma membrane. These defects have detrimental effects on the capacitation process, characterized by disturbances of calcium flows and tyrosine phosphorylation. In addition to their endocrine effects, dyslipidemia also appear to affect post-testicular maturation. These results have to be considered in the context of ART protocols, since the plasma lipid status is not part of the routine examinations for couples in ART protocols. Concomitantly, in France, 55% of men aged 30-54 are dyslipidemic, suggesting that these lipid metabolic disorders could alter sperm post-testicular maturation, causing a number of infertility and / or ART failures.

Le cancer du côlon reste un problème majeur de santé publique puisqu’il constitue en France en 2013 le deuxième cancer en termes de mortalité. La chirurgie, la radiothérapie et les traitements par chimiothérapies classiques secondés par les thérapeutiques ciblées ne constituent pas toujours un arsenal efficace mettant ainsi en évidence la nécessité de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques.Dans ce contexte, nous avons étudié la possibilité soit d’utiliser de nouvelles thérapeutiques (ligands du récepteur Liver X Receptor (LXR)), soit d’améliorer les conditions de traitements classiques (chimiothérapie intrapéritonéale hyperthermique (CHIP)) ainsi que le rôle de la caspase-1 dans ces événements.Nous avons d’abord démontré que les agonistes de LXR, un récepteur nucléaire aux oxystérols, pouvaient activer une mort de type pyroptotique dans les cellules cancéreuses coliques en permettant la construction de l’inflammasome et le clivage de la caspase-1. De plus, nous soulignons le potentiel thérapeutique des agonistes de LXR, puisque nous mettons en évidence une perte de localisation nucléaire du récepteur LXRβ dans les cellules tumorales coliques par rapport aux cellules épithéliales saines qui ne sont pas sensibles à la cytotoxicité des ligands de LXR.Nous démontrons également que la caspase-1 pourrait aussi avoir un rôle dans un modèle in vitro de CHIP lorsque celle-ci associe l’oxaliplatine à l’hypotonie. Cette technique chirurgicale utilisée pour des patients atteints de carcinose péritonéale consiste en l’infusion de chimiothérapie dans la cavité abdominale à 42°C pendant un temps variant généralement de 30 à 60 minutes. Même si cette procédure a permis l’augmentation de la survie chez des patients au pronostic vital sombre, les résultats de notre modélisation in vitro montrent que l’efficacité de la CHIP pourrait être améliorée. / Colon cancer is a major public health matter because it has reached the second rank of cancer mortality in 2013 in France. Surgery, radiotherapy and standard chemotherapies helped by targeted therapies are not often efficient enough, underlying the need of using new therapies.Against this background, we have studied the possibilities to use new therapies (Liver X Receptor (LXR) ligands) or to improve classical treatment conditions (hyperthermic intraperitoneal chemotherapy (HIPC)) and the implication of caspase-1.We have first demonstrated that the nuclear receptor (LXR) agonists can induce pyroptotic cell death of colon cancer cell lines by inflammasome activation and subsequent caspase-1 cleavage. Moreover LXR agonists can act as a targeted therapy because we show that nuclear localization of LXRβ in normal colon cells turns into a cytoplasmic expression in colon tumor cells leading LXRβ ready to induce pyroptosis by its agonists.We also demonstrated that caspase-1 could have an implication in an in vitro model of HIPC when it associates oxaliplatin and hypotony. This surgery procedure used for patients suffering from peritoneal carcinomatosis involves a 42°C chemotherapy bath inside the abdominal cavity during 30 to 60 minutes. Although HIPC has increased global survival of patients with poor prognosis, the results of our study indicates that HIPC combining oxaliplatin and hypotony could significantly improve the procedure efficacy.

