Au cours de la grossesse, une perfusion placentaire adéquate est indispensable au bon développement du fœtus. Dans certaines maladies comme la prééclampsie, celle-ci est altérée, compromettant ainsi la vie du fœtus, mais aussi celle de sa mère. Le retrait du placenta mène à la disparition des symptômes de la prééclampsie, suggérant un rôle central de ce dernier dans la maladie. Le placenta étant dépourvu d’innervation autonome, le tonus vasculaire placentaire doit être sous le contrôle de facteurs humoraux et tissulaires. Les vaisseaux placentaires sont très réactifs aux prostanoïdes. Le rapport thromboxane A2 (TXA2)/prostacycline (PGI2) est fortement augmenté dans les placentas de grossesses avec prééclampsie. De plus, le taux d’isoprostane, marqueur du stress oxydatif, est accru dans les placentas de femmes avec prééclampsie. Finalement, la prééclampsie s’accompagne d’un stress oxydatif placentaire marqué. Les espèces réactives de l’oxygène sont connues d’une part, pour oxyder l’acide arachidonique (AA), formant ainsi des isoprostanes et d’autre part, pour augmenter la production de TXA2 dans différents tissus, suite à l’activation des cyclooxygénases (COXs). Nous proposons que : 1. les prostanoïdes sont parmi les molécules endogènes qui contrôlent le tonus vasculaire placentaire. 2. la maladie modifie la réponse aux isoprostanes dans les vaisseaux placentaires. 3. l’induction d’un stress oxydatif placentaire entraîne une réponse vasoactive par activation de la voie du métabolisme de l’AA. Nous avons tout d’abord montré, dans des placentas obtenus de grossesses normotensives, que l’U-46619, un mimétique de la TXA2, de même que l’isoprostane, 8-iso-prostaglandine E2 (8-isoPGE2), ont augmenté fortement la pression de perfusion dans les cotylédons perfusés in vitro et la tension dans les anneaux d’artères chorioniques suspendus dans des bains à organe isolé. En revanche, dans les artères chorioniques de placentas obtenus de grossesses avec prééclampsie, ces réponses étaient modifiées puisque la réponse maximale à l’U-46619 était augmentée et celle à la 8-isoPGE2 diminuée. D’autre part, nous avons montré que les réponses maximales aux deux prostanoïdes étaient augmentées dans les vaisseaux placentaires de grossesse normale ou avec prééclampsie issus d’une délivrance prématurée par rapport à ceux d’une délivrance à terme. Ceci suggère une évolution de la réactivité des artères placentaires au cours du 3e trimestre de grossesse. En outre, les vaisseaux placentaires ont répondu aux prostanoïdes de façon semblable qu’ils aient été issus d’un accouchement vaginal ou d’une césarienne élective. Ceci indique que les prostanoïdes placentaires n’interviennent pas dans le processus de délivrance. D’un autre côté, l’utilisation de bloqueurs spécifiques des récepteurs TP à la TXA2, le SQ29,548 et l’ICI192,605, et des récepteurs EP à la prostaglandine E2, l’AH6809, nous ont permis de mettre en évidence le fait que l’U-46619 et la 8-isoPGE2 pouvaient agir de façon non-sélective sur l’un ou l’autre des récepteurs. Ces résultats supportent donc nos 2 premières hypothèses : les prostanoïdes font partie des molécules endogènes qui peuvent contrôler le tonus vasculaire placentaire et la prééclampsie modifie la réponse aux isoprostanes dans les artères chorioniques d’une manière compatible avec l’augmentation de la production de ces substances qui elle, est probablement le résultat du stress oxydatif. En revanche, en ce qui concerne les substances capables de jouer la contrepartie vasodilatatrice, l’utilisation d’un inhibiteur des synthases de monoxyde d’azote, le L-NAME, et celle d’inhibiteurs des COXs, l’ibuprofène, l’indométacine et le N-2PIA, ne nous a pas permis de mettre en évidence un quelconque rôle du monoxyde d’azote ou des prostanoïdes vasodilatatrices à ce niveau. Finalement, nous avons montré que l’induction d’un stress oxydatif dans les cotylédons perfusés in vitro et les artères chorioniques entraînait une vasoconstriction marquée. Celle-ci semble résulter de l’action des prostanoïdes puisqu’un blocage des récepteurs TP ou des COXs diminuait significativement la réponse maximale au peroxyde d’hydrogène. Les prostanoïdes impliquées dans la réponse au stress oxydatif proviendraient essentiellement d’une activation des COXs puisque l’étude ne nous permet pas de conclure à une quelconque implication des isoprostanes dans cette réponse. Ces observations confirment donc notre hypothèse que, dans le placenta, le stress oxydatif possède des propriétés vasoactives par activation du métabolisme de l’AA. En résumé, les résultats obtenus dans les placentas de grossesses normotensives et avec prééclampsie suggèrent que les prostanoïdes sont des molécules d’importance dans la régulation du tonus vasculaire placentaire. Le fait que la prééclampsie modifie la réponse aux prostanoïdes pourrait expliquer pourquoi la perfusion placentaire est altérée chez ces patientes. En outre, il apparaît évident qu’il existe un lien étroit entre le stress oxydatif et la voie de synthèse des prostanoïdes placentaires. Cependant d’autres études sont nécessaires pour mieux comprendre la nature de ce lien, qui pourrait, d’une certaine façon, jouer un rôle important dans le développement de la prééclampsie. / Throughout pregnancy, appropriate placental perfusion is essential for the fœtus to grow properly. In disease such as preeclampsia, placental perfusion is impaired, compromising the fœtus and mother’s lives. Placenta delivery leads to a complete disappearance of the clinical symptoms of preeclampsia. This suggests that the placenta plays a central role in the disease. Placenta being devoid of autonomous innervation, placental vascular tone needs to be under the control of humoral and tissular factors; placental arteries are very reactive to prostanoids. The thromboxane A2 (TXA2)/prostacyclin (PGI2) ratio is increased in placenta from preeclamptic women. Furthermore, in placenta from preeclamptic pregnancies, isoprostane rate is increased, which is a marker of oxidative stress. Finally, preeclampsia is characterised by an important oxidative stress. Reactive oxygen species are known to form isoprostane through the oxidation of arachidonic acid (AA) and to increase TXA2 production in various tissues following an activation of the cyclooxygenases (COXs). We postulate that: 1. prostanoids are among the endogenous molecules that control placental vascular tone. 2. preeclampsia alters responses to isoprostanes in placental vessels. 