La transformation des produits marins génère d’importantes quantités de rejets. La majorité est transformée pour des applications de masse avec une faible valeur ajoutée. Au Nouveau Brunswick, 85 000 tonnes de produits marins sont transformés annuellement et la moitié est peu ou pas valorisée, c’est le cas de l’holothurie Cucumaria frondosa. Face aux différentes pressions de leur environnement, et notamment la prédation, ces invertébrés marins ont évolué en développant des métabolites d’une large chimiodiversité, ce qui en fait d’excellents candidats pour le développement de substances naturelles bioactives. L’objectif de cette étude a tout d’abord été de chercher à valoriser les coproduits majeurs de Cucumaria frondosa en constituant une large librairie d’extraits et en évaluant, par fractionnement bioguidé, les activités antiherpétiques in vitro des fractions obtenues par différents procédés d’extraction (extractions par solvants et hydrolyses enzymatiques). Nous avons pu mettre en évidence la présence de fractions anti-VHS-1 (Virus Herpes Simplex de type 1). L’hydrolyse enzymatique s’est avérée être une technique efficace pour la génération de substances actives. Le bulbe aquapharyngé peu considéré d’un point de vue industriel représente un réel potentiel pour l’extraction de composés anti-VHS-1, et notamment lorsque celui-ci est hydrolysé par la papaïne en conditions contrôlées. L’activité antiherpétique la plus efficace a été reliée à la présence de molécules à haut poids moléculaires. Dans un second temps, nous avons cherché à comprendre et à mettre en évidence les mécanismes de défense de l’holothurie par l’étude de ces métabolites secondaires relargués en situation de stress. Les métabolites ont été évalués sur différents modèles écotoxicologiques et les molécules actives ont été caractérisées par fractionnement bioguidé par l’utilisation de modèle d’évaluation de cytotoxicité, en parallèle à différents procédés analytiques. L’étude a confirmé l’existence et la production de composés toxiques relargués en situation de stress. Ces métabolites secondaires ont montré une forte toxicité sur différents modèles écotoxicologiques chronique et aiguë. Le fractionnement bioguidé par couplage analytique nous a conduit à l’identification de plusieurs composés du type glycoside triterpénique et notamment le Frondoside A retrouvé dans la fraction responsable de la cytotoxicité. L’étude a permis d’optimiser l’extraction de ce composé d’un intérêt biologique prometteur sans pour autant entraîner la mort de l’animal. / The transformation of marine products generates huge quantities of rejects. The majority of these rejects is used for an upgrading of products with low added value. In New Brunswick, 85 000 tons of marine products are transformed annually, the half is little or not upgraded, that is the case of the holothurian Cucumaria frondosa. Confronted with environmental pressures, and especially predation, the marine invertebrates have evolved and developed various metabolites of different chemical classes. Thus, these metabolites represent ideal candidates for the development of new natural bioactive substances. The objectives of this study was first based on the upgrading of the major byproducts from Cucumaria frondosa by creating a wide library of extracts obtained by different type of extractions (solvent extractions and enzymatic hydrolysis) and then, by bioguided fractionation, evaluating the in vitro anti-HSV-1 (Herpes Simplex Virus, type 1) activities of the fractions. We showed the presence of potent antiherpetic fractions without cytotoxicity on mammalian cells. The enzymatic hydrolysis has been demonstrated to be efficient for the generation of high molecular weight active substances regarding HSV-1. The aquapharyngeal bulb, considered to be less used industrially, represents a real potential for the extraction of anti-HSV-1 compounds, and especially when hydrolyzed by papain under controlled conditions. Secondly, we have searched to understand the mechanism of defense of the holothurian under stress conditions. The secondary metabolites involved were evaluated on different ecotoxicological models. This work has confirmed the existence and the production of toxic compounds released under stress conditions. These secondary metabolites have shown a strong toxicity on acute and chronic ecotoxicological models. The bioguided fractionation assisted by analytical evaluation led to the identification of several triterpene glycosides, and especially the Frondoside A into the cytotoxic fraction. This study has permitted the optimization of the upgrading of the byproducts from Cucumaria frondosa by the extraction of antiherpetic molecules without cytotoxicity and the identification and the characterization of the defense

