Les Streptomyces possédent un large arsenal enzymatique ayant des rôles importants dans le sol. Au cours de cette thèse, nous avons exploré leur diversité génétique, fonctionnelle et écologique à partir de collections provenant de sols forestiers. Ainsi, l’exploration du potentiel cellulolytique et la capacité à détecter des sucres libérés lors de l’attaque du bois par des champignons lignivores a permis de créer un biosenseur dont l’exploitation pourrait constituer un nouvel outil normatif pour la détection de la dégradation du bois. Suite à une approche de génomique comparative réalisée entre des isolats sympatriques, nos résultats ont permis de démontrer que des souches phylogénétiquement très apparentées présentaient de grandes différences en termes de présence/absence de gènes, suggérant une vitesse d’évolution rapide du génome accessoire au sein de la population. Ces gènes, souvent associés à des éléments potentiellement transférables, a souligné un rôle important du transfert horizontal pour la diversification de la population. Par une approche d’écologie réverse, la fonction prédite de certains de ces gènes a également pu être corrélée avec un rôle écologique potentiel. Ainsi, l’un des clusters de gènes variables identifié était impliqué dans la production de métabolites secondaires et pourrait constituer un bien commun pour la population. Nos résultats ont confirmé la grande diversité métabolique des Streptomyces (et leur utilité à des fins appliquées), mais indique également qu’une diversification rapide entre souches proches, aurait un rôle écologique important au niveau des populations naturelles de Streptomyces / Streptomyces are known to possess a large enzymatic arsenal which can have important roles in the soil. During this thesis, we explored their genetic, functional and ecological diversity using collections from forest soils. Thus, the exploration of their cellulolytic potential and their ability to detect complex sugars released by wood during lignivorous fungi attacks has led to the creation of a biosensor whose exploitation could constitute a new normative tool for the detection of the degradation of wood. Subsequent to comparative genomic approach carried out between sympatric isolates, our results also demonstrated that phylogenetically highly related strains exhibited large differences in the presence / absence of genes, suggesting a rapid rate of evolution of the population accessory genome. These genes, often associated with potentially transferable elements, underlined important role of horizontal transfer for population diversification. Using a reverse ecology approach, the predicted function of some of these genes could also be correlated with a potential ecological role. Thus, one of the variable gene clusters identified by genome analysis was involved in the production of secondary metabolites and would constitute a common good for the population. All of our results confirm the wide metabolic diversity of Streptomyces (and their utility for applied purposes), but also indicates that this diversification would be rapid between nearby strains and would have an important ecological role in the natural populations of Streptomyces

Les glycosaminoglycanes (GAG) forment une famille de polysaccharides linéaires retrouvés dans tous les tissus, au niveau des matrices extracellulaires et des surfaces cellulaires. Les héparanes sulfates (HS) sont des membres importants de cette famille et sont liés à une protéine dite cœur pour former ensemble le protéoglycane (PG). Selon le tissu et la nature de la protéine cœur, les HS, composés d'unités disaccharidiques de N-acétylglucosamine (GlcNAc) et d'acide glucuronique (GlcA) [-4GlcAβ1-4GlcNAcα1-] vont subir de nombreuses modifications. En effet, les HS sont modifiés par différentes sulfatations au niveau des deux oses et une épimérisation de l'acide glucuronique en acide iduronique (IdoA). Les différentes structures saccharidiques élaborées vont pouvoir être alors interagir avec une très grande quantité de protéines et jouer des rôles divers dans l'inflammation, la prolifération cellulaire, l'angiogenèse, la réponse immunitaire, l'attachement viral…L'étude de la structure des HS, du fait de la nature flexible et hétérogène de ces molécules, a été principalement focalisée sur des analyses fragmentaires du polysaccharide au niveau des séquences d'interaction avec les protéines. Lors de ces dépolymérisations, des informations sur le polysaccharide, notamment l'épimérisation, sont perdues.Dans ce travail, nous avons développé une approche basée sur la résonance magnétique nucléaire (RMN) bidimensionnelle 1H-13C pour l'étude de la composition saccharidique des HS réalisée directement à partir des HS isolés de cellules marquées au 13C. Pour cela, un protocole efficace de marquage et de purification des polysaccharides a été mis en place. En intégrant le volume des pics à différents déplacements chimiques par RMN, cette analyse non-destructive permet de déterminer à la fois