Le travail présenté a porté sur l’analyse in vivo du proto-oncogène c-cbl, dont la forme connue est c-Cbl (p120cbl). Il s’agit d’une E3-Ubiquitine ligase et un poly-adaptateur moléculaire. Nous avons montré l’androgéno-dépendance de l’expression de c-Cbl dans les cellules germinales testiculaires et les cellules épithéliales de la prostate de rats et de souris. Nous avons montré la régulation anti-apoptotique exercée in vivo par la c-Cbl dans la prostate par comparaison des souris c-cbl invalidées ou non pour c-cbl (KO ou WT). L’effet exercé par c-cbl dans le testicule est pro-apoptotique (J.Cell Biol, 2005), que nous avons ultérieurement attribué à une nouvelle isoforme testiculaire de c-Cbl (Δ-c-Cbl). La comparaison des MEF KO et WT après induction d’apoptose par l’étoposide, a conforté l’effet anti-apoptotique exercée in vivo par c-Cbl dans la prostate. Elle a aussi montré la forte apoptose des MEF KO au peroxyde d’hydrogène : c-Cbl peut être considérée comme un protecteur du stress oxydant. L’intensité du stress oxydant associé aux cancers et leur forte résistance à l’apoptose sont des propriétés qui pourraient être reliées à c-Cbl. L’analyse in situ effectuée à partir de tumeurs congelées et de Tissue Microarrays (TMA) a montré une expression élevée de c-Cbl dans certains cancers, dont l’intensité pourrait correspondre à la gravité de l’atteinte anatomo-pathologique. La protéine c-Cbl est apparue être un marqueur d’agressivité du cancer de la prostate, probablement de l’ovaire, de l’utérus, du cerveau, du poumon, du colon et du rectum. Nous la considérons aussi comme une cible thérapeutique car, protecteur du stress oxydant, elle prendrait part à la résistance à l’apoptose des cellules tumorales. Un brevet a été déposé (2009, co-inventeurs : S.Yakoub et al). Un article rapportant ces résultats est en cours de soumission (S. Yakoub et al) / This work has focused on the in vivo analysis of the proto-oncogene c-cbl, coding for c-Cbl (p120cbl). We demonstrated the androgen-dependency of c-Cbl in the testicular germ cells and the prostatic epithelial cells of rats and mice. We then identified the anti-apoptotic regulation exerted by p120cbl in the prostate, comparing mouse c-cbl KO and WT, unlike this exerted in the testis (J.Cell Biol, 2005). We reported this difference to the high expression in testis of a new c-Cbl isoform, Δc-Cbl. The comparison of MEF KO and WT allowed confirming the anti-apoptotic regulation to etoposide exerted by c-Cbl. A very high apoptotic effect was observed in MEF KO with H2O2: c-Cbl is a strong stress oxidative protector. Knowing the intensity of oxidative stress in several cancers and their particular resistance to apoptosis as well, the in situ analysis of these malignancies was made from frozen tumours and tissue microassays (TMA). c-Cbl was indeed highly expressed and its intensity appears to reflect the aggressiveness of the pathology. c-Cbl could then be considered as a marker of severity of prostate cancer but probably also ovary, uterus, brain, lung, colon and rectum. It can also be considered as a therapeutic target involved in resistance to apoptosis as a stress oxidative protector. A patent was filed in the United States (2009, co-inventors: S. Yakoub et al)

Les bienfaits des acides gras oméga-3, essentiellement l’EPA (C20:5n-3) et le DHA (C22:6n-3) sont bien élucidés dans la littérature. Ils jouent en effet, un rôle essentiel dans la prévention de nombreuses maladies neurodégénératives et cardiovasculaires. Ces acides gras polyinsaturés à longue chaîne sont majoritairement retrouvés dans des sources d’origines marines. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés d’une part à l’effet du complexe phospholipopeptidique provenant de l’hydrolyse enzymatique des têtes de saumon, sur l’anxiété et le stress oxydant dans le cadre d’une étude comportementale effectuée sur un modèle murin. D’autre part, nous avons mis en place une approche de double vectorisation, sous formes de nanoémulsions, visant à augmenter la biodisponibilité de deux molécules hydrophobes et bioactives (coenzyme Q10 et curcumine) en utilisant les lipides totaux (phospholipides et triacylglycérols) du complexe phospholipopeptidique riche en EPA et en DHA. Les résultats de ce travail ont montré que le CPLP, sa fraction lipidique et peptidique ont un effet anxiolytique à une dose de 600 mg de CPLP/jour pendant 14 jours de traitement. Il a également été démontré dans cette étude que l’hydrolysat peptidique du CPLP diminue significativement, à double dose, le stress oxydant en baissant le niveau endogène des espèces réactives de l’oxygène (ROS) dans les neurones. D’autre part, pour une utilisation thérapeutique, la biodisponibilité du CoQ10 vectorisé à forte dose est améliorée jusqu’à 38 fois par la formulation huileuse composée de lipides polaires du CPLP. Concernant la supplémentation classique en CoQ10 en tant que complément alimentaire, la formulation émulsionnée présente une meilleure disponibilité à dose aigüe, avec une concentration plasmatique deux fois plus élevée que la formulation de référence. Malgré une activité anticancéreuse reconnue pour la curcumine, sa faible solubilité diminue sa biodisponibilité et limite de ce fait son utilisation. La formulation nanoémulsionnée de curcumine contribue à inhiber la prolifération de cellules cancéreuses (MCF7) / The benefits of omega 3 fatty acids, mainly EPA (C20:5n-3) and DHA (C22:6n-3) are well understood in the literature. They indeed play an essential role in the prevention of many neurodegenerative and cardiovascular diseases. These polyunsaturated fatty acids are mostly found in marine sources. In this context, we were interested on the effects of phospholipopeptidic complex from the enzymatic hydrolysis of salmon heads on anxiety and oxidative stress using a behavioural study (mouse model). On the other hand, we have developed a double vectorization operating nanoemulsions, to increase the bioavailability of two hydrophobic and bioactive molecules (conenzyme Q10 and curcumine) by total lipids (phospholipids and triacylglycerols) from the phospholipopeptidic complex rich in EPA and DHA. The results of this study showed that the CPLP, its lipid and peptide fractions have an anxiolytic effect at a dose of 600 mg of CPLP / day for 14 days of treatment. It was also demonstrated that the peptide’s hydrolyzate ingested at double dose decreases significantly the oxidative stress by lowering the endogenous level of reactive oxygen species (ROS) in neurons. For therapeutic uses, the bioavailability of CoQ10 increased up to 38 times compared to referential formulation when verctorized at high dose in the oily formulation composed of CPLP’s total lipids. Regarding conventional CoQ10 supplementation as a dietary supplement, the emulsified formulation has a better availability at single dose, with plasma concentrations two times higher than the reference formulation. Although the anti-cancer activity of curcumine is highlighted, its low solubility and hence its low bioavailability, are factors limiting its use. The formulation of nanoemulsified curcumine allows a significant reduction in the proliferation of cancer cells (MCF7)

L'insuffisance rénale chronique (IRC) se caractérise par la diminution progressive et irréversible des fonctions renales. Elle s'accompagne d'une accumulation d'un ensemble de toxines responsable du syndrome urémique. Le syndrome urémique touche tous les organes, et de façon préoccupante le système cardiovasculaire. Il est associé à une dysfonction endothéliale, à la production d'un stress oxydant et d'une inflammation. L'objectif de cette thèse était d'identifier les mécanismes moléculaires responsables des complications du syndrome urémique. La première partie a tenté d'identifier des épissages alternatifs associés à l'IRC. Deux épissages alternatifs ont été identifiés. Cependant, le petit nombre d'épissages alternatifs trouvé au vue du nombre de gènes étudiés, nous permet de conclure que si l'IRC peut être responsable de l'apparition d'épissages alternatifs, ce phénomène n'est pas déterminant dans la régulation de l'expression des gènes responsable des complications de l'IRC. Dans la deuxième partie, nous avons montré par une étude clinique que le taux d'une toxine urémique, l'acide indole acétique (IAA), était associé à la mortalité et à la survenue d'événements cardio-vasculaires. In vitro, l'IAA induit un stress oxydant et