L'azote est souvent considéré comme le premier facteur limitant la croissance des plantes terrestres (Vitousek & Howarth, 1991a; LeBauer & Treseder, 2008). Ainsi, les études sur le contrôle du fonctionnement microbien et la sélection des microorganismes des sols par les plantes se sont principalement intéressées au cycle de l'azote (N) (Chapman et al., 2006). Certaines plantes peuvent inhiber la nitrification ou la minéralisation de l'azote des sols par la libération de métabolites secondaires. Cependant, bien que la dénitrification soit considérée comme une voie majeure de perte d'azote des sols (25-90%) (van der Salm et al., 2007; Radersma & Smit, 2011), l'inhibition de la dénitrification par les métabolites secondaires de plantes n'a jamais été démontrée. Or il a été constaté à de nombreuses reprises qu'aux voisinages de certaines plantes la dénitrification du sol était réduite. C'est le cas du complexe d'espèces Fallopia spp. pour lequel les principaux facteurs connus pour influencer ce processus ne pouvaient expliquer cette réduction (Dassonville et al., 2011). Nos résultats démontrent pour la 1ière fois que les plantes (ici Fallopia) peuvent inhiber la dénitrification par la libération de procyanidines de type B qui induisent en anaérobiose des modifications physiologiques chez les dénitrifiants. Selon les sols, les communautés peuvent être plus ou moins sensibles notamment en fonction de leur exposition précédente à Fallopia spp.. Nos résultats apportent de nouvelles connaissances sur les interactions entre plantes et microorganismes et améliorent notre compréhension sur la capacité des plantes à modeler le fonctionnement microbien des sols / Nitrogen is often considered as the first limiting factor of plant growth (Vitousek & Howarth, 1991a; LeBauer & Treseder, 2008). Thus studies on plant-driven microbial functioning and selection by secondary metabolites have mostly focused on the effect of plant on the nitrogen (N) cycle (Chapman et al., 2006). Some plants can inhibit the nitrification and the nitrogen mineralization processes in soils through the release of secondary metabolites (Subbarao et al., 2009; Dietz et al., 2013; Heumann et al., 2013). However, while denitrification is considered as a major way of N losses in soils (25-90%) (van der Salm et al., 2007; Radersma & Smit, 2011), the denitrification inhibition by plant secondary metabolites was never demonstrated. However, it has been observed several times that the denitrification in soils near some species was reduced. The invasive complex species Fallopia spp. was shown to reduce denitrification in soils without affecting principal factors known to control this process (Dassonville et al 2011). Our, results demonstrate for the first time, that plants (here Fallopia spp.) can inhibit denitrification through the release of B-type procyanidins that induce physiological changes in denitrifying bacteria under anaerobic conditions. These compounds affect specifically the membrane-bound NO3-reductase through conformational changes. Less sensitive soils denitrifying communities may be selected in soils previously exposed to Fallopia spp. Our finding provides new insight into plant-soil interactions and improves our understanding of plants abilities to shape microbial soil functioning

Stevia rebaudiana Bertoni, une herbe vivace de la famille des Asteraceae originaire du Paraguay, est d'un intérêt croissant en tant que source d’édulcorants naturels acoloriques, les glycosides de steviol (SVglys). Ces diterpénoïdes sont organisés autour d’un noyau de steviol et diffèrent par le nombre et la nature d’unités de sucre liées à ce noyau. Ils sont accumulés à des concentrations allant de 4 à 20% de la masse sèche des feuilles, selon le génotype, le stade phénologique et les conditions de croissance. S. rebaudiana apparaît comme une espèce alternative prometteuse en Europe, mais nécessite au préalable une évaluation de ses besoins en culture et un travail de sélection variétale afin d’optimiser la teneur et la composition en SVglys en milieu tempéré. L'objectif de ce travail était d'étudier les sources de variabilité génotypique et environnementale pour l’accumulation en SVglys et la production de biomasse foliaire. Une forte variabilité génotypique a été observée pour la composition en SVglys et, à un degré moindre, pour la teneur en SVglys ainsi que pour des critères morphologiques et de précocité. L’environnement (fertilisation, durée du jour, stade phénologique, âge de la plante) a également eu un effet sur l’élaboration de la biomasse foliaire et sur la teneur en SVglys, alors que la composition en SVglys a été moins affectée par ces facteurs. Ces résultats suggèrent des mécanismes biochimiques et génétiques complexes régissant la voie de biosynthèse des SVglys. Ils laissent également entrevoir des possibilités de sélection variétale et donnent des indications sur les exigences de S. rebaudiana pour sa culture sous nos climats. / Stevia rebaudiana Bertoni, a perennial shrub of the Asteraceae family originating from Paraguay, is of increasing interest as a source of zero-calorie natural sweeteners: the steviol glycosides (SVglys). These diterpenoids differ in the number and the nature of sugar units bound to a steviol skeleton. They accumulate in leaves at concentrations ranging from 4 to 20%, according to genotype, phenological stage, and growth conditions. S. rebaudiana appears as a promising alternative culture in Europe, but requires investigations to assess its cultivation plant requirements and a breeding effort to optimize SVgly content and composition under temperate climate. The objective of this work was to explore the sources of genotypic and environmental variability for SVglys accumulation and leaf biomass production. High genotypic variability has been observed for SVgly composition and, to a lesser extent, for SVgly content as well as for morphological criteria and precocity. Leaf biomass and SVgly content varied also with the environment (fertilization, daylength, phenological stage) and over the years in perennial culture, while SVgly composition was less affected by these factors. These results suggested complex biochemical and genetic mechanisms regulating SVglys biosynthetic pathway. In parallel they revealed breeding potentialities and gave indications on S. rebaudiana requirements for its cultivation under temperate climate.

