Le génome est sans cesse menacé dans sa structure par des stress génotoxiques d’origine endogène (stress oxydant, blocage de la réplication…) ou exogène (irradiations, produits chimiques, métaux lourds…). La voie de réponse aux dommages de l’ADN coordonne un réseau d’événements en cascades qui incluent les points de surveillance du cycle cellulaire, la réplication/réparation/recombinaison de l’ADN et la mort cellulaire programmée. Ces voies collaborent pour assurer la transmission fidèle du génome et empêcher la prolifération des cellules qui aurait accumulé des altérations génétiques. En général, des défauts dans une de ces voies entraînent un changement de sensibilité aux agents génotoxiques, une instabilité génétique et une prédisposition au cancer. La recombinaison homologue (RH) est une voie essentielle pour la réparation de l’ADN ; elle joue un rôle fondamental dans le maintien de la stabilité du génome. Le stress oxydant, résultant d’une augmentation de la concentration intracellulaire de ERO, est une des causes majeures de dommages aux lipides, aux protéines et à l’ADN et pour cela, il représente un défi pour la survie cellulaire et pour la stabilité du génome. Les ERO apparaissent physiologiquement lors de la respiration cellulaire ou résultent d’un stress environnemental, comme l’exposition aux radiations UV ou agents chimiques oxydants. Elles contribuent à certains processus comme la croissance cellulaire, l’activité et au repliement des protéines, la sénescence et la mort cellulaire programmée. Il est important de souligner qu’un état redox altéré est souvent associé à un fonctionnement anormal des cellules, comme il est observé pour les cellules cancéreuses et les cellules sénescentes. L’objectif de ce projet a été d’analyser l’interface entre les voies DDR et SAPK (Stress activated protein kinase) évolutivement conservées et d’en étudier les conséquences sur la stabilité du génome en utilisant comme organisme modèle la levure à fission. Nos résultats montrent que la voie SAPK joue un rôle sur la RH en promouvant la phosphorylation de Rad52, une protéine impliquée dans différentes sous-voies de la RH. Nous avons aussi montré que Rad52 est phosphorylée sur différents acides aminés, parmi lesquels certains sont les cibles de kinases inconnues qui n’ont aucun lien avec la voie SAPK. Nous avons observé que Rad52 est phosphorylée soit après un stress oxydant, soit dans des cellules génétiquement sujettes à des perturbations de la RH. Nous avons identifié deux sites de phosphorylation de la protéine Rad52, dont un seul est dépendant de la voie SAPK. En étudiant la phosphorylation de Rad52 dans les cellules invalidées pour la voie SAPK ou mutées pour un des sites de phosphorylation de Rad52, nous avons pu montrer que la RH est modulée par la voie SAPK même en absence de insulte externe. Notre travail ouvre le chemin vers une nouvelle compréhension des mécanismes fondamentaux du maintien de l’intégrité du génome. / Genomes are routinely submitted to injuries from either endogenous stress (oxidative stress, DNA replication block…) or from exogenous sources (radiations, chemicals, heavy metals…). The DNA damage response (DDR) coordinates a network of pathways including cell cycle checkpoints, DNA replication/repair/recombination, and programmed cell death, ensuring faithful genome transmission and preventing from the proliferation of cells bearing genetic alterations. Defect in one of these pathways generally results in altered sensitivity to genotoxins, genetic instability and cancer predisposition. Homologous recombination (HR) is an essential DNA repair pathway playing pivotal role to maintain genome stability.Oxidative stress, resulting from increased intracellular concentration of ROS, is one of the major causes of lipid, protein and DNA damage, and therefore a challenge for cell survival and genome stability. ROS are generated physiologically as by-products of cellular respiration, or as result of environmental stresses, such as exposure to solar UV radiations or to oxidant chemicals, and they actively participate in processes such as cellular growth, protein activity and folding, senescence and programmed cell death. It is noteworthy that an altered redox homeostasis is often associated to abnormally functioning cells, such as cancer and senescent cells. The aim of this project was to study the interface between two major evolutionarily conserved pathways, DDR and SAPK (Stress activated protein kinase) and the consequences on genome stability using fission yeast as a model organism. We report data showing that SAPK pathway impinges on HR by promoting phosphorylation of Rad52, a key protein involved in all sub-pathways of HR. We also revealed that Rad52 is phosphorylated at multiple different sites some of which are substrate for unidentified kinases unrelated to the SAPK pathway. Rad52 phosphorylation occurs either after oxidative stress or in cells genetically prone to HR perturbation. We identified two sites of phosphorylation, one of which is dependent on functional SAPK pathway. By studying Rad52 phosphorylation in cells mutated in the SAPK pathway or mutated at the Rad52 site of phosphorylation, we showed that HR is modulated by SAPK even in the absence of external insults. Our work pave the way to a novel understanding of fundamental mechanisms required for genome integrity maintenance.

