Les effets d'un concentré de melon, SODB®, particulièrement riche en SOD, ont été étudiés en mode curatif sur un modèle animal d'obésité nutritionnellement induite. La question du mécanisme d'action de ce concentré de melon a également été posée dans ce travail.Dans la première partie, des tests in vitro ont permis d'évaluer et de mieux caractériser le pouvoir antioxydant de SODB®. Il a également été montré, grâce à une étude sur rats sains, que SODB® n'était pas toxique aux doses utilisées.Dans une deuxième partie, des effets bénéfiques de SODB® sur le foie et le tissu adipeux d'animaux obèses ont été démontrés.Dans une dernière partie, le mécanisme d'action de SODB® a été discuté. Pour cela, les différents résultats obtenus sur SODB® ont été comparés avec les données d'une revue sur les effets de l'administration de SODs. Grâce à ce travail, des hypothèses de mécanisme d'action ont pu être proposées. En effet, SODB® semblerait agir en augmentant l'expression des enzymes antioxydantes endogènes. L'induction de la défense antioxydante pourrait passer par l'activation de la voie du Nrf2/ARE, à la suite d'une cascade d'évènements initiée au niveau de la barrière intestinale. La compréhension totale du mécanisme d'action de ce concentré de melon nécessite cependant plus d'investigations. / The effects of a curative supplementation of a melon concentrate, SODB®, particularly rich in SOD, have been studied on a diet-induced obesity animal model. In this work, we also wondered what mechanisms of action are involved in SODB® efficacy.First, we evaluated and characterized the antioxidant capacity of SODB® with in vitro tests. The safety of several doses used for SODB® supplementation has also been demonstrated on healthy rats.Then, we showed beneficial effects of SODB® on the liver and the adipose tissue of obese animals.Finally, we discussed the mechanism of action of SODB®, comparing all results obtained after SODB® supplementation with a review on SODs administration effects.This work allowed to propose hypothesis of mechanism of action. Indeed, SODB® seems to exert its antioxidant properties inducing increased endogenous antioxidant enzymes expression. The Nrf2/ARE pathway could be involved in this induction, after cascade events from intestinal barrier. More investigations are needed to determine the complete mechanism of action of this melon concentrate.

Le but de cette thèse consistait en l’amélioration de l’activité thérapeutique d’agents anti-radicalaires synthétiques de type nitroxyde et nitrone. Ces deux classes d’antioxydants synthétiques ont été choisies pour leur très bonne activité de piégeurs de radicaux libres, des substances particulièrement délétères et impliquées à l’heure actuelle dans un grand nombre de pathologies. Dans une première partie de ce travail, des nitroxydes ont été fonctionnalisés par des transporteurs amphiphiles dérivés de la lysine et de l’acide aspartique, puis une deuxième approche a consisté en la modification d’une nitrone, l’alphaphényl-N-tert-butyl-nitrone (PBN) par des groupements polaires et apolaires. Les études physico-chimiques ont ensuite permit de caractériser les propriétés d’auto-assemblage en milieux aqueux de ces composés ainsi que leur caractère hydrophobe et leurs propriétés antioxydantes. Enfin, des études biologiques ont mis en évidence les propriétés protectrices de ces molécules vis-à-vis des phénomènes de stress oxydant sur des modèles in vitro et in vivo. / The goal of this thesis was to improve the therapeutic activity of synthetic nitroxide and nitrone antioxidant agents. Free radicals are very reactive and toxic species that are associated to a large number of pathologies. In the first part of this work, nitroxides were grafted to lysine- and aspartic acid- based amphiphilic carriers. The second part, consisted inthe functionalization of the α-phenyl-N-tert-butyl-nitrone (PBN) by hydrophilic and lipophilic groups. For both series of compounds the self-aggregation properties in water as well as their hydrophobic character and antioxidant properties were determined. Finally, biological studies demonstrated the protective properties of these molecules against oxidative stress in vitro and in vivo models.

