Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Les substituts sanguins à base d’hémoglobine (HBOC) en cours de développement et d’évaluation, sont susceptibles, selon leur formulation et le protocole d’évaluation envisagé, d’induire des modifications du comportement des cellules endothéliales (CE). Nous avons développé des protocoles visant à évaluer le rôle de trois paramètres : les contraintes de cisaillement, l’hypoxie et la présence d’HBOC au contact des CE. Plusieurs facteurs, comme le stress oxydatif, la vasomotricité et l’inflammation ont été étudiés par qPCR, RPE, cytométrie en flux et dosage des métabolites. Dans un premier temps, nous avons observé l’action simultanée des contraintes de cisaillement et des HBOC (Hb-Dex-BTC, Oxyglobin®, aa-Hb) sur le comportement des CE. Nos résultats montrent combien le cisaillement influence la réponse des CE en présence d’HBOC. Pour se rapprocher de la situation clinique d’un usage potentiel d’HBOC, nous avons élaboré un protocole d’hypoxie/réoxygénation des CE par ces Hb. Au travers des deux protocoles d’hypoxie développés (brève et chronique), nous avons montré des mécanismes différents de réponse cellulaire : après 4 h, la réoxygénation avec les substituts induit une diminution de l’inflammation engendrée par l’hypoxie. Alors qu’après 24 h, nous constatons son induction quel que soit le substitut utilisé. D’une façon générale, la présence de dextran dans l’Hb-Dex-BTC rend celle-ci plus furtive vis-à-vis des mécanismes de détection de la présence d’Hb par les CE. Dans une dernière partie, nous avons effectué des tests de cytotoxicité sur des Hb de nouvelle génération (PEG-Hb et Hb octamérique produite par génie génétique) par mesure de la viabilité cellulaire et du taux d’apoptose-nécrose, Ces résultats encourageants confirment l’intérêt de poursuivre les évaluations. / Hemoglobin based oxygen carriers (HBOC), under development and evaluation, are potentially able to induce modifications of endothelial cells (EC) behaviour. We developed protocols to evaluate the role of three different parameters, like shear stress, hypoxia and HBOC presence on EC. Several factors, like oxidative stress, vasomotion and inflammation were studied using qPCR, EPR, flow cytometry and metabolites quantification. At first, we observed simultaneously the action of shear stress and HBOC (Dex-BTC Hb, Oxyglobin®, aa-Hb) on EC behaviour. Our results show how shear stress influences EC response face to HBOC. Then, we elaborated a hypoxia/reoxygenation protocol with HBOC. Using two different protocols of hypoxia (brief and chronic) we demonstrated that different mechanisms drive cell response. After 4 h of hypoxia, reoxygénation with blood substitutes induces a diminution of the inflammation engender by hypoxia. However, after 24 h of hypoxia, we observed an over inflammation whatever was the blood substitute used. In conclusion, among the three HBOC tested, we highlighted that the presence of dextran in Dex-BTC-Hb solutions makes Hb furtive for EC Hb detection mechanisms. Finally, we developed cytotoxicity tests on new Hb generation (PEG-Hb, octameric Hb) based on cellular viability and apoptosis-necrosis. These tests were encouraging for both Hb.

Les besoins en électronique de puissance, de plus en plus exigeants, ont motivé des recherches à l'échelle mondiale sur d'autres matériaux tels que le diamant comme remplaçant du silicium. Nos travaux de recherche sont plus spécifiquement axés sur la définition et la qualification de matériaux polymères capables de garantir l'intégrité des fonctions physiques de modules de puissance en environnement sévère. L'étude concerne la durabilité de candidats polymères à retenir pour le boîtier dont l'objectif est de protéger l'interrupteur de l'environnement extérieur. Suite aux choix des différents polymères étudiés, variables dans leur chimie et leur morphologie (amorphe ou semi-cristallin), un premier objectif scientifique est alors de chercher les relations structures/propriétés permettant de contrôler le procédé de mise en forme des polyimides semi-cristallins et d'en déduire les conditions requises à l'obtention de performances optimisées. Un second objectif a concerné la tenue des différents matériaux sélectionnés en vieillissements isothermes thermo-oxydatifs. / Requirements in power electronics are more and more demanding about materials behavior in their operating conditions. This has motivated global scale researches about other materials replacing silicon such as diamond. This study is specifically focusing on the definition and qualification of polymer materials which could preserve physical functions of power modules in severe environments. This study focuses on the durability of several polymers used for the case. This later allows to protect the chip from external environment. The choice of different studied polymers which are dissimilar in chemistry and morphology (i.e. amorphous or semicrystalline) has been made in this study. Then, a first scientific goal was to search the structures/properties relations leading to the control of the manufacturing process of semicrystalline polyimides. A second goal concerned the mechanical strength evaluation of selected materials after thermo-oxidative isothermal ageing.