La prévalence de l'obésité et du diabète de type II est en constante augmentation dans les pays industrialisés. La manifestation hépatique de ces pathologies est la NAFLD (" Non-Alcoholic Fatty Liver Disease "). Celle-ci représente aujourd'hui un réel problème de santé publique et résulte d'atteintes métaboliques et hépatiques. La NAFLD démarre par l'accumulation excessive de lipides dans les hépatocytes nommée " stéatose hépatique ". Ces lipides s'accumulent sous différentes formes comme les triglycérides, les esters de cholestérol, les diglycérides et les céramides. La lipotoxicité induite par l'accumulation de ces espèces lipidiques est à l'origine d'un dysfonctionnement au niveau cellulaire et d'une insulino-résistance. Dans ce contexte, les objectifs de ce travail de thèse ont été d'étudier in vivo le rôle des céramides dans l'apparition et les complications de la NAFLD. Pour cela, nous avons utilisé différentes approches : pharmacologiques, génétiques et nutritionnelles. Par une approche pharmacologique, nous avons montré que la fumonisine B1, un contaminant alimentaire ciblant la synthèse des céramides, est à l'origine d'une toxicité hépatique dépendante d'un facteur de transcription essentiel du métabolisme lipidique, LXR (" Liver X Receptor "). Puis, nous avons combiné différentes approches nutritionnelles et génétiques permettant d'induire ou de protéger de la stéatose hépatique. Pour cela, nous avons utilisé des souris invalidées de façon totale ou hépatocyte-spécifique pour PPARa (" Peroxisome Proliferator-Activated Receptor alpha "), un facteur de transcription essentiel au catabolisme des lipides. Cela nous a permis de confirmer le rôle essentiel de PPARa hépatocytaire dans la réponse au jeûne et l'implication systémique de PPARa dans la régulation du métabolisme des céramides au cours de l'obésité induite par un régime HFD (" High Fat Diet "). Enfin, nous avons utilisé des souris invalidées au niveau hépatocytaire pour la sous-unité catalytique de la PI3 Kinase alpha, p110a. Cela nous a permis de confirmer le rôle majeur de la voie de signalisation à l'insuline dépendante de p110a dans l'apparition de l'insulino-résistance dissociée de la stéatose hépatique induite par un régime HFD. De façon intéressante, grâce à ce modèle, nous avons démontré que la lipolyse adipocytaire (et non l'inhibition de la voie insulinémique) représente le signal dominant de l'activité hépatique de PPARa durant le jeûne. L'ensemble de ces travaux mettent en avant le rôle des céramides dans la lipotoxicité associée à la stéatose hépatique. / Prevalence of obesity and type II diabetes is constantly increasing in industrialized countries. NAFLD (" Non-Alcoholic Fatty Liver Disease ") is the hepatic manifestation of these pathologies. NAFLD represents a significant public health problem and is defined as a nexus of metabolic and hepatic diseases. NAFLD begins with fatty accumulation in the liver named "hepatic steatosis". Lipids can accumulate in different forms like triglycerides, cholesterol esters, diglycerides and ceramides. Lipotoxicity induced by the accumulation of these lipid species leads to cellular dysfunction and insulin resistance. In this context, we studied the role of ceramides in apparition and evolution of NAFLD in vivo. For this purpose, we used pharmacological, genetic and nutritional approaches. By pharmacological approach, we showed that fumonisin b1, a mycotoxin targeting ceramide synthesis, leads to hepatic toxicity, which is dependent from LXR ("Liver X Receptor"), a major transcriptional regulator of lipid metabolism. Then, we combined genetic and nutritional approaches in order to induce or protect from hepatic steatosis. For this, we used mice with hepatic or total deletion for PPARa (" Peroxisome Proliferator-Activated Receptor alpha "), a transcriptional factor essential in fatty acid catabolism. First, this model allow us to confirm the role of hepatocyte PPARa in response to fasting and second, to demonstrate the systemic involvement of PPARa in regulating ceramide metabolism during obesity induced by an HFD ("High Fat Diet"). Last, we used p110a liver-specific knockout mice, the catalytic subunit of PI3Kinase alpha. With this model, we confirmed the critical role of p110a-dependent insulin signaling in insulin resistance dissociated from hepatic steatosis induced by a HFD. Interestingly, we demonstrated with this model that free fatty acid released from adipocyte lipolysis (rather than inhibition by p110a-dependent insulin signaling) determines PPARa activity in the liver. Finally, this work highlights the key role of ceramides in lipotoxicity associated with hepatic steatosis.