Les Streptomyces sont des bactéries communes des écosystèmes forestiers tempérés. Elles sont présentes au sein de différentes niches écologiques telles que la rhizosphère des plantes, la mycorhizosphère ou encore la minéralosphère. Dans ces niches, elles interagissent avec de nombreux autres genres bactériens et différents champignons symbiotiques, pathogènes et saprophytes. Nous avons entrepris une étude sur l'interaction entre deux souches bactériennes modèles du sol Streptomyces ambofaciens ATCC23877 et Pseudomonas fluorescens BBc6R8. Des expériences de cocultures sur différents milieux gélosés ont révélé que chaque souche bactérienne affecte la production de métabolites secondaires chez l'autre partenaire. Ainsi, P. fluorescens inhibe la capacité de S. ambofaciens à produire la kinamycine, un « effet ping-pong » a été mis en évidence. D'autre part, sur un milieu déficient en fer, P. fluorescens est capable d'utiliser les desferrioxamines et la coelicheline produites par S. ambofaciens en tant que xénosiderophores et ne produit alors plus ses propres sidérophores, la pyoverdine et l’énantio-pyochéline. Enfin, au cours des études d’interactions, P. fluorescens BBc6R8 s’est révélée capable d’inhiber la production du pigment bleu diffusible γ-actinorhodine chez Streptomyces coelicolor A3(2) M145 en acidifiant le milieu par la production d’acide gluconique. L’ensemble de ces résultats nous permet de proposer différentes hypothèses sur l’importance écologique de ces trois interactions en les replaçant au sein du contexte de l’écosystème sol / Streptomyces are common bacteria in temperate forest ecosystems, which inhabit various ecological niches such as plant rhizosphere and mycorrhizosphere, as well as mineralosphere. In these niches, they interact with many other bacterial genera and different symbiotic, pathogenic and saprotrophic fungi. We have initiated a study on interaction between two soil model bacteria strains Streptomyces ambofaciens ATCC23877 and Pseudomonas fluorescens BBc6R8. Cocultures experiments on different agar media have revealed that each bacteria affects the production of secondary metabolites in the other partner. Thus, P. fluorescens inhibits the ability of S. ambofaciens to produce kanamycin, a "ping-pong effect" was highlighted. On the other hand, on iron deficient medium, P. fluorescens is able to use the desferrioxamines and coelichelin produced by S. ambofaciens as xenosiderophores and does no longer produce its own siderophores, pyoverdin and enantio-pyochelin. In another way, during pairwise co-culture experiments, Pseudomonas fluorescens BBc6R8 was shown to prevent the production of the diffusible blue pigment antibiotic γ-actinorhodin by Streptomyces coelicolor A3(2) M145 by acidifying the medium through the production of gluconic acid. Other fluorescent Pseudomonas strains and the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa PAO1 also prevented the γ-actinorhodin production in a similar way. Altogether these results prompt us to propose some hypotheses on the ecological significance of these three interactions by replacing them in the soil ecosystem context

Cette étude a pour objectifs 1) d'évaluer l'activité érythrocytaire de l'inosine triphosphate pyrophosphatase (ITPA) et de l'inosine monophosphate deshydrogénase (IMPDH) en lien avec le suivi des métabolites thiopuriques et le phénotypage de la thiopurine S-méthyltransférase (TPMT), 2) d'étudier le lien entre l'activité de l'ITPA et la survenue d'effets indésirables observés sous azathioprine (AZA).L'étude rétrospective réalisée sur une large population de sujets adultes et enfants, sains et atteints de maladies auto-immunes, a permis d'identifier une distribution quadrimodale de l'activité de l'ITPA à l'aide d'un modèle de mélange gaussien ainsi qu'une faible variabilité intra-individuelle de cette activité. Dans la population pédiatrique, une activité de l'ITPA basse est corrélée à une augmentation des dérivés méthylés suggérant un risque d'hépatotoxicité. Le lien observé entre l'activité ITPasique, le volume globulaire moyen et les gammaglobulines chez les enfants atteints de maladie inflammatoire chronique de l'intestin sous AZA suggère que la mesure de l'activité de l'ITPA permettrait d'anticiper la persistance d'un syndrome inflammatoire chez les sujets à activité élevée.L'étude phénotypique de l'IMPDH montre une importante variabilité inter-individuelle de l'activité de cette enzyme et l'absence d'influence de l'âge, du sexe et du traitement par AZA sur cette activité. Une distribution bimodale de l'activité de l'IMPDH érythrocytaire a été observée ainsi qu'un lien entre cette activité et les dérivés méthylés.En perspective, l'étude combinée des activités de l'ITPA, l'IMPDH et de la TPMT sur la variabilité de la réponse aux traitements thiopuriques sera envisagée / The aims of this study are 1) to evaluate inosine triphosphate pyrophosphatase (ITPA) and inosine monophoshate dehydrogenase (IMPDH) activities in red blood cells (RBCs) in relation to the monitoring of thiopurine