le profil de sulfatation et d'épimérisation des HS. Cette analyse est appliquée efficacement à différents types cellulaires et est de grand intérêt pour mieux comprendre les changements dans les structures d'HS qui ont lieu lors de régulations physiologiques ou lors de développement pathologiques.Ces résultats ont permis d'ouvrir la voie à l'analyse des HS directement au niveau des cellules par RMN du solide. Les études dans ce contexte représentent un enjeu majeur pour la compréhension des différents rôles des HS et leur capacité à interagir avec une myriade de protéines in vivo. / Glycosaminoglycans (GAGs) belong to a linear polysaccharide family which are found within all tissues, at the extracellular matrix and cell surfaces levels. Heparan Sulfates (HS) are one of the major members of this family, they are bound to a core protein to form altogether the so-called proteoglycan (PG). Depending on the localization and on the core protein, the HS – composed of a N-acetylglucosamine (GlcNAc) and a glucuronic acid (GlcA) [-4GlcAβ1-4GlcNAcα1-] building block – undergo various modifications. Indeed, HS can be sulfated at different positions on both monosaccharide and the GlcA can be epimerized into an iduronic acid (IdoA). The fine structures of the polysaccharide will be able to interact with a large range of proteins and play a plethora of roles such as in inflammation processes, cell proliferation, angiogenesis, immune responses, viral attachment…The HS structural studies, due to the flexibility and heterogeneity of the polysaccharide, have so far been restricted to HS fragments able to bind proteins. The depolymerization techniques induce valuable information losses such as epimerization.In this work, we have successfully developed a nuclear magnetic resonance (NMR)-based approach to study HS features from 13C metabolically enriched cells. For this, an effective protocol to label and purify HS has been set up. By integrating peaks' volumes at well-resolved 1H-13C chemical shifts by NMR, the sulfation, epimerization and disaccharide profile can be determined from full-length HS. This method has been used to study HS from various cell types and is of important interest to better understand changes in HS structures that occur through physiologic and pathologic events.The results obtained open the way to analyze HS directly at the cell surface via solid state NMR techniques. In this context, these studies are a major challenge to decipher the different roles of HS and their ability to interact with so many partners in vivo.

Les amines hétérocycliques aromatiques (AHA) sont des contaminants de l'environnement et de l'alimentation, majoritairement formés lors de la cuisson de viande et poisson ainsi que dans la fumée de cigarette et les gaz d'échappements. Les AHA sont mutagènes chez la bactérie, cancérogènes multi-sites chez le rongeur et sont classées comme cancérogènes possibles ou probables chez l'Homme par l'IARC. Il est aujourd'hui indispensable de caractériser des biomarqueurs d'exposition dérivés des AHA (adduits à l'ADN et métabolites) pour améliorer l'estimation du risque chez l'Homme. Des résultats de l'équipe ont démontré que le 2-amino-9H-pyrido[2,3-b]indole (AαC) forme des niveaux d'adduits à l'ADN élevés dans les hépatocytes humains. Ces niveaux sont plus élevés que ceux formés par les autres AHA. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre le potentiel génotoxique d'AαC chez l'Homme. Nos travaux ont démontré que les adduits à l'ADN dérivés d'AαC sont persistants dans les hépatocytes humains et formés à des doses aussi faibles que 1nM. De plus, le CYP1A2 a été confirmé comme enzyme majoritaire dans la bioactivation d'AαC dans le foie humain. Nous avons également caractérisé les métabolites majeurs dérivés d'AαC dans les hépatocytes humains. Cette étude a permis d'établir pour la première fois une corrélation entre l'activité catalytique du CYP1A2, la formation d'AαC-HN2-O-Gl et la formation des adduits à l'ADN dérivés d'AαC. Le métabolite AαC-HN2-O-Gl étant réactif vis-à-vis de l'ADN in vitro, nos travaux confortent l'hypothèse que la voie des UDP-Glucuronosyltransférases (UGTs) est une nouvelle voie de bioactivation d'AαC dans le foie humain. De plus, nous avons montré que les adduits à l'ADN dérivés des AHA sont formés dans les lymphocytes T humains activés et en particulier les adduits en position C8 de la guanine dérivés d'AαC. Au total, ces travaux ont permis l'identification de métabolites stables et des adduits à l'ADN, potentiels biomarqueurs d'exposition à AαC, qui sont indispensables pour une meilleure estimation du risque génotoxique d'AαC chez l'Homme. / Heterocyclic aromatic amines (HAA) are environmental and food contaminants, mainly formed during meat and fish cooking, but also in cigarette smoke and exhaust gaz. HAA are mutagenic in bacteria, carcinogenic in rodents and are classified as possible or probable human carcinogens by IARC. Today it is essential to characterize exposure biomarkers