Les maladies cardiovasculaires étant la première cause de mortalité au monde depuis une quinzaine d’années, de nombreuses recherches ont vu le jour sur plusieurs récepteurs impliqués dans ces maladies. C’est le cas du récepteur « Liver X Receptor », un récepteur nucléaire responsable du maintien de l’homéostasie du cholestérol et du glucose ainsi que du contrôle de l’inflammation. Les travaux réalisés dans le cadre de cette maîtrise avaient pour objectifs de mieux comprendre les éléments immunologiques et moléculaires contrôlant la migration des monocytes humains. Tout d’abord, nous avons déterminé le rôle de la prostaglandine E[indice inférieur 2], une cytokine produite massivement en inflammation, en combinaison avec l’activation du récepteur « Liver X Receptor », dans le contrôle de l’expression du récepteur de chimiokine CCR7 chez les monocytes. Ce récepteur est responsable de la migration des leucocytes vers les ganglions lymphatiques sous l’action chimiotactique des chimiokines CCL19 et CCL21. Nous avons démontré que la prostaglandine E[indice inférieur 2] en combinaison avec l’activation du récepteur « Liver X Receptor » induit la transcription de l’ARNm de CCR7 chez les monocytes et leur migration subséquente vers les chimiokines CCL19 et CCL21. Cependant, cette augmentation de la capacité migratoire n’est pas corrélée avec une augmentation de l’expression protéique de CCR7. Nous avons également observé que la prostaglandine E[indice inférieur 2] cause une diminution importante de l’expression de ABCG1, l’un des gènes cibles du récepteur « Liver X Receptor » impliqué dans le relargage du cholestérol. L’importance des récepteurs EP[indice inférieur 2] et EP[indice inférieur 4] a été démontré dans l’expression de l’ARNm et la fonctionnalité de CCR7. La prostaglandine E[indice inférieur 2] semble lier préférentiellement le récepteur EP[indice inférieur 4] plutôt que le récepteur EP[indice inférieur 2]. De plus, l’importance de la voie de signalisation induite par PI3K dans la modulation de la capacité migratoire a également été démontrée. Ces travaux ont permis de mettre en lumière les principaux acteurs moléculaires impliqué dans la migration des monocytes suite à l’activation du récepteur « Liver X Receptor » en présence de la prostaglandine E[indice inférieur 2].

Depuis le début du XXIème siècle, de nombreuses études ont souligné les relations étroites existant entre la voie des récepteurs nucléaires Liver X Receptors (LXRs), leurs gènes cibles et la maladie d'Alzheimer (MA). La stimulation de cette voie est considérée par conséquent comme une approche thérapeutique prometteuse. Cette voie régule de manière complexe et précise l'homéostasie cérébrale du cholestérol et le métabolisme des peptides β-amyloïde (Aβ). Les effets des oxystérols (produits de l'autoxydation du cholestérol) tels que le 24S-hydroxycholestérol (24S-PH-chol) et le 27-hydroxycholestérol (27-OH-chol), tous deux agonistes naturels endogènes des LXRs, sont très largement étudiés à l'échelle neuronale et gliale. Toutefois, peu d'études ont été effectuées sur ces effets au niveau des cellules endothéliales des capillaires cérébraux (CECCs) et des péricytes cérébraux, qui constitue la barrière hémato-encéphalique (BHE), et qui sont d'une part exposées à des flux quotidiens d'oxystérols, et d'autre part impliquées dans les échanges de peptides Aβ entre les compartiments sanguin et cérébral. En utilisant un modèle in vitro de BHE, ces travaux de thèse tendent à mettre en évidence sur l'influence de ces deux oxystérols sur les CECCs et sur les péricytes cérébraux, en se focalisant sur l'expression des gènes cibles des récepteurs LXRs et sur le transport des peptides Aβ. Nos résultats démontrent que le 24S-OH-chol induisent l'expression des transporteurs ATP Binding Cassette sub-familly A member 1 (ABCA1, pour les CECCs et les péricytes) et ABCG1 (seulement au niveau des CECCs), qui corrèle avec une augmentation de l'efflux cellulaire de cholestérol vers les (apo)liprotéines. De plus, ces oxysérols n'exercent aucune influence sur l'accumulation des peptides Aβ dans les péricytes cérébraux, mais diminuent le transport apical-à-basolatéral (influx) des peptides Aβ à travers les CECCs. Cette restriction d'influx est indépendante de la fonction du transporteur ABCA1, et semble être sous l'influence de la P-gp (P-glycoprotéine), pompe d'efflux de la BHE. Ces résultats soulignet l'importance des récepteurs LXRs dans le métabolisme cérébral du cholestérol et les échanges de peptides Aβ, et par conséquent dans la MA. / As several studies have demonstrated a close relationship between Liver X Receptors (LXRs) signalling pathway, their target genes and Alzheimer's disease (AD), stimulation of these nuclear receptors is now considered as a promising therapeutical approach in AD. This pathway strictly regulates brain cholesterol homeostasis and amyloid-β (Aβ) peptide metabolism. Actions of oxysterols such as 24S-hydroxycholesterol (24S-OH-chol) or 27-hydroxycholesterol (27-OH-chol), both known as LXR endogenous agonists, are therefore under intense scrutiny in neurons and glial cells. But little is known in brain capillary endothelial cells (BCECs) and brain pericytes (BPs) which compose the blood-brain barrier (BBB), which are continuously exposed to oxysterols fluxes and are involved in Aβ peptide exchanges between blood and brain. Using an in vitro BBB models, this study aims to highlight the influence of both oxysterols on BCECs and BPs, focusing on their involvement on LXRs target genes expression and on Aβ peptide transport. Our results demonstrate that 24S-OH-chol and 27-OH-chol induced the expression of ATP Binding Cassette sub-family A member 1 (ABCA1, in BCECs and BPs) and ABCG1 (only in BCECs), correlating with an increase of cellular cholesterol efflux to (apo)lipoproteins. Furthermore, these oxysterols do not modify Aβ peptide accumulation in BPs but decrease their influx across the BCECs. This latter process is ABCA1-independent and seems to be mediated by the P-gp (P-glycoprotein) efflux pump. These results highlight the importance of the BBB in the LXR-mediated effects in brain cholesterol metabolism and Aβ peptide clearance and, thus, in AD.