un signal inflammatoire par l'induction de la cyclooxygénase 2 (COX-2). Une voie inflammatoire non génomique impliquant aryl hydrocarbon receptor (AhR), p38 MAPK et NF-κB est responsable de l'induction de la COX-2 endothéliale par l'IAA. Nos travaux ont identifié de nouvelles cibles thérapeutiques dont la modulation pourrait avoir un impact sur la mortalité cardiovasculaire des patients présentant une maladie rénale chronique. / Chronic kidney disease (CKD) is characterized by an irreversible decrease in kidney functions. Accumulation of uremic toxins is implicated in the uremic syndrome. Uremic syndrome affects all organs and particularly the cardiovascular system. The aim of this thesis was to identify and understand the molecular mechanisms implicated in the uremic syndrome.The first part attempted to ascertain the existence of alternative splice events associated with CKD. Two alternative splicing were identified. The small number of alternative splice events highlighted allows us to conclude that this phenomenon does not seem to be a key event in the modulation of gene expression during CKD.In the second part of this work, we demonstrated that the plasmatic concentration of an uremic toxin, Indole-3-acetic acid (IAA), is associated with all-cause mortality and major cardiovascular events. In vitro, we demonstrated that IAA induced endothelial cyclooxygenase-2 expression and endothelial oxidative stress production. IAA activated an endothelial Aryl hydrocarbon receptor/P38MAPK/NF-κB pathway. The activation of this inflammatory AHR dependant pathway could play a critical role in the increase of cardiovascular morbidity and mortality observed during CKD.Our work provides new therapeutic targets. The modulation of their activation could reduce cardiovascular mortality in patients with chronic kidney disease.

L’infection par le virus de l’hépatite C (VHC) évolue généralement vers le développement d’une hépatite C chronique, fréquemment associée à des perturbations métaboliques, (insulinorésistance et stéatose), et de la structure hépatique (fibrose et cirrhose), favorisant le développement d’un hépatocarcinome. Le stress oxydant semble étroitement lié à la progression de ces pathologies, notamment l’insulino-résistance. Or, les mécanismes moléculaires par lesquels le VHC module le stress oxydant restent confus, ainsi que l’effet réciproque du stress oxydant sur la réplication virale. Jusqu’à récemment, la modulation de ce stress a été étudiée in vitro dans des modèles non réplicatifs du VHC ou dans des modèles d’expression ectopiques des protéines virales. Peu d’études ont encore tenté de caractériser l’effet d’une infection complète et productive dans les cellules cibles naturelles du VHC, les hépatocytes. Mes travaux de recherche ont donc consisté à étudier la modulation de la balance redox cellulaire dans un modèle d’infection complet de type HCVcc, et dans les cellules hépatocytaires Huh7.5. Cette étude a permis de caractériser le stress oxydant dans ce modèle, mais surtout d’identifier un antioxydant à activité pro-virale, la glutathion peroxydase 4 (GPx4). En effet, nous avons observé une stimulation viro-induite de l’expression et de l’activité de GPx4, seule enzyme capable de détoxifier les lipides membranaires oxydés. L’expression de cette enzyme semble nécessaire à la réplication ainsi qu’à l’infectivité virale. Son importance pour le VHC résiderait dans son activité catalytique permettant de maintenir l’intégrité des lipides cellulaires nécessaire au cycle viral / Chronic infection with Hepatitis C virus (HCV) is frequently associated with metabolic disturbances (insulin-resistance and steatosis) as well as with changes to hepatic structure (fibrosis and cirrhosis) that favor hepatocellular carcinogenesis. Insulin resistance is in particular linked to oxidative stress, which is thought to play a key role in driving disease progression. However, molecular mechanisms by which HCV regulates oxidative stress are still unclear and reciprocally, the effect of oxidative stress on viral life cycle is not well understood. Until recently, induction of oxidative stress by HCV has mainly been investigated in non replicative in vitro models or in cell systems