metabolites and the phenotyping of thiopurine S-methyltransferase (TPMT), 2) to investigate a possible link between ITPA activity and the occurence of adverse effects observed under azathioprine (AZA) treatment.The retrospective study was carried out on a large population of healthy adults and children as well as those suffering from immunological diseases. A quadrimodal distribution of ITPA was identified among the population using a gaussian mixture model. A weak intraindividual variability of ITPA activity was found. In the paediatric population, a low ITPA activity is correlated with increased levels of methyl nucleotides, suggesting a risk of hepatotoxicity. The relationship observed between ITPA activity and both mean corpuscular volume and gammaglobulin levels in IBD children on AZA therapy suggests that the determination of ITPA activity may allow the prediction of a persistent inflammatory process in subjects with elevated ITPA activity.The phenotypic study of IMPDH shows no influence of age, sex and AZA therapy on the activity of IMPDH. Moreover a large interindividual variability in the activity of IMPDH was found. A bimodal distribution of IMPDH activity in RBCs was observed as well as a relation between this activity and the methyl nucleotides.Further study on the combined effect of the three enzymes ITPA, IMPDH and TPMT on the variability of response to thiopurine therapy will be considered

F. graminearum est l’une des espèces prédominantes en tant que pathogène des céréales en Europe et dans les régions tempérées du monde. Cette moisissure appartient au genre Fusarium qui est l’un des genres qui produit le plus de métabolites secondaires, dont de nombreuses mycotoxines. Cependant, les connaissances sur son génome laissent présager que F. graminearum produit une très grande variété de métabolites qui sont encore inconnus. C’est pourquoi l’objectif de cette thèse a été de caractériser le métabolome de cette moisissure en identifiant de nouveaux métabolites ainsi qu’en étudiant leur toxicité. Pour cela, une méthode analytique combinant la spectrométrie de masse de haute résolution et le marquage des métabolites secondaires avec des isotopes stables a été développée. Celle‐ci à tout d’abord était validée avec le métabolome bien connu d’Aspergillus fumigatus avant d’être appliquée au métabolome de F. graminearum. Cette méthode a permis d’identifier 37 nouveaux métabolites, dont les fusaristatines A, C et D qui on été détectées pour la première fois chez F. graminearum. Le deoxynivalenol (DON) est une mycotoxine majeure produite par F. graminearum, c’est pourquoi sa toxicité a été comparée in vivo sur un modèle porcin à celle d’un mélange de fusariotoxines. Les résultats de cette étude ont montré une toxicité bien différente du mélange par rapport au DON seul, que ce soit par rapport à la performance des animaux ou à leur réponse immunitaire. Ceci suggère que certaines des fusariotoxines présentes dans le mélange auraient des répercutions biologiques et donc que leur toxicité reste encore à être élucidée. De plus, l’importance de la caractérisation de la toxicité du métabolome de F. graminearum a été soulignée par les résultats obtenus dans une seconde étude, qui ont révélés une possible implication du DON dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin par l’intermédiaire des lymphocytes Th17. / F. graminearum is one of the most predominant cereal pathogen in Europe and temperate regions of the world. It belongs to the genera Fusarium, which is one of the most important in terms of the production of secondary metabolites, among which stand several mycotoxins. However, recent advances on the study of its genome suggest that only a small fraction of the secondary metabolites produced by F. graminearum have been identified so far. Therefore, the main objective of this thesis was to characterize the metabolome of this fungus by identifying new metabolites and by analyzing their toxicity. First, an analytical method combining high resolution mass spectrometry and isotopically labeled secondary metabolites was developed. The method was validated with the well known metabolome of Aspergillus fumigatus before it was applied to F. graminearum. As a result, 37 new metabolites were identified such as fusaristatin A, C and D, which were detected for the first time in the metabolome of F. graminearum. Deoxynivalenol (DON) is one of the major mycotoxins produced by this fungus. Therefore, its toxicity was compared to that of a blend of fusariotoxins in vivo in a pig model. The results of this study showed different effects of the blend compared to DON alone on animal performances and immune response. This suggests that some of the fusariotoxins present in the blend could be biologically active and their toxicity should be further investigated. Toxicity of the metabolome of F. graminearum has also been highlighted by the results of a second study which showed a possible implication of DON on the appearance of inflammatory bowel diseases by the action of Th17 lymphocytes.