i.e. DNA adducts and metabolites, to assess the human risk associated with HAA. The research team has previously demonstrated that 2-amino-9H-pyrido[2,3-b]indole (AαC) form high levels of DNA adducts in human hepatocytes. These levels are greater that those derived from other HAAs. Thus, the aim of this thesis was to better understand the genotoxic potential of AαC in human. We demonstrated that in human hepatocytes, DNA adducts derived from AαC are persistent and formed at doses as low as 1nM. Moreover, we confirmed that CYP1A2 is the major enzyme implicated in the bioactivation of AαC in human liver. We have also characterized the major metabolites derived from AαC formed in human hepatocytes. This study allows, for the first time, the establishment of a correlation between the catalytic activity of CYP1A2, AαC-HN2-O-Gl formation and AαC derived DNA adducts formation. AαC-HN2-O-Gl being reactive toward DNA in vitro, our work reinforces the hypothesis that the UDP-glucuronosyltransferase (UGTs) pathway is a new bioactivation pathway for AαC in human liver. Moreover, we demonstrated the formation of HAA derived DNA adducts, especially those derived from AαC at position C8 of guanine, in activated human T lymphocytes. Taken together, our data lead to the identification of stable metabolites as well as DNA adducts which are potentials AαC exposure biomarkers in human. These biomarkers are essential for a better assessment of the genotoxic risk of AαC in human.

L’immunothérapie anti-cancéreuse vise à éliminer les cellules tumorales en stimulant les propres cellules du système immunitaire du patient. Dans ce projet, nous avons développé une nouvelle stratégie d’immunothérapie visant à cibler directement des immunostimulants a la surface des cellules tumorales par ligation bio-orthogonale. Nous utilisons, pour marquer spécifiquement les cellules tumorales, leur métabolisme particulier et très actif qui permet d’intégrer à leur surface, dans leurs glycanes, des azido sucres capables de se lier en grand nombre avec divers immunostimulants portant des groupements réactifs adéquats (= glyco-ingénierie métabolique). Pour la ligation aux glycanes, nous employons la chimie bio-orthogonale qui est basée sur l’utilisation de 2 groupements mutuellement réactifs, tous 2 absents des milieux biologiques et qui peuvent se coupler rapidement très sélectivement et donc pratiquement sans réactions secondaires dans des conditions douces compatibles avec une application in vivo. Notre choix d’immunostimulants s’est porte sur les oligonucléotides de type CpG (puissants immunostimulants) et sur les β-glucanes qui, en combinaison avec des anticorps thérapeutiques, stimulent la phagocytose et n’entrainent pas une secretion importante de cytokines. Ainsi, après avoir determiné les meilleures conditions d’incorporation des azido sucres et mis au point le couplage des immunostimulants à différents groupements bioorthogonaux, nous sommes parvenus à montrer in vitro la fixation des immunostimulants à la surface de différentes lignées tumorales. Des tests immunologiques in vitro et une étude in vivo ont ensuite permis de valider l’effet des immunostimulants fixés à la surface des cellules tumorales. Nous avons ainsi observe sur une série de souris, un ralentissement de développement tumoral en présence d’un puissant immunostimulant fixé sur les cellules tumorales. / Cancer immunotherapy uses the patient's own immune system to fight cancer. In this research project, we propose a new strategy for immunotherapy: binding immunostimulants in situ to the tumor cell surface using bio-orthogonal chemistry. For that purpose we use the particular and active metabolism of tumor cells to introduce by metabolic glycoengineering into their cell surface glycans, azido sugars capable of binding many different immunostimulants carrying adequate reactive groups. The biorthogonal chemistry allowing this specific ligation is based on the use of two mutually reactive groups both naturally absent from biological systems and which can be coupled selectively and very quickly in conditions totally compatible with living organisms. Our choice of immunostimulants consists, on one hand, of CpG oligonucleotides (powerful general immunostimulants) and on the other hand of β-glucans (phagocytosis stimulants used in combination with therapeutic antibodies without causing strong cytokine secretion). We determined the best conditions for the introduction of azido sugars into cell glycans of different tumor models and tried different biorthogonal groups and reaction conditions to obtain the best immunostimulant coupling to the surface of various tumor cell lines. Then, we performed in vitro immunological tests and in vivo studies in mice in order to validate the effect of the association between immunostimulants and tumor cells on the immune response against tumors. Thereby, we observed on a group of mice, reduced tumor growth when the strong immunostimulant CpG was fixed onto tumor cell surface.