expressing viral proteins alone. Few studies have yet investigated oxidative stress in the context of productive HCV infection. My work consisted of studying the modulation of the cellular redox system using the HCVcc infection model, based on a replicative HCV isolate and the hepatoma cell line Huh7.5. This work provided a broad characterization of how HCV induces and prevents oxidative stress and identified glutathion peroxidase 4 (GPx4) as a pro-viral antioxydant enzyme. Indeed, we observed an HCVinduced upregulation of expression and activity of GPx4. We also demonstrated that GPx4 expression is required for viral replication and infectivity. As GPx4 possesses a particular catalytic activity, which is the detoxification of oxidized membrane lipids, we investigated the impact of the accumulation of oxidized lipids on HCV replication. These studies showed that GPx4 is an important host factor for HCV life cycle by maintaining membrane lipid integrity in an oxidative cellular environment

La photosynthèse oxygénique peut être le lieu de formation des Formes Réactives de l’Oxygéne (FROs). Les FROs altèrent toutes les macromolécules de la cellule, générant ainsi un stress oxydant. Toute perturbation du métabolisme cellulaire peut conduire à ce type de stress. Les cyanobactérie sétant les premiers organismes à avoir émis de l’oxygène sur terre, elles ont du développer très tôt au cours de l’évolution des mécanismes de perception et de défense pour lutter contre ce stress. Nous nous sommes intéressés à l’étude des mécanismes qui permettent à la cyanobactérie filamentuse et diazotrophe Anabaena PCC 7120 de s’adapter à diverses conditions de stress et de carence : stress oxydant, carence en fer et en azote combiné. En réponse à une carence en azote combiné, elle différencie en 24 h des hétérocystes : cellules spécialisées dans la fixation de l’azote atmosphérique. Nous avons étudié la réponse transcriptomique globale de cette bactérie à la fois au stress oxydant et à la carence en fer et nous avons établit la connection existant entre ces deux stress. Nous avons pu identifier le régulateur transcriptionnel pleiotrope impliqué dans la perception et la signalisation du stress peroxyde et nous en avons élucidé le mécanisme d’action. Nous avons également étudié une Ser/Thr kinase qui joue un rôle important à la fois dans la réponse au stress oxydant et à la carence en azote combiné. Notre étude a montré que cette kinase pourrait être le lien moléculaire entre ces deux conditions, puisque une cible potentielle de cette kinase semble être la protéine HetR qui est le régulateur clé du processus de différenciation cellulaire. / Oxygenic photosynthesis may generate Reactive forms of Oxygéne (ROS). These reactive oxygen species can damage all the macromolecules of the cell, inducing oxidative stress. Any disruption of cellular metabolism can lead to oxidant damage. Cyanobacteria were the first organisms producing oxygen on Earth, they therefore had to develop very early during evolution the mechanisms of perception and defence to cope with this tstress. We are interested in studying the mechanisms that allow the diazotrophic filamentous cyanobacterium Anabaena PCC 7120 to adapt to various conditions of stress and stravations: oxidative stress, iron and combined nitrogen starvations. Anabaena PCC 7120 is a simple model for the study of cell differentiation. In response to combined nitrogen stravation it can differentiate heterocysts, cell specialized in molecular nitrogen fixation. We studied the global transcriptomic response of this bacterium to both oxidative stress and iron deficiency and we establish the crosstalk between these two stresses. We were able to identify the global transcriptional regulator involved in the perception and in the signaling of a peroxide stress. Its mechanism of action was elucidated. We also studied a Ser / Thr kinase that plays an important role both in the response to oxidative stress and combined nitrogen stravation. Our study showed that this kinase may be the molecular link between these two conditions, as a potential target of this kinase appears to be the HetR protein which is the key regulator of cellular differentiation process.