Dans les conditions naturelles, les plantes sont soumises à des conditions environnementales très variées qui peuvent conduire à un excès d'énergie dans les chloroplastes, résultant en une production d'espèces réactives de l'oxygène (ERA). Pour faire face à ces ERA, les plantes ont développé différents mécanismes de protection, comme des alkénal réductases, des peroxyrédoxines et des lipocalines. Le travail présenté dans cette thèse a pour but de caractériser et de déterminer leur importance dans la protection des contre les stress oxydants. Une analyse préliminaire de mutants d'Arabidopsis a mis en évidence le rôle important des peroxyrédoxines à 2 cystéines et des lipocalines dans la tolérance au stress photooxydant. Cette thèse s'est surtout concentrée sur les lipocalines. Deux lipocalines ont été récemment identifiées chez les plantes, TIL (lipocaline thermoinduite) et CHL (chloroplastique), toutes les deux induites par des conditions de stress. Chez Arabidopsis, chaque lipocaline semble être spécialisée dans la réponse à des conditions différentes: chaleur (AtTIL) et fortes lumières (AtCHL). Le double mutant AtCHL KO × AtTIL KO est plus sensible à la chaleur et la forte lumière que les simples mutants. La mutation de AtCHL a augmenté fortement la photosensibilité de mutants (vte1, npq1) affectés dans des mécanismes de protection des lipides (tocopherols, zéaxanthine), confirmant ainsi le rôle des lipocalines dans la protection contre la peroxydation lipidique. Les résultats obtenus dans cette thèse montrent que les lipocalines AtTIL and AtCHL ont des fonctions redondantes dans la protection des lipides qui sont essentielles à la résistance des plantes au stress. / Under field conditions, plants are exposed to various environmental conditions that can lead to an excess of energy in the chloroplasts, resulting in the production of toxic reactive oxygen species (ROS). To cope with the harmful effects of ROS, plants have developed various protection mechanisms, such as alkenal-reductases, peroxiredoxins and lipocalins. The work performed in this thesis aimed at understanding their importance in the protection against lipid peroxidation. A first screening of Arabidopsis mutants lacking one of those mechanisms brought into light that 2-Cys PRX and lipocalins are important for the tolerance against photooxidative stress. This thesis is focused mainly on lipocalins, a group of proteins recognized as carriers of small lipophilic molecules. However, two true lipocalins have been recently identified in plants, the temperature-induced lipocalin (TIL) and the chloroplastic lipocalin (CHL), their expression beeing induced by various abiotic stresses. Each lipocalin appeared to be specialized in the responses to specific stress conditions in Arabidopsis, with AtTIL and AtCHL playing a protective role against heat and high light, respectively. The double mutant AtCHL KO × AtTIL KO deficient in both lipocalins was more sensitive to temperature, drought and light stresses than the single mutants. Seeds of the AtCHL KO × AtTIL KO double mutant were very sensitive to natural and artificial aging, and again this phenomenon was associated with the oxidation of polyunsaturated lipids. The results obtained in this thesis show that AtTIL and AtCHL have overlapping functions in lipid protection which are essential for stress resistance and survival.

La bactérie Erwinia amylovora est responsable de la maladie du feu bactérien des Maleae (pommier, poirier…). Le pouvoir pathogène de cette bactérie dépend d'une seringue moléculaire appelé système de sécrétion de type 3 (SSTT). Ce SSTT permet à la bactérie d’injecter des effecteurs dans les cellules de la plante. Parmi les effecteurs injectés, DspA/E est l'effecteur indispensable au pouvoir pathogène d’E. amylovora. Cet effecteur est à lui seul capable de provoquer la mort des cellules chez le pommier et le tabac et permet à la bactérie de se multiplier de manière transitoire chez A. thaliana. L’objectif de ce travail de thèse était de comprendre la fonction de DspA/E dans la cellule végétale et d’identifier des facteurs végétaux impliqués dans la toxicité de DspA/E. Afin de répondre à cette question, des plantes transgéniques exprimant DspA/E sous contrôle d’un promoteur inductible à l’estradiol ont été construites.Dans un premier temps, la caractérisation phénotypique des lignées exprimant DspA/E a été effectuée. Les résultats obtenus montrent que DspA/E est toxique lorsqu'il est exprimé in planta (il provoque la mort des cellules, inhibe la germination, la croissance racinaire et la traduction) et permet la multiplication in planta d’un mutant dspA/E. Un crible de mutants suppresseurs de la toxicité de l'effecteur DspA/E a été effectué sur une lignée transgénique exprimant DspA/E dans le but d'identifier un ou plusieurs gènes impliqués dans la toxicité de DspA/E. Ce crible suppresseur a permis d'identifier un candidat potentiel impliqué dans la photo-respiration, la glycolate oxydase 2 (GOX2). L’analyse fonctionnelle réalisée sur le mutant gox2-2 a permis de montrer que le gène GOX2 est un régulateur positif des réponses de défense d’A. thaliana en réponse à l’infection par E. amylovora.Enfin, la caractérisation du stress oxydant a permis de montrer que plusieurs formes actives de l’oxygène (H2O2 et O2.-) s’accumulent au cours de l’interaction entre A. thaliana et E. amylovora. Ceci a permis également de comprendre le rôle de DspA/E sur ce stress oxydant. Nos résultats suggèrent que la glycolate oxydase 2 participerait à l’induction du stress oxydant en perturbant le métabolisme des sucres. / The bacterium E. amylovora is responsible for the fire blight disease of Maleae (apple, pear…). The pathogenicity of this bacterium relies on a molecular syringe, the type three secretion system (TTSS). This TTSS allows the bacterium to inject effector proteins into the plant cell. Among these effectors, DspA/E is essential for the pathogenicity of E. amylovora. This effector can provoke cell death on apple and tobacco and allows the bacterium to multiply transiently in A. thaliana.The purpose of the thesis was to understand the function of DspA/E in the plant cell and to identify plant factors involved in the toxicity of DspA/E. To answer this question, transgenic plants which express DspA/E under an estradiol-inducible promoter were built.At first, phenotypical characterization of DspA/E transgenic lines was performed. Our results showed that DspA/E is toxic when expressed in planta (it provokes cell death, inhibits germination, root growth and translation) and allows in planta multiplication of dspA/E bacterial mutant. A screening for suppressor mutants of DspA/E toxicity was performed on a DspA/E transgenic line in order to identify one or several genes involved in the toxicity of DspA/E. This screening allowed us to identify a potential candidate involved in photorespiration, the glycolate oxidase 2 (GOX2). Functional analysis performed on the gox2-2 mutant allowed us to show that the GOX2 gene is a positive regulator of A. thaliana responses against E. amylovora.Finally, characterization of oxidative stress allowed us to show that several reactive oxygen species (H2O2 et O2.-) accumulate during A. thaliana and E. amylovora interaction. This allowed us to understand the role of DspA/E in the oxidative stress. Our results suggest that the glycolate oxidase 2 could be involved in the induction of the oxidative stress by disrupting sugar metabolism.

La vescaline est une substance polyphénolique appartenant à la famille des ellagitannins C-arylglucosidiques qui inhibe in vitro la topoisomérase 2, une enzyme ciblée par les chimiothérapies utilisées contre le cancer. Jusqu’à présent, seuls des ellagitannins porteurs d’unités HHBP ont été obtenus par synthèse totale. La synthèse d’ellagitannins C-arylglucosidiques comme la vescaline, présentant un motif unique de type NHTP relié par une liaison C-arylglucosidique à une unité glucose sous forme ouverte, constitue le challenge de cette thèse. Le premier objectif a été de développer une méthodologie de couplage biarylique intramoléculaire transposable à la construction de l’unité NHTP de la vescaline. Nous avons ainsi mis au point la première méthode de couplage biarylique biomimétique, par action de l’o-chloranil, se déroulant uniquement sur des substrats poly-hydroxylés possédant un groupement méthoxyle en position anomérique du sucre. Moins restrictive, l’utilisation de complexes de cuivre-amine a permis elle aussi de réaliser ce couplage. L’étape suivante de formation biomimétique de la liaison C-arylglucosidique a ensuite été étudiée et le composé attendu a pu être obtenu avec un rendement de 25%, après optimisation des conditions, par réaction dans une solution de tampon phosphate à pH = 7.5. Les deux dernières étapes de la synthèse (galloylation sélective et formation de l’unité NHTP) ne sont pas encore réalisées mais, à ce stade, une seule étape de déprotection peut permettre d’obtenir un premier ellagitannin C-arylglucosidique naturel, l’épi-punicacortéine A 5-O-dégalloylée. / Vescalin is a polyphenol of the C-arylglucosidic ellagitannin subclass that fully inhibits topoisomerase II, an enzyme target in anticancer