Les interactions entre chloroplastes et mitochondries restent encore mal connues, notamment en réponse à des conditions de stress. Dans ces conditions, il est suggéré que les voies de transfert d'électrons liées à des protéines découplantes AOX ou pUCP (mitochondriales) et PTOX (plastidiale) pourraient limiter la formation de ROS afin d'atténuer les dommages oxydatifs dans ces organites. Dans le cadre de notre travail, nous avons retenu deux cultivars de Vigna unguiculata, cv 1183 et cv EPACE. Les deux cultivars n'ont pas montré de réelles différences de sensibilité à la sécheresse. Par contre le cultivar EPACE s'est montré plus tolérant à l'O3 sur la base du développement des nécroses et plusieurs paramètres physiologiques (Fv/Fm, [phi]PSII) et biochimiques (glutathion). Pour les profils d'expression des gènes codant pour l'AOX, la pUCP et la PTOX deux réponses ont été clairement identifiées chez le cultivar EPACE. Sur un court terme l'expression de ces protéines est généralement stimulée. Sur un plus long terme (14 jours), la réponse diffère en fonction de la contrainte. Sous O3, la plus forte expression des protéines mitochondriales est maintenue alors que le gène codant pour la PTOX est sousrégulé. Sous sécheresse seule la protéine plastidiale (PTOX) reste sur-régulée. Dans des conditions de combinaison de contrainte, la sécheresse a peu d'effet sur l'influx d'O3 dans les feuilles, et les gènes VuPTOX et VuUCP1b sont sur-régulés après 3 et 7 jours de contrainte. Cette sur-régulation, déjà observée en réponse à la sécheresse seule, pourrait jouer un rôle déterminant pour prévenir la formation de ROS à la fois dans la mitochondrie et dans le chloroplaste / Possible interactions between chloroplast and mitochondria remain poorly known, particularly in response to stress conditions. Under these conditions, it is suggested that the electron transfer pathways linked to AOX or pUCP (mitochondrial uncoupling proteins) and PTOX (plastidial uncoupling protein) could limit the formation of ROS to reduce oxidative damage in cellular organelles. In our work, we selected two cultivars of Vigna unguiculata, cv 1183 and cv EPACE. Under our experimental conditions, both cultivars showed no real differences in sensitivity to drought. However cv EPACE was more tolerant to O3 based on the development of necrosis and several physiological parameters (Fv/Fm, [phi]PSII) and biochemical (glutathione content). For the expression profiles of genes encoding AOX, PUCP and PTOX two responses were clearly identified in the cultivar EPACE. On a shortterm, expression of these proteins is generally stimulated. On a longer term (14 days), the answer differs depending on the treatment. Under O3, the strongest expression of mitochondrial proteins is maintained while the gene encoding the PTOX is down-regulated. Under drought only the plastid protein (PTOX) is upregulated. Under conditions of stress combination, drought has little effect on the influx of O3 in the leaves, and the VuPTOX and VuUCP1b genes are up-regulated after 3 and 7 days of stress. This over-regulation, already observed in response to drought alone could play a role in preventing the formation of ROS in both mitochondria and chloroplasts

La doxorubicine (DOX) est un médicament très efficace utilisé en chimiothérapie pour traiter de nombreuses tumeurs. Cependant, son utilisation clinique est limitée par des effets secondaires cardiotoxiques sévères causés par une augmentation de production de radicaux libres de l'oxygène (RLO) et de l'apoptose. De surcroit, une chimiothérapie pourrait être indiquée alors qu'une ischémie cardiaque est déjà installée. Dans cette thèse, nous avons donc examiné au niveau du cœur isolé de lapin et des cardiomyocytes en culture; d'une part, la cardiotoxicité de la DOX dans les conditions de l'ischémie/reperfusion (IR) myocardique et d'autre part, la cardioprotection assurée dans ces conditions par un antioxydant naturel puissant, le safran (SAF).D'abord nous avons procédé à une extraction méthanol-Eau des stigmates du safran cultivé au Liban. Une analyse par HPLC des principaux constituants a été réalisée afin de s'assurer de la qualité des extraits, suivie par des tests (xanthine/xanthine oxydase et électrolyse) comme sources de RLO pour rechercher le pouvoir antioxydant de ces extraits.La toxicité du SAF a été évaluée sur des cœurs isolés de lapin selon la technique de Langendorff et la dose thérapeutique optimale établie est de 10 μg/mL. Ensuite, la