L'acide arachidonique (AA, C20 :4, n-6) et l'acide docosahexaènoïque (DHA, C22 :6, n-3) sont présents en quantités importantes dans les membranes phospholipidiques. Lors d'un stress oxydant, ces acides gras polyinsaturés sont métabolisés en composés de structure tetrahydrofuranique appelés isofuranes (IsoFs) pour l'AA et neurofuranes (NeuroFs) pour le DHA. Nous nous sommes intéressés à la synthèse de ce type de composés afin d'accéder à de nouveaux biomarqueurs du stress oxydant. Dans ce même objectif, nous nous sommes également penchés sur la synthèse de potentielles structures analogues dérivant de l'acide adrénique (AdA, C22 :4, n-6), que nous avons nommées dihomo-isofuranes (dihomo-IsoFs). / Arachidonic acid (AA, C20 :4, n-6) and docosahexaenoïc acid (DHA, C22 :6, n-3) are phospholipidic membranes polyinsaturated fatty acids. During and oxidative stress, these are metabolized into tetrahydrofuran-containing compounds, known as isofurans (IsoFs) for AA and neurofurans (NeuroFs) for DHA. We were interested in the total synthesis of these compounds in the aim of getting access to novel biomarkers of the oxidative stress. Towards the same goal, we envisaged the total synthesis of potential analog structures coming from adrenic acid (AdA, C22 :4, n-6), that we named dihomo-isofurans (dihomo-IsoFs).

Les complications cardiovasculaires au décours du syndrome métabolique ou le diabète, sont une conséquence directe de l'installation d'un stress oxydant, dont la progression est associée à une augmentation de la production de radicaux libres et des composés de dégradation des molécules biologiques, parallèlement à une diminution des défenses antioxydantes. Ces pathologies, enjeux important de santé publique, suscitent la recherche de méthodes de prévention ou de traitement. Dans ce contexte notre 1er objectif a été de développer deux modèles chez le rat, mimant les conditions du syndrome métabolique et du diabète, le premier par administration d'un régime ou d'une boisson riches en fructose, le deuxième étant induit par voie chimique. Notre 2ème objectif a été de préparer des extraits riches en phycocyanines d'un antioxydant naturel, la spiruline, et de les évaluer dans ces deux modèles expérimentaux. Les résultats ont montré l'effet bénéfique de la spiruline sur la diminution de la glycémie, l'amélioration de l'insulinémie et du profil lipidique, ainsi que sur le renforcement des défenses antioxydantes et l'amélioration de la récupération fonctionnelle du myocarde après ischémie/reperfusion. Notre 3ème objectif a été de d'évaluer la capacité antioxydante et cardioprotectrice de nouveaux dérivés polyphénoliques. Une trentaine de nouveaux flavonols ont été isolés au Laboratoire, les meilleurs résultats ont été obtenus avec ceux portant un groupement ionisable en C6, et des groupements méthoxy en C3' et C5', apportant une meilleure solubilité et une plus faible cytotoxicité. / Cardiovascular disorders related to metabolic syndrome or diabetes are a direct consequence of the installation of oxidative stress, which progress is associated with free radicals overproduction and increase of biomolecules degradation, in parallel with lowered antioxidant defenses. These pathologies represent a considerable public health problem, and research to improve prevention and treatment is strongly encouraged. In this context, our 1st objective was to develop two models in vivo, mimicking on rats metabolic syndrome and diabetes conditions, one by administration of a fructose-enriched diet or drink, the second being chemically induced. Our 2nd objective was to prepare phycocyanine-rich extracts of spirulina, a natural antioxidant, and to evaluate their properties on the two experimental animal models. Results showed the beneficial effect of spirulina on glycemia decrease, insulinemia improvement and lipid profile, accompanied by and increase of the antioxidant defenses and an improvement of myocardial functional recovery after ischaemia/reperfusion. Our 3rd objective was of to evaluate the antioxidant and cardioprotective capacities of new polyphenol derivatives. Around thirty new flavonols have been isolated in our Laboratory; best results were obtained with molecules bearing an ionizable group in C6 position, and methoxy groups in C3' and C5', leading to better solubility and lower cytotoxicity. Finally, the 4th objective was to quantify the therapeutic and cardioprotective potential of hybrid compounds, associating an antioxidant pattern with an antidiabetic molecule.