therapy. Up to date, most synthetic efforts have been directed towards HHBP-bearing ellagitannins. The development of a synthetic way to construct ellagitannins of the C-arylglucosidic subclass, bearing an atropoisomeric NHTP unit linked to an open-chain glucose by a C-arylglucosidic bond, as exemplified by vescalin, is the challenge of this thesis. The first objective was to establish an intramolecular biaryl coupling methodology that could be applied to the construction of vescalin’s NHTP unit. In this context, we developed the first example of biomimetic o-chloranil-mediated oxidative biaryl coupling carried out on a poly-hydroxylated substrate containing a methoxy group at the anomeric position of the sugar. Difficulties in the subsequent deprotection of the methoxy group led us to use an alternative method in which copper-amine complexes allow for the coupling of substrates bearing readily removable anomeric protecting groups. The latter methodology led to the elaboration of HHBP-containing precursors that have been subjected to the biomimetic formation of the C-arylglucosidic bond. After screening both acidic and basic conditions, the desired C-arylglucosidic compound was obtained by carrying out the reaction in a phosphate buffer (pH 7.5) in a 25% yield. The two final steps of the synthesis (selective galloylation and NHTP construction) have not been performed yet but, at this stage, we are confident that a single deprotection step will lead to the first natural C-arylglucosidic ellagitannin, 5-O-degalloyl epi-punicacortein A.

Les ARN non-codant (ARNnc) assurent différentes fonctions vitales permettant aux bactéries de s'adapter rapidement aux conditions changeantes de leur environnement L'analyse de données transcriptomiques de la souche Pseudomonas brassicacearum NFM421 en réponse à différents stress en utilisant des puces à ADN qui contiennent aussi bien les régions codantes que les régions non codantes a révélé la modulation de deux ARNnc potentiels en réponse à des métaux lourds (Cd et U), dénommés IrsZ et IrsY. De plus, le génome de P. brassicacearum a été entièrement séquencé et une centaine d'ARNnc potentiels a été identifié par l'utilisation d'outils bioinformatiques de prédiction d'ARNnc. Ce travail vise à caractériser les deux ARNnc potentiels, IrsZ et IrsY, et à déterminer leur fonction chez P. brassicacearum. L'analyse bioinformatique de leur séquence ne révèle pas d'homologue dans la base de données des ARNnc. Nous avons validé expérimentalement par différentes approches techniques l'expression des deux ARNnc candidats dans différentes conditions de cultures et sous différents stress. Ceci a conduit notamment à révéler la modulation par le fer de l'expression des deux ARNnc IrsZ et IrsY. Leur expression est fortement activée par de fortes concentrations en fer. Cependant, en réponse à un stress oxydant causé par le peroxyde d'hydrogène, l'expression des deux ARNnc est réprimée. Cette répression est exacerbée chez les bactéries surexprimant oxyR. Nos travaux semblent indiquer que IrsZ et IrsY agissent comme des senseurs du statut intracellulaire du fer. / Regulatory non-coding RNAs (ncRNA), act as regulators of translation and message stability. They modulate a wide range of physiological responses to environmental stimuli. Due to their biological interest, different bioinformatics tools and experimental approaches have been developed for detecting new ncRNA. Transcriptome analysis of the plan root-associated bacterium Pseudomonas brassicacearum NFM421 strain in response to various stresses, using microarrays containing coding as well as non-coding DNA fragments, revealed the modulation of two potentials ncRNA in response to heavy metals (Cd and U), named IrsZ and IrsY. Furthermore, P. brassicacearum genome was completely sequenced and hundreds of potentials ncRNA have been predicted by using computational tools. This work aims at characterizing the two potentials ncRNA, IrsZ and IrsY, and to determine their function in P. brassicacearum. No homologous was found in the ncRNA database. We validated the expression of the two potential ncRNA by different experimental approaches in different culture conditions and under different stresses. This led to reveal that both IrsZ and IrsY are modulated by iron. Their expression is strongly activated by high concentrations of iron. However, the expression of both Irs ncRNA is suppressed under oxidative stress generated by hydrogen peroxide. This repression is exacerbated in P. brassicacearum overexpressing oxyR. Our work suggests that IrsZ and IrsY act as sensors of intracellular iron status.