3. induced placental oxidative stress leads to vasoactive responses through the activation of the AA metabolism. We first showed in placentas from normotensive pregnancies that the TXA2 mimetic U-46619 and the isoprostane 8-isoprostaglandin E2 (8-isoPGE2) markedly increased perfusion pressure in in vitro perfused cotyledons, as well as tension in isolated chorionic arteries. However, in placentas obtained from women with preeclampsia, those responses were altered in chorionic arteries. Indeed, maximal response to U-46619 was raised by preeclampsia, while the one to 8-isoPGE2 was decreased. We then showed that preterm delivery increased maximal responses to both prostanoids compared to term delivery. This observation suggests that placental arteries reactivity evolves along the 3rd trimester of pregnancy. Nevertheless, it appeared that delivery mode had no effect on vascular responses to prostanoids, suggesting that placental prostanoids are not involved in the delivery process. The use of specific blockers of the TXA2 TP receptors, SQ29,548 and ICI192,605, and of the prostaglandin E2 EP receptors, AH6809, revealed that U-46619 and 8-isoPGE2 could mediate their effects by acting on both receptors in a non-selective manner. Therefore, these results support our two first postulates: prostanoids could be the endogenous substances controlling the placental vascular tone and preeclampsia alters responses to isoprostanes in chorionic artery rings in a way compatible with the increased production of these substances possibly through the associated oxidative stress. Moreover, we were unable to identify any vasodilator substances capable of counteracting the effects of vasoconstrictors in the placental circulation. Indeed, blocker of nitric oxide synthases, L-NAME, as well as blockers of COXs, ibuprofen, indometacin and N-2PIA, did not reveal any effect of nitric oxide and vasodilator prostanoids at this level. Finally, we showed that induction of oxidative stress in in vitro perfused cotyledons and in isolated chorionic artery rings led to marked vasoconstriction. This would result from the action of prostanoids since a blockade of TP receptors or COXs significantly decreased maximal response to hydrogen peroxide. Prostanoids involved in this response would essentially come from COX activation. Indeed, the present results did not show any concrete involvement of isoprostane substances in the response to oxidative stress. Consequently, these observations confirm our hypothesis that, in the placenta, oxidative stress presents some vasoactive properties through the activation of the AA metabolism. In summary, results obtained in placentas from normotensive and preeclamptic pregnancies suggest that prostanoids are important in the regulation of the placental vascular tone. Furthermore, responses to prostanoids in chorionic arteries are altered by preeclampsia, which could explain why the placental perfusion is impaired in the disease. Moreover, it seems clear that there is a close relationship between oxidative stress and synthesis of placental prostanoids. However, more investigations are needed to better understand the nature of this relationship, which, in some way, could play an important role in the development of preeclampsia.

La gazéification est aujourd'hui l'une des stratégies les plus prometteuses pour valoriser les déchets en énergie. Cette technologie thermo-chimique permet une réduction de 95 % de la masse des intrants et génère des cendres inertes ainsi que du gaz de synthèse (syngaz). Le syngaz est un combustible gazeux composé principalement de monoxyde de carbone (CO), d'hydrogène (H2) et de dioxyde de carbone (CO2). Le syngaz peut être utilisé pour produire de la chaleur et de l'électricité. Il est également la pierre angulaire d'un grand nombre de produits à haute valeur ajoutée, allant de l'éthanol à l'ammoniac et l'hydrogène pur. Les applications en aval de la production de syngaz sont dictées par son pouvoir calorifique, lui-même dépendant de la teneur du gaz en H2. L’augmentation du contenu du syngaz en H2 est rendu possible par la conversion catalytique à la vapeur d’eau, largement répandu dans le cadre du reformage du méthane pour la production d'hydrogène. Au cours de cette réaction, le CO est converti en H2 et CO2 selon : CO + H2O → CO2 + H2. Ce processus est possible grâce à des catalyseurs métalliques mis en contact avec le CO et de la vapeur. La conversion catalytique à la vapeur d’eau a jusqu'ici été réservé pour de grandes installations industrielles car elle nécessite un capital et des charges d’exploitations très importantes. Par conséquent, les installations de plus petite échelle et traitant des intrants de faible qualité (biomasse, déchets, boues ...), n'ont pas accès à cette technologie. Ainsi, la seule utilisation de leur syngaz à faible pouvoir calorifique, est limitée à la génération de chaleur ou, tout au plus, d'électricité. Afin de permettre à ces installations une gamme d’application plus vaste de leurs syngaz, une alternative économique à base de catalyseur biologique est proposée par l’utilisation de bactéries hyperthermophiles hydrogénogènes. L'objectif de cette thèse est d'utiliser Carboxydothermus hydrogenoformans, une bactérie thermophile carboxydotrophe hydrogénogène comme catalyseur biologique pour la conversion du monoxyde de carbone en hydrogène. Pour cela, l’impact d'un phénomène de biominéralisation sur la production d’H2 a été étudié. Ensuite, la faisabilité et les limites de l’utilisation de la souche dans un bioréacteur ont été évaluées. Tout d'abord, la caractérisation de la phase inorganique prédominante lorsque C. hydrogenoformans est inoculé dans le milieu DSMZ, a révélé une biominéralisation de phosphate de calcium (CaP) cristallin en deux phases. L’analyse par diffraction des rayons X et spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier de ce matériau biphasique indique une signature caractéristique de la Mg-whitlockite, alors que les images obtenues par microscopie électronique à transmission ont montré l'existence de nanotiges cristallines s’apparentant à de l’hydroxyapatite. Dans les deux cas, le mode de biominéralisation semble être biologiquement induit plutôt que contrôlé. L'impact du précipité de CaP endogène sur le transfert de masse du CO et la production d’H2 a ensuite été étudié. Les résultats ont été comparés aux valeurs obtenues dans un milieu où aucune précipitation n'est observée. Dans le milieu DSMZ, le KLa apparent (0.22 ± 0.005 min-1) et le rendement de production d’H2 (89.11 ± 6.69 %) étaient plus élevés que ceux obtenus avec le milieu modifié (0.19 ± 0.015 min-1 et 82.60 ± 3.62% respectivement). La présence du précipité n'a eu aucune incidence sur l'activité microbienne. En somme, le précipité de CaP offre une nouvelle stratégie pour améliorer les performances de transfert de masse du CO en utilisant les propriétés hydrophobes de gaz. En second lieu, la conversion du CO en H2 par la souche Carboxydothermus hydrogenoformans fut étudiée et optimisée dans un réacteur gazosiphon de 35 L. Parmi toutes les conditions opérationnelles, le paramètre majeur fut le ratio du débit de recirculation du gaz sur le débit d'alimentation en CO (QR:Qin). Ce ratio impacte à la fois l'activité biologique et le taux de transfert de masse gaz-liquide. En effet, au dessus d’un ratio de 40, les performances de conversion du CO en H2 sont limitées par l’activité biologique alors qu’en dessous, elles sont limitées par le transfert de masse. Cela se concrétise par une efficacité de conversion maximale de 90.4 ± 0.3 % et une activité spécifique de 2.7 ± 0.4 molCO·g–1VSS·d–1. Malgré des résultats prometteurs, les performances du bioréacteur ont été limitées par une faible densité cellulaire, typique de la croissance planctonique de C. hydrogenoformans. Cette limite est le facteur le plus contraignant pour des taux de charge de CO plus élevés. Ces performances ont été comparées à celles obtenues dans un réacteur à fibres creuses (BRFC) inoculé par la souche. En dépit d’une densité cellulaire et d’une activité volumétrique plus élevées, les performances du BRFC à tout le moins cinétiquement limitées quand elles n’étaient pas impactées par le transfert de masse, l'encrassement et le vieillissement de la membrane. Afin de parer à la dégénérescence de C. hydrogenoformans en cas de pénurie de CO, la croissance de la bactérie sur pyruvate en tant que seule source de carbone a été également caractérisée. Fait intéressant, en présence simultanée de pyruvate et de CO, C. hydrogenoformans n’a amorcé la consommation de pyruvate qu’une fois le CO épuisé. Cela a été attribué à un mécanisme d'inhibition du métabolisme du pyruvate par le CO, faisant ainsi du pyruvate le candidat idéal pour un système in situ de secours. / Gasification is today one of the most promising strategies to recover energy from waste. This thermo-chemical technology allows a 95% weight reduction of the input and generates inorganic inert ashes as well as a synthesis gas (syngas). Syngas is a gaseous fuel mainly composed of carbon monoxide (CO), hydrogen (H2) and carbon dioxide (CO2). Syngas can be burned to produce heat and electricity. It is also the building block of many high added- value products ranging from ethanol to ammonia and pure hydrogen. Downstream applications of syngas production will depend on its heating value, which is determined by its content in H2. Upgrading the H2 content in syngas is performed by the water-gas shift (WGS) reaction, widely utilized during methane reforming for hydrogen production. During the WGS reaction CO is converted to H2 and CO2 according to: CO + H2O → CO2 + H2. This process is achieved using a metallic catalyst in a heterogeneous gas-phase reaction with CO and steam. The WGS reaction has so far been reserved for large-scale gasification plants and requires high capital and operational expenditures. Hence, smaller scale plants that process low-grade materials (biomass, waste, sludge...), would not have access to such technology. The only possible outcome with the synthesis gas (syngas) produced and which generally has a poor heating value, is to generate heat or at best, electricity. In order to offer small plants access to the WGS reaction and to a higher range of products from their syngas, an alternative to the expensive and energy-intensive established catalyst-based WGS is here considered, such as extreme-thermophilic microbial processes carried out by hydrogenogens. The goal of this thesis was to use Carboxydothermus hydrogenoformans, a thermophilic carboxydotrophic hydrogenogenic bacterium as a biological catalyst for the WGS reaction. This was done by characterizing the impact of a growth-associated biomineralization phenomenon on H2 production and assessing the feasibility and limitations of using the strain in a bioreactor. First, characterization of the predominant inorganic phase when Carboxydothermus hydrogenoformans was inoculated in the DSMZ medium revealed the biomineralization of two crystalline CaP phases. The X-ray diffractometry peaks and Fourier transform infrared spectroscopy spectrum of this biphasic material consistently showed features characteristic of Mg-whitlockite, whereas transmission electron microscopy analysis showed the existence of hydroxyapatite-like nanorods crystals. In both cases, the mode of biomineralization appears to be biologically induced rather than biologically controlled. The impact of the endogenous CaP precipitate on CO mass transfer and H2 production was thus assessed and compared to a medium where no precipitation was observed. In the DSMZ medium, the apparent KLa (0.22 ±0.005 min-1) and H2 production yield (89.11 ±6.69%) were higher than the ones obtained in the modified medium (0.19 ±0.015 min-1 and 82.60 ±3.62% respectively). The presence of the precipitate had no impact on C. hydrogenoformans CO uptake. Overall, the CaP precipitate offers a novel strategy for gas-liquid mass transfer enhancement using CO hydrophobic properties. Second, the conversion of CO into H2 by C. hydrogenoformans was investigated and optimized in a 35 L gas-lift reactor. Upon all operational conditions, the ratio of gas recirculation over CO feed flow rates (QR:Qin) was the major parameter that impacted both biological activity and volumetric gas-liquid mass transfer. The CO conversion performance of the gas lift reactor was kinetically limited over a QR:Qin ratio of 40, and mass transfer limited below that ratio, resulting in a maximum conversion efficiency of 90.4±0.3% and a biological activity of 2.7±0.4 molCO· g–1VSS· day–1. Despite very promising results, CO conversion performance was limited by a low cell density, typical of C. hydrogenoformans planktonic growth. This limitation was found to be the most restrictive factor for higher CO loading rates. Results were compared to the performance of the strain inoculated in a hollow fiber membrane bioreactor where performance, despite the higher cell density and volumetric activity, was biokinetically limited, when not limited by gas–liquid mass transfer, membrane fouling and aging. To avoid any C. hydrogenoformans decay during potential CO shortages, growth of the bacterium on pyruvate as a sole carbon source was characterized. Interestingly, when grown simultaneously on pyruvate and CO, pyruvate consumption was initiated upon CO depletion. This was attributed to the inhibition of pyruvate oxidation by CO, making pyruvate the ideal candidate for an in-situ back-up system.

Les cellules endothéliales forment une couche semi-perméable entre le sang et les organes. La prolifération, la migration et la polarisation des cellules endothéliales sont essentielles à la formation de nouveaux vaisseaux à partir de vaisseaux préexistants, soit l’angiogenèse. Le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF) peut activer la synthase endothéliale du monoxyde d’azote (eNOS) et induire la production de monoxyde d’azote (NO) nécessaire pour la régulation de la perméabilité vasculaire et l’angiogenèse. β- caténine est une composante essentielle du complexe des jonctions d’ancrage ainsi qu’un régulateur majeur de la voie de signalisation de Wnt/β-caténine dans laquelle elle se joint au facteur de transcription TCF/LEF et module l’expression de nombreux gènes, dont certains sont impliqués dans l’angiogenèse. La S-nitrosylation (SNO) est un mécanisme de régulation posttraductionnel des protéines par l’ajout d’un groupement nitroso au niveau de résidus cystéines. Le NO produit par eNOS peut induire la S-nitrosylation de la β−caténine au niveau des jonctions intercellulaires et moduler la perméabilité de l’endothélium. Il a d’ailleurs été montré que le NO peut contrôler l’expression génique par la transcription. Le but de cette thèse est d’établir le rôle du NO au sein de la transcription des cellules endothéliales, spécifiquement au niveau de l’activité de β-caténine. Le premier objectif était de déterminer si la SNO de la β-caténine affecte son activité transcriptionnelle. Nous avons montré que le NO inhibe l’activité transcriptionnelle de β- caténine ainsi que la prolifération des cellules endothéliales induites par l’activation de la voie Wnt/β-caténine. Il est intéressant de constater que le VEGF, qui induit la production de NO via eNOS, réprime l’expression de AXIN2 qui est un gène cible de Wnt s’exprimant suite à la i i stimulation par Wnt3a et ce, dépendamment de eNOS. Nous avons identifié que la cystéine 466 de la β-caténine est un résidu essentiel à la modulation répressive de son activité transcriptionnelle par le NO. Lorsqu’il est nitrosylé, ce résidu est responsable de la perturbation du complexe de transcription formé de β-caténine et TCF-4 ce qui inhibe la prolifération des cellules endothéliales induite par la stimulation par Wnt3a. Puisque le NO affecte la transcription, nous avons réalisé l’analyse du transcriptome afin d’obtenir une vue d’ensemble du rôle du NO dans l’activité transcriptionnelle des cellules endothéliales. L’analyse différentielle de l’expression des gènes de cellules endothéliales montre que la répression de eNOS par siRNA augmente l’expression de gènes impliqués au niveau de la polarisation tels que : PARD3A, PARD3B, PKCZ, CRB1 et TJ3. Cette analyse suggère que le NO peut réguler la polarisation des cellules et a permis d’identifier des gènes responsables de l’intégrité des cellules endothéliales et de la réponse immunitaire. De plus, l’analyse de voies de signalisation par KEGG montre que certains gènes modulés par l’ablation de eNOS sont enrichis dans de nombreuses voies de signalisation, notamment Ras et Notch qui sont importantes lors de la migration cellulaire et la différenciation des cellules de têtes et de tronc (tip/stalk). Le regroupement des gènes exprimés chez les cellules traitées au VEGF (déplétées de eNOS ou non) révèle que le NO peut affecter l’expression de gènes contribuant au processus angiogénique, dont l’attraction chimiotactique. Notre étude montre que le NO module la transcription des cellules endothéliales et régule l’expression des gènes impliqués dans l’angiogenèse et la fonction endothéliale. / induce the production of nitric oxide (NO), which is critical for vascular permeability and angiogenesis. β-catenin is an essential component of the adherens junction as well as Wnt/β-catenin signaling pathway and it binds T-cell factor (TCF)/lymphoid enhancer factor, regulating expression of numerous genes including those involved in angiogenesis. S-nitrosylation (SNO) is a mechanism used by NO to regulate protein activity by adding a nitroso group to cysteine residues. eNOS derived-NO is capable to induce SNO of β-catenin at cell-cell junction and modulate endothelial permeability. Additionally, NO has been implicated in the transcriptional control of gene expression. Therefore, the goals of our studies were to investigate the regulatory roles of NO on transcription in endothelial cells, in particular to the modulation of the transcriptional activity of β-catenin. The objective of the first study is to investigate whether the SNO of β-catenin affect its transcriptional activity. We found that NO inhibits β-catenin transcriptional activity and endothelial cell proliferation induced by activation of Wnt/β-catenin signaling. Interestingly, VEGF, which can activate eNOS to produce NO in endothelial cells, repressed Wnt3a-induced expression of Wnt target gene AXIN2 in an eNOS-dependent manner. Moreover, we identified that Cys466 on β-catenin is a critical residue for the repressive effects of NO on β-catenin transcriptional activity. Furthermore, we showed that Cys466 is responsible for the disruption iv of β-catenin/TCF4 transcriptional complex, and NO-dependant inhibition of Wnt3a-simulated endothelial cell proliferation. Given the known effects of NO on transcription, whole transcriptome sequencing was performed in order to understand the transcriptional regulation of NO in endothelial cells. By analyzing gene differential expression in cells transfected with control and eNOS siRNA, we show that eNOS knockdown upregulates the expression of genes involved in cell polarization, such as PARD3A, PARD3B, PKCZ, CRB1 and TJ3. The up-regulation of these genes was confirmed by qRT-PCR analysis, suggesting that NO may regulate cell polarization. The analysis also showed that genes regulated by eNOS knockdown were involved in endothelial cell integrity and immune response. In addition, KEGG signaling pathway analysis showed that genes regulated by eNOS were enriched in many signal pathways including Ras signaling, which are important for endothelial cell migration. Moreover, clustering of differentially expressed genes in VEGF-treated cells and VEGF-treated eNOS-depleted cells revealed that NO may affect expression of genes in angiogenesis in response to VEGF, including those genes involved in chemotaxis. Our studies show that NO affects transcription in endothelial cells and regulates expression of genes involved in angiogenesis and endothelial cell function.