Les ressources marines constituent un réservoir considérable de substances actives, en particulier, de peptides bioactifs appelés cryptides. Les cryptides, qui sont initialement dissimulés au cœur des protéines, sont libérés lors de la digestion ou lors de procédés protéolytiques industriels. Ces cryptides pourraient procurer des bienfaits physiologiques ou assurer une protection contre des pathologies telles que celles du syndrome métabolique. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l’action de certains cryptides marins sur des cibles impliquées dans l’hypertension, le diabète et l’obésité. Nous avons pu mettre en évidence que certains cryptides pouvaient cibler in vitro plusieurs facteurs de risques associés au développement des anomalies du syndrome métabolique. / Marine products represent an important source of active substances, in particular bioactive peptides called cryptides. Cryptides are hidden within the sequence of a parent protein and are released during digestion or industrial proteolytic processes. These cryptides could provide physiological benefit or protection against diseases such as those of metabolic syndrome. In this context, we investigated the action of some marine cryptides on hypertension, diabetes and obesity. We demonstrated that some cryptides can target in vitro several factors associated with the development of metabolic syndrome.

Lors de catastrophes pétrolières, l’utilisation de dispersant est une stratégie de lutte qui permet le transfert de la nappe de pétrole de la surface vers la colonne d’eau, sous forme de gouttelettes d’hydrocarbure. En milieu côtier, la dispersion d’une nappe de pétrole est une mesure controversée car la faible profondeur de la colonne d’eau ne permet pas une dissémination rapide des gouttelettes d’hydrocarbure et expose ainsi les écosystèmes aquatiques à de fortes concentrations de contaminant. Afin d’évaluer la toxicité de l’application de dispersant en zones côtières, une approche expérimentale a été menée chez des juvéniles de Liza sp. en considérant trois scenarii : (i) la dispersion mécanique de la nappe simulant une dispersion naturelle due aux conditions météorologiques ; (ii) la dispersion chimique de la nappe simulant l’application de dispersant ; (iii) l’absence de dispersion de la nappe simulant son confinement avant récupération. La toxicité de chaque condition a été évaluée au travers d’une mesure de la mortalité sur un groupe d’individu, par l’estimation des performances de nage et de la capacité métabolique au niveau de l’organisme, et par une approche multimarqueur au niveau de l’organe.La comparaison entre une nappe de pétrole non dispersée et une nappe de pétrole dispersée chimiquement montre que l’application de dispersant entraine une augmentation des phénomènes de mortalité et une diminution, au niveau hépatique et branchial, des capacités de défense contre les xénobiotiques. A l’inverse, la comparaison entre une nappe de pétrole dispersée mécaniquement et chimiquement montre que, lorsque l’agitation de la mer est importante, l’application de dispersant ne semble pas potentialiser la toxicité du pétrole.Ces résultats suggèrent que (i) la récupération de la nappe de pétrole devrait être considérée comme une technique de lutte prioritaire sur l’utilisation de dispersant ; (ii) l’application de dispersant pourrait être considérée lors de conditions météorologique appropriées. / Dispersant application is an oil spill response technique which accelerates the dispersion of petroleum from the sea surface into the water column by inducing the formation of oil droplets. In coastal areas this response technique is controversial since the low water depth reduces the dissemination of oil droplets and by the way increases the exposure of aquatic ecosystems to petroleum. To evaluate the toxicity of dispersant application in nearshore areas, an experimental approach was conducted. Juvenile of Liza sp. were exposed to three scenarios of contamination: (i) to chemically dispersed oil - simulating, in vivo, dispersant application ; (ii) to mechanically dispersed oil - simulating, in vivo, natural dispersion due to meteorological conditions ; (iii) to an undispersed oil slick simulating, in vivo, oil slick confinement as a response technique. Toxicity of each condition of exposure was evaluated through the mortality upon a group of individuals, through the swimming performance and the metabolic scope at the organism level, and through the measurement of biomarkers at the organ level.Comparison between an undispersed oil slick and a chemically dispersed oil slick shows that dispersant application induces an increase of the mortality and decreases the ability of the animal to cope with environmental contaminants (deduced from gill and liver total glutathione rate). Conversely, comparison between both a mechanically and a chemically dispersed oil slick, suggests that, when sea water is under mixing processes, dispersant application does not enhance petroleum toxicity. Taken together these results suggest that (i) an oil slick must not be dispersed when recovery can be conducted; (ii) dispersant application could be considered as a response technique when meteorological conditions are appropriated.