Le premier objectif de cette thèse était d’améliorer l’utilisation et la compréhension des outils de mesure de la déformabilité du globule rouge (GR) dans la drépanocytose (Etudes 1 et 2). L’étude 1 a montré l’importance de la standardisation des mesures de déformabilité par ektacytométrie chez les enfants drépanocytaires. Au cours de l’étude 2, les propriétés des GR ont été modifiées et la variation des courbes de déformabilité érythrocytaire « classique » (index d’élongation en fonction de la contrainte de cisaillement en milieu isotonique) a été comparée aux résultats d’osmoscan (mesure de la déformabilité érythrocytaire en gradient osmolaire à contrainte de cisaillement fixe), méthode de référence pour étudier les anomalies de la membrane du GR. Ainsi, les variations de déformabilité érythrocytaire au-delà de 3 Pa sont affectées à la fois par la viscosité interne du GR et par des modifications de la surface cellulaire (rapport surface/volume) alors que les modifications de l’élasticité membranaire affectent la déformabilité érythrocytaire quelles que soient les forces de cisaillements utilisées (faibles, modérées ou hautes). Le deuxième objectif de cette thèse était d’apporter des éléments supplémentaires sur l’implication des facteurs génétiques, des paramètres hémorhéologiques et du niveau de stress oxydant sur la survenue des complications vaso-occlusives chez les patients atteints de syndrome drépanocytaire majeur (Etudes 3 à 6). La mise en commun des résultats d’hémorhéologie obtenus sur 165 patients de notre cohorte lyonnaise et 240 patients de la cohorte guadeloupéenne a permis de montrer que la rhéologie du GR chez les patients drépanocytaires était dépendante de l’âge. Ainsi, la viscosité sanguine augmente avec l’âge pour atteindre un plateau vers 30 ans alors que la déformabilité érythrocytaire diminue avec l’âge (Etude 3). Ces modifications participent vraisemblablement à l’apparition de complications chroniques chez l'adulte drépanocytaire. Les études 4 et 5 ont été réalisées sur la cohorte pédiatrique lyonnaise. Au cours de ces 2 études, nous avons étudié l’influence sur la rhéologie du sang et la survenue de crises vaso-occlusives (CVO) des facteurs génétiques (alpha-thalassémie, déficit en Glucose-6-Phosphate Déshydrogénase (G6PD) et haplotypes S) d’une part (Etude 4) et du niveau de stress oxydant et nitrosatif d’autre part (Etude 5). L’alpha-thalassémie augmente la déformabilité des GR et l’agrégation érythrocytaire. Ces 2 phénomènes pourraient participer à augmenter le risque de CVO. De plus, l’alpha-thalassémie, en diminuant l’hémolyse, diminuerait le niveau de stress oxydant, élément majeur impliqué dans la physiopathologie de la drépanocytose. Enfin, l’étude 6 a montré que la rhéologie sanguine des patients Sbêta+ était quasi-identique à celle des sujets sains AA mais que les patients les plus sévères pourraient avoir un déficit en monoxyde d’azote circulant. En conclusion, mon travail de thèse contribue à une meilleure compréhension de la physiopathologie de la drépanocytose / The first goal of this thesis (Study 1 and 2) was to improve the use and the comprehension of tools for red blood cell (RBC) deformability measurements in sickle cell disease (SCD). The first study showed the importance of standardization of RBC deformability measurements by ektacytometry in SCD children. In the study 2, the RBC proprieties was modified and the variation of « classic » RBC deformability curve (elongation index as a function of the shear stress in isotonic medium) was compared to osmoscan results (elongation index in hyperosmolar gradient and constant shear stress), the gold standard for RBC membrane defect studies. Thus, the modifications of RBC deformability curve above 3 Pa were affected by RBC internal viscosity and cellular surface modification (and thus surface/volume ratio) while membran elasticity modifications affected RBC deformability whatever the shear stress (low, moderate or high). The second goal of this thesis was to study the effects of genetic modifiers, hemorheological parameters and oxidative stress level on vaso-occlusive complications (VOC) in SCD (Study 3 to 6). Hemorheological parameters were measured on 165 patients from Lyon and 240 patients from Gwada and the results showed that blood viscosity increased until the age of 30 and RBC deformability decreased with age (Study 3). This modifications probably play role in the chronic complications of SCD adult patients. The studies 4 and 5 were conducted on SCD children. We studied the effects of genetic modifiers (alpha-thalassemia, glucose-6-phospho-deshydrogenase deficiency and S haplotypes ; study 3) and nitro-oxidative stress level (study 5). Alpha-thalassemia increase RBC deformability and RBC aggregation. This phenomenon could contribute to increase VOC. Moreover, alpha-thalassemia decreased hemolysis and thus oxidative stress, a major component of SCD physiopathology. Then the study 6 showed that Sbeta+ patient hemorheology was quite the same of AA ubjects but the more severe patients could have a defect in circulating nitric oxide. To conclude, my thesis contribute to a better understanding of SCD physiopathology