Les premières cultures cellulaires végétales in vitro ont été développées à partir de carotte, grâce à Gautheret en 1939. Il a obtenu ce résultat par la découverte au préalable du pouvoir de totipotence des cellules végétales (Haberland 1902). Afin d’obtenir les cellules indifférenciées Gautheret a utilisé des milieux de culture contenant des macroéléments (K, N et P), des microélements (Mg, B,…), des vitamines, du sucre et des phytohormones. Dans la littérature, plusieurs compositions sont souvent utilisées comme White (1934), Murashige and Skoog (1962)) ou Gamborg, Miller et Ojima (1970). Les nuances entre ces milieux se basent sur des concentrations modifiées en phosphates, nitrates ou en phytohormones (auxine/cytokinine). Chaque espèce a besoin d’un milieu particulier pour induire la callogénèse. En effet, selon l’origine (géographique) et le type d’explant (feuilles, racines, tiges,…) traité les conditions d’induction de la callogénèse varieront. De nombreuses personnes portent un intérêt aux cultures cellulaires pour leur utilisation en cosmétique ou en pharmacie. Actuellement, deux entreprises produisent ces cellules à l’échelle industrielle. Ainsi, Phyton Biotech (entreprise allemande) purifie du taxol à partir d’If (Taxus baccata) et Mitsui petrochemical produit de la skinonine à partir de grémils (Lithospernum erythrorizon). / The first plant cell culture has been developed by Gautheret in 1939 based on carrot plant cell tissus. He obtained these results through the discovery of the plant totipotency power (Haberland, 1902). He used for cal production a culture medium composed by macroelements (K, N, P…) and microelements (Mg, B …), vitamin, sugar. Later on, several mediums were used like and described in literature i.e. Murashige and Skoog (1962), White (1934) or Gamborg, Miller and Ojima (1970). The differences between such medium consisted mainly concentrations especially of phosphates, nitrates or auxin/cytokinine balance. However, each species needs specific medium for growth. Any people works of this subject and the interest for pharmaceutical and cosmetical industry grow up. Plant cell culture is a difficult technology an industrial use. Recently, two companies performed industrial production of taxol (Taxus baccata) and shikonin (Lithospernum erythrorizon) respectively PhytonBitotech and Mitsui petrochemical. My thesis work was to develop plant cell cultures fom unusual plants which can be used for the industrial production of cosmetics.

