L'infarctus du myocarde constitue la première cause de mortalité cardiovasculaire. Dans ce contexte, depuis plus de 40 ans et les premières études sur les populations du Groenland, il est connu qu'une consommation de poisson riche en acide gras polyinsaturés de type omégas 3 (AGPI n-3) a des effets cardioprotecteurs. De très nombreuses études cliniques, animales et cellulaires ont ensuite confirmé ces résultats cardioprotecteurs des AGPI n-3 qui semblent passer par une prévention des arythmies cardiaques post infarctus.Cependant, du fait de leurs nombreuses doubles liaisons carbone-carbone, les principaux AGPI n-3 que sont l'acide eicosapentaénoïque et l'acide docosahexaénoïque sont très sensibles à l'oxygénation à l'air et peuvent subir une peroxydation non enzymatique spontanée sous condition de stress oxydant qui accompagne notamment l'ischémie/reperfusion lors d'un infarctus du myocarde.Dans ce travail de thèse, nous posons la question de savoir quelle forme d'AGPI a des effets cardioprotecteur : la forme réduite ou oxydée. En effet, les effets des AGPI n-3 sur la fonction cardiaque sont très controversés, notamment due au manque d'information sur les mécanismes impliqués. Particulièrement, on ne sait pas quel lipide est actif : les AGPI n-3 ou un des leurs métabolites oxygénés.Durant l'ischémie reperfusion puis dans les mois qui suivent l'infarctus du myocarde, le stress oxydant est élevé et de nombreux métabolites non enzymatiques dérivés des AGPI n-3 comme les NeuroProstanes sont alors produits à tel point qu'ils sont reconnus comme biomarqueurs du stress oxydant. Ainsi, dans ce travail de recherche, nous spéculons que les NeuroProstanes ne sont pas seulement des biomarqueurs du stress oxydant mais auraient un rôle biologiquement actif qui expliqueraient les effets cardioprotecteurs connus de leurs précurseurs ; les AGPI n-3.Le but de cette thèse est dans un premier temps d'investiguer l'influence de la peroxydation lipidique du DHA sur ses propriétés antiarythmiques in cellulo sur des cellules ventriculaires cardiaques isolées puis in vivo sur des souris ayant subit un infarctus du myocarde par ligature de l'artère coronaire gauche. De la même manière, nous avons évalué les propriétés antiarythmiques des métabolites non enzymatique des AGPI n-3 et notamment le 4(RS)-4F4t-NeuroProstane. Dans un second temps et de manière plus précoce, nous avons observé si une infusion préventive de 4(RS)-4F4t-NeuroP chez le rat, 20 minutes avant un épisode d'ischémie reperfusion peut protéger le myocarde des dommages ischémiques (morts cellulaires), des arythmies et des altérations morpho-fonctionnelles.L'ensemble de ce travail de thèse a ainsi permis de mettre en évidence que un des médiateurs lipidiques des AGPI n-3 ; le 4(RS)-4-F4t-NeuroP peut exercer des effets biologiquement actifs qui passent par une prévention des arythmies dans les mois qui suivent l'infarctus du myocarde ; effets passant par une prévention des modifications post-translationnelles du RyR2 et in fine d'une régulation de l'homéostasie calcique. De manière plus précoce durant l'ischémie reperfusion, nos résultats montrent que le 4(RS)-4-F4t-NeuroP réduit les arythmies ventriculaires, la taille de la zone infarcie et la dysfonction cardiaque, effets cardioprotecteurs qui passent par des mécanismes mitochondriaux.Le travail de cette thèse démontre pour la première fois que le DHA n'exerce pas d'effets cardioprotecteurs mais que ce serait les produits issus de son oxydation non enzymatique tel le 4(RS)-4-F4t-NeuroP pouvant ainsi expliquer l'ensemble des effets connus des AGPI n-3. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives sur les produits oxydés non enzymatiques des AGPI n-3 comme des potentiels médiateurs dans les maladies comme durant l'infarctus du myocarde ou le stress oxydant qui est généré joue un rôle prépondérant dans les altérations physiopathologiques qui en découlent. / Since 40 years, ω3 poly-unsaturated fatty acids (n-3 PUFA) are known to have cardioprotective properties in ischemic disease such as cardiac infarction following ischemia/reperfusion period. Many studies in isolated cells or in animals confirmed these effects and it has been suggested that n-3 PUFA have direct effects on targeted proteins such as ionic channels. However, due to the abundance of double carbone bounds, the main n-3 PUFA; eicosapentaenoic acid (C20: 5 n-3, EPA) and docosahexaenoic acid (C22: 6 n-3, DHA) are very sensitive to free radical oxidation and can undergo non-enzymatic spontaneous peroxidation under oxidative stress conditions as it occurs in ischemia/reperfusion. In the present work, we addressed the question of the form of DHA having cardioprotective properties: reduced or oxidized. Indeed, the effects of n-3 PUFA on cardiac function are controversial, notably due to the lack of information on the mechanisms involved. Particularly, it is not well understood which is the active lipid: the PUFA or one of its oxygenated metabolites. In the context of oxidative stress, during ischemia/reperfusion and in month following cardiac infarction, a lot of oxygenated metabolites of PUFA like Neuroprostane; 4(RS)-4F4t-NeuroP are produced and used as biomarkers of oxidative stress. This metabolite is associated to a lower atherosclerosis risk suggesting a beneficial role in cardiovascular diseases. In this context we speculate that Neuroprostane are not just a markers of stress conditions but have biological activities.The aim of this thesis was in first time to investigate the influence of DHA peroxidation on its potentially anti-arrhythmic properties in isolated ventricular cardiomyocytes and in vivo in post-myocardial infarcted (PMI) mice. In same way, we investigated in cellulo and in vivo anti-arrhythmic properties of oxygenated metabolites of n-3 PUFA such as 4(RS)-4F4t-NeuroP. In second time we investigated if the pericardial delivery 20 minutes before occlusion of 4F4t-NeuroP protects in prevention the myocardium from ischemic damages and arrhythmias during and following an I/R episode in rats.In this study, we challenged the paradigm that spontaneously formed oxygenated metabolites of lipids are undesirable as they are unconditionally toxic. This study reveals that the lipid mediator 4(RS)-4-F4t-NeuroP derived from non-enzymatic peroxidation of DHA, can counteract such deleterious effects through cardiac anti-arrhythmic properties in month following cardiac infarction by preventing deleterious post-translational modification of RyR2 and thus regulating calcium homeostasis. More early, during ischemia/reperfusion, our results show that pericardial delivery of 4(RS)-4-F4t-NeuroP reduced ischemia-induced ventricular arrhythmias, infarct sizes, and cardiac dysfonction ; cardioprotective effects involving mitchondria mecanisms.This thesis demonstrate for the first time that DHA per se has no anti-arrhythmic effects and 4(RS)-4-F4t-NeuroP as a mediator of the cardioprotection characteristics of DHA. This discovery opens new perspectives for products of non-enzymatic oxidized n-3 PUFA as potent mediators in oxidative stress diseases like during a cardiac infarction, where oxidative stress generated play fundamental role in pathophysiological alterations.

Les infections par les nématodes gastro-intestinaux entrainent des baisses en productions animales et des pertes économiques majeures pour les éleveurs. Les lactones macrocycliques (LMs) sont parmi les antiparasitaires les plus utilisés dans la lutte contre les nématodes gastro-intestinaux en médecine vétérinaire. De part une utilisation intensive, des résistances aux LMs chez les parasites gastro-intestinaux se sont développées au sein des élevages du monde entier mettant en péril l'efficacité thérapeutique de ces molécules. Par ailleurs, le développement de nouveaux antiparasitaires est limité. Ainsi, un des enjeux pour assurer le contrôle de ces parasites est de ralentir les phénomènes de résistance aux LMs afin de prolonger leur efficacité. Le succès d'une telle stratégie repose sur les connaissances précises des mécanismes impliqués dans la résistance. Parmi eux, la modulation des systèmes de détoxification est décrite