Les Escherichia coli entérohémorragiques (EHEC) sont responsables de toxi-infections alimentaires conduisant à des colites hémorragiques pouvant se compliquer d’un syndrome hémolytique et urémique. Une fois arrivés dans l’intestin, les EHEC adhèrent aux cellules épithéliales en causant des lésions d’attachement-effacement. Le système de sécrétion de type III et les protéines effectrices requis pour ce phénotype sont codés majoritairement par le locus d’effacement des entérocytes (LEE), constitué de plusieurs opérons (LEE1-5). Notre étude a permis de clarifier une des cascades de régulation contrôlant l’expression du LEE. Par des analyses en qRT-PCR et des immuno précipitations de la chromatine, nous avons déterminé que les régulateurs GadE et GadX sont des répresseurs indirects de l’expression du LEE. GadE active l’expression de gadX, et GadX réprime l’expression de ler, codant pour le principal activateur des opérons LEE2-5. De plus, GadE réprime aussi l’expression des opérons LEE4 et LEE5 indépendamment de Ler. En retour, Ler réprime l’expression de gadE et de gadX. Le monoxyde d’azote (NO) est un effecteur majeur de la réponse immune innée, produit en particulier par les cellules épithéliales intestinales. Il avait été montré que le NO réprime l’expression du LEE et active celle de gadE et de gadX. Notre étude a permis d’identifier le régulateur clé responsable de ces régulations, NsrR. NsrR réprime indirectement l’expression de gadE et gadX et active l’expression des opérons LEE1, LEE4 et LEE5 en se fixant sur leurs promoteurs respectifs. En présence de NO, NsrR devient inactif. Ainsi, le NO réprime directement l’expression du LEE en supprimant la fixation de NsrR aux promoteurs du LEE1, LEE4 et LEE5, et indirectement en activant l’expression de gadE et donc de gadX. Un modèle de régulation intégrant l’ensemble de ces résultats est proposé. D’autre part, nous avons identifié et caractérisé une nouvelle phosphodiestérase spécifique des EHEC les plus pathogènes, VmpA. Par son activité d’hydrolyse du di-GMPc, VmpA contrôle la mobilité bactérienne, la formation de biofilm, et probablement l’expression du LEE, mais aurait aussi un rôle plus général dans la physiologie des EHEC. / Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) is a foodborne pathogen causing hemorrhagic colitis and Hemolytic and Uremic Syndrome (HUS). After reaching the gut, EHEC adhere to the epithelial intestinal cells causing attachment/effacement lesions (A/E lesions). The locus of enterocyte effacement (LEE) encodes for a type three secretion system and several effector proteins required for A/E lesions. The LEE is composed of five main operons (LEE1-5). In this work we identified the molecular mechanisms of one of the regulatory cascades controlling LEE expression. Using qRT-PCR and chromatin immunoprécipitation we determined that GadE and GadX are two indirect repressors of LEE expression. GadE activates gadX expression, and GadX represses ler expression, the latter encoding the main activator of LEE2-5 operons. Moreover, GadE also represses LEE4 and LEE5 expression independently of Ler. In turn, Ler represses gadE and gadX expression. Nitric oxide (NO) is a crucial effector of the innate immune response, in part produced by intestinal epithelial cells. It has been shown previously that NO represses LEE and activates gadE and gadX expression. In this study we identified the key regulator responsible for these regulations: NsrR. NsrR represses indirectly gadE and gadX expression and activates LEE1, LEE4 and LEE5 expression by binding to their respective promoter. In the presence of NO, NsrR is inactivated. Thus, NO directly represses LEE expression by relieving NsrR binding to the LEE1, LEE4 and LEE5 promoters, and indirectly by activating gadE and gadX expression. A regulatory model is proposed based on these results.In addition, we identified and characterized a new phosphodiesterase which is specific for the most virulent EHEC strains: VmpA. By degrading c-di-GMPc, VmpA controls motility, biofilms formation, and probably LEE expression. It would also have a global effect on EHEC physiology.