Ce mémoire de thèse confidentiel porte sur la valorisation phytochimique et biologique de plantes tropicales. Il s’inscrit dans le cadre d’une procédure de validation des acquis de l’expérience et retrace 14 ans de travaux de recherche appliquée pour la mise sur le marché de nouveaux actifs végétaux destinés à l’industrie dermo cosmétique ainsi que des recherches fondamentales. Ce travail a permis le développement de nouveaux actifs, à forte valeur ajoutée, issus de plantes de Madagascar par la valorisation de nombreux métabolites secondaires tels que les polyphénols (flavonoïdes, tannins, dérivés d’acide chlorogénique) et les triterpènes pentacycliques. Cette activité centrale de recherche s’accompagne d’activités essentielles liées à la maitrise de la ressource végétale en lien avec les actions de développement durable, de la recherche phytochimique, du développement de procédé et du positionnement biologique. Il est illustré entre autre le développement d’extraits issus de Buddleja axillaris, Vernonia appendiculata et les derniers travaux sur la plante Centella asiatica. / This confidential memory thesis focuses on phytochemical and biological enhancement of tropical plants. It is part of a process of validation of experience and retraces 14 years of applied research for the development of new plant extract for cosmetics industry and elemental research.This work enabled the development of new actives, with high value, from Madagascar plants by enhancement of secondary metabolites such as polyphenols (flavonoids, tannins, chlorogenic acid derivatives) and pentacyclic triterpenes. This important activity goes along with essential activities related to the mastery of plant resources in line with the sustainable development actions, phytochemical research, process development and biological positioning. It is illustrated, among other developing, extracts from Buddleja axillaris, Vernonia appendiculata and the latest work on the plant Centella asiatica.

L’arthrose est une maladie dégénérative de l’articulation caractérisée par une dégradation du cartilage, une inflammation de la membrane synoviale et un remodelage de l’os sous-chondral. En conditions physiologiques, les chondrocytes, seul type cellulaire du cartilage, sont en hypoxie (≈ 2% d’oxygène). Le cartilage étant un tissu avascularisé, il existe un gradient de concentration en oxygène au sein des différentes couches du cartilage. Lors du développement de l’arthrose, la dégradation du cartilage provoque une rupture de ce gradient, exposant ainsi les cellules des couches profondes à des concentrations en oxygène beaucoup plus élevées et induisant des modifications de leur métabolisme, ce qui induit leur dysfonction. Le syndrome métabolique est défini par un ensemble de perturbations glucidiques, lipidiques et vasculaires menant au développement de maladies cardiovasculaires et au diabète de type 2. Récemment, un lien entre arthrose et syndrome métabolique a été suggéré, introduisant une notion d’arthrose métabolique. Au cours de cette étude, nous nous sommes intéressés au lien entre arthrose, syndrome métabolique et stress oxydant induit par de fortes concentrations de glucose. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié les effets in vitro de 25 mM de glucose sur une lignée de chondrocytes humains immortalisés (T/C28a2), en hypoxie (2% d’oxygène) et en normoxie (21% d’oxygène). Nous avons montré que le glucose à 25 mM induisait la production d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) et de l’azote, l’activation de la caspase 3, la production d’interleukine 6 (IL-6), la diminution de l’activité lysyl oxydase (LOX), qui est impliquée dans les liaisons de pontage des fibres de collagène et d’élastine, ainsi que l’activation du système thiorédoxine (Trx). Ce dernier est un système de défense anti-oxydant endogène composé de la thiorédoxine, de la thiorédoxine réductase (TR) et de Txnip, qui intervient dans le maintien de l’homéostasie cellulaire en réduisant les protéines oxydées, contrôlant ainsi l’environnement redox des cellules. Les effets du glucose 25 mM ont été observés dans les deux conditions d’oxygène étudiées, cependant la réponse cellulaire en normoxie était plus précoce qu’en hypoxie. Nous avons également pu mettre en évidence un rôle de régulateur négatif de la Trx-1 sur la production d’IL-6 faisant intervenir la voie de signalisation p38MAPK. Dans la deuxième partie de ce travail, nous nous sommes intéressés aux effets de l’apport exogène de resvératrol sur les modifications induites par le glucose à 25 mM. Le resvératrol (3,4’,5-trihydroxystilbène) est un polyphénol de la famille des stilbènes, connu pour ses multiples propriétés anti-oxydantes, anti-inflammatoires, anti-diabétiques