toxicité aigüe de la DOX a été testée sur des cœurs isolés sains traités ou non par la DOX et le SAF en comparaison avec des cœurs soumis à l'électrolyse ou à une période d'ischémie globale. La toxicité chronique de la DOX a été évaluée chez des lapins traités pendant 21 jours avec des extraits de SAF (par voie orale) et la DOX (par voie ip). Les cœurs ont été par suite isolés et soumis à une ischémie globale. D'après les études cardiodynamiques, anatomopathologiques et biochimiques; il apparaît que les extraits de safran protègent le cœur de la toxicité aigüe et chronique de la doxorubicine et assurent une protection optimale lors de la reperfusion. De plus, le SAF a inhibé l'apoptose induite par IR et DOX en activant la voie de survie AKT/mTOR, en augmentant le niveau de Troponine T et en inhibant l'expression de p-P38 tel que montré par les analyses de Western blot. Le safran contribuerai donc à améliorer nettement le retour des fonctions myocardiques vers la normale suite à l'IR et au traitement par la DOX.Les effets de la DOX et du SAF ont aussi été étudiés dans les cardiomyocytes H9c2 soumis à une IR simulée. Les effets des différents traitements ont été évalués par les tests MTT, LDH, Western blot, TMRM et caspases. Nos données prouvent que DOX et IR diminuent significativement la viabilité cellulaire ; inhibent la voie RISK ; réduisent les protéines contractiles ; activent les caspases 3 et provoquent la perte du potentiel de membrane mitochondrial. Ces effets ont été remarquablement inhibés par le traitement avec le SAF à la reperfusion. Les résultats suggèrent que le SAF a un effet protecteur contre la DOX et l'IR par un mécanisme impliquant la réduction de l'apoptose cardiaque, des RLO et du stress oxydatif. La cardioprotection du SAF est médiée par l'activation des voies de survie AKT/P70S6K et ERK ; augmentation de l'expression des protéines contractiles ; inhibition de la perméabilité des pores de transition mitochondrial et diminution de l'activité des caspases 3. En outre, nous avons montré que l'effet protecteur du SAF serait attribué à la crocine, son métabolite actif principal. Pris ensemble, nos résultats indiquent que la DOX exacerbe les lésions myocardiques de l'IR. Le traitement par le SAF à la reperfusion pourrait exercer des effets cardioprotecteurs contre la toxicité induite par la DOX via son activité antioxydante. Ainsi, nos travaux sur le safran se révèlent fort intéressants dans le développement d'une stratégie thérapeutique antioxydante potentielle afin de limiter la toxicité cardiaque de la DOX, ouvrant la voie à de futurs essais cliniques. / Doxorubicin (DOX) is a highly active chemotherapeutic drug used to treat many tumors. However, its clinical use is limited by severe cardiotoxic side effects. Previous studies have shown that DOX-Induced cardiotoxicity is mainly mediated through increased oxidative stress and apoptosis. In addition, DOX could be indicated in case of pre-Established myocardial ischemia. In this thesis we investigated, in isolated rabbit heart and cultured cardiomyocytes, the cardiotoxic effects of DOX in conditions of ischemia/reperfusion (IR). We also studied whether saffron (SAF), a natural compound that showed potent antioxidant activity, could exert cardioprotection against DOX and IR toxicity.First, the extraction of saffron stigmas grown in Lebanon was performed using methanol-Water mixture. HPLC analysis of the main components (safranal and crocines) was used to ensure the quality of the extracts; followed by tests (xanthine/xanthine oxidase and electrolysis) as sources of free radicals to determine the antioxidant activity of the sample.The toxicity of SAF was evaluated on isolated rabbit hearts according to Langendorff technique and the optimal therapeutic dose established is 10 μg/mL. Then, the acute toxicity of DOX was tested on isolated hearts treated with or without DOX and SAF compared with hearts subjected to electrolysis or a period of global ischemia (I 30 min/R 40 min). The chronic toxicity of DOX was evaluated in rabbits treated for 21 days with SAF extracts (orally) and DOX (ip). The hearts were afterward isolated and subjected to global ischemia (I 30 min/R 30 min). According to cardiodynamic, pathological and biochemical studies, it appears that saffron extracts protect the heart from the acute and chronic toxicity of doxorubicin, and ensure optimal protection during reperfusion. Furthermore, SAF inhibited IR and DOX-Induced apoptosis by activating the