La drépanocytose est une hémoglobinopathie grave caractérisée par des crises vaso-occlusives (CVOs) récurrentes et douloureuses ainsi que par une anémie hémolytique notamment dues à une inflammation vasculaire et un stress oxydant chroniques. Le caractère imprévisible des CVOs et les dommages tissulaires sévères et multifocaux subséquents rendent extrêmement difficile l'établissement d'un traitement efficace, expliquant pourquoi, à ce jour, il n'existe encore aucun traitement curatif applicable à l'ensemble de la population drépanocytaire. Sur la base de travaux réalisés précédemment dans d'autres maladies, l'objectif de ce projet était de tester l'hypothèse d'effets modulateurs favorables de l'activité physique régulière d'une part et de vérifier l'implication d'un modulateur du stress oxydant et de l'inflammation, le RAGE (Receptor of advanced glycation end products) d'autre part, dans la drépanocytose. La 1ère étude montre qu'un entrainement sur roue d'activité pouvait améliorer le métabolisme du NO pulmonaire et limiter le stress oxydant cardiaque ainsi que l'hémolyse chez un modèle murin modérément sévère de drépanocytose, la souris SAD. Par la suite nous avons réalisé une étude de caractérisation phénotypique du modèle Townes plus sévère, afin de cibler plus précisément les molécules et organes d'intérêt et d'optimiser les deux derniers protocoles portant sur ce modèle de souris. L'étude 3 complète alors la 1ère étude en mettant en évidence une amélioration de l'oxygénation veineuse et une baisse de l'inflammation systémique et rénale ainsi que de la congestion splénique par l'entrainement sportif chez les souris Townes, à l'état stable. Enfin la 4ème étude démontre une implication importante des RAGEs dans la physiopathologie drépanocytaire. En effet, l'inhibition spécifique de ces récepteurs semble limiter les processus hémolytiques, l'expression hépatique et rénale de marqueurs du stress oxydant et de l'inflammation et stimuler l'expression d'eNOS ainsi que la concentration plasmatique en métabolites du NO chez les souris Townes. Il ressort de ce travail de thèse, des éléments prometteurs quant à l'utilisation thérapeutique de l'entrainement sportif ou de l'inactivation des RAGEs dans la drépanocytose bien que des études complémentaires chez l'Homme et la souris soient respectivement nécessaires avant de confirmer ces conclusions / Sickle cell disease (SCD) is a severe hemoglobinopathy punctuated by recurrent painful vaso-occlusive crises (VOC) and by hemolytic anemia mainly due to chronic vascular inflammation and oxidative stress. VOCs are unpredictable and lead to serious multifocal organ damages making difficult the development of effective treatment and explaining why there is still no curative therapy applicable to the entire SCD population. Based on previous studies, the aim of this work was to characterize the effects of i) moderate exercise training ii) the contribution of RAGE (Receptor for advanced glycation end products) which is a modulator of oxidative stress and inflammation, to the vicious circle of SCD. The first study shows that voluntary wheel running improved NO metabolism in lungs and blunted cardiac oxidative stress and hemolysis in SAD mice presenting a mild phenotype of SCD. We then proceed to a phenotypic characterization of a severe SCD mouse model (Townes) to target more precisely molecules and organs of interest in order to optimize following protocols. The third study completes data from the first study in highlighting a better venous oxygenation, a decrease in systemic and renal inflammation and a limited splenic congestion after exercise training in sickle Townes mice. Ultimately, the fourth study highlights the involvement of RAGE in the SCD pathophysiology. Indeed, specific inhibition of RAGE may reduce hemolysis, blunt expression of oxidative stress and inflammation markers in the liver and kidney and stimulates endothelial NO synthase as well as plasma NO metabolites in sickle Townes mice. It has emerged from this work promising new data regarding the therapeutic use of exercise training or RAGE inhibition in SCD. Nonetheless, additional studies on humans are required before confirming our conclusions