Des fibres optiques en verres de chalcogénure transmettant dans le moyen infrarouge (MIR) ont été développées par le laboratoire Verres et Céramiques de l’université de Rennes 1. Des travaux ont ensuite montré les potentialités de ces fibres comme outil diagnostic pour la spectroscopie MIR appliquée aux biofluides. Le spectre moyen infrarouge d’un échantillon complexe est le reflet de sa composition moléculaire qui, lorsque celui-ci est un biofluide, peut être assimilé à une image métabolique instantanée d’un individu. Cette technique constitue donc un outil intéressant pour le diagnostic médical. La société Diafir fut crée à la suite du programme ANR émergence FIR-MED pour développer les potentialités de la spectroscopie par fibre optique. L’objectif de l’entreprise est de développer un système composé d’un spectromètre spécifiquement adapté au capteur à fibre optique et d’un algorithme associé pour une réponse diagnostique ne nécessitant pas de connaissance particulière en spectroscopie infrarouge. Dans le cadre de ces travaux de thèse associant l’IRDL et la société Diafir, des projets variés d’applications médicales de la technologie ont été abordés avec pour objectif de développer une méthodologie d’analyse des spectres MIR. Pour cela, il a été nécessaire dans un premier temps de caractériser le signal obtenu à partir des capteurs et d’optimiser et valider des protocoles de mesure applicables aux différents biofluides de manière à réduire au mieux les sources de variabilité d’ordre physique et environnemental. La construction d’un diagnostic médical à partir de spectres infrarouge qui sont des données en grande dimension implique de sélectionner un petit nombre de variables spectrales explicatives. Des méthodes de sélection de variables ont été sélectionnées afin d’éviter l’effet « boite noire » en établissant le lien avec les fonctions biochimiques impactées par les pathologies. Cette approche spectrale infrarouge a notamment permis de mettre en évidence, au cours du développement de pathologies, l’existence de transitions a priori non détectées par les dosages biochimiques classiques. / Chalcogenide glass optical fibres exhibiting unique properties of mid-infrared (MIR) transparency have been developed by the Laboratoire Verres et Céramiques of Rennes 1 University. Our studies investigate the potential of such fibres as a tool for MIR spectroscopy applied to biofluids based diagnostic. The MIR spectrum of complex samples features its molecular composition which, when a biofluid is considered, can be assimilate to an instant metabolic imaging of an individual. The Diafir Company was created following the ANR emergence FIR-MED program to develop the potential of optical fibre biomedical spectroscopy. The company's goal is to develop a system that is composed of the optical fibre sensor, a spectrometer specifically designed to these sensors and an associated algorithm for a diagnostic response without specific knowledge of infrared spectroscopy. As part of this thesis work, linking the IRDL and the Diafir Company, various projects of biomedical applications were driven with the aim of developing a MIR spectra analysis methodology. Accordingly, it was necessary initially to characterize the signal obtained from the sensors and to optimize and validate robust measurement protocols for each biofluid tested with the aim to reduce the physical and environmental sources of variability. The medical diagnosis construction from infrared spectra, that are high dimensional data, involves selecting from the whole spectral data set a small number of explanatory variables. Purposely, particular variables selection algorithms were selected to avoid the effect of "black box" by establishing the link with the biochemical functions affected by the disease. This infrared spectral approach allowed identifying previously unrevealed transitions in the time course of pathologies which were not detected from conventional biochemical markers