AKT/mTOR survival pathway, increasing Troponine T and inhibiting p-P38 expression as shown by Western blot analysis. Saffron could therefore significantly improve myocardial function to normal state following IR and DOX treatment.The effects of DOX and SAF were also investigated in H9c2 cardiomyocytes subjected to simulated IR injury. We evaluated the effects of the treatments by MTT assay, LDH release measurements and Western blot analysis. Apoptosis was assessed by Hoechst 33258 staining, TMRM probes and caspase activity. The results proved that DOX exacerbates cardiac cell injury when an underlying IR heart condition is present. Our data showed that DOX and IR significantly decreased cardiac cells viability; inhibited RISK cardioprotective pathway; reduced contractile proteins (α-Actinine, Troponine C and MLC); increased caspase 3 expression and induced loss of mitochondrial membrane potential. These effects were remarkably inhibited by treatment with SAF (10 μg/mL) at reperfusion. Our data suggested that SAF has a protective effect against DOX and IR induced cardiac apoptosis through a mechanism involving scavenging free radicals and reducing oxidative stress. SAF cardioprotection is mediated by activating survival pathways including AKT/P70S6K and ERK; increasing the expression of contractile proteins; inhibiting of mitochondrial permeability transition pore and decreasing caspase 3 activity. In addition, studies showed that protective activities of SAF belong to crocin, its major active metabolite.Taken together, our findings indicate that DOX exacerbates IR myocardial injury. The SAF treatment at reperfusion could exert cardioprotective effects against DOX induced toxicity by its antioxidant activity. Thereby, saffron offers a potential novel antioxidant therapeutic strategy to counteract doxorubicin cardiotoxicity, paving the way for future clinical trials.

Le système nerveux consiste en plusieurs types cellulaires quels interagissent avec eux-mêmes pour conduire des potentiels d’action du soma au travers l’axone vers la synapse. Dans les nerfs périphériques, les cellules de Schwann interagissent avec les neurones par enrouler autour l’axone et créer une gaine de myéline. Cette gaine de myéline permit une conduction rapide des potentiels d’action de nœud de Ranvier vers nœud de Ranvier, quels sont petits régions non-myélinisés de l’axone. En plus, les cellules de Schwann transportent du lactate vers le neurone et le neurone utilise ce lactate pour la production d’énergie sous la forme d’ATP. Cette production est nécessaire, parce que beaucoup de processus dans des cellules, comme la conduction des potentiels d’action, ont besoin d’ATP. Trois mécanismes sont impliqués à la production d’ATP : la glycolyse dans le cytosol et le cycle de Krebs et la chaîne de transport d'électrons dans les mitochondries. Par contre, la production d’ATP par des mitochondries résulte en la production du dérivés réactifs de l'oxygène (DRO), quels provoquent du stress oxydative. DRO peuvent être présent en plusieurs formes et ces formes différentes ont des traits spécifiques, mais tous les formes peuvent endommager la cellule. Par exemple, l’ion superoxyde est très réactif donc ils agissent extrêmement vite avec les molécules dans son environnement. Par contre, peroxyde d'hydrogène est un type de DRO quel est moins réactif, mais peut diffuser à plus longue distances et peut oxyder des cibles plus distales. Heureusement, les cellules sont équipées avec un système antioxydant compétant en consistent une groupe d’enzymes antioxydant, quels réduisent du DRO à l’eau. Si les mitochondries dysfonctionnent ou si l’équilibre entre DRO et antioxydants devient en disbalance, des neuropathies pourraient se développer, comme sclérose latérale amyotrophique (SLA), sclérose en plaques (SEP), maladie d'Alzheimer et maladie de Parkinson. Au SNP, des neuropathies périphériques comme la maladie Charcot-Marie-Tooth (CMT) peuvent se développer en raison d’excès du DRODans cette thèse, je présente un modèle élaboré pour la production d’ATP et DRO par les mitochondries in vivo. Je montrerai comment les cellules de Schwann utilisent l’effet Warburg, la transition de métabolisme de phosphorylation oxydative à glycolyse, pour la production de lactate, quel est transporté vers le neurone pour la production d’énergie. Je montrerai aussi que sans l’effet Warburg dans des cellules de Schwann, le métabolisme neuronal est détérioré menant à la production d’ATP