La dispersion, c’est-à-dire le déplacement d’un individu entre deux sites de reproduction, est un processus clé pour la dynamique des métapopulations et les flux de gènes. Son succès peut être modulé par des différences de phénotype ou syndromes de dispersion. Cependant, les contraintes environnementales (externes) et physiologiques (internes) qui sous-tendent ces syndromes restent mal connus. Ce projet vise à clarifier l’impact des variations environnementales et des contraintes oxydatives (liées aux espèces réactives de l’oxygène produites durant la respiration) sur les phénotypes associés à la dispersion chez un passereau, le gobemouche à collier Ficedula albicollis. La demande énergétique a été expérimentalement (i) augmentée en manipulant la surface alaire ou (ii) diminuée par une supplémentation en nourriture. L’équilibre oxydo-réducteur des gobemouches en reproduction est influencé par des interactions complexes entre facteurs intrinsèques (statut de dispersion) et extrinsèques (densité de couples reproducteurs, année, traitement expérimental). La capacité antioxydante dépend principalement des différences permanentes entre individus, alors que les pro-oxydants présentent de grandes variations intra-individu. Les variations environnementales et les contraintes énergétiques modulent aussi les différences de succès reproducteur et de comportement parental liées au statut de dispersion. Nos résultats confirment que les oiseaux dispersants et philopatriques diffèrent dans leur gestion de l’équilibre oxydo-réducteur lorsqu’il est en compétition avec l’investissement reproducteur. Ces différences pourraient avoir des conséquences à long terme sur la valeur sélective et compenser les différences de succès reproducteur entre individus dispersants et philopatriques dans les habitats de faible qualité. Ce travail souligne que les traits associés à la dispersion sont souvent déterminés par des normes de réaction à l’environnement et non des différences fixées entre individus, et améliore notre compréhension des syndromes de dispersion / Dispersal, i.e. individual movement between breeding sites, is a key process for metapopulation dynamics and gene flow. Its success can be modulated by phenotypic differences between dispersing and philopatric individuals, or dispersal syndromes. However, the environmental (external) and physiological (internal) constraints underlying such syndromes remain poorly known. This project aimed at clarifying the impact of environmental variation and oxidative constraints, linked to the reactive oxygen species produced during respiration, on phenotypes associated to dispersal in a passerine bird, the collared flycatcher Ficedulla albicollis. Energetic demand was experimentally (i) increased through a wing load manipulation or (ii) relieved through food supplementation. The oxidative balance of breeding flycatchers was influenced by complex interactions of dispersal status and extrinsic factors (breeding density, year, experimental treatments). Interestingly, antioxidant capacity was influenced both by permanent individual differences and by food availability, whereas measures of pro-oxidants were highly variables within individuals. Environmental variation and energetic constraints also modulated the differences in reproduction associated with dispersal: dispersing and philopatric birds differ in their management of the oxidative balance when it is competing with reproductive investment. This thesis highlights that reaction norms, rather than fixed differences, often shape traits associated to dispersal

Les polyphénols, micronutriments abondants dans notre alimentation, sont bien connus pour leurs propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires et leur consommation a été associée à un moindre risque de maladies chroniques (maladies cardiovasculaires, cancers…). Ces composés suscitent un intérêt croissant dans le domaine de la santé digestive. En effet, les polyphénols sont faiblement absorbés au niveau de l’intestin grêle et sont présents en quantité relativement importante dans le côlon. Les polyphénols et leurs métabolites pourraient donc exercer des effets bénéfiques à ce niveau. Des études expérimentales récentes suggèrent que les polyphénols pourraient aider à prévenir ou retarder la progression de l’inflammation colique. Le raisin est l’un des fruits les plus riches en polyphénols. Divers co-produits du raisin ont montré des effets bénéfiques vis-à-vis de différentes situations d'inflammation, effets souvent attribués à leur richesse en composés polyphénoliques. Les objectifs de cette thèse étaient tout d’abord d’évaluer l’impact du régime de base sur le développement de l’inflammation colique induite par le sulfate de dextran sodique (DSS) chez le rat (1) puis d’évaluer les effets d’une supplémentation nutritionnelle en extraits de marc de raisin (EMR) riches en polyphénols dans la prévention de l’inflammation colique induite par le DSS (2). Pour cela, des rats Wistar ont été nourris ad libitum durant 21 jours avec un régime standard ou un régime semi-synthétique (1) ou les animaux ont été nourris avec un régime semi-synthétique supplémenté ou non avec un EMR (2). Dans tous les cas, l’inflammation colique a été induite par administration de DSS à 4% dans l’eau de boisson pendant les 7 derniers jours de l’expérimentation. Les effets ont été évalués au niveau colique par analyse histologique, détermination de différents marqueurs de l'inflammation et de la défense antioxydante et évaluation de l'expression de différents gènes impliqués dans l’inflammation et le stress oxydant.La consommation préventive de