Le syndrome néphrotique (SN) est causé par une altération glomérulaire, responsable d’une excrétion urinaire anormale de protéines plasmatiques, compliquée d’hypoalbuminémie. Le SN est toujours associé à une rétention rénale de Na + qui conduit à la génération d'ascite et / ou d'œdèmes. La pathogénie de la rétention de Na + et de la constitution d’œdèmes n’est pas entièrement élucidée. Dans notre étude, nous avons évalué le rôle possible des espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans cette pathogénie. Notre étude dans le modèle de rat aminonucléoside puromycine (PAN) de SN fournit des éléments de preuve d'un rôle critique des ROS dans les troubles hydro-électrolytiques associés au SN. Dans le rein, l'endocytose de l'albumine anormalement filtrée dans le néphron distal induit un stress oxydatif qui est responsable de l’augmentation de la Na, K-ATPase. Dans le péritoine, le SN est associé à une augmentation marquée de la perméabilité à l'eau et à une diminution du coefficient de réflexion des protéines de la barrière péritonéale. Ces modifications, déclenchées par le stress oxydatif et l'activation subséquente de NF-kB, comptent pour environ deux tiers du volume de l'ascite. Enfin, nous avons confirmé que le stress oxydatif participe à la sécrétion de l'angiotensine-aldostérone et est nécessaire à l’apparition de l'hyperaldostéronémie observée chez les rats PAN-néphrotiques. / Nephrotic Syndrome (NS) is a nonspecific kidney disorder defined by abnormal urinary excretion of plasma proteins and hypoalbuminemia. NS is always associated with a renal retention of Na+ leading to the generation of ascites and/or edema. The pathogenesis of Na+ retention and edema is not fully elucidated. In our studies we evaluated the possible role of reactive oxygen species (ROS) in this pathogenesis. Our studies in the puromycin aminonucleoside (PAN) rat model of NS provided pieces of evidence for a critical role of ROS in the hydro-electrolytic disorders associated with NS. In the kidney, endocytosis of abnormally filtered albumin in the distal nephron induces an oxidative stress which is responsible for the up-regulation of Na,K-ATPase. In the peritoneum, NS is associated with a marked increase in water permeability and a decrease in the reflection coefficient to proteins of the peritoneal barrier. These changes, which are triggered by oxidative stress and subsequent activation of NF-kB, account for approximately two-third of the volume of ascites. Finally, we confirmed that oxidative stress participates in the angiotensin-stimulated secretion of aldosterone and is required for the hyperaldosteronemia observed in PAN-nephrotic rats.

Fusarium graminearum est un champignon phytopathogène responsable de la fusariose de l’épi, maladie affectant les céréales telles que le blé ou le maïs. Le champignon peut également produire des métabolites secondaires toxiques ou mycotoxines, tels que les trichothécènes de type B qui sont stables d’un point de vue chimique et thermique. Ces mycotoxines peuvent contaminer les grains avant récolte. Aucun procédé à l’heure actuelle ne permet de les éliminer ou de limiter leur toxicité. Un moyen de lutte efficace est donc de limiter la biosynthèse de ces toxines. Cette voie implique les gènes Tri qui sont regroupés dans un cluster dont la régulation est complexe. Lors de l’infection de la plante hôte, le champignon se retrouve potentiellement en contact avec des molécules pro ou antioxydantes intervenant dans les mécanismes de défense de la plante. In vitro, ces molécules prooxydantesactivent la production de trichothécènes via la surexpression des gènes Tri alors que les composés antioxydants la répriment, via la répression des gènes Tri.Le facteur de transcription Fgap1, homologue au facteur Yap1 de levure impliqué dans la réponse austress oxydant, a été identifié chez F. graminearum et son rôle potentiel dans la régulation de labiosynthèse des trichothecenes a été étudié. Des souches recombinantes ont été construites et ontpermis de montrer l’implication de ce facteur non seulement dans l’activation de l’expression des gènes de détoxification, mais aussi dans la modulation de la production de trichothécènes en réponseau stress oxydant. Ce facteur n’intervient cependant pas dans la réponse aux composés antioxydants.Une analyse RNA-seq a été entreprise pour identifier plus globalement les réseaux de régulation impliqués en réponse aux variations redox. / Fusarium graminearum is a pathogenic fungus responsible for “Fusarium Head Blight”, a diseaseaffecting cereals, including wheat or maize. The fungus can produce toxic secondary metabolitesbelonging to the type B trichothecene family. These metabolites are heat and chemically stablemolecules. These toxins can be found in grains before harvest and no available decontaminationprocess can eliminate or detoxify trichothecenes. The best way to restrict their occurrence is to limittheir biosynthesis. The Tri genes involved in the biosynthetic pathway are clustered and theirregulation is complex. During plant/pathogen interaction, the fungus must cope with pro orantioxidants, involved in plant defense mechanisms. In vitro, prooxidant molecules stimulatetrichothecenes biosynthesis via Tri genes overexpression, whereas antioxidants compounds repress Trigenes expression and toxin accumulation.The transcription factor Fgap1, homologous to Yap1 in yeast and involved in response to oxidativestress, was identified in F. graminearum and its potential role in the regulation of trichothecenesbiosynthesis was investigated. Using recombinant strains, we demonstrated that, in response tooxidative stress, Fgap1 is not only involved in expression of detoxifying activities, but also in themodulation of trichothecene accumulation. Nonetheless, Fgap1 is not involved in response toantioxidant compounds. RNA-seq analysis has been initiated to identify regulatory network involvedin response to redox variations.