diminué, déficits neuronales et des problèmes moteurs. Suite à l’activité nerveuse, la production d’ATP par des mitochondries augmente, mais aussi la production de DRO. Pourtant les deux productions ne sont pas en parallèle. En plus, je montre que la physiologie mitochondriale est affectée par des neuropathies. Aux souris avec défectueux mitofusin2, un modèle pour CMT2A, le contact entre le réticulum endoplasmique et les mitochondries est diminué, à côté d’un changement de morphologie et fonction mitochondriale. En plus, démyélinisation résulte dans des déficits de la production ATP et DRO, montrent une dissociation pathologique entre la production d’ATP et DRO.Pour obtenir ces résultats, des techniques d'imagerie avancées étaient utilisé pour imager les nerfs périphériques des souris transgéniques. Ces transgènes sont introduit dans les souris par injection des vecteurs virales, quels induisent l’expression des sondes fluorescents dans les cellules neuronales. Ces sondes fluorescentes étaient détectées par microscopie multiphotonique. En plus du modèle de la production d’ATP et DRO dans des nerfs périphériques, je présente un protocole pour introduire des vecteurs viraux dans le nerf sciatique. / The nervous system consists of several cell types that interact with each other in order to conduct action potentials from the neuronal soma through axons to the synapse. In peripheral nerves, Schwann cells interact with neurons by wrapping around the axon and creating a myelin sheath. This myelin sheath allows for fast conduction of action potentials from node of Ranvier to node of Ranvier, which are small unmyelinated areas of the axon. In addition, Schwann cells transfer lactate to the neuron, which the axonal mitochondria use to produce energy in the form of ATP. This is necessary, because many cellular processes, such as the conduction of action potentials use ATP. The production of ATP involves three mechanisms: anaerobic glycolysis in the cytosol and the Kreb’s cycle and electron transport chain within mitochondria. However, the production of ATP by mitochondria also results in the production of reactive oxygen species (ROS), which cause cell damage. ROS can be present in several different forms and these different forms have specific properties. For example, superoxide anions are highly reactive and subsequently react rapidly with the molecules in their environment. Hydrogen peroxide on the other hand is less reactive but hence can diffuse over longer distances and react with their targets more distally. Fortunately, the cell contains a competent antioxidant system, which can reduce ROS to water. When mitochondria malfunction or when the equilibrium between ROS and antioxidants becomes in disbalance, neuropathies can develop, such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS), multiple sclerosis (MS), Alzheimer’s disease or Parkinson’s disease. In the PNS, peripheral neuropathies can develop such as Charcot-Marie-Tooth disease as a result from an excess of ROS.In this thesis, I will provide an elaborate model for ATP and ROS production by axonal mitochondria in vivo. I will show how Schwann cells use the Warburg effect, the shift in metabolism from oxidative phosphorylation to anaerobic glycolysis, to produce lactate, which is then transported to the neuron for energy production. I also demonstrate that without the Warburg effect in Schwann cells neuronal metabolism would be impaired, leading to impaired ATP production, neuronal deficits and motor problems. Following action potential firing, not only ATP is produced by mitochondria, but also ROS, although with independent dynamics. In addition, I show that mitochondrial physiology is affected by several neuropathologies. In mitofusin2 deficient mice, a model for CMT2A, contact between the endoplasmic reticulum and mitochondria is impaired next to affected mitochondrial morphology and function. Also demyelination causes deficits in mitochondrial ATP and ROS production, showing a pathologic decoupling between ATP and ROS.To obtain these results, advanced imaging techniques were used to image peripheral nerves of transgenic mice. These transgenes were introduced in mice via injection of viral vectors which induce expression of fluorescent probes in neuronal cells. These fluorescent probes were detected via multiphoton microscopy. Next to the model for ATP and ROS production in peripheral nerves, I provide a protocol for introducing viral vectors into mouse sciatic nerves.