et anti-cancer. Nous avons pu observer que le resvératrol à 25 μM était capable de diminuer les effets délétères provoqués par le glucose à 25 mM. Cependant, la biodisponibilité du resvératrol est très limitée, empêchant son utilisation en thérapeutique humaine. Par conséquent, dans la troisième partie de cette étude, nous nous sommes intéressés au développement de nouvelles formulations galéniques de resvératrol (nano-émulsions (NE)) et à leurs effets sur un modèle de cellules endothéliales aortiques bovines (BAEC), sur les T/C28a2 ainsi que sur des chondrocytes humains en culture primaire provenant de cartilage de patients arthrosiques. Nous avons montré qu’une des NE permettait d’augmenter le passage intracellulaire de resvératrol dans les deux modèles étudiés et d’en potentialiser les effets protecteurs contre un stress oxydant. Cette NE s’est également montrée efficace dans le rétablissement de l’activité LOX dans les cellules de patients arthrosiques. En conclusion, nous avons montré que le glucose à 25 mM avait des effets délétères sur les chondrocytes de la lignée T/C28a2 et que l’apport exogène de resvératrol permettait de lutter contre ses effets. (...) / Osteoarthritis (OA) is a degenerative joint disease characterized by cartilage degradation, inflammation of synovial membrane and subchondral bone remodelling. Under physiological conditions, chondrocytes - the only cell type found in cartilage - are under hypoxia (around 2% of oxygen). As cartilage is an avascular tissue, an oxygen gradient is established from the superficial to the deeper layers. During OA development, cartilage degradation is responsible for a break in this gradient; consequently, cells from the deepest layers are exposed to higher oxygen concentrations inducing modifications in cell metabolism leading to their dysfunction. Metabolic syndrome (MetS) is defined by a cluster of factors (impairment of glucose and lipid metabolism, vascular dysfunctions…) leading to cardiovascular diseases and type 2 diabetes development. Recently, a link between OA and MetS has been suggested, introducing a notion of metabolic OA. We have focused our study on the link between OA, MetS and oxidative stress induced by high glucose concentrations. In the first part of this study, we have determined the in vitro effects of 25 mM glucose on an immortalized human chondrocyte cell line (T/C28a2), under hypoxia (2% oxygen) and normoxia (21% oxygen). We demonstrated that 25 mM glucose induced radical oxygen species (ROS) and nitric oxide production, caspase 3 activation, interleukin 6 (IL-6) production, decrease in lysyl oxidase (LOX) activity (involved in type II collagen crosslinks), and activation of the thioredoxin (Trx) system. Trx system is an endogenous anti-oxidant system, composed by thioredoxin, thioredoxin reductase (TR) and Txnip; it is involved in cellular homeostasis by reducing oxidized proteins, thereby controlling cellular redox environment. Effects of 25 mM glucose have been observed under both oxygen conditions; nevertheless, cellular response under normoxia underwent earlier than under hypoxia. We have also highlighted Trx-1 as a negative regulator of IL-6 production through p38MAPK signalling pathway. In the second part of this study, we have focused our work on the effects of the addition of an exogenous antioxidant, i.e. resveratrol, on the modifications induced by 25 mM glucose. Indeed, resveratrol (3,4’,5-trihydroxystilbene) is a polyphenol of the stilbene family, known for its multiple anti-inflammatory, anti-oxidative, anti-diabetes and anti-cancer properties. We have observed that 25 μM resveratrol was able to decrease deleterious effects induced by 25 mM glucose. However, resveratrol bioavailability is very low, avoiding its use in human therapeutic strategy. Consequently, in the third part of this study, we have developed new galenic formulations of resveratrol, i.e. nano-emulsions (NEs) and determined their effects on a bovine aortic endothelial cells (BAEC) model, on T/C28a2 cells and also on primary cultures of human chondrocytes from osteoarthritic cartilages. One of our NEs was able to increase resveratrol intracellular passage in both cellular models, and to increase the protective effects of resveratrol against oxidative stress. This NE was also efficient in the normalization of LOX activity in osteoarthritic chondrocytes. To conclude, we have demonstrated that 25 mM glucose induced deleterious effects on chondrocytes of the T/C28a2 cell line, and that an exogenous supply in resveratrol allowed to counteract these effects. Development of a new galenic formulation of resveratrol opens new interesting prospects in human therapeutic strategy against OA associated with MetS.