Le monoxyde d’azote (NO) régule un grand nombre de processus physiologiques tel quele développement ou les réponses aux modifications des conditions environnementales. Dans cetravail, la production de NO et ses effets ont été étudiés dans le contexte des interactions plante –pathogène. La production de NO générée chez Arabidopsis thaliana par les oligogalacturonides(OGs), eliciteur endogène des réactions de défense, a été mesurée par la sonde fluorescente 4, 5-diamino fluoresceine diacetate. L’utilisation d’approches pharmacologiques et génétiques ontpermis d’étudier les sources enzymatiques de la production de NO et son rôle dans l’interactionA. thaliana/Botrytis cinerea. Nous avons montré que le NO est produit par une voie dépendantede la L-arginine ainsi que d’une voie impliquant la Nitrate Réductase. La production de NOinduite par les OGs est dépendante du Ca2+ et modulée par les formes activées de l’oxygène(produites par AtRBOHD). La production de NO est également régulée par les CDPKs mais estindépendante des activités MAPKs. A l’aide d’une approche transcriptomique nous avons ensuitedémontré que le NO participe à la régulation de l’expression de gènes induits par les OGs tels quedes gènes codant pour des protéines PR ou des facteurs de transcription. La sur-représentation decertains éléments régulateurs (par exemple de type W-box) dans les régions promotrices desgènes cibles du NO suggère également l’implication de facteurs de transcription spécifiques dansla réponse au NO. Enfin, des plantes mutantes, affectées dans l’expression de gènes cibles de NO,ainsi que des plantes de type sauvage (Col-0) traitées par le piégeur de NO, cPTIO, sont plussensibles à B. cinerea. L’ensemble de ces résultats nous a permis de mieux comprendre lesmécanismes liant la production de NO, ses effets et la résistance d’A. thaliana à B. cinerea,confirmant que le NO est un élément-clé des réactions de défense des plantes / Nitric oxide (NO) regulates a wide range of plant processes from development toenvironmental adaptation. In this study, NO production and its effects were investigated in aplant-pathogen context. The production of NO following Arabidopsis treatment witholigogalacturonides (OGs), an endogenous elicitor of plant defense, was assessed using the NOsensitive probe 4, 5-diamino fluorescein diacetate. Pharmacological and genetic approaches wereused to analyze NO enzymatic sources and its role in the Arabidopsis thaliana /Botrytis cinereainteraction. We showed that NO production involves both a L-arginine- and a nitrate reductase(NR)-pathways. OGs-induced NO production was Ca2+-dependent and modulated RBOHDmediatedROS production. NO production was also regulated by CDPKs activities, but workedindependently of the MAPKs pathway. Using a transcriptomic approach, we further demonstratedthat NO participates to the regulation of genes induced by OGs such as genes encoding diseaserelatedproteins and transcription factors. The over-representation of certain regulatory elements(e.g. W-BOX) in promoter sequences of target genes also suggests the involvement of specifictranscription factors in the NO response. Mutant plants impaired in several selected NOresponsivegenes, as well as Col-0 plants treated with the NO scavenger cPTIO, were moresusceptible to B. cinerea. Taken together, our investigation deciphers part of the mechanismslinking NO production, NO-induced effects and basal resistance to Botrytis cinerea. Moregenerally, our data reinforce the concept that NO is a key mediator of plant defense responses

Les cœurs univentriculaires sont des cardiopathies congénitales, non compatibles avec la vie. Fontan a transformé le pronostic de ces patients en restaurant une circulation pulmonaire passive. Malheureusement, le pronostic à long terme reste péjoratif. Pour diminuer la morbi-mortalité de ces patients, nous avons développé un protocole chirurgical de pré-conditionnement, permettant une totalisation de Fontan percutanée adaptative aux résistances pulmonaires et aux capacités de travail du ventricule. Nous avons pu observer que les chaînes respiratoires mitochondriales n’ont pas la possibilité d’adapter leur production énergétique face au travail. Le déséquilibre de la balance Nitroso-Redox engendrera le mitohormésis et l’hormésis, puis inéluctablement surviendra un remodelage myocardique mal adaptatif. La seule possibilité pour améliorer le pronostic à long terme de ces patients sera d’augmenter les capacités oxydatives myocardiques du ventricule unique ou de créer une pompe pulmonaire. / Univentricular hearts are congenital heart diseases, not compatible with life. Fontan transformed the prognosis of these patients by restoring a passive pulmonary circulation. Unfortunately, the long-term prognosis remains pejorative. To reduce the morbidity and mortality of these patients, we developed a surgical preconditioning protocol, allowing a percutaneous Fontan totalization, adaptive to pulmonary resistance and to the working capacity of the ventricle. We observed that the mitochondrial respiratory chains do not have the ability to adapt their energy production toward work. The desequilibrium of the Nitroso-redox balance will generate mitohormesis and hormesis, then will inevitably occur a poorly adaptive myocardial remodeling. The only way to improve the long-term prognosis of these patients is to increase the myocardial oxidative capacities of the single ventricle or to create a pulmonary pump.

L'ischémie/reperfusion (I/R) est un phénomène très fréquent en clinique humaine. Ce phénomène est observé lors de la désobstruction d'une artère digestive, du traitement d'un état de choc, ainsi qu'au cours d'autres pathologies. L'interruption de la perfusion tissulaire (ischémie) et le rétablissement de celle-ci (reperfusion) sont la cause de la mise en place de troubles hémodynamiques et métaboliques. L'I/R est souvent présentée comme étant la principale source de l'hyperlactatémie et le moteur de la réponse inflammatoire lors des états de choc (cardiogénique, hypovolémique, septique). Parallèlement, elle est responsable de l'induction de la production de la libération des espèces réactives de l'oxygène, des cytokines et du monoxyde d'azote. Suite à un choc hémorragique par Ischémie/reperfusion chez le rat, nous avons montré que 1) le NaHS, donneur d'H2S limite la diminution de la pression artérielle moyenne et diminue le lactate plasmatique, témoin de la souffrance tissulaire, 2) cette amélioration hémodynamique est associée à une baisse de l'expression myocardique des ARNm d'iNOS, une diminution de la concentration des dérivés NOx plasmatiques et une diminution des concentrations aortiques et myocardiques de NO et d'anion superoxyde et 3) l'inhibition d'H2S par la DL-propargylglycine aggrave le tableau hémodynamique et les conséquences tissulaires du choc. Dans un autre modèle d'ischémie/reperfusion intestinale, les résultats obtenus, montrent que l'administration de la Protéine C activée (PCa) ou de la dexaméthaosne (Dexa) : 1) améliore la PAM et la réactivité vasculaire, 2) permet d'augmenter le pH et de diminuer la lactatémie, 3) diminue la production des cytokines pro-inflammatoires et 4) inhibe les médiateurs de l'apoptose. Ces résultats sont reliés à une down régulation d'iNOS, une restauration de la voie Akt/eNOS et à une resensibilisation des adrénorécepteurs alpha. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives cliniques dans les traitements de l'I/R / Ischemia/reperfusion (I/R) is a very common phenomenon, observed during intestinal artery surgery, shock treatment, as well as in several other diseases. The disruption of tissue perfusion (ischemia) and recovery (reperfusion) induce hemodynamic and metabolic dysfunction. Gut ischemia/reperfusion is often presented as the main source of lactate and the motor of the inflammatory response, such as cardiogenic, hypovolemic and septic shock. In parallel, gut reperfusion produces numerous mediators such as reactive oxygen metabolites, pro-inflammatory cytokines, and high concentrations of nitric oxide. In a model of ischemia/reperfusion induced by hemorrhagic shock, we found that 1) NaHS an injectable form of H2S, limited the decrease in arterial pressure induced by shock and decreased plasmatic lactate, a witness of tissue suffering, 2) this hemodynamic improvement was associated with a fall in myocardial iNOS mRNA expression, a reduction in the concentration of plasmatic NOx and a reduction of aortic and myocardial concentrations of NO and superoxide anion and 3) the inhibition of H2S with DL-propargylglycine worsened hemodynamics and tissue consequences of shock An experimental model of intestinal I/R has been developed, we demonstrated that the administration of APC or Dexa : 1) Improves MAP and vascular reactivity, 2) increased pH and decreased lactate, 3) decreased pro-inflammatory cytokines production and 4) inhibited apoptosis mediators expression. These results are related to a down regulation of iNOS, to a restoration of the AKT/eNOS pathway, and to alpha-adrenoreceptor resensitization. These results open new perspectives in clinical treatment of I/R

Ce travail s’inscrit dans l’étude de l’incidence de sidérophores sur la physiologie de la plante. Il décrit plus précisément, à l’échelle phénotypique et moléculaire, l’impact de la pyoverdine produite par la souche bactérienne bénéfique Pseudomonas fluorescens C7R12 sur la croissance, la réponse immunitaire et l’homéostasie du fer chez Arabidopsis thaliana. Le lien fonctionnel entre immunité et homéostasie du fer a été abordé de façon plus spécifique via l’analyse du mode d’action de l’acide β-aminobutyrique (BABA), un potentialisateur des réponses de défense de la plante. En conditions de fer limitantes, afin de pourvoir à la carence, Pseudomonas fluorescens libère la pyoverdine dans le sol sous sa forme non chélatée (apo-pyo). Le complexe fer-pyoverdine (ferri-pyo) est ensuite internalisé par la bactérie. Nous avons vérifié que l’apo-pyo est assimilée par des plantes d’A. thaliana cultivées dans un milieu contenant ou non du fer. De façon remarquable, l’apo-pyo restaure le phénotype de croissance des plantes carencées en fer. Une analyse transcriptomique a révélé que chez ces dernières, l’apo-pyo induit fortement l’expression de gènes associés à la croissance, l’import et la redistribution du fer in planta. En revanche, une répression de l’expression de gènes de défense s’opère. De façon concordante, l’effet promoteur de croissance de l’apo-pyo chez les plantes carencées est strictement dépendant de l’expression des gènes IRT1 et FRO2 codant deux protéines majeures de l’import de fer. De plus, une moindre résistance de ces plantes à Botrytis cinerea a été relevée. L’incidence négative de l’apo-pyo sur les défenses s’accompagne d’une surexpression du facteur de transcription HBI1 jouant un rôle clé dans la régulation de la balance croissance/défense. L’ensemble de ces événements n’a pas été observé chez les plantes cultivées dans un milieu enrichi en fer, démontrant que les effets de l’apo-pyo chez A. thaliana sont conditionnés par le statut en fer de la plante. En parallèle, l’étude du mode d’action du BABA a indiqué que ce potentialisateur de l’immunité est un chélateur très efficace du fer. En conséquence, appliqué à des plantes d’A. thaliana, le BABA déclenche une carence en fer transitoire. Nous avons émis l’hypothèse que cette carence pourrait constituer un signal plaçant la plante en veille défensive. En accord avec cette assomption, les plantes carencées en fer présentent une résistance accrue à B. cinerea et produisent des métabolites secondaires associés aux défenses dont l’accumulation est également induite par le BABA. Ainsi, la carence en fer transitoire occasionnée par le BABA pourrait constituer l’une des composantes de son effet potentialisateur sur l’immunité. En conclusion, ce travail apporte des premiers éléments explicatifs quant à l’incidence de la pyoverdine sur des traits physiologiques de la plante et rapporte un mode d’action orignal du BABA. Plus généralement, il renforce le concept encore naissant de l’existence de régulations croisées entre les voies de signalisation associées à la croissance, l’immunité et l’homéostasie du fer chez les plantes. / Siderophores are strong iron chelators produced by bacteria under iron deficiency conditions. In the present work, we studied the impact of the siderophore pyoverdine, produced by the plant growth promoting rhizobacteria Pseudomonas fluorescens C7R12, on plant physiology from phenotypic to molecular effects with a specific focus on plant growth, immune response and iron homeostasis. Based on our analysis of the mode of action of the non-protein amino acid β-aminobutyric acid (BABA), a priming inducer in plants, we studied more specifically the functional link between iron homeostasis and plant immunity. Under iron deficiency, P. fluorescens excretes the iron free form of pyoverdine (apo-pyo) in the soil. Once chelated with iron (ferri-pyo), the complex is internalized by the bacteria. We demonstrated that Arabidopsis thaliana plants treated by apo-pyo in a medium containing or not iron (Fe 25 or Fe 0) also internalize pyoverdine. Moreover, we observed that under iron deficiency, pyoverdine treated plants did not display the growth reduction induced by iron deficiency. In accordance with this phenotype, a microarray analysis revealed that the expression of genes related to growth and development was induced, as well as genes related to iron uptake and transport in planta. In contrast, the down regulation of the expression of genes related to defense was observed. Correspondingly, we demonstrated that the growth improvement induced by apo-pyo under iron deficiency depends on the expression of IRT1 and FRO2, two major genes involved in iron uptake mechanisms. Of interest, the resistance to Botrytis cinerea conferred by iron deficiency was lost following apo-pyo treatment. The overexpression of the HBI1 transcription factor, known to be involved in the growth-defense tradeoff, can be linked to the above observations. These apo-pyo effects were not observed after treatment of plants under sufficient iron conditions, indicating that in A. thaliana apo-pyo effects are dependent on the plant iron status. In the same time, the analysis of the mode of action of BABA that potentiates plant defense responses demonstrated that BABA is a powerful iron chelator. BABA treatment in A. thaliana triggered a transient iron deficiency response. Based on this assessment, we assume that iron deficiency response and priming of defense may be connected. In accordance with this hypothesis, we showed that plants cultivated under iron deficiency and BABA treated plants both displayed resistance to B. cinerea and produced secondary metabolites associated to defense. Hence, the BABA priming effects on plant defense may be due to the induction of transient iron deficiency. To conclude, this work draws first explications on pyoverdine effects on plant physiology and presents an original mode of action contributing to the priming effects of BABA. In a larger view, this work supports the recent concept of the existence of a cross-regulation between growth, immunity and iron homeostasis in plants.