Les interactions « lichen-lichénophage » sont médiées par la présence de métabolites au sein des lichens qui peuvent influer sur les préférences alimentaires des lichénophages. Dans le contexte environnemental du Subantarctique, à faible biodiversité animale et « végétale », une étonnante richesse lichénique a contribué au succès de l’unique Gastéropode terrestre endémique, Notodiscus hookeri. Pour mieux comprendre les mécanismes en jeu, nous avons analysé les préférences alimentaires de cet escargot lichénophage et tenté de cibler les traits-clés des lichens qui modulent l’interaction trophique. À partir d’observations et de prélèvements réalisés sur l’île de la Possession (Archipel Crozet, Terres Australes et Antarctiques Françaises), deux étapes décisives de l’interaction ont été étudiées : (i) le comportement alimentaire de l’escargot en situation de choix nutritionnel, (ii) sa réponse gustative face à des métabolites en situation de non choix. Le broutage préférentiel de certaines parties de lichen a été confronté à l’analyse de la combinaison entre la teneur des métabolites secondaires et celle des métabolites primaires. La localisation des métabolites au sein du thalle de trois espèces lichéniques fréquentes sur l’île et consommées par l’escargot (Argopsis friesiana, Pseudocyphellaria crocata et Usnea taylorii) a été effectuée par l’intermédiaire de techniques chromatographiques et spectrométriques (LC-DAD-MS, GC-MS, microdissection couplée à la LC-DAD-MS, DART-MS) ainsi que par des techniques d’imagerie couplées à la spectrométrie de masse ((MA)LDI-MS). N. hookeri se révèle être une espèce généraliste et opportuniste qui se nourrit de la majorité des lichens auxquels il est confronté. Cependant, il opère des choix en se nourrissant des parties ayant une valeur nutritive élevée et ce, en dépit de la présence de métabolites secondaires potentiellement répulsifs. Plusieurs mécanismes permettant à l’escargot de contrer la toxicité de certains métabolites ont également été décrits dans ce travail. Les choix alimentaires de N. hookeri s’avèrent par conséquent répondre à un compromis entre le bénéfice d’absorption de métabolites appétents à forte valeur nutritive et le coût physiologique (détoxication, clivage, excrétion) engendré par l’ingestion de métabolites répulsifs. En conclusion, trois paramètres-clés au moins seraient à prendre en compte lors des futures études d’interactions entre lichens et lichénophages : il s’agit de la nature et de la teneur des métabolites secondaires, de la teneur en azote ainsi que de la quantité de sucres et de polyols. Les techniques d’imagerie ont fourni une voie nouvelle et prometteuse pour cibler les dégâts opérés par un phytophage. En effet, cette approche permet de mieux apprécier la distribution hétérogène au sein du thalle entre les métabolites. Pour cet escargot terrestre, les ratios de composés « appétents/inappétents » semblent jouer un rôle majeur dans la sélection de nourriture. / Lichen-lichenivore interactions are mediated by the presence of metabolites in lichens, which may impact lichenivore food preferences. In the environmental context of the Subantarctic, with a low animal and “plant” biodiversity, the surprising lichen flora contributed to the success of a the only endemic subantarctic land Gastropod, Notodiscus hookeri. To better understand the snail-lichen interactions, we analyzed the food preferences of this lichenivore snail and tried to pinpoint key lichen traits modulating the trophic interaction. From observations and samplings realized on Possession Island (Crozet Archipelago, Terres Australes et Antarctiques Françaises), two decisive stages of the interaction were studied: (i) the snail feeding behavior in situation of nutritional choice, (ii) its gustatory response when facing isolated metabolites in no-choice situations. Preferential grazing of some lichen parts was linked to both secondary and primary metabolites concentrations. Intrathalline localization of metabolites was performed in three lichen species consumed by the snail and widespread on Possession Island (Argopsis friesiana, Pseudocyphellaria crocata and Usnea taylorii), using chromatographic and spectrometric techniques (LC-DAD-MS, GC-MS, microdissection coupled to LC-DAD-MS, DART-MS) and imaging mass spectrometry ((MA)LDI-MS). N. hookeri appears to be a generalist and opportunistic gastropod, feeding on most lichen species encountered. However, it is able to discriminate between lichen parts, preferentially grazing on parts with the highest nutrient value, in spite of the presence of potential deterrent secondary metabolites. We described several mechanisms helping snails to overcome the toxicity of some lichen metabolites. Snail feeding choices result in trade-off between benefits of absorbing appetent metabolites of high nutritive value and the cost of physiological processes (detoxification, cleavage and excretion) caused by the ingestion of deterrent metabolites. To conclude, three main key parameters might be relevant in future to study the interactions between lichens and lichenivores. They correspond to the nature, the histolocalisation and the content of secondary metabolites balanced by the amount of nitrogen along with sugars and polyols. Imaging techniques have provided a new and promising way to visualize the heterogeneous distribution within the thallus between these metabolites. The ratios of appetent/non appetent compounds are likely to play a major role in food selection by this land snail.