Les mécanismes impliqués dans les adaptations du phénotype métabolique musculaire au cours de l’exercice physique restent imparfaitement connus. Nous nous sommes intéressés au concept d’hormèse mitochondriale qui se définit comme un stress métabolique activant les voies de signalisation menant à une activation mitochondriale.En première partie, nous avons validé l’utilisation d’un nouveau système de mesure des échanges gazeux chez le rat au cours de différents exercices sur tapis roulant, et démontré que pour une vitesse de course sous maximale, un exercice en descente sollicite le système cardiovasculaire de façon modérée sans altérer la fonction mitochondriale musculaire, ni augmenter la production de radicaux libres oxygénés.En deuxième partie, nous avons montré qu’un découplage mitochondrial provoqué par un traitement des rats au 2,3-dinitrophénol (DNP) pendant 3 semaines engendre des adaptations métaboliques menant à l’augmentation de la masse mitochondriale du muscle squelettique. Ces animaux ont une capacité à l’exercice diminuée, malgré une augmentation de leur VO2max.Pour finir, nous avons montré qu’un préconditionnement par l’exercice protège la mitochondrie musculaire squelettique des effets délétères de l’ischémie-reperfusion. L’exercice semble activer le métabolisme via un phénomène d’hormèse mitochondriale permettant la protection musculaire. En conclusion, cette thèse nous montre d’une part l’importance de la mitochondrie (aspect quantitatif mais surtout qualitatif) en terme de limitation à l’exercice, et d’autre part nous suggère que l'optimisation du fonctionnement mitochondrial pourrait être une bonne garantie pour pouvoir lutter efficacement contre les stress, notamment oxydatifs, auxquels l'organisme est soumis en (quasi)permanence. / The mechanisms regulating the metabolic phenotype adaptations in skeletal muscle during physical exercise is still unknown.We studied the mitochondrial hormesis phenomenon that could be defined as a metabolic stress activating the signaling pathways leading to a mitochondrial stimulation (mitochondrial biogenesis).In the first part, we validated the utilization of a new system determining the gas exchange in rat during a treadmill exhaustive exercise. We showed that a submaximal downhill exercise activate moderately the cardiovascular system, without mitochondrial functional impairments and without any augmentation of the systemic ROS production. In the second part, we showed that a mitochondrial uncoupling following a dinitrophenol treatment during 3 weeks in rats induced some metabolic adaptations leading to a higher mitochondrial mass in skeletal muscle. The exercise capacity of these animals is reduced whereas the maximal oxygen consumption is higher.In the last part, we showed that a preconditioning protocol with an acute exercise protected the skeletal muscle mitochondria from the deleterious effects of ischemia-reperfusion. This exercise seems to activate the muscular metabolism via a phenomenon of mitochondrial hormesis activation, allowing an efficient muscular protection.In conclusion, this thesis shows the importance of the mitochondria in terms of qualitative and quantitative aspects and shows the participation of this organelle in the exercise limitation. Moreover, these works suggest that the optimization of the mitochondrial function could be a good guarantee in order to efficiently fight against oxidative stress at the level of the whole organism.