Les mangroves sont de plus en plus mentionnées comme outil de bioremédiation potentiel dans le traitement des eaux usées (EU). Actuellement, les effets des rejets d’EU sur la macrofaune, et plus particulièrement sur les crabes de mangrove, ne sont pas clairs. Ces espèces sont dites ingénieurs de cet écosystème, notamment grâce à leur activité de bioturbation qui permet, entre autres, l’infiltration des EU dans le sédiment via leurs terriers. L’objectif ont donc été d’étudier l’impact du rejet d’EU domestiques sur la physiologie (osmorégulation, métabolisme et balance oxydative) de 3 espèces de crabe (2 Sesarmidae et 1 Ocypodidae) par une approche combinant expérimentations en laboratoire et sur le terrain en utilisant un site pilote expérimental sur l’île de Mayotte. Ces crabes qui vivent dans la zone intertidale ont un mode de vie bimodal et font fréquemment face à des salinités variables. Ils sont de bons hyper-hypo-osmorégulateurs et sont adaptés à cette vie à l’interface entre terre et eau aussi bien au niveau de la régulation ionique que de la respiration. Les résultats indiquent que la densité des terriers diminue dans les zones d’écoulement des EU et que la communauté des espèces est modifiée avec la dominance de Parasesarma guttatum (PG) qui n’est pas une espèce bioturbatrice. Les EU induisent donc une modification potentielle du fonctionnement de l’écosystème. PG diminue son métabolisme alors que les deux autres espèces étudiées l’augmentent significativement. Immergées dans les EU, les trois espèces étudiées présentent des atteintes de la fonction osmorégulatrice (activité de la Na+/K+-ATPase et épaisseur d’épithélium branchiale) et de la balance oxydative (formation d’espèces réactives de l’oxygène dans l’hémolymphe et enzymes antioxydantes des branchies) en laboratoire mais des effets moins marqués sont observés chez les crabes maintenus in situ dans des terriers artificiels. Les biomarqueurs étudiés peuvent ainsi être utilisés pour mesurer l’état physiologique des crabes soumis à des rejets d’EU domestiques. Ces atteintes qui entraînent des coûts métaboliques supplémentaires peuvent mener à la réduction de leur fitness, contribuant à expliquer les observations écologiques. De plus, les résultats montrent que les crabes violonistes sont les plus sensibles, suivis des deux Sesarmidae alors que PG semble mieux adapté pour éviter les EU. Si aucun dysfonctionnement majeur n’a été observé à l’échelle de l’écosystème jusqu’à présent, il convient de maintenir un suivi régulier de ces espèces, en tenant compte de leur spécificité en termes d’activité bioturbatrice et de santé physiologique. / Mangroves are increasingly proposed as a bioremediation tool for wastewater (WW) treatment. However, this practice can impact mangrove crabs which are key engineer species of the ecosystem through their bioturbation activities. Their burrows are directly involved in the bioremediation process allowing WW infiltration in the sediment. This study aimed to determine the effects of WW on the physiology (osmoregulation, bioenergetics, oxidative balance) of 3 species of crabs (2 Sesarmidae and 1 Ocypodidae) with laboratory and in situ experiments (burrow density and caging experiment in an experimental area with controlled WW releases on a mangrove located on the island of Mayotte). These crabs inhabit the intertidal area of variable salinity with a bimodal life (aquatic and terrestrial). They are good hyper-hypo-osmoregulators and well adapted to terrestrial life both in terms of osmotic and aerial breathing capacities. Burrow density decreases in flat areas where WW flows and crab community is altered with a marked dominance of Parasesarma guttatum (PG) (a species with no bioturbation activity). This change may induce drastic alterations of the ecosystem functioning. The bioenergetic response of PG is totally different from the other studied species. PG decreases its metabolic rate in WW but the other species have increased metabolic activity. Moreover, after laboratory exposure the 3 species show impairments in their osmoregulatory capacity (Na+/K+-ATPase activity and epithelium gill thickness) and oxidative balance (reactive oxygen species formation in haemolymph and antioxidant enzyme activity in gills) due to WW exposure in laboratory conditions. In situ, encaged crabs showed a similar but reduced pattern. These effects could decrease their fitness and may also explain the observed ecological changes. The biomarkers used in this study may be a useful tool to monitor crab populations. Moreover, our results show that fiddler crabs are the most sensitive to WW followed by other Sesarmidae. PG seems better adapted to avoid WW exposure. Even if no major dysfunction is observed at the ecosystem level yet, WW release should be carefully monitored nevertheless with an emphasis on crab bioturbation activity and their physiological health according to species sensitivity.

La presbyacousie est une perte de l'audition liée au vieillissement qui représente la troisième maladie chronique la plus répandue chez les personnes âgées. À ce jour, il est admis que le stress oxydant peut causer des dommages irréversibles à l'ADN et entraîner une sénescence prématurée dans les cellules en cycle. Cependant, il n'existe aucune donnée concernant le rôle des dommages de l'ADN dans la dégénérescence des cellules cochléaires liée à l’âge. En plus le lien entre le stress oxydant, les dommages à l'ADN et le vieillissement des cellules cochléaires demeure obscure.Le premier objet de ce travail était d'élucider le rôle des dommages de l'ADN dans la dégénérescence des cellules cochléaires. Pour ce faire, nous avons utilisé des approches de biologie moléculaire et cellulaire pour identifier des voies de signalisation associées aux lésions de l'ADN dans des explants cochléaires issus de souris âgées de 3 jours traitées au cisplatine (CDDP), molécule connue pour son effet secondaire ototoxique. De plus, nous avons étudié l'implication de p53, un des effecteurs clés de la signalisation des dommages de l'ADN, in vivo en traitant avec le CDDP des souris dont le gène codant pour ce facteur de transcription a été invalidé. Les possibilités de protéger l’audition contre l’effet nocif du CDDP ont été également étudiées en utilisant des inhibiteurs spécifiques ciblant les étapes clés des voies de signalisation. Enfin, nous avons utilisé des modèles murins porteurs de xénogreffes de cancer du sein humain afin de vérifier si les co-traitements permettaient de préserver l’audition sans compromettre l’efficacité anti-tumorale du CDDP. Nos résultats montrent que le CDDP induit des cassures doubles brins de l'ADN dans les cellules ciliées qui sont à l'origine de l'activation de la voie ATM-Chk2-p53 et, in fine, de la mort de ces cellules par apoptose. Nous avons également montré que l'absence de p53 in vivo prévient la perte de l'audition et la dégénérescence des cellules ciliées externes après injection intrapéritonéale de CDDP. L’application systémique ou locale de PFT-α, un inhibiteur de p53 prévient efficacement la perte auditive sans compromettre l’efficacité anti tumorale du CDDP.Le deuxième objectif de ma thèse a reposé sur l’identification des liens existant entre la surproduction des espèces réactives de l'oxygène (ROS), les dommages de l’ADN et l’apparition précoce des marqueurs de la sénescence cellulaire et de la perte de l’audition liée à l’âge. Pour ce faire, j’ai utilisé des explants cochléaires de souris âgées de 3 jours traitées au peroxyde hydrogène (H2O2). L’apparition des dommages à l’ADN et des cellules en sénescence a été étudiée en utilisant des techniques d’immunomarquage et de Western blot. Les résultats ainsi obtenus in vitro ont été ensuite validés in vivo sur les cochlées provenant de souris SAMP8 et de souris SAMR1. Afin de confirmer le rôle du stress oxydant dans l’apparition précoce de la presbyacousie, nous avons utilisé une lignée de souris invalidées pour le gène P66Shc, qui est un gène d'adaptation au stress connu pour ses rôles dans la surproduction de ROS et dans l’inhibition des enzymes antioxydants. Enfin, nous avons évalué la possibilité de prévenir ou de ralentir la perte de l’audition liée à l’âge en traitant les souris SAMP8 avec un mimétique