La résistance aux antibiotiques ou la difficulté de plus en plus croissante à traiter les maladies actuelles avec les composés disponibles sur le marché ont contraint les chercheurs à trouver de nouvelles sources de molécules actives. Les lichens produisent divers composés biologiquement actifs en raison de la grande diversité de leur écosystème. Ils représentent ainsi une source prometteuse de composés bioactifs. Le profilage chimique de Nephroma laevigatum a été effectué. Une analyse LC-MS/MS avec des approches en réseaux moléculaires ont permis d’appréhender la diversité chimique de ce lichen et quatre composés différents ont été isolés et identifiés par RMN puis testés pour leur activité antiproliférative. Cependant, les ressources en lichens sont limitées, ce qui restreint leur utilisation. De plus, le thalle lichénique constitue une niche écologique de choix pour d’autres microorganismes, ce qui en fait une source potentielle de nouvelles molécules d’intérêts. La culture de champignons endolichéniques a été entreprise. Ainsi, 46 souches ont été isolées et identifiées par DNA barcoding (amorces ITS4 et ITS5). Les souches identifiées appartiennent au genre Nemania, Daldinia, Peziza et Coniochaeta. Une investigation biologique a été réalisée sur six souches sélectionnées appartenant à deux espèces (Nemania aenea var. aureolatum et N. serpens). Ainsi, deux souches se sont démarquées par leurs activités antiprolifératives et anti-biofilms. Des études chimiques et biologiques plus approfondies de ces dernières (Gir_20 N. aenea var. aureolatum et Cor_08 N. serpens) ont été par la suite effectuées et huit composés différents ont été isolés et identifiés par RMN 1D et 2D. L’étude de l’effet des extraits sur les lignées cancéreuses humaines HT- 29, HCT116, PC-3 et DU145 a permis de mettre en évidence des changements morphologiques au niveau cellulaire. L’analyse de l’expression de marqueurs protéiques pro- et anti-apoptotiques ainsi que la fragmentation de l’ADN mettent en évidence l’induction de l’apoptose. Le profilage chimique par LC-MS/MS de ces souches a ensuite été réalisé et comparé par des approches en réseaux moléculaires permettant ainsi de visualiser la diversité chimique entre les deux espèces de champignons endolichéniques. / Antibiotics resistance or increase of difficulty to treat for current diseases with commercially available compounds has obligated researchers to find new sources of active molecules. Lichens produce various biologically active compounds due to the great diversity of their ecosystem. Thus, they represent a promising source of bioactive compounds. Chemical profiling of Nephroma laevigatum was performed. LC-MS/MS analysis with molecular network approach allowed understanding chemical diversity of this lichen and four different compounds were isolated and identified by NMR and tested for their antiproliferative activity. However, lichen resources are limited, which limits their use. In addition, lichen thalli are an ecological niche for other microorganisms and a wide reservoir for access to bioactive molecules. Cultivation of endolichenic fungi was undertaken. Thus, 46 strains were isolated and identified by DNA barcoding (primers ITS4 and ITS5). The isolated fungi belong to genus Nemania, Daldinia, Peziza and Coniochaeta. Biological investigation was carried out on six selected strains belonging to two species (Nemania aenea var. aureolatum and N. serpens). So, two strains distinguished by their antiproliferative and anti-biofilm activities. Further chemical and biological studies of these strains (Gir_20 N. aenea var. aureolatum and Cor_08 N. serpens) were subsequently performed and eight different compounds were isolated and identified by 1D and 2D NMR. Study of effect of the extracts on the human cancer lines HT-29, HCT116, PC-3 and DU145 made it possible to highlight morphological changes at the cellular level. Analyses of the expression of pro- and anti-apoptotic protein markers as well as DNA fragmentation demonstrate the induction of apoptosis. LC-MS/MS chemical profiling of these strains was performed and compared with molecular network approach, to visualize chemical diversity between the two species of endolichenic fungi.

Le rôle crucial du tractus gastrointestinal dans la pathogenèse et la pathophysiologie des troubles cardiométaboliques (TCM) et du syndrome métabolique (SM) est actuellement bien établi. Plusieurs facteurs, incluant le stress oxydatif (SOx), l'inflammation et la résistance à l'insuline (RI), perturbent l'homéostasie intestinale et causent des TCM. Les polyphénols (PP) ont des effets biologiques bénéfiques dans la prévention de pathologies métaboliques. Cependant, leurs mécanismes d'actions, surtout au niveau de l'axe intestin-foie, ne sont pas bien compris. Par ailleurs, malgré les nombreuses études sur les effets biologiques et la biodisponibilité des PP, il existe encore des zones d’ombres concernant les interactions entre le microbiote intestinal et les PP et les conséquences subséquentes sur la santé intestinale et métabolique. Dans ce travail de recherche, nous favorisons l’axiome selon lequel les PP, notamment ceux de grande taille moléculaire tels que les proanthocyanidines (PACs), pourraient être utile pour combattre les maladies métaboliques grâce à leurs actions antioxydante et anti-inflammatoire. Toutefois, ces