La Galanine est un peptide ubiquitaire de 29 acides aminés chez les mammifères (30 chez l'homme) qui contrôle de nombreuses fonctions biologiques: (I) secrétions endocrines (insuline, somatostatine, glucagon); (II) comportement (prise alimentaire, nociception, apprentissage, mémoire); (III) tonicité musculaire dans le tractus digestif. Ce peptide a particulièrement été étudié dans le système nerveux central où il joue un rôle dans l'évolution de certaines maladies neurodégénératives telles que les maladies de Parkinson et d'Alzheimer. La galanine agit en se fixant sur 3 récepteurs connus, GalR1-2-3 qui appartient à la grande famille des récepteurs couplés aux protéines G (GPCR). Bien que la Galanine et ses trois récepteurs soient fortement exprimés au niveau périphérique, leur rôle dans les effets périphériques et leur implication en pathologie ont été très peu étudié. L'objectif de mon travail de thèse a été d'identifier le rôle de la galanine dans le remodelage myocardique, qui constitue un déterminant majeur dans la progression de l'insuffisance cardiaque. Dans un premier temps, nous avons démontré que la galanine possède des propriétés anti-apoptotiques et anti-oxydantes in vitro dans les cardiomyocytes. En effet, le traitement de cellules par la galanine entraîne une diminution de l'apoptose et de la production de radicaux libres oxygénés en réponse à l'hypoxie. En accord avec ces effets bénéfiques au niveau cellulaire, les études in vivo réalisées dans un modèle d'ischémie-reperfusion cardiaque, ont montré que le traitement à la galanine dans la phase précoce de reperfusion réduit l'apoptose et la nécrose myocardique. De plus, nous avons confirmé in vivo l'importance de la galanine dans la défense contre le stress oxydant associé aux lésions mitochondriales post-ischémiques. Dans un deuxième temps, nous avons mis en évidence le rôle important de la galanine dans le contrôle de l'activité des fibroblastes cardiaques in vitro. Nous avons montré que la galanine inhibe des étapes clés d'activation de la cascade pro-fibrotique dans les fibroblastes cardiaques. Les propriétés anti-fibrotiques de la galanine ont également été confirmées in vivo dans un modèle de surcharge en pression par constriction aortique chez la souris. Dans ce modèle, nos résultats montrent que le traitement chronique à la galanine s'accompagne d'une amélioration de la fonction cardiaque. Ces données nous ont permis de démontrer que la galanine joue un rôle clé dans le remodelage cardiaque et de proposer la galanine comme un candidat potentiel dans le traitement de l'insuffisance cardiaque. / Galanin is an ubiquitous 29 amino acid peptide in mammals (30 in humans) that controls many biological functions: (I) endocrine secretions (insulin, somatostatin, glucagon); (II) behavior control (food intake, nociception, learning, memory, pain); (III) muscle tonicity in the digestive tract. This peptide has been particularly studied in the central nervous system where it plays a role in the evolution of neurodegenerative diseases such as Parkinson's and Alzheimer's. Although Galanin and its three receptors (GalR1, GalR2, GalR3) are strongly expressed at the peripheral level, their role in peripheral effects and their involvement in the pathology have been poorly studied. The objective of my thesis work was to identify the role of galanin in myocardial remodeling, which is a major determinant in the progression of heart failure. Firstly, we demonstrated that galanin has anti-apoptotic and anti-oxidant properties in vitro in cardiomyocytes. Indeed, the treatment of cells with galanin causes a dose-dependent decrease in apoptosis and reactive oxygen species in response to hypoxia. In line with these beneficial effects at the cellular level, using in vivo model of cardiac ischaemia-reperfusion we showed that galanin treatment reduces apoptosis and necrosis in the early phase of reperfusion. In addition, we confirmed in vivo the importance of galanin in the defense against oxidative stress associated with post-ischemic mitochondrial lesions. Secondly, we demonstrated the important role of galanin in controlling the activity of cardiac fibroblasts. Using in vitro models, we have shown that galanin inhibits activation of key steps of the pro-fibrotic cascade in cardiac fibroblasts. The anti-fibrotic properties of galanin were also confirmed in vivo in a mouse model of pressure overload-induced heart failure. This observation is accompanied by an improvement of cardiac function. These data reveal that galanin plays a key role in cardiac remodeling and suggest galanin as a potential candidate in the treatment of heart failure.