Le vieillissement musculaire est caractérisé par des pertes progressives de masse et de fonction. Des altérations de l’énergétique mitochondriale pourraient être impliquées dans ce processus. Dans cette thèse, l’analyse modulaire du contrôle métabolique a été appliquée chez le rat à différents niveaux d’intégration pour caractériser les effets du vieillissement sur la fonction mitochondriale. Combinée à la spectroscopie RMN du 31P, cette approche a permis de montrer in vivo dans le muscle gastrocnemius une diminution de la réponse de phosphorylation oxydative mitochondriale face à des variations de concentration des intermédiaires énergétiques chez les rats âgés (21 mois vs. 6 mois). Suivant les principes de l’analyse Top-Down, les propriétés de la phosphorylation oxydative ont été étudiées sur des mitochondries isolées à partir du muscle gastrocnemius. La capacité maximale de production d’ATP est réduite chez les rats âgés, alors que le rendement maximal (rapport ATP/O) de la phosphorylation oxydative reste inchangé. L’application de l’analyse modulaire in vitro a révélé chez les rats âgés une augmentation de la réponse (élasticité) du module phosphorylation face à des variations du potentiel de membrane. Cette élasticité plus élevée explique la modification du schéma de contrôle de la phosphorylation oxydative pour des activités de phosphorylation compatibles avec celles étudiées in vivo. Elle explique également le plus faible potentiel de membrane généré par les mitochondries de rats âgés pour un même niveau d’activité de phosphorylation. De nombreux processus pourraient de fait être affectés : production de radicaux libres, homéostasie calcique, voies de signalisation impliquées dans le contrôle de la masse musculaire. Les modifications des propriétés fonctionnelles de l’ANT démontrées dans cette thèse sont en mesure d’expliquer, au moins en partie, les modifications de l’énergétique mitochondriale révélées à la fois in vitro et in vivo chez les rats âgés. / Skeletal muscle aging is characterized by a progressive loss of muscle mass and function. Involvement in this process of an impaired mitochondrial bioenergetics was proposed but is still extensively debated. The aim of this thesis was to take adventage of the capabilities of modular control analysis approach to get better insights in the effects of aging on mitochondrial function. We first studied the integrated muscle energetics in adult (6 months) and aged (21 months) rats using the modular control analysis approach combined with non-invasive 31P NMR spectroscopy measurements of energetic intermediates. The in vivo activation of mitochondrial oxidative phosphorylation in response to an increase in ATP demand was markedly decreased in the gastrocnemius muscle of aged rats. To further define the effects of aging on mitochondrial energetics, we thus studied the oxidative phosphorylation in mitochondria isolated from the gastrocnemius muscle. Maximal oxidative phosphorylation capacity is clearly reduced in aged rats, while mitochondrial efficiency is unaffected. Application of modular control analysis to the study of oxidative phosphorylation revealed an increased sensitivity (elasticity) of the phosphorylation module in response to changes in membrane potential in aged rats. This increased elasticity is responsible for a modified control pattern of oxidative phosphorylation under low phosphorylation activities. Interestingly these low activities certainly correspond to those we studied in vivo. This increased elasticity of the phosphorylation module is responsible for a modified mitochondrial response toward changes in cellular ATP demand, leading to a decreased membrane potential, which may in turn affect many cellular processes such as ROS production, calcium homeostasis and some signaling pathways involved in the control of muscle mass. The modified ANT properties evidenced in this thesis certainly explain, at least in part, the modified mitochondrial energetics reaveled both in vitro and in vivo in aged rats.

Le pregnane X receptor (PXR) est un récepteur nucléaire associé à la réponse au stresscellulaire. Des travaux in vitro de notre groupe ont démontré que les activateurs de cerécepteur (spironolactone (SPIR), clotrimazole (CTZ)) inhibent significativement l’apoptosespontanée ou induite, dans des primo-cultures d’hépatocytes de rat ou d’origine humaine.Les données in vitro sont en faveur d’un rôle clé du PXR dans la protection hépatique contreles xénobiotiques et endobiotiques en régulant de façon concertée leur détoxication(transport, métabolisme) et en augmentant leur résistance à l’apoptose. D’autres travauxrécents ont démontré le rôle majeur de ce récepteur dans la régulation de l’homéostasielipidique et glucidique, d’une part en favorisant la lipogenèse, d’autre part inhibant la lipolyseet la néoglucogenèse. L’induction du PXR peut être responsable de l’accumulation de lipidesdans le foie (NAFLD non alcoholic fatty liver disease). La NAFLD est fortement associée àl’obésité. La chirurgie bariatrique est à ce jour le seul traitement efficace à long terme pourl’obésité morbide. L’évolution des lésions hépatiques de la NAFLD après chirurgiebariatrique n’est pas complètement élucidée. L’objectif de ce travail de thèse, a été d’analyser si, in vivo, les agonistes