ABCA1 is believed to affect macrophage inflammatory responses, but the mechanism by which ABCA1 may impact cytokine secretion in macrophages has yet to be fully defined. We observed that the induction of ABCA1 expression in three different cell lines, namely BHK, RAW 264.7 macrophages, and primary bone marrow derived macrophages (BMDMs), results in a significant increase in phosphorylated CREB, a known protein kinase A (PKA) substrate. In RAW macrophages, induction of ABCA1 expression by the LXR-agonist T0901317 is correlated with a decrease in LPS-stimulated secretion of proinflammatory cytokines IL-6 and TNF-α. Additionally, the secretion of anti-inflammatory cytokine IL-10 was increased upon ABCA1 induction. A similar trend was observed in BMDMS: ABCA1-expressing BMDMs released less TNF-α and more IL-10 compared to ABCA1-knockout BMDMs. We speculated that the inflammation modulating effects of ABCA1 in macrophages could be a result of PKA activation. Indeed, we found that the LXR-induced ABCA1 phenotype can be mimicked by cAMP in macrophages. 8-bromo-cAMP, a PKA activator, dose-dependently suppressed inflammatory cytokine secretion while promoting IL-10 release in the absence of ABCA1 expression. Finally, we found that the T0901317-induced ABCA1 expression is correlated with higher expression levels of MKP-1, a downstream target of PKA known to suppress inflammatory responses. Together, our results suggest that ABCA1 expression may activate PKA and CREB and that such activation may contribute to the inflammatory modulating effects of ABCA1.

ABCA1 is believed to affect macrophage inflammatory responses, but the mechanism by which ABCA1 may impact cytokine secretion in macrophages has yet to be fully defined. We observed that the induction of ABCA1 expression in three different cell lines, namely BHK, RAW 264.7 macrophages, and primary bone marrow derived macrophages (BMDMs), results in a significant increase in phosphorylated CREB, a known protein kinase A (PKA) substrate. In RAW macrophages, induction of ABCA1 expression by the LXR-agonist T0901317 is correlated with a decrease in LPS-stimulated secretion of proinflammatory cytokines IL-6 and TNF-α. Additionally, the secretion of anti-inflammatory cytokine IL-10 was increased upon ABCA1 induction. A similar trend was observed in BMDMS: ABCA1-expressing BMDMs released less TNF-α and more IL-10 compared to ABCA1-knockout BMDMs. We speculated that the inflammation modulating effects of ABCA1 in macrophages could be a result of PKA activation. Indeed, we found that the LXR-induced ABCA1 phenotype can be mimicked by cAMP in macrophages. 8-bromo-cAMP, a PKA activator, dose-dependently suppressed inflammatory cytokine secretion while promoting IL-10 release in the absence of ABCA1 expression. Finally, we found that the T0901317-induced ABCA1 expression is correlated with higher expression levels of MKP-1, a downstream target of PKA known to suppress inflammatory responses. Together, our results suggest that ABCA1 expression may activate PKA and CREB and that such activation may contribute to the inflammatory modulating effects of ABCA1.