Les modèles climatiques indiquent qu’il est très probable que les végétaux soient de plus en plus exposés à deux facteurs de stress environnementaux : l’ozone troposphérique (O3) et le déficit hydrique du sol, tous deux pouvant provoquer un stress oxydant pour le végétal. Dans des conditions naturelles, ces deux facteurs peuvent être concomitants ou se succéder. L’impact de l’O3 et de la sécheresse nécessite donc une attention particulière. Afin de déterminer les réponses de défense mises en place par les arbres, deux génotypes de Populus nigra x deltoides (Carpaccio et Robusta) ont été exposés aux contraintes séparées ou à leur combinaison en conditions contrôlées dans des chambres de culture. Pour explorer les effets des stress et l’interaction entre les deux contraintes, nous avons ciblé les deux premiers niveaux de défense des plantes que sont le contrôle de l’ouverture/fermeture des stomates et les processus de détoxication cellulaire. Nos résultats montrent que Carpaccio et Robusta sont tous deux relativement tolérants à une sécheresse modérée grâce à un contrôle efficient des stomates. Face à l’O3, cependant, les deux génotypes adoptent des stratégies de réponse différentes : un évitement important pour Carpaccio et une maximisation de l’assimilation au détriment des feuilles pour Robusta. Cela se traduit par une différence de fermeture des stomates. Les deux génotypes ne font alors pas face au même flux d’O3 entrant dans les feuilles, ce qui impacte la détoxication cellulaire, dans laquelle le glutathion semble jouer un rôle majeur. En lien avec les modifications de capacité antioxydante, l’activité des enzymes du cycle ascorbate-glutathion (MDHAR, DHAR et GR) et/ou l’expression des gènes codant pour ces protéines sont modifiées. En combinaison de stress, le déficit hydrique protège le végétal du stress oxydant induit par l’O3 en amplifiant la fermeture des stomates. En revanche, la croissance de l’arbre est impactée par l’effet additif des deux contraintes. De plus, l’induction de voies de régulation hormonales différentes par les deux contraintes pourrait modifier le « cross-talk » complexe régulant la réponse au stress combiné. Enfin, dans le cas d’une succession de stress, l’exposition à l’O3 avant un épisode de sécheresse impacte faiblement la réponse de l’arbre. Cependant, un ralentissement de la fermeture des stomates induit par l’O3 est observé malgré l’arrêt de la fumigation. Il est donc nécessaire de prendre en compte le ralentissement et la fermeture des stomates induit par l’O3 et le déficit hydrique dans les modèles de conductance stomatique utilisés pour calculer l’indicateur du flux d’O3 entrant, le PODy (Phytotoxic Ozone Dose above a threshold of y nmol O3 m-2.s-1). / Climate models indicate that it is very likely that plants will be more and more exposed to two environmental stressors: ground-level ozone (O3) and soil water deficit, both causing oxidative stress to the plant. Under natural conditions, these two factors can be concomitant or successive. Therefore, the impact of O3 and drought requires special attention. In order to determine the defensive responses adopted by trees, two genotypes of Populus nigra x deltoides (Carpaccio and Robusta) were exposed to separate or combined stresses under controlled conditions in growing chambers. To explore the effects of stresses and their interaction, we targeted the plant’s first two levels of defence: i) the control of stomatal opening and closing, ii) the cellular detoxification processes. Our results show that both Carpaccio and Robusta are relatively tolerant to moderate drought thanks to an efficient stomatal control. However, different response strategies were adopted by the two genotypes to cope with O3. For Carpaccio, the strategy is avoidance, and for Robusta, the strategy is maximization of net CO2 assimilation at the expense of leaves. This results in a difference in the stomatal closure. The two genotypes do not face the same flow of O3 entering the leaves. This impacts cellular detoxification in which glutathione seems to play a major role. Also, the activity of ascorbate-glutathione cycle enzymes (MDHAR, DHAR and GR) and/or the expression of genes encoding these proteins are modified. Under combined stresses, the water deficit protects the plant from the O3-induced oxidative stress by amplifying the stomatal closure. Nevertheless, the tree growth is impacted by the additive effect of the two stresses. Furthermore, the induction of different hormonal regulatory pathways by the two stressors could modify the complex "cross-talk" regulating the response to combined stress. Finally, in the case of a succession of stresses, exposure to O3 prior to a drought episode has a weak impact on the tree's response. However, O3 induced a stomatal sluggishness in closure despite the cessation of fumigation. It is therefore necessary to take into account stomatal closure and sluggishness induced by O3 and water deficit in the stomatal conductance models used to calculate the indicator of O3 flux inside the leaves, PODy (Phytotoxic Ozone Dose above a threshold of y nmol O3 m-2.s-1).

Les coraux Scléractiniaires se développent généralement dans la zone photique peu profonde, exposée au rayonnement ultraviolet (UVs), la composante la plus dangereuse du rayonnement solaire. Le rayonnement UVs augmente avec le réchauffement climatique et s’ajoute à l’ensemble des pressions auxquelles sont soumis les coraux. Les enjeux de cette thèse ont été 1) de mieux comprendre les effets des UVs sur la réponse physiologique des coraux, les flux de matière organique et les bactéries associées au mucus et au corail; et 2) de caractériser l’effet combiné des UVs et d’une augmentation de température, et/ou d’un changement de disponibilité en sels nutritifs. Les résultats obtenus montrent tout d’abord que l’exposition des coraux aux UVs amplifie l’effet négatif de la température sur leur physiologie. Il en est de même pour l’absence en sels nutritifs, essentiels pour la physiologie corallienne. Nos résultats indiquent également que la sensibilité des coraux à un stress UV dépend de l’espèce étudiée et de la densité de symbiontes présents dans les tissus. L’effet négatif des UVs augmente avec la densité de symbiontes, vraisemblablement dû à la formation d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) qui provoquent des dommages à l’organisme. Dans cette thèse, nous avons montré que la voie de signalisation JNK (c-Jun N-terminal kinase), hautement conservée au sein des êtres vivants, est impliquée dans la gestion de ces espèces réactives et que son inhibition entraine un blanchissement très rapide des coraux sous UVs et forte température. Finalement, l’excrétion de matière organique ainsi que les bactéries associées sont également impactés par les UVs ce qui pourrait contribuer à d’importants changements biochimiques dans l’eau des récifs coralliens. Les travaux de cette thèse apportent de nouvelles connaissances sur les effets des UVs sur les coraux et soulignent l’importance de les prendre en considération lors de nos prédictions sur le devenir des récifs coralliens face au réchauffement climatique. / Scleractinian corals mainly grow in the shallow euphotic zone, exposed to ultraviolet radiation (UVR), the most harmful part of the solar radiation. UVR increases with climate change and adds to the different environmental pressures that corals are facing. The aims of this thesis were to 1) better understand the effects of UVR on coral physiology, organic matter fluxes and associated bacteria; 2) assess the combined effects of UVR and thermal stress and/or nutrient level. Results show that UVR worsens the negative effect of temperature on coral physiology, similarly to nutrient depletion. Our results also indicate that the sensitivity to UVR stress (i.e. an increase in UVR) is species dependent and function of the symbiont density. The negative effects of UVR increase with the number of symbionts, likely due to the formation of reactive oxygen species (ROS) which cause cellular damages. In the thesis, we showed that the JNK signalling pathway (c-Jun N-terminal kinase), highly conserved in living organisms, is involved in the early response of corals to UVR and its activation is required to repress stress-induced ROS accumulation. Finally, organic matter release and mucus and coral-associated bacteria are also significantly impacted by UVR, which could contribute to important biochemical changes in reef waters. The work conducted in this thesis brings new insights into the effects of UVR on corals and highlights the importance of taking this environmental factor into account when predicting the future of coral reefs under climate change.