lors de phénomènes de résistance aux LMs. Au cours de ces travaux, nous avons étudiés la régulation des systèmes de détoxification, en réponse à l'ivermectine chez l'hôte. Nous avons montré, en comparaison à une administration unique, qu'une administration répétée d'ivermectine par voie orale chez la souris est responsable de l'induction de l'expression de certains gènes transporteurs ABC et cytochromes impliqués dans son métabolisme. Ceci entraîne, à la fois, une diminution de la concentration de la molécule parentale et une augmentation de la teneur de son métabolite principal dans le plasma et l'intestin. Ensuite, nous avons étudié l'implication des mécanismes de régulation des systèmes de détoxification, et notamment les récepteurs nucléaires, dans la tolérance à l'ivermectine chez le nématode C.elegans. Nous avons montré que le récepteur nucléaire nhr-a est important pour la tolérance et le développement de la résistance à l'ivermectine. Enfin, nous avons étudié l'impact d'inhibiteurs des transporteurs ABC sur l'efficacité de l'ivermectine. Nous avons mis en évidence la capacité de certains flavonoïdes et de l'ivermectine aglycone à potentialiser l'efficacité de l'ivermectine chez le nématode. Une exposition d'ivermectine induit la surexpression des systèmes de détoxification chez l'hôte. Ceci pourrait être la base des mécanismes moléculaires de la résistance chez le nématode. Cibler les systèmes de détoxification ou les mécanismes de résistance, par des inhibiteurs adaptés, représente une stratégie pertinente pour potentialiser l'efficacité de l'ivermectine. / Infections with gastrointestinal nematodes (GINs) in livestock leads to major losses in production and consequently impact economically farmers. Their intensive use has led to widespread anthelmintic resistance which is nowadays the main threat on the sustainable control of GINs in livestock. The development of new anthelmintic is limited due to the cost of such process. Then, the challenge remains in optimizing the use of existing molecules. Therefore, it is urgent to limit and control MLs resistance in order to extend their efficacy and to avoid therapeutic failure. Resistance mechanisms remain to be elucidated. In that context, we investigated regulatory mechanism of detoxification systems of ivermectin implicated in therapeutic efficacy in host and resistance development in nematode. Therapeutic combinations of ivermectin with flavonoïds have been evaluated to potentiate its efficacy in nematode. We showed that repeated oral administration of ivermectin induced gene expression encoding some ABC efflux transporters and cytochromes involved in its metabolism. Compared with single administration, repeated ivermectin administration lowered plasma, liver and intestine drug concentration, while increasing main metabolite content in plasma and intestine. We have also shown that nuclear receptor nhr-a was important for ivermectin tolerance and ivermectin development of resistance in C. elegans. Finally, we demonstrated the ability of the flavonoïd phloretin to potentiate ivermectin efficacy in the nematode C. elegans. Taken together, these data suggest that induction of detoxification systems impact on ivermectin distribution and targeting their regulation could be an appropriate strategy to potentiate ivermectin efficacy in host and to reverse resistance in nematode.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Le potassium (K+) est impliqué dans la régulation de l’excitabilité cellulaire, la régulation du cycle cellulaire, la viabilité cellulaire, la neuroprotection et le maintien des fonctions microgliales et oligodendrocytaires. Le dysfonctionnement des canaux potassiques, décrit dans plusieurs maladies neurodégénératives comme la Maladie d’Alzheimer (MA), la sclérose en plaques (SEP), la maladie de Parkinson et la maladie de Huntington, pourrait être une potentiel cible thérapeutique. Les mécanismes toxiques sous-jacents de ces pathologies neurodégénératives impliquent des oxystérols, dérivés oxydés du cholestérol, et des acides gras en relation avec