trois EMRs, issus de deux cépages différents (Alicante et Pinot) exerce des effets bénéfiques sur le développement de l’inflammation colique induite par le DSS. Globalement, la consommation à titre préventif d’EMRs prévient la perte de poids, retarde l’apparition des symptômes de la maladie et limite le développement des atteintes tissulaires induites par le DSS. Les EMRs atténuent l’inflammation comme en témoigne la diminution de l’activité de la MPO et le maintien des taux coliques en cytokines pro-inflammatoires au niveau des animaux témoins. De plus, ces EMRs modulent les activités des enzymes antioxydantes. Les EMRs limitent également la surexpression de plusieurs gènes impliqués dans la réponse inflammatoires et le stress oxydant (COX-2, iNOS, ICAM-1, MMP-9…). De plus, nous avons montré que les EMRs provenant du cépage Alicante exercent des effets protecteurs plus marqués que l’EMR Pinot.Ainsi, ces résultats soulignent d’une part l’influence du régime alimentaire de base dans l’induction de l’inflammation colique. D’autre part, la consommation à titre préventif d’EMRs exerce des effets protecteurs sur le développement de l'inflammation colique induite par le DSS via la modulation de marqueurs de l’inflammation et de la défense antioxydante. Ces résultats pourraient permettre d’envisager de nouvelles stratégies nutritionnelles dans la prévention des maladies inflammatoires de l’intestin. / Polyphenols are abundant micronutrients in plant foods, where they have been associated with lower risk of chronic diseases from cancer to cardiovascular disease. The beneficial health effects of polyphenols have been attributed to their antioxidant and anti-inflammatory properties. Several studies point to a promising role of these micronutrients in inflammatory bowel disease (IBD), as given that a large fraction of dietary polyphenols reach the colon, polyphenols and their metabolites could exert beneficial effects locally at this level. Recent experimental data suggest that polyphenols could help prevent or delay the progression of intestinal inflammation. Grape is one of the richest sources of polyphenols, and various grape products have demonstrated beneficial effects in various chronic diseases. These effects are often attributed to grape polyphenolic compounds.This thesis aimed (1) to evaluate the impact of purified and non-purified basal diets on the development of dextran sodium sulfate (DSS)-induced colitis in the rat, then (2) to evaluate the effects of preventive consumption of polyphenol-rich red grape pomace extracts (GPEs) on DSS-induced colitis. Rats were fed for 21 days with (1) a non-purified or purified diet or (2) GPE-enriched purified diet, and colitis was induced by DSS administration in drinking water (4% w/v) during the last 7 days of the experimental design. The effects on colitis development were assessed by histological analysis, determination of various markers of inflammation and oxidative stress, and evaluation of the expression of various genes implicated in this disorder.DSS induced a more marked colitis in rats receiving the purified diet than the non-purified diet. Indeed, rats receiving the purified diet, the inflammation was characterized by decreased appetite and weight gain, early onset of disease (diarrhea and rectal bleeding), and colon shortening. In rats fed the purified diet, DSS also induced marked histological colonic damage and increased MPO activity. In these animals, DSS also modulated oxidative status by affecting antioxidant enzyme activities. Furthermore, DSS-induced inflammation was associated with increased pro-inflammatory cytokine levels and decreased anti-inflammatory cytokine levels in colonic tissue, together with upregulation of the expression of various genes (iNOS, ICAM-1 and MMP-9).Preventive consumption of three GPEs from two different grape varieties (Alicante and Pinot) showed beneficial effects on DSS-induced colitis development. Overall, preventive dietary GPE supplementation delayed the onset of colitis symptoms and limited the extent of weight loss and colonic mucosa damage. GPE administration reduced inflammation (as evidenced by a decrease in MPO activity) and kept colonic pro-inflammatory cytokines at near-control levels. In addition, the three GPEs modulated antioxidant enzyme activities and limited the overexpression of several genes involved in DSS-induced inflammatory response and oxidative stress (COX-2, iNOS, ICAM-1, MMP-9). Moreover, Alicante-variety GPEs exerted stronger protective effects than Pinot-variety GPEs.These results highlighted (1) the influence of basal diet on induction of colonic inflammation and (2) that preventive consumption of GPEs exerted protective effects against colitis development by modulating inflammatory processes and oxidative stress markers. These findings open up perspectives for new preventive nutritional strategies in colonic inflammation management.

Environ 30% des CDS prédits d'un génome code pour des protéines de fonction inconnue ou hypothétiques. La compréhension du rôle de ces protéines est donc l'un des grands challenges de la communauté scientifique.L'objectif principal de cette thèse est de comprendre la fonction de six protéines de fonction inconnue spécifiques de l'anaérobiose formant un complexe, appelé complexe ORP chez Desulfovibrio vulgaris Hildenborough (DvH). Ce système est répandu dans de nombreuses espèces anaérobies, et certaines de ses protéines possèdent des homologies significatives avec des protéines impliquées dans la division cellulaire.Des outils de microscopie dédiés à l'anaérobiose ont été développés au cours de cette thèse et ont permis, pour la première fois, l'observation du cycle cellulaire de DvH. L'étude de l'effet de l'oxygène à l'échelle de la cellule unique a montré une inhibition réversible de la division cellulaire en présence d'oxygène révélant une nouvelle stratégie impliquée dans l'aérotolérance de DvH.Chez DvH, le complexe ORP est codé par des gènes organisés en deux opérons divergents, orp1 et orp2, dont la transcription est gouvernée par l'ARN polymérase sigma54, le facteur de transcription IHF et l'activateur de transcription DVU2106.La diminution de la quantité de complexe ORP conduit à une hétérogénéité de la taille des cellules en accord avec un rôle potentiel du complexe dans le contrôle de la division cellulaire. Alors que l'absence de certaines protéines ORP n'affecte pas de manière significative la division de la bactérie en anaérobiose, la protéine DVU2109 présente une localisation dynamique au cours du cycle cellulaire et semble être essentielle chez DvH. / Up to now, approximately 30% of the predicted CDS in genomes encode for hypothetical or unknown function proteins. Understanding the role and the function of these proteins is now a major challenge for the scientific community.The main objective of this thesis is to determine the function of six proteins of unknown function specific of anaerobiosis and able to forming a multiprotein complex in Desulfovibrio vulgaris Hildenborough (DvH), named the ORP complex. This system is widely found in many anaerobic microorganisms, and some proteins of this system have significant homologies with proteins involved in cell division.Tools for microscopy in anaerobiosis have been developed during this thesis and have allowed observation, for the first time, of a complete DvH cell cycle. The study of oxygen effect on DvH at a single cell level has showed a reversible inhibition of cell division during oxygen exposure revealing a new strategy involved in DvH aerotolerance.In DvH, the ORP complex is encoding by genes organized in two divergent operons, orp1 and orp2, whose transcription is governed by sigma 54 RNA polymerase, the transcription factor IHF and the transcriptional regulator DVU2106. The decreased in the amount of ORP complex leads to heterogeneity of the cell size in accordance with a potential role of this complex in the spatio-temporal control of DvH cell division. While the absence of the majority of ORP proteins doesn't significantly affect DvH division in anaerobic conditions, the protein DVU2109 has a dynamic location during cell cycle and appears to be essential in the cell.

Les propriétés exceptionnelles des nanotubes de carbone (CNT) attirent de nombreux industriels dans les domaines de la microélectronique, des matériaux ou de la nanomédecine. Néanmoins, le risque sanitaire lié à ce nanomatériau reste encore mal compris. Des profils toxicologiques différents, dépendant des caractéristiques physico-Chimiques des CNT, ont été mis en évidence. Une approche « safer by design » est proposée, afin d’identifier les paramètres pouvant, dès la conception des CNT, pour limiter le risque sanitaire. Dans ce contexte, cette thèse avait pour objectif d’étudier l’impact sur la réponse in vitro d’une lignée de macrophages murins (RAW 264.7) de deux traitements de post-Production de CNT : la fonctionnalisation acide et le recuit haute température.Les groupements acides en surface des CNT fonctionnalisés ont entrainé une augmentation de la réponse pro-Inflammatoire sans influencer significativement la cytotoxicité. D’un autre côté, la fonctionnalisation acide, principalement par l’élimination des impuretés métalliques, a permis de diminuer le stress oxydant. Les CNT recuits à haute température étaient à l’origine