Pediococcus acidilacticii MA18/5M est un probiotique bactérien (BACTOCELL®) qui a démontré son efficacité chez plusieurs espèces d'animaux terrestres et aquatiques. Cette thèse avait pour objectif d'investiguer plus en détails les effets de ce probiotique chez les crevettes pénéides d'élevage. Pour cette étude, nous avons choisi une approche globale replaçant la problématique dans un modèle d'interactions entre trois compartiments : la crevette, sa microflore intestinale et le probiotique. Après avoir défini les modalités d'administration, l'effet de P. acicilactici a été étudié, en conditions de laboratoire, chez la crevette Litopenaeus stylirostris, à différents niveaux: (i) statut nutritionnel et croissance, (ii) microflore bactérienne associée, et (iii) santé de l'animal à travers son statut antioxydant et son niveau de stress oxydant. Ainsi, le probiotique améliore la croissance des crevettes et l'indice de conversion de l'aliment. Notre étude montre que ces effets sont en partie liés à une meilleure utilisation de l'aliment, notamment des carbohydrates alimentaires, mais suggèrent aussi une action surle métabolisme, et/ou sur la croissance via un apport de nutriments essentiels. D'autre part, bien que les communautés bactériennes intestinales semblent peu affectées, un effet d'antagonisme du probiotique vis-à-vis de la flore intestinale totale et vibrionacée a été montré, ainsi qu'une réduction du niveau d'infection des crevettes au cours de challenge avec le pathogène V. nigripulchritudo. Par ailleurs, nous mettons en évidence que l'infection par ce pathogène, conduit à un abaissement des défenses antioxydantes, à une élévation des dégâts oxydatifs, et au déclenchement de mortalités dans les 48 heures. Le probiotique atténue le niveau de ce stress oxydant, et améliore significativement la résistance des crevettes à l'infection. Une hypothèse nutritionnelle est proposée afin d'expliquer ce résultat, hypothèse reposant sur un lien entre le métabolisme des carbohydrates et le statut antioxydant. A l'issue de ces travaux, nous pouvons alors proposer un premier scénario explicatif des effets de P. acidilactici chez une crevette pénéide. Finalement le probiotique a été éprouvé à l'échelle pilote sur une ferme commerciale de Nouvelle-Calédonie affectée par le « syndrome d'été ». Nous confirmons les améliorations apportées en terme de résultats zootechniques, avec notamment une meilleure résistance au syndrome. Ce travail a été réalisé grâce une méthode d'élevage en cages flottantes, mis au point au cours de cette thèse, et qui a dés lors été transférée, comme outil expérimental, à la filière crevetticole Calédonienne

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) représentent, dans nos contrées, une cause importante de handicap et de mortalité. Les approches thérapeutiques restent toutefois relativement impuissantes face à ce problème de santé publique. Elles reposent essentiellement sur la prévention ou la suppression de facteurs de risques tels que le tabagisme, l'hypertension ou encore l'hypercholestérolémie. L'AVC peut être hémorragique, mais dans 80% des cas son origine vasculaire est obstructive. Son traitement aigu peut dans ce cas bénéficier d'agents thrombolytiques dont l'administration est cependant soumise à une fenêtre d'intervention immédiate relativement étroite. L'efficacité d'agents neuroprotecteurs, dont la finalité est de protéger le cerveau des conséquences délétères de l'ischémie/reperfusion cérébrale inhérente à l'AVC (lésions irréversibles et handicap), reste aujourd'hui assez décevante.<br>La recherche de nouvelles cibles thérapeutiques s'impose dès lors plus que jamais dans ce domaine. S'intéressant aux protéines dont la concentration peut varier au cours du temps, une étude protéomique préliminaire a mis en évidence l'augmentation de la protéine disulfure isomérase (PDI) au cours de l'ischémie reperfusion cérébrale (IRC), un résultat en accord avec les données de la littérature (Tanaka, S., Uehara, T., Nomura, Y., 2000, J. Biol. Chem. 275, 10388-10393). La PDI est une protéine chaperonne dotée d'une activité oxydoréductase/isomérase et est principalement localisée dans le réticulum endoplasmique. Elle assiste le repliement des protéines par la formation ou le déplacement de ponts disulfures.