actions précitées des PACs dépendraient d’une régulation en amont du microbiote intestinal. L’objectif central consiste à démontrer les effets bénéfiques des PACs dans la prévention des dérèglements métaboliques dans deux modèles distincts, l’un cellulaire et l’autre animal et d’en étudier les mécanismes. Les effets des PACs sur la RI, les dérangements métaboliques intestinaux grâce à la production de métabolites ont été étudiés. Dans une première étape, nous avons étudié les mécanismes d’actions des PACs et de l’un de leurs métabolites majeurs, le 4,5-dihydroxyphenyl valerolactone (DHPVL), dans la prévention des maladies métaboliques et dans le maintien de l’homéostasie intestinale en utilisant la lignée cellulaire intestinale Caco-2/15. Ces cellules constituent un outil de choix pour l’investigation du SOx, la défense antioxydante et l’inflammation en relation directe avec nos objectifs. Les résultats suggèrent que la capacité des PACs à augmenter la défense antioxydante et anti-inflammatoire et à améliorer l’homéostasie intestinale passeraient en partie probablement par leurs métabolites microbiens. Dans une deuxième étape, en utilisant le modèle murin C57BL6, nous avons déterminé l’impact des PACs sur l’homéostasie métabolique intestinale et hépatique, via l’atténuation du SOx et l’inflammation, le maintien de l’intégrité de la barrière intestinale, la prévention de l’endotoxémie métabolique et les modifications du profil lipidique et de la fonction du microbiote intestinal. Cette partie a évalué les aspects préventifs et thérapeutiques des PACs en spécifiant leurs bénéfices biologiques et voies mécanistiques dans des organes métaboliques clés. Pour étudier ces mécanismes et les comprendre, nous avons utilisé le modèle dysmétabolique de souris C57BL6 soumises à une diète riche en lipides et en sucrose (HFHS), servant à développer le SM et les complications cardio-métaboliques afin d’examiner l’action des PACs. Le développement de l’obésité, de la RI ainsi que la survenue d’autres altérations métaboliques ont été prévenus par l’administration de PACs. Les résultats de cette thèse permettent une meilleure compréhension des mécanismes d’actions qui sous-tendent les effets préventifs et thérapeutiques des PACs dans les désordres métaboliques, en particulier dans l’axe intestin-foie. / The crucial role of the gastrointestinal tract in the pathogenesis and pathophysiology of cardiometabolic disorders (CMD) and metabolic syndrome (MetS) is currently recognized. Several factors, including oxidative stress (OxS), inflammation and insulin resistance (IR), disrupt intestinal homeostasis and cause CMD. Polyphenols (PP) have beneficial biological effects in the prevention of metabolic pathologies. However, their mechanisms of action, especially in the gut-liver axis, are not well understood. Moreover, despite numerous studies on the biological effects and bioavailability of PP, there are still grey areas concerning the interactions between the intestinal microbiota and PP and the subsequent consequences for intestinal and metabolic health. In this research work, we promote the axiom that PP, particularly those of large molecular size such as proanthocyanidins (PACs), could be useful in combating metabolic diseases thanks to their antioxidant and anti-inflammatory actions. However, the aforementioned actions of PACs would depend on upstream regulation of the intestinal microbiota. The central objective is to demonstrate the beneficial effects of PACs in preventing metabolic disorders in two distinct models, one cellular and the other animal, and to study the mechanisms involved. The effects of PACs on IR and intestinal metabolic disturbances through metabolite production were studied. In a first step, we investigated the mechanisms of action of PACs and one of their major metabolites, 4,5-dihydroxyphenyl valerolactone (DHPVL), in the prevention of metabolic diseases and in the maintenance of intestinal homeostasis using the Caco-2/15 intestinal cell line. These cells are a tool of choice for investigating OxS, antioxidant defense and inflammation in direct relation to our objectives. The results suggest that the ability of PACs to enhance antioxidant and anti-inflammatory defense and improve intestinal homeostasis is probably partly mediated by their microbial metabolites. In a second step, using the C57BL6 mouse model, we determined the impact of PACs on intestinal and hepatic metabolic homeostasis, via attenuation of OxS and inflammation, maintenance of intestinal barrier integrity, prevention of metabolic endotoxemia and changes in lipid profile and gut microbiota function. This section assessed the preventive and therapeutic aspects of PACs, specifying their biological benefits and mechanistic pathways in key metabolic organs. To investigate and understand these mechanisms, we used the dysmetabolic model of C57BL6 mice subjected to a high-fat, high-sucrose diet (HFHS), used to develop MetS and cardio-metabolic complications to examine the action of PACs. The development of obesity, IR and other metabolic alterations was prevented by the administration of PACs. The results of this thesis provide a better understanding of the mechanisms of action underlying the preventive and therapeutic effects of PACs in metabolic disorders, particularly in the intestine-liver axis.