de SOD/catalase, le EUK207. Nos résultats ont montré que: i) la surproduction de ROS est l'un des principaux facteurs causaux de la dégénérescence des cellules sensorielles de la cochlée liée à l’âge ; ii) L’activation de la voie p53-p21 entraînant l’apparition précoce de la sénescence dans les cellules cochléaires post-mitotiques, peut expliquer le vieillissement prématuré de la cochlée; iii) Le EUK207, un piégeur du superoxyde et du peroxyde d'hydrogène peut atténuer la ARHL chez les souris SAMP8. L’ensemble de ces résultats mettent en évidence des stratégies novatrices et efficaces pour la protection de l'audition. / Presbycusis or age-related hearing loss is the third most common chronic disease. It represents a major health issue in our modern society. This is due to its evolving feature and the invalidating character of this disease. To date, it is generally accepted that oxidative stress can cause irreversible DNA damage and lead to premature senescence in cycling cells. However, there is no data on the role of DNA damage in age-related cochlear cell degeneration. Moreover, the link between oxidative stress, DNA damage and cochlear cell aging remains unclear.The main objective of this work was therefore to elucidate the role of DNA damage in the degeneration of cochlear cells. To do this, we used molecular and cellular biology approaches to identify signaling pathways associated with DNA damage in cochlear explants from 3-days old mice treated with cisplatin (CDDP). This antineoplastic drug is cytotoxic by causing DNA damage and is known for its harmful effects on hearing. In addition, we investigated the involvement of p53, one of the key effectors of DNA damage signaling, in vivo by treating p53ko mice with cisplatin. Using specific inhibitors targeting key steps of signaling pathways, hearing protection from the harmful effect of CDDP have also been studied. Finally, we used mouse models carrying xenografts of human breast cancer to check whether the co-treatments we had implemented made it possible to preserve the hearing without compromising the anti-tumor efficacy of the CDDP. Our results show that CDDP induces DNA double-strand breaks in the hair cells that are responsible for the activation of the ATM-Chk2-p53 pathway and, ultimately, for the death of these cells by apoptosis. . We have also shown that the absence of p53 in vivo prevents hearing loss and external hair cells degeneration upon intraperitoneal injection of CDDP. The systemic or local treatment using the p53 inhibitor PFT-α effectively prevents hearing loss without compromising the anti-tumor efficacy of CDDP.The second objective of my thesis was to identify the links between the overproduction of reactive oxygen species (ROS), DNA damage, markers of cell senescence and age-related hearing loss. To do this, I used cochlear explants of 3-days old mice treated with increasing concentrations of hydrogen peroxide (H2O2). The appearance of DNA damage and senescent cells was investigated using immunolabeling and Western blotting technics. The results obtained in vitro were then validated in vivo on cochleae from SAMP8 (Senescence Accelerated Mouse Prone 8) and SAMR1 (Senescence Accelerated Mouse Resistant 1) mice. In order to confirm the role of oxidative stress in the early onset of presbycusis, we used a mouse line invalidated for the P66Shc gene, which is a stress adaptation gene known for its roles in ROS overproduction and in the inhibition of antioxidant enzymes. Finally, we assessed the possibility of preventing or slowing-down age-related hearing loss by treating SAMP8 mice with a SOD/catalase mimetic; EUK207. Our results showed that: i) overproduction of ROS is one of the major causal factors of age-related cochlear sensorial cells degeneration; ii) Activation of the p53-p21 pathway resulting in the early onset of senescence in postmitotic cochlear cells may explain premature aging of the cochlea; iii) EUK207 which is a superoxide and hydrogen peroxide scavenger, can attenuate ARHL in SAMP8 mice.All together our results highlight innovative and effective strategies for hearing protection.