d’une réponse pro-Inflammatoire plus importante que les CNT bruts, confirmant lasensibilité de cette réponse biologique à la chimie de surface. En revanche, le recuit n’a pas diminué significativement le stress oxydant malgré la purification des CNT, suggérant l’importance des défauts de structure sur cette réponse biologique. La fonctionnalisation acide de nano-Graphite et de noir de carbone a eu un impact similaire à celle des CNT sur l’activité biologique des macrophages. La comparaison de ces trois nanomatériaux fonctionnalisés semble s’accorder avec le paradigme mettant en exergue la toxicité spécifique des fibres et des plaquettes. Enfin, afin de compléter ces résultats, des études exploratoires sur les interférences entre les tests de toxicité et les CNT, ainsi que sur le stress oxydant, ont été conduites. / Due to their exceptional properties, carbon nanotubes (CNT) have aroused a huge interest among in industrial fields such as microelectronics, material science and nanomedicine. Nevertheless, the health impacts of this nanomaterial still remain not well understood. The first toxicological studies pointed out that there is no unique response regarding the healthimpact of the CNT, but different toxicological profiles according to their various physicochemical properties. A safer by design approach is thus proposed to identify the parameters decreasing from their production the CNT biological impacts. In this context, this work aimed at studying the impact on the in vitro response from a macrophage cell line (RAW 264.7) of two post-Production treatments: acid functionalization and high temperature annealing.Surface acid groups from functionalized CNT enhanced the pro-Inflammatory response although the cytotoxicity remained stable. On the other hand, acid functionalization, through the elimination of metallic impurities, significantly decreased the oxidative stress. Annealed CNT increased the pro-Inflammatory response compared to the pristine CNT. It thus confirmed the sensitivity of this response for the changes in surface chemistry. However, the high temperature annealing did not influence the oxidative stress, despite of the CNT purification. It suggested that structural defects are also of importance for this response. Besides, the acid functionalization of nano-Graphite and carbon black displayed trends in the macrophage response similar to the acid functionalization of CNT. The comparison of these three carbon-Based nanomaterials seemed to conform to the fibre and platelets paradigm. Eventually, exploratory studies have also been conducted on the interferences between CNT and the toxicity assays, and on the oxidative stress.

L’intoxication tabagique, source d’oxydants, est un facteur de risque important de développement de l’emphysème pulmonaire et du pneumothorax spontané primitif. Les macrophages alvéolaires contribuent pour une large part à l’inflammation pulmonaire au cours de ces pathologies en produisant des métalloprotéases et des espèces réactives de l’oxygène à l’origine du déséquilibre des balances protéase/anti-protéase et oxydant/antioxydant. L'hème oxygénase-1 (HO-1), exprimée principalement par les macrophages, est une enzyme clé des défenses anti-oxydantes pulmonaires. Nous avons initialement étudié l’expression et la localisation cellulaire de l’HO-1 et de ses régulateurs potentiels (Nrf2, Keap1, Bach1 et HIF-1a) dans les macrophages alvéolaires au cours de l’emphysème pulmonaire post-tabagique et du pneumothorax spontané primitif. Les voies de régulation de l’expression de ces protéines ont été analysées in vitro sur des macrophages dérivés de la lignée THP-1 exposés ou non au condensat de fumée de cigarette et à l’hypoxieréoxygénation visant à mimer une partie des effets de l’atélectasie-réexpansion observée lors de la prise en charge thérapeutique des pneumothorax récidivants. Les travaux présentés dans cette thèse nous ont permis de mettre en évidence une altération de l’expression de la voie Nrf2/Keap1-Bach1 associée à une diminution de l’expression des enzymes anti-oxydantes, dont l’HO-1, dans les macrophages alvéolaires au cours de l’emphysème pulmonaire sévère post-tabagique, malgré un stress oxydant important. In vitro, ces altérations pourraient être liées à une activation spécifique des MAPKinases ERK1/2 et JNK par le condensat de fumée de cigarette. Nous avons également montré que la stimulation du système de l’HO-1 était probablement orchestrée par la voie du facteur HIF-1a, et non par celle de Nrf2, dans les macrophages alvéolaires au cours du pneumothorax spontané primitif récidivant du sujet fumeur. Ces résultats pourraient contribuer à une meilleure connaissance de la physiopathologie de l’emphysème pulmonaire et permettre d’envisager de nouvelles approches thérapeutiques basées sur la préservation et/ou la restauration de l’équilibre Nrf2/Keap1-Bach1. Nos travaux suggèrent également que la physiopathologie du pneumothorax spontané primitif est différente chez les patients fumeurs et non fumeurs. Le pneumothorax du sujet fumeur est associé à un stress oxydant pulmonaire et à une induction de l’HO-1 probablement orchestrée par HIF-1a. Ces résultats, confirmés in vitro, mettent en évidence une interaction potentielle entre le stress oxydant et l’hypoxie-réoxygénation / Chronic cigarette smoking, a source of oxidants, is an important risk factor for lung emphysema and primary spontaneous pneumothorax development. Alveolar macrophages are mainly involved in lung inflammation observed in these pathologies through the production of metalloproteases and reactive oxygen species resulting to protease/anti-protease and oxidant/anti-oxidant imbalances. Heme oxygenase-1 (HO-1), mainly expressed in macrophages, is a key enzyme in pulmonary anti-oxidant defences. Therefore, the first aim of our studies was to investigate the expression and cellular localisation of HO-1 and its potential regulators (Nrf2, Keap1, Bach1 and HIF-1a) in alveolar macrophages from smoking related lung emphysema and primary spontaneous pneumothorax. Regulation pathways involved in expression of these proteins were assessed in vitro in macrophage cell line THP-1 exposed or not to cigarette smoke condensate and with or without hypoxia-reoxygenation mimicking parts of events induced by atelectasia-reexpansion during recurrent pneumothorax constitution and treatment. In these studies, we showed an altered expression of Nrf2/Keap1- Bach1 pathway associated with a reduced expression of anti-oxidants enzymes, like HO-1, in alveolar macrophages from smoking related lung emphysema patients, despite an important oxidative stress. These alterations might be related to cigarette smoke condensate activated ERK1/2 and JNK MAPKinases as observed in THP-1 cells. Furthermore, we showed that HO- 1 system induction was mediated by HIF-1a instead of Nrf2 pathway in alveolar macrophages from smoking related recurrent primary spontaneous pneumothorax. These findings may contribute to a better knowledge of the pathophysiology of lung emphysema and could provide new therapeutic approaches based on preservation and/or restoration of Nrf2/Keap1-Bach1 equilibrium. Our results also suggest that the pathophysiology of primary spontaneous pneumothorax could be different in smokers and non smokers. Spontaneous pneumothorax in smokers is associated with lung oxidative stress and the orchestrated induction of HO-1 probably via HIF-1a. These results provide a new link between oxidative stress and hypoxia/reoxygenation

La Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) est caractérisée par une destruction du parenchyme pulmonaire, une obstruction des voies aériennes et une réponse inflammatoire anormale en réponse à un stress oxydant chronique lié au tabagisme. L’incidence accrue de la maladie chez les personnes âgées fait postuler que la sénescence cellulaire pourrait contribuer à la pathogenèse de la maladie. Une augmentation des marqueurs de stress oxydant et de sénescence est détectée dans le poumon des patients atteints de BCPO, associée à une diminution des lymphocytes T régulateurs (Treg : CD4+CD25highCD127-/low) et une augmentation d’une sous-population pro-inflammatoire Th17 (Th17 : CD45RO+CCR6+) parmi les lymphocytes T conventionnels (Tconv : CD4+CD127+) pulmonaires, alors que la fréquence des Treg est augmentée en périphérie. Différents marqueurs d’immunosénescence sont présents dans le sang périphérique des patients atteints de BPCO : raccourcissement des télomères des leucocytes, augmentation de la fréquence des lymphocytes T sénescents CD8+CD28- et CD4+CD28- ainsi que des CD4+CD57+. Cependant, le rôle causal d’une altération de la réponse au stress oxydant dans les anomalies et la sénescence des cellules immunes associées à la BPCO n’est pas établi / The Chronic obstructive pulmonary disease ( BPCO) is characterized by a destruction of the lung parenchyme, an obstruction of air traffics and an abnormal inflammatory answer in answer to an oxidizing stress chronicles smoking-related. The greater incidence of the disease at the elderly makes postulate(apply) that the cellular senescence could contribute to the pathogenesis of the disease

En conséquence de l'extension de l’utilisation des nanoparticules dans différents secteurs industriels, le nombre de travailleurs potentiellement exposés ne cesse de croître, sans parfaitement connaître les propriétés toxicologiques de ces matériaux. Étant donné que les nanoparticules peuvent se trouver en suspension dans l’atmosphère professionnelle, l'inhalation représente une voie d'exposition professionnelle majeure. De ce fait, l’évaluation des risques liés à l’exposition aux nanomatériaux requiert d’entreprendre des études de toxicologie sur des modèles cellulaires des voies aériennes. Dans ce manuscrit, les réponses cellulaires et moléculaires des macrophages alvéolaires de rat (NR8383) exposés à des nanoparticules d’oxydes métalliques : ZnO, ZnFe2O4, NiZnFe2O4, Fe2O3, TiO2-NM105 et TiO2-NRCWE001, ont été étudiées, en combinant des analyses toxicologiques classiques (caractérisation des nanoparticules par microscopie électronique à transmission et par diffusion dynamique de la lumière, évaluation de la cytotoxicité par tests WST-1 et libération de LDH); et de criblage moléculaire à haut débit (analyses de transcriptomique et de protéomique). Des cellules NR8383 ont été exposées aux nanoparticules ZnO, ZnFe2O4, NiZnFe2O4, Fe2O3, TiO2-NM105 et TiO2-NRCWE001 pendant 24 h ce qui a permis de déterminer une dose sub-toxique pour chaque nanoparticule à laquelle les macrophages ont été exposés pour l’analyse moléculaire. Quatre heures suite à l’exposition des cellules aux nanoparticules, de nombreux gènes et protéines étaient différentiellement exprimés. Le stress oxydant était la réponse biologique adverse suite à l’exposition des cellules aux nanoparticules composées de zinc. En revanche, l’inflammation était la principale voie activée dans les cellules exposées à la forme anatase et rutile des nanoparticules de TiO2. En conclusion, cette étude expose les « empreintes biologiques » des deux groupes de nanoparticules d’intérêt. Enfin, notre étude combinée à des travaux antérieurs de la littérature pourraient aussi être profitables pour valider les biomarqueurs d’exposition et d’effets aux nanomatériaux suggérés afin de prédire les effets biologiques adverses. / As a consequence of the extension of the use of nanoparticles in different industrial sectors, the number of potentially exposed workers continues to grow, without fully knowing the toxicological properties of these materials. Since nanoparticles can be aerosolized in the occupational atmosphere, inhalation is the major occupational exposure route. For this reason, risk assessment of exposure to nanomaterials requires toxicology studies to be conducted on cellular models of the airways. In this manuscript, the cellular and molecular responses of rat alveolar macrophages (NR8383) exposed to metallic oxide nanoparticles: ZnO, ZnFe2O4, NiZnFe2O4, Fe2O3, TiO2-NM105 and TiO2-NRCWE001, were studied, combining conventional toxicological analyzes (characterization of nanoparticles by transmission electron microscopy and dynamic light scattering, evaluation of cytotoxicity by WST-1 assays and LDH release); and high throughput molecular screening (transcriptomic and proteomic analyzes). NR8383 cells were exposed to the ZnO, ZnFe2O4, NiZnFe2O4, Fe2O3, TiO2-NM105 and TiO2-NRCWE001 nanoparticles for 24 h which allowed for the determination of a sub-toxic dose for each nanoparticle to which the macrophages were exposed for molecular analysis. Four hours after exposure NR8383 to nanoparticles, many genes and proteins were differentially expressed. Oxidative stress was the adverse biological response following exposure of cells to nanoparticles composed of zinc. In contrast, inflammation was the main activated pathway in cells exposed to the anatase and rutile form of TiO2 nanoparticles. In conclusion, this study exposes the "biological fingerprints" of the two groups of nanoparticles of interest. Finally, our study, combined with previous literature studies, could also be beneficial in validating biomarkers of exposure and effects of nanomaterials suggested in order to predict adverse biological effects.

In order to improve our knowledge of the mechanisms of ageing in animals, the main objective of the thesis was to understand the modulation of such mechanisms by the individual social role, within different social organisations. This objective thus addresses two main questions: i) describing the covariation of the degree of social complexity with ageing patterns; ii) highlighting the underlying cellular and molecular processes. Thanks to complementary and diversified studies (behavioural observations, dosage of the oxidative balance, qPCR measurement of telomere length, proteomics, metabolomics), the present thesis showed that sociality plays a role on ageing at many levels. In the zebra finch, social stress caused by aggression of the conspecifics induces oxidative stress and reduces telomere length in adults. In the sociable weaver, the social environment is of crucial importance during pre- and post-hatch development on the medium term survival of the chicks. Finally, in ants, we were able to show a positive relationship between the degree of sociality and maximum potential life span: this link was caste specific, being only significant for the most social queens. This is inline with a recent review by Lucas and Keller (2020) which concluded that the benefits of sociality are most sensitive for high levels of sociality and particularly in reproductive individuals. With regard to the molecular mechanisms of ageing,we were able to establish a causal chain between social stress, oxidative response and telomere erosion in zebra finches.The role of telomeres as a predictor of offspring survival has been confirmed (over at least 5 years) in the sociable weaver,a cooperative breeder bird. However, this link was not true in queen ants where the longest lived were those with the shortest telomeres. The co-evolution of anti-cancer mechanisms and longevity seems to be conserved since similar strategies are found in taxa as diverse as ants and rodents. On the other hand, and contrary to previous studies conducted on ants, we found that oxidative stress might be a marker of individual ageing. We suggest that the proxies of oxidative stress used so far in ants have been misleading or at least incomplete. Thus, understanding the physiological ageing particularities of ants and other social insects might require finding new relevant and specific markers. Finally, the sirtuins and mTOR signalling pathways, key precursors of which we have detected in ants, are molecular crossroads capable of activating or inhibiting cellular metabolism depending on the cell energy state. According to the studies carried out to date, these signalling pathways are among the first to be able to slow down the effects of ageing and extend life expectancy.However, specific studies need to be carried out to understand their fine regulation and thus assess the universality of these mechanisms in animal ageing. Based on our findings, we propose three points to be further addressed to better understand the mechanisms of ageing in social insects: i) the setup of experiments testing the effectiveness of energy trade-offs involving immunity or digestion metabolism; ii) measuring the telomerase activity among castes of various species in order to explore the telomere and telomere independent roles played by this enzyme in ageing; iii) the need to think about individual longitudinal follow-up and to study wild populations, after the first necessary stages in laboratory. / Doctorat en Sciences / Un résumé grand public en français est disponible au début du manuscrit, juste après les remerciements. / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les femmes diabétiques de type 2 présentent un risque cardiovasculaire (CV) plus élevé que les hommes diabétiques de type 2, mais peu d’études s’intéressent au sexe féminin dans ce contexte. L’objectif de ce doctorat était i) d’étudier les altérations CV induites par le prédiabète/diabète de type 2 dans le sexe féminin ; ii) de proposer une approche thérapeutique par le Resvératrol (RSV) chez des rates diabétiques de type 2 ; et iii) d’étudier l’effet du sexe sur les modifications physiologiques induites lors d’un prédiabète et sur la tolérance myocardique à un épisode d’ischémie-reperfusion (IR). Nous avons utilisé le rat prédiabétique induit par un régime riche en graisse et en sucre (HFS), et le rat Goto-Kakizaki (GK) diabétique de type 2. Nous avons réalisé des expériences d’imagerie, de spectroscopie par résonance magnétique in vivo et ex vivo et des analyses biochimiques. Nous avons mis en évidence un épaississement et une augmentation de la perfusion myocardiques chez les femelles HFS, ainsi qu’une forte sensibilité myocardique à un épisode d’IR, impliquant un stress oxydant exacerbé. Le RSV a induit chez les femelles GK une cardioprotection en augmentant les composés riches en énergie et les protéines de la voie du monoxyde d’azote lors d’un épisode d’IR. Enfin, il n’y a pas de dimorphisme sexuel dans la tolérance myocardique à un épisode d’IR lors d’un prédiabète, bien que le régime HFS ait induit des modifications physiologiques différentes selon le sexe. En conclusion, nous avons montré que les dysfonctions endothéliale et mitochondriale jouent un rôle important dans les complications CV associées au diabète de type 2 dans le sexe féminin. / Type 2 diabetic women have a higher cardiovascular (CV) risk than type 2 diabetic men, but few studies focus on the female sex in this context. The objective of this PhD was i) to study CV alterations induced by prediabetes/type 2 diabetes in female; ii) to propose a therapeutic approach by Resveratrol (RSV) in type 2 diabetic female; and iii) to study the effect of sex on the prediabetes-induced physiological modifications and on the myocardial tolerance to ischemia-reperfusion (IR) injury. We used the prediabetic rat induced by a high-fat high-sucrose diet (HFS), and the type 2 diabetic Goto-Kakizaki rat (GK). We performed in vivo and ex vivo cardiovascular magnetic resonance imaging and spectroscopy experiments and biochemical analyses. We highlighted myocardial thickening and increased perfusion in female HFS, as well as high myocardial sensitivity to IR involving exacerbated oxidative stress. RSV treatment of female GK induced cardioprotection by increasing the high-energy compounds and the proteins of the nitric oxide pathway during IR injury. Finally, there was no sexual dimorphism in myocardial tolerance to IR injury in prediabetes, although the HFS diet induced sex-specific physiological changes. In conclusion, we have shown that endothelial and mitochondrial dysfunctions play an important role in CV complications associated to type 2 diabetes in the female sex.