Malgré le développement de nouvelles thérapeutiques anti-tumorales telles que les anti-tyrosine kinases ou les traitements anti-angiogéniques, la mortalité par cancer reste élevée. Les nouvelles molécules associées aux progrès réalisés en chirurgie, en radiothérapie et en chimiothérapie ont permis d’allonger la durée de vie de ces patients permettant de mieux apprécier le retentissement, à long terme, de ces thérapeutiques sur le système cardiovasculaire. Il apparaît que la prescription de nombreuses chimiothérapies dont les anthracyclines conduisent à une altération de la fonction cardiaque. Les mécanismes physiopathologiques à l’origine de cette dysfonction cardiaque sont complexes, intriqués et restent partiellement méconnus. Afin de limiter cette cardiotoxicité, différentes voies portant sur les modalités d’administration, la galénique et la co-prescription de molécules à visée cardioprotectrice sont explorées. Une meilleure compréhension des phénomènes impliqués dans cette cardiotoxicité est donc nécessaire afin de prévenir son apparition. Il convient, par ailleurs, de préciser l’impact du cancer et des traitements anticancéreux sur le pronostic cardiovasculaire afin que ces patients bénéficient d’un suivi adapté. Dans la partie expérimentale de notre travail, les objectifs étaient d’étudier le stress oxydant plasmatique et tissulaire à court terme et à long terme après l’administration d’anthracyclines ainsi que les modifications de l’expression de certains gènes myocardiques secondaires à cette thérapeutique. Parallèlement, le caractère potentiellement cardioprotecteur des inhibiteurs de l’enzyme de conversion et de l’acide alpha-lipoïque était évalué. En accord avec la littérature, l’administration d’anthracyclines s’est accompagnée d’une augmentation du stress oxydant, aussi bien lors de l’évaluation à court terme qu’à long terme après l’arrêt du traitement. Une perturbation dans l’expression de différents gènes myocardiques a été constatée à distance de l’arrêt du traitement expliquant que la cardiomyopathie toxique induite par les anthracyclines puisse se révéler plusieurs années après l’interruption de cette chimiothérapie. Qu’il s’agisse des inhibiteurs de l’enzyme de conversion ou de l’acide alpha-lipoïque, ces molécules n’ont pas permis de prévenir l’atteinte cardiaque et le déséquilibre, espèces oxydantes/protections antioxydantes, qui accompagnent les effets des anthracyclines. Notre travail souligne la multiplicité et la complexité des mécanismes intervenant dans la cardiotoxicité des anthracyclines ainsi que la nécessité de nouvelles voies de recherche dans cette cardioprotection. La partie clinique de notre travail avait pour objectif de comparer la prise en charge, les caractéristiques et le pronostic de patientes hospitalisées pour un infarctus du myocarde et ayant antécédent de cancer du sein par rapport à des patientes sans antécédent de cancer du sein. Bien que notre étude précise que nos 2 populations étaient comparables en termes de facteurs de risques cardiovasculaires, de type d’infarctus, de technique de revascularisation et de thérapeutiques administrées lors de la phase aiguë, les patientes ayant un antécédent de cancer du sein semblent posséder un moins bon pronostic cardiovasculaire en post-infarctus du myocarde. L’existence d’un antécédent de cancer du sein apparaît comme un facteur indépendant de survenue d’événements cardiovasculaires rythmiques et non-rythmiques durant cette période. Ces nouvelles données doivent être confirmées par des études de plus grande taille mais montrent déjà la nécessité d’un suivi cardiovasculaire étroit de cette population de patients, aussi bien sur la plan ischémique que rythmique. / Despite the development of new anti-cancer drugs such as anti-tyrosine kinases or anti-angiogenic therapy, cancer mortality remains high. These new molecules associated with advances in cancer surgery, radiotherapy and chemotherapy have succeeded in improving life expectancy in these patients. It has also allowed a long-term evaluation of the cardiovascular impact of these therapies. Many chemotherapy drugs, such as anthracyclines, lead to impaired cardiac function. The pathophysiological mechanisms of this cardiac dysfunction are complex, intricate and remain partially unknown. To reduce this cardiotoxicity, different pathways concerning administration modalities, drug presentation and the co-prescription of cardioprotective molecules are being explored. Better understanding of the mechanisms involved in this cardiotoxicity is necessary to prevent its onset. Furthermore the impact of cancer and cancer treatment on cardiovascular outcomes must be clarified in order to ensure appropriate follow-up in these patients. In the experimental part of our work, the objectives were to study plasma and tissue oxidative stress in the short and long term after anthracycline administration and also changes in myocardial gene expression induced by this therapy. At the same time, the potential cardioprotective effect of angiotensin converting enzyme inhibitors and alpha-lipoic acid was evaluated. Consistent with the literature, the administration of anthracyclines induced an increase in oxidative stress, in both the short and long-term after the end of the treatment. A disturbance in myocardial gene expression was found a long time after the end of the treatment, which explains why anthracycline cardiomyopathy may appear years after discontinuation of the chemotherapy. Neither angiotensin converting enzyme inhibitors nor alpha-lipoic acid was able to prevent the imbalance in cardiac oxidant / antioxidant species. Our work highlights the many facets and complexity of anthracycline cardiotoxicity and the need for new research to prevent it. As for the clinical part, among female patients hospitalized for myocardial infarction, we compared the management, the characteristics and the prognosis in patients with a history of breast cancer with those in patients without a history of breast cancer. Although our populations were comparable in terms of cardiovascular risk factors, type of infarction, revascularization technique and treatment administered during the acute phase, patients with a history of breast cancer seemed to have a worse cardiovascular prognosis following the myocardial infarction. A history of breast cancer appears to be an independent factor of rhythm-related and non-rhythm-related cardiovascular adverse events during this period. These new data should be confirmed by larger studies, but they already show that patients treated with anthracyclines need specific cardiovascular monitoring for both ischemic and rhythm-related adverse events.

Les conséquences cardiovasculaires du vieillissement sont l'une des principales causes de mortalité. En plus de l'âge chronologique, plusieurs autres facteurs peuvent influencer l'apparition des modifications liées au vieillissement. L'étude des déterminants génétiques et environnementaux accélérateurs du vieillissement cardiovasculaire pourrait améliorer la prévention de ces pathologies. Nous avons démontré chez le rat Zucker (modèle de syndrome métabolique) en fin de vie (80 semaines) que l'obésité et les troubles métaboliques associés et le vieillissement agissent de façon synergique pour modifier la structure et la fonction vasculaire, en ciblant les propriétés endothéliales. L'augmentation précoce des acides gras libres (AGL) plasmatiques et les altérations de réactivité carotidienne qu'ils induisent sont des mécanismes clés du développement de la rigidité artérielle dans ce modèle. La souris déficiente pour le gène Klotho (Kl) possède une faible espérance de vie, un vieillissement accéléré et des pathologies semblables à celles de l'homme âgé. Nous avons caractérisé le phénotype artériel (peu connu) des souris Kl+/- à 6 et 12 mois, en comparaison de leurs contrôles Kl+/+ aux mêmes âges. Nous avons démontré dans ce modèle que dans des conditions basales, les souris Kl+/- ne présentent pas de phénotype de vieillissement accéléré de la paroi artérielle à l'âge de 12 mois. Néanmoins, à l'âge de 6 mois, les souris Kl+/- présentent une augmentation de leur rigidité carotidienne, en faveur d'une altération de la fonction vasculaire. L'étude de ces deux modèles nous a ainsi permis d'évaluer l'implication de l'obésité et de la protéine Klotho dans le vieillissement artériel / The cardiovascular consequences of aging are a leading cause of death. In addition to chronological age, several other factors may influence the onset of changes associated with aging. The study of genetic and environmental determinants of cardiovascular aging accelerators could improve prevention of these diseases. We have demonstrated in very old (80 weeks) Zucker rats (model of metabolic syndrome) that obesity and associated metabolic disorders act synergistically with aging to alter the vascular structure and function by targeting endothelial properties. The early increase in plasma free fatty acids (FFA) and alterations in carotid responsiveness induced by AGL are key mechanisms of development of arterial stiffness in this model. Mouse deficient for the gene Klotho (Kl) has a short life expectancy, accelerated aging and diseases similar to an old man. We characterized the arterial phenotype (unknown) mice Kl +/- at 6 and 12 months, compared to their controls K +/+ at the same ages. We have demonstrated in this model that in basal conditions, Kl +/- mice show no phenotype of an accelerated aging of the arterial wall at the age of 12 months. However, at the age of 6 months, mice Kl +/- show an increase in carotid stiffness in favor of an alteration of vascular function. The study of these two models has allowed us to assess the implication of obesity and Klotho protein in aging arteries

L'athérosclérose est une maladie chronique à évolution lente caractérisée par la formation de plaques d'athérome, consistant en l’accumulation de lipoprotéines de basse densité (LDL), de leucocytes, de cellules spumeuses, la migration des cellules musculaires lisses (CML) et l’altération des cellules endotheliales (ECs). Ces phénomènes conduisent à la formation d'un noyau nécrotique incluant des régions calcifiées. La genèse de l'athérosclérose et de l’instabilité de la plaque d’athérome sont le résultat d'une synergie entre inflammation et stress oxydant. Les données actuelles identifient plusieurs populations de macrophages dans la plaque d’athérome présentant différents phénotypes en lien avec l’inflammation (pro-inflammatoire: M1, anti-inflammatoire: M2) ou avec des modifications redox de l’environnement (Mox). Stress oxydant et inflammation sont liés et jouent un rôle important dans (i) la dysfonction endothéliale induisant une diminution de la biodisponibilité du monoxyde d’azote (NO), (ii) l'oxydation des LDL, (iii) le remodelage de la lésion (régulation de protéases et d’antiprotéases) et (iv) la prolifération des CML. Les CML sont le deuxième type cellulaire le plus abondant dans la lésion athérosclérotique après les macrophages, leur hyperprolifération est la conséquence d’une dédifférenciation cellulaire d’un phénotype contractile à sécrétoire, augmentant leur capacité proliférative et migratoire. Les donneurs de NO, comme les S-nitrosothiols, connus également pour protéger contre le stress oxydant grâce essentiellement à la S-nitrosation, peuvent contrer la carence en NO. Parmi eux, le S- nitrosoglutathion (GSNO), forme physiologique de stockage de NO dans les tissus, spécifiquement metabolisé par la gamma-glutamyl transférase (GGT) peut être envisagé. La corrélation entre l’augmentation des concentrations sériques de GGT et les facteurs de risque cardiovasculaire a récemment été démontrée. En particulier, seule la b-GGT s'accumule dans les plaques d'athérome, et concorde avec l’apparition d'autres marqueurs histologiques de vulnérabilité de la plaque. Étant donné que, les macrophages et les CML sont les principaux types cellulaires retrouvés dans les lésions athérosclérotiques et semblaient être colocalisés avec la GGT, l'attention de ce travail de thèse a été centrée sur la compréhension de la provenance de la GGT et son rôle dans le métabolisme du GSNO au sein de la plaque d’athérome. Une première partie de ce manuscrit vise à identifier l'origine de la GGT accumulée dans la plaque d’athérome, et à élucider entre le stimulus inflammatoire et oxydant, qui est responsable de l'accumulation de GGT dans la plaque d'athérome. La deuxième partie a été consacrée à la restauration de la biodisponibilité de NO dans les CML en condition de stress oxydant avec un intérêt particulier porté sur l'identification des protéines S-nitrosés / Atherosclerosis is a slowly progressing chronic disease characterized by the formation of atherosclerotic plaques consisting of accumulated low density lipoprotein (LDL), leukocytes, foam cells, migrated smooth muscle cells (SMCs) and altered endothelial cells (ECs), leading to the formation of necrotic cores with calcified regions. Atherosclerosis genesis and subsequent instability of atherosclerotic plaques result from a synergy between inflammation and oxidative stress. Current data identified several macrophage populations within the atherosclerotic plaque showing different inflammatory phenotypes (pro-inflammatory: M1, anti-inflammatory: M2) or functions in response to redox changes in the environment (Mox). The oxidative stress linked to inflammation plays an important role in (i) endothelial dysfunction, with reduced nitric oxide (NO) bioavailability, (ii) LDL oxidation, (iii) lesion remodeling (regulation of proteases and antiproteases) and (iv) SMCs proliferation. Indeed, SMCs are the second more abundant cell type, after macrophages, in the atherosclerotic lesion because their dedifferentiation from contractile to secreting phenotype increased their proliferation and migration capacity. NO donors, like S-nitrosothiols, also known to protect from oxidative stress by S-nitrosation, could counteract this NO deficiency. Among them, the S-nitrosoglutathione (GSNO), a physiological storage form of NO in tissues, specifically catabolized by the gamma-glutamyltransferase (GGT) is considered. Recently, it has been shown that the increased serum level of GGT is an independent risk factor for cardiovascular mortality related to atherosclerotic disease. In particular, only the big fraction (b-GGT) has been detected inside human atherosclerotic plaques associated to CD68+ macrophage-derived foam cells. As macrophages and SMCs are the main cell types found in atherosclerotic lesion and seemed to be colocalized with GGT, the attention of this thesis work was focused on the understanding of GGT provenance and its role in the GSNO metabolism within the atherosclerotic plaque. A first part of the thesis was to identify the origin of GGT accumulating inside atherosclerotic plaques, and to decipher between inflammation and oxidative stress stimuli, which one is responsible of GGT accumulation in atherosclerotic plaques. The second part was dedicated to the restoration of NO bioavailability within SMCs under oxidative stress with a focus on the identification of S-nitrosated proteins

Des études épidémiologiques récentes suggèrent que certains polluants atmosphériques jouent un rôle dans le développement et la progression de l'insulino-résistance, associée au diabète de type 2. L'ozone, un polluant photochimique majeur des zones urbaines, est associé t à des concentrations augmentées de glucose et d'insuline plasmatiques à jeun, cependant de nombreux aspects de cette association restent à élucider. En utilisant une concentration réaliste, représentative des pics de pollution (0,8 ppm), nous avons démontré que l'exposition de rats à de l'ozone induit une insulino-résistance systémique et un stress oxydant, associé à un stress du réticulum endoplasmique (RE), une activation de JNK et donc, une perturbation du signal insulinique dans le muscle. Les lavages broncho-alvéolaires réalisés chez des rats exposés à l'ozone, reproduisent ces effets sur des myotubes C2C12, suggérant que des médiateurs pulmonaires toxiques sont responsables de ce phénotype. Des prétraitements avec le chaperon chimique acide 4-phénylbutyrique, l'inhibiteur de JNK SP600125, ou l'antioxydant N-acétylcystéine préviennent l'insulino-résistance, démontrant que l'ozone induit séquentiellement un stress oxydant, un stress du RE et une activation de JNK, entraînant une perte de la sensibilité à l'insuline dans le muscle. Notre étude est la première à montrer que la pollution à l'ozone provoque le développement de l'insulino-résistance, suggérant qu'elle pourrait accélérer la progression du diabète. Nous proposons ainsi un mécanisme liant exposition à des polluants et augmentation de l'incidence des maladies métaboliques / A growing body of evidence suggests that exposure to traffic-related air pollution is a risk factor for type 2 diabetes. Ozone, a major photochemical pollutant in urban areas, is negatively associated with fasting glucose and insulin concentrations but most aspects of this association remain to be elucidated. Using an environmentally realistic concentration (0.8 ppm), we demonstrated that exposition of rats to ozone induced whole body insulin resistance and oxidative stress, with associated endoplasmic reticulum (ER) stress, JNK activation and disruption of insulin signaling in skeletal muscle. Bronchoalveolar lavage fluids from ozone-treated rats reproduced this effect in C2C12 myotubes, suggesting that toxic lung mediators were responsible for the phenotype. Pre-treatments with the chemical chaperone 4-phenyl butyric acid, the JNK inhibitor SP600125 or the antioxidant N-acetylcysteine alleviated insulin resistance, demonstrating that ozone sequentially triggered oxidative stress, ER stress and JNK activation to impair insulin signaling in muscle. This study is the first to report that ozone plays a causative role in the development of insulin resistance, suggesting that it could boost the development of diabetes. We therefore provide a potential mechanism linking pollutant exposure and the increased incidence of metabolic diseases