<br>Les agents modulateurs de la PDI incluent l'alcool 4-hydroxybenzylique<br>(4-HBA) et la bacitracine, respectivement inducteur et inhibiteur de cette protéine. Pour déterminer le rôle potentiellement bénéfique ou délétère de la PDI dans l'IRC, l'impact cérébral des modulateurs précités a été étudié dans un modèle murin d'IRC basé sur l'occlusion unilatérale et transitoire de l'artère cérébrale moyenne chez la souris. Dans ce modèle expérimental, le 4-HBA réduit significativement (respectivement de 22 et 55%). la taille de l'infarctus cérébral touchant le cortex et le striatum. L'implication de la PDI dans cette protection cérébrale est confirmée par la suppression de l'effet protecteur du 4-HBA par la bacitracine, le 4-HBA ne manifestant par ailleurs aucune propriété anti-oedémateuse dans le modèle expérimental d'IRC. L'induction de la PDI par le 4-HBA a elle été démontrée sur le cerveau sain de souris, la protéine étant quantifiée par immuno-chemiluminescence après migration électrophorétique (Western blots). Différents isomères de position (alcool 2-hydroxybenzylique et alcool 3-hydroxybenzylique) ainsi que des analogues aliphatiques (1,4-butanediol et 1,5-pentanediol) du 4-HBA se sont avérés, à l'inverse du dernier, incapables de réduire la taille des lésions cérébrales dans le modèle expérimental d'IRC et d'induire la PDI cérébrale.<br>Le potentiel neuroprotecteur du 4-HBA a été étudié dans un autre modèle d'évaluation, à savoir celui des crises audiogènes chez la souris déficiente en magnésium, connu pour sa réponse aux agents anticonvulsivants mais aussi aux composés antioxydants (Vamecq, J., Maurois, P., Bac, P., Bailly, F., Bernier, J.L., Stables, J.P., Husson, I.,Gressens, P., 2003, Eur. J. Neurosci. 18, 1110-1120). La dose de 4-HBA protégeant 50% des animaux vis-à-vis de la crise audiogène était de 25 mg/kg contre 35mg/kg pour la 6-hydroxyflavanone (6-HFN), une flavone de référence active dans ce test. Ces résultats suggérant un potentiel antioxydant similaire des deux composés ont conduit à une étude comparative de leurs effets protecteurs dans le modèle murin d'IRC. Cette étude tout en confirmant la protection offerte par le 4-HBA dans l'IRC expérimentale a révélé l'incapacité du 6-HFN d'induire une protection significative dans ce modèle. A l'inverse du 4-HBA, le 6-HFN n'induisait pas la PDI cérébrale murine, confortant ici l'hypothèse que la protection du 4-HBA vis-à-vis de l'IRC résulte plus de sa capacité à induire la PDI que d'autres de ses propriétés parmi lesquelles son potentiel antioxydant. Finalement, le 4-HBA, à des doses atteignant 200 mg/kg, s'est avéré dénué de toxicité dans le test de la barre tournante.<br>En conclusion, le 4-HBA représente un agent neuroprotecteur actif dans plusieurs modèles d'évaluation. Son efficacité vis-à-vis des lésions induites par l'IRC semble étroitement liée à sa capacité à induire la PDI cérébrale, faisant dès lors de cette protéine une cible pharmacologique prometteuse pour le développement pharmacologique de composés actifs dans l'AVC.

Les systèmes de défense bactériens face à un stress oxydant reposent essentiellement sur l'expression d'enzymes capables de dégrader les espèces réactives de l'oxygène telles que le peroxyde d'hydrogène, le radical anion superoxyde et le radical hydroxyle. La protéine PerR a été identifiée chez Bacillus subtilis comme senseur de H2O2 appartenant à la famille des métallo-régulateurs Fur. La protéine PerR est un homodimère contenant deux sites métalliques par sous unité : un site à zinc structural et un site de régulation pouvant coordiner un ion Fe2+ ou Mn2+. La protéine PerR se fixe à l'ADN en présence de ses deux métaux pour réprimer la transcription de certains gènes. Contrairement à d'autres senseurs du peroxyde d'hydrogène comme la protéine OxyR chez Escherichia coli et le complexe Orp1-Yap1 chez Saccharomyces cerevisiaie, la caractérisation structurale et biochimique de la protéine PerR n'était pas aussi avancée.<br /> Les travaux présentés dans ce manuscrit rapportent les études structurales menées sur la protéine PerR par cristallographie aux rayons X et par spectroscopie d'absorption des rayons X (SAX). Les différentes structures résolues au cours de ce travail (l'apoprotéine, les formes active et inactive de la protéine) permettent de mieux caractériser la protéine PerR. Le mode de fixation à l'ADN de la protéine PerR est également discuté.<br /> De façon intéressante, tandis que les protéines OxyR et Orp1-Yap1 utilisent des résidus cystéine pour détecter le peroxyde, le mécanisme d'activation de PerR fait intervenir un résidu histidine qui est oxydé en 2-oxo-histidine. Cette oxydation est catalysée par le métal de régulation (Fe2+). Les quatre cystéines de la protéine coordinent l'ion zinc et ne participent pas à la détection du peroxyde. La structure de la forme oxydée de la protéine est également présentée : cette structure met en évidence, pour la première fois dans la PDB, une 2-oxo-histidine dans une structure cristallographique.