La présente étude évalue la capacité de la formulation d’oméga-3 EPA:DHA 6:1, une formulation capable d’induire la formation continue de monoxyde d’azote par la NO synthase endothéliale, à améliorer la dysfonction endothéliale liée à l’âge établie chez le rat. La dysfonction endothéliale liée à l’âge est caractérisée par une altération des composantes de la relaxation et une augmentation des réponses contractiles dépendantes de l’endothélium. L’âge augmente le stress oxydant vasculaire, l’expression de la NADPH oxydase, COX-2, eNOS, ACE, AT1R, et des marqueurs de senescence, alors que la COX-1 est sous-exprimé. La formulation EPA:DHA 6:1 améliore la composante NO, diminue l’EDCF et le stress oxydant vasculaire, et normalise l’expression des protéines cibles. En conclusion, la consommation chronique de EPA:DHA 6:1 améliore la dysfonction endothéliale liée à l’âge chez le rat, probablement en prévenant l’activation du système angiotensine locale et le stress oxydant en résultant. / EPA:DHA 6:1 omega-3 formulation has been shown to induce a sustained endothelial NO synthase-derived formation of nitric oxide. This study examined if the intake of EPA:DHA 6:1 improves an established ageing-related endothelial dysfunction. Ageing-related endothelial dysfunction was characterized by a blunted NO-mediated component of relaxation, abolished EDH-mediated component and increased COX-derived endothelium-dependent contractile responses. Ageing increased vascular oxidative stress, expression of NADPH oxidase subunits, COX-2, eNOS, ACE, AT1R, and senescence markers, whereas COX-1 was down-regulated. Chronic intake of EPA:DHA 6:1 improved the NO-mediated relaxations, reduced EDCFs, vascular oxidative stress and normalized the expression of protein markers. In conclusion, chronic intake of EPA:DHA 6:1 prevented the ageing-related endothelial dysfunction in old rats, most likely by preventing activation of the local angiotensin system and the subsequent vascular oxidative stress.

Au cours des dernières décennies, l’intérêt pour la gazéification de biomasses a considérablement augmenté, notamment en raison de la grande efficacité de recouvrement énergétique de ce procédé par rapport aux autres procédés de génération de bioénergies. Les composants majoritaires du gaz de synthèse, le monoxyde de carbone (CO) et l’hydrogène (H2) peuvent entre autres servir de substrats à divers microorganismes qui peuvent produire une variété de molécules chimiques d’intérêts, ou encore produire des biocarburants, particulièrement le méthane. Il est donc important d'étudier les consortiums méthanogènes naturels qui, en syntrophie, serait en mesure de convertir le gaz de synthèse en carburants utiles. Cette étude évalue principalement le potentiel de méthanisation du CO par un consortium microbien issu d’un réacteur de type UASB, ainsi que les voies métaboliques impliquées dans cette conversion en conditions mésophiles. Des tests d’activité ont donc été réalisés avec la boue anaérobie du réacteur sous différentes pressions partielles de CO variant de 0.1 à 1,65 atm (0.09 à 1.31 mmol CO/L), en présence ou absence de certains inhibiteurs métaboliques spécifiques. Dès le départ, la boue non acclimatée au CO présente une activité carboxidotrophique relativement intéressante et permet une croissance sur le CO. Les tests effectués avec de l’acide 2- bromoethanesulfonique (BES) ou avec de la vancomycine démontrent que le CO est majoritairement consommé par les bactéries acétogènes avant d’être converti en méthane par les méthanogènes acétotrophes. De plus, un plus grand potentiel de méthanisation a pu être atteint sous une atmosphère constituée uniquement de CO en acclimatant auparavant la boue. Cette adaptation est caractérisée par un changement dans la population microbienne désormais dominée par les méthanogènes hydrogénotrophes. Ceci suggère un potentiel de production à large échelle de biométhane à partir du gaz de synthèse avec l’aide de biofilms anaérobies. / Syngas produced through the thermal gasification of biomass for energy recovery has received increased attention in the past decades due to its higher efficiency compared to other bioenergy processes. The gas components of syngas, CO and H2, can serve as substrates for the conversion of desirable chemicals and fuels, namely methane, by a wide range of microorganisms. Meanwhile, anaerobic wastewater-treating sludges have been reported as good sources of carboxidotrophic microorganisms which can be exploited for methane production. Thus it is important to investigate existing methanogenic consortiums which, in syntrophy, are able to convert syngas into useful fuels. This study is mainly focused on the assessment of the carboxidotrophic methanogenic potential present in a natural consortium of microorganisms from a UASB reactor and the identification of CO conversion routes to methane under mesophilic temperatures. To achieve this, a series of kinetic-activity tests with the anaerobic sludge were performed under CO partial pressures varying from 0.1 to 1.65 atm (0.09-1.31 mmol/L) in both the presence and absence of specific metabolic inhibitors. The non-adapted sludge presented an interesting carboxidotrophic activity potential for growing conditions on CO alone. Inhibition experiments with 2- bromoethanesulfonic acid (BES) and vancomycin showed that CO was converted mainly to acetate by acetogenic bacteria, which was further transformed to methane by acetoclastic methanogens. Moreover, it was possible to achieve higher methanogenic potential under 100% CO by acclimation of the sludge. This adaptation led to a shift in the microbial population predominated by hydrogenophilic methanogens. This suggests a possible enrichment potential with anaerobic biofilms for large scale methane production from CO-rich syngas, and further advances the knowledge base for anaerobic reactor development.