ABCA1 is believed to affect macrophage inflammatory responses, but the mechanism by which ABCA1 may impact cytokine secretion in macrophages has yet to be fully defined. We observed that the induction of ABCA1 expression in three different cell lines, namely BHK, RAW 264.7 macrophages, and primary bone marrow derived macrophages (BMDMs), results in a significant increase in phosphorylated CREB, a known protein kinase A (PKA) substrate. In RAW macrophages, induction of ABCA1 expression by the LXR-agonist T0901317 is correlated with a decrease in LPS-stimulated secretion of proinflammatory cytokines IL-6 and TNF-α. Additionally, the secretion of anti-inflammatory cytokine IL-10 was increased upon ABCA1 induction. A similar trend was observed in BMDMS: ABCA1-expressing BMDMs released less TNF-α and more IL-10 compared to ABCA1-knockout BMDMs. We speculated that the inflammation modulating effects of ABCA1 in macrophages could be a result of PKA activation. Indeed, we found that the LXR-induced ABCA1 phenotype can be mimicked by cAMP in macrophages. 8-bromo-cAMP, a PKA activator, dose-dependently suppressed inflammatory cytokine secretion while promoting IL-10 release in the absence of ABCA1 expression. Finally, we found that the T0901317-induced ABCA1 expression is correlated with higher expression levels of MKP-1, a downstream target of PKA known to suppress inflammatory responses. Together, our results suggest that ABCA1 expression may activate PKA and CREB and that such activation may contribute to the inflammatory modulating effects of ABCA1.

ABCA1 is believed to affect macrophage inflammatory responses, but the mechanism by which ABCA1 may impact cytokine secretion in macrophages has yet to be fully defined. We observed that the induction of ABCA1 expression in three different cell lines, namely BHK, RAW 264.7 macrophages, and primary bone marrow derived macrophages (BMDMs), results in a significant increase in phosphorylated CREB, a known protein kinase A (PKA) substrate. In RAW macrophages, induction of ABCA1 expression by the LXR-agonist T0901317 is correlated with a decrease in LPS-stimulated secretion of proinflammatory cytokines IL-6 and TNF-α. Additionally, the secretion of anti-inflammatory cytokine IL-10 was increased upon ABCA1 induction. A similar trend was observed in BMDMS: ABCA1-expressing BMDMs released less TNF-α and more IL-10 compared to ABCA1-knockout BMDMs. We speculated that the inflammation modulating effects of ABCA1 in macrophages could be a result of PKA activation. Indeed, we found that the LXR-induced ABCA1 phenotype can be mimicked by cAMP in macrophages. 8-bromo-cAMP, a PKA activator, dose-dependently suppressed inflammatory cytokine secretion while promoting IL-10 release in the absence of ABCA1 expression. Finally, we found that the T0901317-induced ABCA1 expression is correlated with higher expression levels of MKP-1, a downstream target of PKA known to suppress inflammatory responses. Together, our results suggest that ABCA1 expression may activate PKA and CREB and that such activation may contribute to the inflammatory modulating effects of ABCA1.

The nuclear hormone receptor (NHR) liver X receptor β (LXRβ) has been highlighted as a possible candidate for involvement in ageing by several recent findings. LXRβ is the closest human homologue to the longevity-associated gene daf-12 in the nematode worm and LXRβ haplotypes have been associated with longevity at old ages in a longitudinal human genetic study. Whilst LXRβ is primarily responsible for mediating the effects of LXR oxysterol ligands throughout most of the body, LXRβ is the primary mediator of these effects uniquely in the skin. In this thesis studies are presented on the expression of LXRβ mRNA and protein in human skin, comparing young vs intrinsically (chronologically) aged skin, photoprotected vs photoaged (dueto ultraviolet radiation exposure) skin and untreated vs retinoid-treated photoaged skin, retinoid treatment being a primary clinical intervention for photoageing. In situ hybridisation and quantitative polymerase chain reaction (qPCR) were used to identify LXRβ mRNA and immunofluorescence was used to identify LXRβ protein. These comparisons revealed that both the mRNA and protein expression of LXRβ are highly stable throughout the ageing, photoageing and retinoid treatment of human skin. Previous authors have identified overlap between microarray gene expression datasets in the LXRβ-/- mouse and in normal human skin ageing. In these studies comparisons of different microarray datasets have been conducted with the finding that LXR agonist treatment of mice produces gene regulation patterns with significant overlap to that seen in both ageing and calorie restriction in mice (binomial test; p<0.001). Furthermore, when considering the genes commonly regulated in LXR agonist treatment and ageing, 73% of these genes are regulated in opposite directions. Conversely, when considering genes commonly regulated in LXR agonist treatment and calorie restriction, 70% of these genes are regulated in the same direction. These findings suggest that LXR agonists have possible benefit as ageing therapies, perhaps due to stimulating a calorie restriction-like response. Further work would be necessary to confirm these properties of LXR agonists and to define the roles of LXRβ in the ageing and normal function of human skin.