du PXR tels que le CTZ et la SPIR, présentaient chez l’animal les mêmes effets que ceux décrits in vitro, et s’ilspouvaient conduire à une protection similaire du foie, lors d’atteintes pathologiques commeles lésions hépatiques induites par l’ischémie reperfusion. Dans un autre chapitre les effetsde deux procédures bariatriques, le court circuit gastrique (gastric bypass- GBP) et lagastrectomie en gouttière (sleeve gastrectomy- SG), sur le comorbiditées liées à la obésitéont été analysés. Le modèle d’ischémie reperfusion normothermique partielle et totale du foie chez le rongeur(rat et souris) a été utilisé pour étudier le rôle protecteur du PXR contre les lésionsapoptotiques. Les effets du court circuit gastrique sur les comorbiditées associées à l’obésitéont été étudiés dans deux groupes de patients obèses (index de masse corporelle > 50Kg/m2 et < 50 Kg/m2). Les résultats du GBP et de la SG ont été étudiés dans deux groupescomparables de sujets super obèses (IMC > 50 Kg/m2).Résultats 1/ Le traitement par les activateurs du PXR (CTZ et SPIR), chez le rat et chezla souris, provoque l’induction d’expression du CYP 3A1, enzyme sous le contrôle du PXR. Ilest associé à une réduction significative du nombre d’hépatocytes apoptotiques, du niveaudes transaminases, de la caspases activée et de son substrat PARP (poly-ADP-ribosepolymérase).Les mécanismes impliqués comprennent l’induction d’expression de la protéineantiapoptotique Bcl-xL, l’activation de la voie MAP kinase ERK ½, l’inhibition de l’activationde JNK et la sous-expression des heat schock proteins 27, 70, et 90, dans le cas del’ischémie complète du foie. 2/ Un an après l’intervention bariatique, le GBP a montré uneefficacité comparable sur la réversibilité du syndrome métabolique, de l’inflammationsystémique et l’insulino résistance chez les femmes super-obèses et obèses morbides,même si l’IMC moyen des patientes super obèses est resté significativement plus élevé. LeGBP et la SG conduisent à des résultats comparables, 6 mois après la chirurgie, mais lepremier est significativement plus efficace en termes d’amélioration du profil lipidique,d’inflammation à bas grade et de syndrome métabolique.L’activation du PXR est associée à un effet de protection hépatique contre les lésionsd’ischémie reperfusion. Le GBP est efficace sur les comorbiditées chez le super obèseautant que chez l’obèse morbide. ll donne également de meilleurs résultats à un an, sur laperte de poids, l’inflammation systémique et la régression du syndrome métabolique. / The pregnane X receptor (PXR) is a nuclear receptor associated with cellularresponse to xeno and endobiotics. Recently, the involvement of PXR in controlling otherfunctions has been clarified. We previously showed in our laboratory that the PXR activators(spironolactone (SPIR) and clotrimazole (CTZ) protect primoculture of human or rathépatocytes against apoptosis. In vitro data are indicate that the PXR plays a major role inthe protection of the liver against xeno and endobiotics trough the régulation of theirélimination (détoxication) and increasing their resistance against apoptosis. It has also beenshown that the PXR is implicated in the controls of lipid and carbohydrates metabolism. Theinduction of PXR increases lipogenesis, inhibits lipolysis and neoglucogenesis. PXRinduction may be responsible for the accumulations of lipids into the liver (NAFLD, nonalcoholic liver disease). This disease is strongly associated with obesity. To date bariatricsurgery is only effective treatment in the long term for morbid obesity. The evolution ofNAFLD following bariatric surgery has not been fully clarified.Aims The aims of this thesis were to ascertain whether PXR agonists such as CTZ andSPIR resulted in the same effects in the animal model than those observed in vitro andwhether the administration of these drugs was associated with any protection againstnormothermic ischemia reperfusion injury of the liver. In another chapter the effects onobesity related comorbidities of two bariatric procedures such as the gastric bypass and thesleeve gastrectomy were investigated. The animal model used to investigate the role of PXR against apoptosis wasthe partial and total normothermic ischemia reperfusion of the liver in the rodent (rat andmouse). The effects of the GBP and SG on obesity related comorbidities wereinvestigated in two groups of obese women (BMI > 50 Kg/m2 and < 50kg/m2). The results ofGBP and SG in two comparable groups of super obese patients (BMI > 50 Kg/m2) wereinvestigated. Treatment with PXR activators such as (CTZ and SPIR) in the rat and in themouse was associated with the induction of CYP 3A1, an enzyme directly controlled by thePXR, with a significant reduction of the apoptotic hepatocytes, with a significantly lowerlevels of transaminases, activated caspase 3 and its substrate PARP (poly-ADP-ribosepolymérase).The involved mécanismes include the induction of the expression of theantiapoptotic protein Bcl-xL, the activation of the extracellular regulated kinase (ERK ½), theinhibition of JNK and the down régulation of heat shock proteins (hsp 27, 70, and 90) geneexpression in the case of total liver ischemia. One year after surgery GBP showedcomparable results in terms of résolution of metabolic syndrome, systemic inflammation andinsuline resistance in morbdly obese as well as super obese women even if the mean BMI ofsuper obese women remained higher (34.7 Kg/m2 vs 28.1 Kg/m2). GBP and SG areassociated with the same results six months after surgery but GBP is more effective inimproving lipid disturbances, low-grade systemic inflammation and the metabolic syndromeat one year. PXR induction results in a protective effect against normothermic inschemiareperfusion injury in the rodent. Results of GBP in terms of resolution of obesity relatedcomorbidities are comparable in the super obese and morbidly patients. GBP is moreeffective than SG one year after surgery in terms of weight loss, and resolution of lipiddisturbances, low-grade systemic inflammation and metabolic syndrome.

Dans un contexte de vieillissement de la population et d’accroissement des maladies chroniques liées à l’âge comme le diabète, de nouveaux biomarqueurs de l’état de santé à long terme doivent être étudiés. Les produits de glycation avancée (AGE) sont des molécules témoins de la charge métabolique accumulée au cours du temps, dénommée "mémoire métabolique". Les AGE jouent un rôle important dans les lésions à long terme dans le diabète et dans le déclin du métabolisme global lié au vieillissement. L’accumulation cutanée des AGE peut être mesurée par autofluorescence (AF) de manière instantanée et non invasive grâce à l’AGE-READER. Les objectifs de cette thèse étaient d’évaluer la valeur de l’AF cutanée des AGE en tant que marqueur de mémoire métabolique chez des personnes âgées de la cohorte des 3-Cités et parallèlement d’évaluer la valeur pronostique de l’AF pour les complications du diabète chez des patients porteurs de diabète de type 1. Chez les personnes âgées, nous avons montré que l’AF reflétait les statuts glycémique et rénal 10 ans avant la mesure. Chez les patients atteints de diabète de type 1, l’AF était associée à la présence d’une neuropathie 4 ans plus tard. De plus, dans cette même population, nous avons décrit l’évolution de l’AF sur 4 ans de suivi. Nous avons montré que les principaux déterminants de son évolution étaient la fonction rénale et le traitement par pompe à insuline. Enfin nous avons trouvé que l’augmentation de l’AF sur 4 ans de suivi était associée à la survenue de la maladie rénale. Ces travaux soulèvent de nouvelles perspectives de recherche quant à l’intérêt de l’AF à différents âges clés de la vie en tant que biomarqueur de pathologies qui évoluent sur des dizaines d’années. / In the context of the ageing of the population and the increase of age related diseases such as diabetes, new biomarquers of the long-term health status should be considered. Advanced glycation end products (AGE) are molecules indicators of the metabolic burden over time, called “metabolic memory”. AGE play an important role in long term diabetes injuries and in the global decline of the metabolism related to ageing. Skin accumulation of AGE can be measured by autofluorescence instantly and non-invasivly with a tool called AGE-READER. The objectives of my dissertation were to evaluate the value of the skin autofluorescence (sAF) of AGE as marker of metabolic memory in elderly people from the 3-City cohort and in parallel, in patients with type 1 diabetes, evaluate the prognostic value of sAF for diabetes complications. In the elderly population, we showed that sAF reflected glycemic and renal status of 10 years before. In patients with type 1 diabetes, sAF was associated to the presence of neuropathy 4 years later. Moreover, in this same population, we described the evolution of sAF in 4 years of follow-up and we showed that the principal determinants of the evolution of sAF were kidney function and insulin pump therapy. Finally, we also found that increase of sAF in 4 years was associated with the occurrence of kidney disease. This work rises new research opportunities about the interest of sAF at differents key ages as biomarker of pathologies which evolve in several decades.