le métabolisme peroxysomal. Le 7-cétocholestérol (7KC), le 24S-hydroxycholestérol (24S-OHC) et l'acide tétracosanoïque (C24: 0), souvent trouvés à des taux élevés au niveau du cerveau et dans le plasma de patients atteints de maladies neurodégénératives (MA, maladie de Nieman-Pick, SEP, maladie de Parkinson, maladie de Huntington et X-ALD conduisent une rupture de l’équilibre Redox qui aboutirait à la neurodégénérescence. Dans ce contexte, il est intéressant de déterminer l’éventuelle connexion entre environnement lipidique et homéostasie potassique. L’étude in vitro a été réalisée sur des olygodendrocytes murins 158N et les cellules microgliale BV-2. Nous avons montré que la lipotoxicité du 7KC, 24S-OHC et C24:0 implique une rétention du K+ faisant intervenir les canaux potassium voltage dépendant (Kv). Ces résultats ont montré que l'inhibition des canaux Kv conduisant à une augmentation la [K+]i contribue à la cytotoxicité du 7KC, 24S-OHC et C24:0. Nous nous sommes focalisés sur le canal Kv3.1b. La retention du K+ induite par les oxystérols (7KC et 24S-OHC) serait sous le contrôle de Kv3.1b. L’étude clinique réalisée sur du plasma de MA a révélé une corrélation négative entre le taux d’acide docosahexaénoïque (DHA) et la concentration de K+. Chez les souris transgéniques J20, modèle de la MA, l’étude de la topographie d’expression de Kv3.1b et d’Abcd3, au niveau de l’hippocampe et du cortex, a montré une baisse de l’expression de ces deux marqueurs. Dans leur ensemble, les résultats obtenus ont établi des relations entre lipotoxicité, métabolisme peroxysomal et altération de l’homéostasie potassique dans la neurodégénérescence et suggèrent une possible modulation de l’expression et de l’activité de kv3.1b dans la physiopathologie des maladies neurodégénératives. / Potassium (K+) is involved in the regulation of cellular excitability, cell cycle regulation, cell viability, neuroprotection and maintenance of microglial and oligodendrocytic functions. Potassium dysfunction, described in several neurodegenerative diseases such as Alzheimer's Disease (AD), multiple sclerosis (MS), Parkinson's disease and Huntington's disease, may be a potential therapeutic target. The underlying toxic mechanisms of these neurodegenerative pathologies involve oxysterols, which are oxidized cholesterol derivatives, and fatty acids including those associated with peroxisomal metabolism. 7-ketocholesterol (7KC), 24S-hydroxycholesterol (24S-OHC) and tetracosanoic acid (C24:0), often found at increased levels in the brain and plasma of patients with neurodegenerative diseases (Nieman-Pick disease, MS, Parkinson's disease, Huntington's disease and X-ALD) lead to a breakdown of the redox equilibrium leading to neurodegeneration. In this context, it is interesting to determine the possible connection between the lipid environment and potassium homeostasis The in vitro study was carried out on 158N murine oligodendrocytes and microglial BV-2 cells. We have shown that the lipotoxicity of 7KC, 24S-OHC and C24:0 implies retention of K+ involving the voltage dependent potassium channels (Kv). These results have shown that inhibition of Kv channels lead to an increase in [K +] i contributing to the cytotoxicity of 7KC, 24S-OHC and C24:0. The retention of K+ induced by oxysterols (7KC and 24S-OHC) would be under the control of Kv3.1b. A clinical study, on plasma of patients with Alzheimer’s disease, revealed a negative correlation between docosahexaenoic acid (DHA) and K+ concentration. In the J20 mice, a transgenic model of Alzheimer’s disease, the expression of Kv3.1b and Abcd3 was decreased in the hippocampus and cortex. Overall, the results obtained established relationships between lipotoxicity, peroxisomal metabolism and potassium homeostasis in neurodegeneration and suggest a possible modulation of the expression and activity of kv3.1b in the pathophysiology of neurodegenerative diseases. So, modulation of Kv3.1 could constitute a new therapeuthic approach against some neurodegenerative diseases.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal