Il existe deux populations d’adipocytes thermogéniques, les adipocytes bruns du tissu adipeux bruns et les adipocytes ‘’brites’’ qui apparaissent au sein du tissu adipeux blanc. Récemment, la caractérisation d’adipocytes bruns et brites fonctionnels chez l’homme adulte a permis d’envisager de nouvelles approches nutritionnelles et thérapeutiques pour traiter l’obésité. Mon projet de thèse a porté sur l’étude des effets des acides gras polyinsaturés ω6 et ω3 d’origine alimentaire sur la conversion des adipocytes blancs en brites, d’abord chez l’homme in vitro puis chez les rongeurs in vivo. Nous avons pu ainsi démontrer que l'acide arachidonique ω6 à l’origine de nombreux métabolites oxygénés, exerce 1) un effet inhibiteur sur la formation des adipocytes brites grâce aux prostaglandines E2 et F2α, et 2) un effet inducteur via la prostacycline. En effet, celle-ci active la conversion des adipocytes blancs en brites par une voie impliquant le récepteur membranaire IP et les récepteurs nucléaires PPARs. En nous basant sur les recommandations nutritionnelles actuelles chez l’Homme, qui ont pris en considération l’insuffisance de l’apport en acides garsω3 par rapport à l’excès des ω6, nous avons pu montrer chez la souris qu’une supplémentation en acides gras ω3 dans le régime alimentaire était capable d’inhiber l’effet néfaste des acides gras ω6 et d’activer le tissu adipeux brun. Nos résultats démontrent l’importance de la biodisponibilité de l’acide arachidonique dans la biologie du tissu adipeux et permettent de renforcer l’idée que le rééquilibrage du ratio ω6/ω3 est un outil de choix dans la prévention du surpoids et de l’obésité et les maladies métaboliques associées / There are two types of thermogenic adipocytes able to use fatty acids and glucose to produce heat. We distinguish brown adipocytes from the brown adipose tissue and ‘’brite’’ adipocytes which occur into the white adipose tissue. Recently, the characterization of functional brown and brite adipocytes in adult humans has led to the consideration of their use to treat obesity by increasing energy expenditure. My thesis project was to study the effect of dietary polyunsaturated fatty acids, on the conversion of white into brite adipocytes, in vitro and in vivo, in humans and rodents respectively. We demonstrated that arachidonic acid ω6, precursor of prostaglandins, has 1) an inhibitory effect on the recruitment of brite adipocytes via prostaglandins E2 and F2α and 2) an activatory effect via prostacyclin. In fact, prostacyclin induces the conversion of white into brite adipocytes through the IP receptor and the PPARs signaling pathways. Based on human present nutritional recommendations, we demonstrated that a supplementation of ω3 fatty acids in mice diet was able to inhibit the negative effect of ω6 fatty acids and activate brown adipose tissue. Our data highlights the importance of arachidonic acid bioavailability on the biology of adipose tissue and reinforce the idea that an equilibrate ω6/ω3 ratio is a tool that can be used to prevent overweight obesity and associated metabolic disorders

Les stress oxydant et carbonylé interviennent dans le mécanisme physiopathologique de la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) et de la maladie de Stargardt, constituant ainsi une cible thérapeutique intéressante. Une molécule lead de type lipophénol a préalablement été mise en évidence. Cette molécule est composée d’une partie phénolique de type alkylphloroglucinol, et lipidique de type oméga-3 (acide docosahexaènoïque, C22:6, ω3, DHA). Afin d’améliorer l’activité antioxydante de ce lipophénol, la synthèse totale de deux DHA deutérés en positions bis-allyliques a été réalisée. Leurs couplages au phloroglucinol alkylé a ensuite conduit aux dérivés lipophénoliques deutérés correspondants. L’impact des deutériums sur la diminution de la toxicité cellulaire et de la peroxydation lipidique a ensuite été mis en évidence lors d’une évaluation biologique in vitro réalisée en cellules de l’épithélium pigmentaire rétinien. / Age Related Macular Degeneration (AMD) and Genetic Stargardt’s disease share a common cytotoxic mechanism involving carbonyl and oxidative stress. Hence both stresses represent promising therapeutic targets. A lipophenol lead molecule has been previously highlighted. This molecule is composed by an alkylphloroglucinol moiety and a lipid part which is a polyunsaturated fatty acid, the docosahexaenoic acid (DHA, C22:6, ω3). In order to improve the antioxidant activity of this lipophenol, the total synthesis of two deuterated DHA on bis-allylic positions was performed. The cross-coupling between the deuterated DHA and the alkylphloroglucinol moiety led to the corresponding deuterated lipophenols. The impact of the deuterium to limit the cell toxicity and the lipid peroxidation was highlighted thanks to in vitro biological studies performed on retinal pigment epithelium cell line.

La picoalgue verte marine Ostreococcus tauri est un eucaryote minimal développé en système modèle et qui a servi de ressource de gènes en biologie des lipides. Des informations détaillées sur ces caractéristiques lipidiques étaient cependant manquantes. Lors de ma thèse j’ai caractérisé le glycérolipidome d’O. tauri et ai cherché à déterminer quelles sont les cibles enzymatiques responsables de la dynamique des acides gras (FA) et de la régulation du métabolisme lipidique en réponse à des modifications de l’environnement (carences nutritives et refroidissement). O. tauri présente des caractéristiques uniques de composition en lipides et en FA mixtes entre les algues vertes et les Chromalveolates, et a été validé comme espèce modèle pour la classe des Mamiellophyceae. L’acide docosahexaénoïque (DHA) est confiné dans les lipides présumés extraplastidiaux : le phosphatidyldimethylpropanethiol (PDPT) et le bétaïne-lipide diacylglyceryl-hydroxymethyl-trimethyl-β-alanine (DGTA), tous deux marqueurs lipidiques des Chromalveolates. Les lipides plastidiaux de type procaryotique sont caractérisés par une prépondérance de FA polyinsaturés (PUFA) en C18 n-3, le 18:5 n-3 étant restreint aux galactolipides. Le 16:4 n-3, PUFA typique des galactolipides des microalgues vertes, est également un composant majoritaire des lipides extraplastidiaux chez O. tauri. Les triacylglycérols (TAG) présentent tout le panel d’acides gras d’O. tauri et leurs combinaisons moléculaires indiquent une origine plastidiale majoritaire. La carence azote provoque une forte accumulation de TAG, notamment des espèces présentant des combinaisons sn-1/sn-2 en 18:X/16:X et s'accompagne d'un transfert de carbone du phosphatidylglycérol (PG) et du monogalactosyldiacylglycérol (MGDG) aux TAG ce qui indique une contribution croissante de la voie plastidiale à la synthèse des TAG. Des expériences préliminaires de RT-qPCR sur des gènes du métabolisme des TAG révèlent une forte activation transcriptionnelle de certaines diacylglycérol acyltransférases (DAGT). Les carences nutritives répriment sévèrement l’activité Δ6 désaturase, générant une inversion du ratio 18:3/18:4 dans les lipides plastidiaux qui se répercute dans les TAG. La régulation fine et dynamique de ce ratio suggère un rôle important du 18:3 et du 18:4 dans les membranes plastidiales. Le refroidissement engendre une augmentation spécifique du 18:5 des galactolipides. La recherche active de la désaturase responsable de ce phénotype par une approche d'expression de gènes candidats en systèmes homologue et hétérologues (S. cerevisiae, N. Benthamiana) a conduit à l’indentification de deux Δ6 désaturases plastidiales jamais caractérisées dans d'autres systèmes. Celles-ci possèdent des spécificités non redondantes et originales entre elles et par rapport à l'acyl-CoA-Δ6 d'O. tauri. / The marine green picoalga Ostreococcus tauri is a minimal eukaryote implemented as model system that has been used as gene resource for lipid biology. Detailed information about its lipidic features was however missing. During my PhD, I characterized O. tauri glycerolipidome and associated dynamics under environmental stresses such as nutrient starvations and chilling and investigated transcriptional variations of putative target enzymes responsible for these changes. O. tauri which could be validated as model for related species of the class Mamiellophyceae, was found to display unique lipidic features related to both green and Chromalveolates microalgae. Docosahexaenoic acid (DHA) is confined to presumed extraplastidial lipids i.e. phosphatidyldimethylpropanethiol (PDPT) and the betaine lipid diacylglyceryl-hydroxymethyl-trimethyl-β-alanine (DGTA); all of these compounds are hallmarks of Chromalveolates. Plastidial lipids found to be of prokaryotic type are characterized by the overwhelming presence of C18 n-3 polyunsaturated FA (PUFA), 18:5 n-3 being restricted to galactolipids. C16:4 n-3, an FA typical of green microalgae galactolipids, also was a major component of O. tauri extraplastidial lipids. Triacylglycerols (TAGs) display the complete panel of FAs, and their molecular combinations designate a major plastidial origin of DAG precursors. Nitrate starvation greatly increases TAG content, in particular 18:X/16:X (sn-1/sn-2) combinations, and was associated with the transfer of carbon from phosphatidylglycerol (PG) and monogalactosyldiacylglycerol (MGDG) to TAG indicating an increased contribution of the plastidial pathway to the TAG synthesis. Preliminary RT-qPCR experiments on TAG metabolism genes revealed an important transcriptional activation of some diacylglycerol acyltransferases (DGAT). Nutrient starvations severely repress Δ6 desaturase activity and result in the inversion of the 18:3/18:4 ratio in plastidial lipids that was feedback into TAG. The fine-tuning and dynamic regulation of the 18:3/18:4 ratio suggests an important physiological role of these FAs in photosynthetic membranes. Chilling generates an increase of 18:5 in galactolipids. The active quest for the desaturases responsible for this phenotype was achieved by expressing candidate genes in homologuous and heterologous (S. cerevisiae, N. Benthamiana) systems and led to the identification of two yet uncharacterized plastidial Δ6 desaturases. These desaturases display original and non-redundant specificity between each other and with the previously characterized in O. tauri Δ6 acyl-CoA desaturase.

Déterminer la composition en triacylglycérols des huiles végétales est un défi important à relever aussi bien en biologie végétale que dans le domaine médical ou celui de l’industrie agro-alimentaire. La chromatographie en phase liquide à polarité inversée de phases en milieu non aqueux (NARP-LC) est la méthode la plus utilisée, avec cependant une utilisation récurrente de solvants chlorés. Le premier objectif de ce travail a été de proposer des conditions analytiques alternatives n’utilisant pas de solvants chlorés. Pour ce faire, nous avons établi le diagramme de force éluante sur phases stationnaires en C18 des phases mobiles binaires constituées d’acétonitrile comme solvant faible et de divers solvants forts (acétone, iso-propanol, acétate d’éthyle, butanol) à quatre températures différentes (25, 43, 63 et 85°C). La comparaison dans des conditions iso-éluantes de l’analyse de 9 huiles de graines contenant une large gamme de TAG nous a permis de montrer que le mélange MeCN/BuOH 74/26 à 25°C est le meilleur choix, en terme de sélectivité pour l’analyse des TAG. Ce qui répond à notre premier objectif. Dans un second temps, nous avons comparé le potentiel séparatif des phases stationnaires de nouvelle génération à petit diamètre de particules, partiellement ou totalement poreuses. L’optimisation des conditions chromatographiques nous a permis de décrire deux systèmes chromatographiques, très performants, en termes d’efficacité et de rapidité. Le premier permet la séparation de TAG contenant des acides gras polyinsaturés isomères de position en C18 : 3 et C18 : 2. L’identification de ces isomères particuliers a été réalisée grâce à la synthèse d’informations complémentaires, obtenues en GC/MS, LC/MS ainsi que l’utilisation de lois de rétention chromatographiques. En outre, ce travail nous a permis de proposer un tableau récapitulatif regroupant un très grand nombre de TAG, qui n’ont jamais été décrits à notre connaissance. Le second permet une analyse rapide de l’huile d’olive, en moins de 5 min, tout en respectant les consignes qualitatives imposées par l’organisme «Conseil Oléique International (COI)». Comparée aux méthodes officielles couramment utilisées, elle mérite d’être proposée comme méthode de référence pour le contrôle de qualité de l’appellation de ces huiles. / The determination of triacylglycerols in vegetable oils is an important challenge in plant biology, in the medical field, and in food industry. Nowadays, non-Aqueous Reversed Phase Liquid Chromatography (NARP-LC) using chlorinated solvents is commonly used for this purpose. The first objective of this work was to develop alternative analytical conditions that can avoid using chlorinated solvents. In a first step, by using C18 stationary phases, we have established the eluotropic solvent strength scale as a function of temperature of several binary mobile phases consisting of acetonitrile as weak solvent and various strong solvents including acetone, isopropanol, ethyl acetate, and butanol. The comparison of the results obtained under iso-eluotropic conditions for nine seed oils containing a wide range of TAG enabled us to show that the MeCN/BuOH (74/26, v/V) mixture operating at 25 °C are the best mobile phase conditions for TAG analysis, in terms of selectivity, thus avoiding the use of chlorinated solvents. In a second step, we compared the separation of TAGs on new generation of fully or partially porous stationary phase particles of small diameter. After optimizing the separating conditions, the obtained data allowed us to propose two highly efficient chromatographic systems. The first system enables the efficient separation of C18:3 and C18:2 positional isomers of C18 polyunsaturated fatty acids containing TAG. For the identification of these TAG isomers, it was necessary to combine the data obtained by GC-MS and LC -MS as well as the data obtained by the application of some chromatographic retention laws. Taken together, these results allowed us to provide a list containing a large number of TAG unknown to date. The second system allows rapid analysis of olive oil in less than 5 min. This system obeying the guidelines of the International Olive Council can be proposed as a candidate reference method for rapid quality control of olive oils.

L'acide docosahexaénoïque (DHA, C22 :6 w3), l'acide icosapentaénoïque (EPA, C20 : 5, w3) et l'acide adrénique (AdA, C22 :4 w6) sont présents en quantités importantes dans les membranes neuronales. Lors d'un stress oxydant, l'oxydation radicalaire de ces acides gras polyinsaturés conduit à la formation de métabolites nommés neuroprostanes (NeuroPs). Souhaitant avoir accès à de nouveaux biomarqueurs du stress oxydant neuronal, nous sommes intéréssés à la synthèse de NeuroPs de type F, issues du DHA, de l'EPA et de l'AdA. / Docosahexaenoïc acid (DHA, C22 :6 w3), eicosapentaenoïc acid (EPA, C20 : 5, w3) and adrenic acid (AdA, C22 :4 w6) are the major polyunstaurated acids in neuronal membrane. During an oxidative stress, their lipidic peroxidation led to oxygenated metabolites called neuroprostanes (NeuroPs). In order to access to new neuronal oxidtive stress biomarkers, we were interested in the syntheses of F-type NeuroPs derived from DHA, EPA and AdA.

Les dernières données de consommation alimentaire de la population française démontrent que les apports nutritionnels en acide eicosapentaénoïque (EPA) et en acide docosahexaénoïque (DHA) sont nettement inférieurs aux recommandations fixées par l’Agence nationale de sécurité sanitaire, de l’alimentation, de l’environnement et du travail (ANSES). Compte tenu de leurs rôles physiologiques, l’amélioration de leur biodisponibilité est devenue une priorité nutritionnelle. La maitrise des formes de vectorisation des acides gras polyinsaturés à longue chaine de la série n-3 (AGPI-LC n-3) représente une piste d’intérêt afin de répondre à cette problématique. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse, visant à étudier l’influence de la forme moléculaire (phospholipides (PL) vs triglycérides (TG)) et/ou supramoléculaire (phase continue, émulsion, liposomes) de vectorisation des AGPI-LC n-3 sur leur devenir métabolique.La démarche expérimentale adoptée a consisté, dans un premier temps, à caractériser les différentes formes de vectorisation des AGPI-LC n-3 par un couplage de méthodes d’analyse physico-chimiques (microscopie optique, granulométrie, mesure des produits primaires et secondaires d’oxydation, lipolyse enzymatique). Les données obtenues ont permis de poser des hypothèses mécanistiques pour l’étude de la biodisponibilité chez le rat. Ainsi, dans un deuxième temps, l’étude in vivo a permis d’aborder (1) l’absorption intestinale des acides gras (AG) suite à un apport en bolus de lipides et (2) l’accrétion tissulaire suite à un régime de 8 semaines.Les résultats indiquent que la forme moléculaire de vectorisation des AGPI-LC n-3 (TG marins vs PL marins, en phase continue) n’influence pas leur absorption intestinale mais plutôt leur incorporation dans les lipides lymphatiques, principaux transporteurs des AG alimentaires dans l’organisme. A l’inverse, la structuration des PL marins en milieu aqueux (émulsion ou liposomes), permet d’améliorer l’absorption de l’EPA et du DHA, de façon spécifique à la nature de la structuration supramoléculaire. Les résultats de l’accrétion tissulaire montrent qu’au terme des 8 semaines de régime, l’enrichissement tissulaire en AGPI-LC n-3 s’effectue de façon différente selon leur forme moléculaire de vectorisation. Ainsi, la consommation de TG marins favorise l’incorporation des AGPI-LC n-3 dans les lipides hépatiques, alors que la supplémentation des régimes en PL marins permet d’orienter le DHA vers le cerveau et la rétine.L’ensemble de ces résultats montre que le choix de la forme moléculaire de vectorisation des AGPI-LC n-3 (PL vs TG) peut être un moyen d'orienter leur incorporation tissulaire, alors que leur structuration supramoléculaire (émulsion ou liposomes), une stratégie pour moduler leur absorption intestinale. / The latest data from the cross-sectional national French dietary study show that dietary intakes of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) are significantly lower than those recommended by the French Agency for Food, Environmental and Occupational Health & Safety (ANSES). Considering their physiological roles, improving their dietary intake has became a nutritional priority. The control of the different forms of n-3 long chain polyunsaturated fatty (n-3 LC-PUFA) intake represents an interesting way to address this issue. In this context, this thesis aims at studying the influence of the molecular form (phospholipids (PL) vs triglycerides (TG)) and/or supramolecular form (continuous phase, emulsion, liposomes) of n-3 LC-PUFA towards their bioavailability.The experimental approach consisted in characterizing the different forms of n-3 LC-PUFAs by coupling various physicochemical methods (optical microscopy, granulometry, measurement of primary and secondary oxidation products, enzymatic lipolysis). The data obtained made it possible to propose some mechanistic hypothesis for the bioavailability studies conducted in rat. Thus, in a second step, the in vivo study made addresses (1) the intestinal absorption of fatty acids following a single dose of lipids and (2) the lipid tissue accretion following an 8-week diet.The data obtained from the intestinal absorption study indicate that the molecular form of n-3 LC-PUFA targeting (marine TG vs marine PL, in continuous phase) does not influence their intestinal absorption but rather their incorporation into lymphatic lipids, which are the main carriers for dietary fatty acids in the organism. Conversely, structuring marine PL (emulsion or liposomes) improves the EPA and DHA absorption, but differently according to the supramolecular form. The results concerning tissue accretion show that, after 8-week diet, the tissue enrichment in n-3 LC-PUFA is different according to the molecular form of targeting. The consumption of marine TG favours the incorporation of n-3 LC-PUFA into hepatic lipids, while the supplementation of diets with marine PL targets DHA preferentially to brain and retina.All these results show that the molecular form of targeting (PL vs TG) of n-3 LC-PUFA can be a way for managing their tissue incorporation, whereas the supramolecular organization (emulsion or liposomes) can be envisaged to monitor their intestinal absorption.

Les récepteurs nucléaires LXRα et LXRβ sont activés par la fixation de dérivés oxygénés du cholestérol. Ils régulent l’expression de nombreux gènes appartenant au métabolisme du cholestérol et des acides gras, et jouent un rôle important dans l’inflammation et l’immunité innée. L’activation de LXR inhibe le développement de l’athérosclérose, en augmentant l’efflux de cholestérol des macrophages ainsi que le transport inverse jusqu’au foie et l’excrétion biliaire. De plus, LXR diminue la biosynthèse et la captation du cholestérol dans les tissus périphériques. Enfin, les agonistes synthétiques de LXR administrés à des souris diminuent significativement l’inflammation dans les lésions athérosclérotiques, notamment en inhibant la sécrétion de certaines cytokines inflammatoires. Néanmoins LXR régule également la lipogenèse et la synthèse d’acides gras mono-insaturés, et l’administration d’agonistes de LXR s’accompagne également d’effets indésirables liés à cette régulation, comme une accumulation dérégulée d’acides gras dans le foie et une augmentation du taux de LDLs circulantes. Plusieurs autres mécanismes restent encore à être explorés, comme la synthèse d’acides gras polyinsaturés et les conséquences sur le métabolisme cellulaire. Nos travaux identifient une nouvelle voie régulée entièrement par LXR, le métabolisme des acides gras polyinsaturés. Le récepteur nucléaire LXR régule l’ensemble des enzymes FADS1, FADS2 et ELOVL5, responsables de la synthèse d’acides gras polyinsaturés oméga-6 et oméga-3. Cette régulation s’accompagne d’une incorporation d’acide arachidonique dans les phospholipides, via la régulation de LPCAT3, ce qui prépare les macrophages à une synthèse accrue de dérivés inflammatoires issus de l’acide arachidonique, comme la Prostaglandine E2, suite à une stimulation au lipopolysaccharide. La régulation de cette voie par LXR a également un effet sur le développement de l’athérosclérose, augmentant les taux d’acides gras polyinsaturés oméga-6 et oméga-3 dans les plaques d’athérome. Nos résultats montrent donc que LXR régule la synthèse des acides gras polyinsaturés en plus des acides gras mono-insaturés et de la lipogenèse et que cette régulation a des conséquences sur le profil lipidique des macrophages in vitro et in vivo ainsi que sur leur réponse inflammatoire. / The nuclear receptors LXRα and LXRβ are activated by oxygenated metabolites of cholesterol. They regulate the expression of numerous genes belonging to cholesterol and fatty acids metabolism, and play a central role in inflammation and innate immunity. LXR activation inhibits atherosclerosis development, by increasing cholesterol efflux from macrophages as well as reverse cholesterol transport and biliary excretion. In addition, LXR decreases cholesterol uptake and biosynthesis. Synthetic LXR agonists fed to mice significantly decrease inflammation in atherosclerotic lesions, by inhibiting several inflammatory cytokines. However, LXR also regulate lipogenesis and monounsaturated fatty acids synthesis, and LXR agonists supplementation is accompanied by side effects due to this regulation, such as a deregulated accumulation of fatty acids in the liver and an increase in circulating LDLs. Other mecanisms still need to be characterized, such as polyunsaturated fatty acids synthesis and the consequences on cell metabolism. Our work identify a new pathway regulated by LXR, the metabolism of polyunsaturated fatty acids. The nuclear receptor LXR regulates all enzymes responsible for omega-6 and omega-3 polyunsaturated fatty acids synthesis, FADS1, FADS2 and ELOVL5. This regulation is accompanied by an increase in arachidonic acid incorporation in phospholipids, via LPCAT3 regulation, which subsequently primes human macrophages for an increased inflammatory metabolites secretion derived from arachidonic acid, such as Protaglandin E2, following a LPS stimulation. The regulation of this pathway by LXR has an effect on atherosclerosis, increasing omega-6 and omega-3 ployunsaturated fatty acids in atheroma plaques. Our results show therefore that LXR regulates polyunsaturated fatty acids synthesis in addition to monounsaturated fatty acids and lipogenesis, and that this regulation has direct consequences on lipid profile of macrophages in vitro and in vivo as well as on their inflammatory response.

Les acides docosahexaénoïque (DHA) et arachidonique (ArA), qui appartiennent respectivement aux familles n-3 et n-6, sont présents en grande quantité dans les tissus cérébraux, en particulier dans les phospholipides membranaires. Ces deux acides gras polyinsaturés (AGPI) jouent des rôles essentiels dans le fonctionnement cérébral, notamment dans le neurodéveloppement et la neuroinflammation. De plus, ces AGPI sont des précurseurs de plusieurs médiateurs lipidiques oxygénés impliqués dans divers processus physiologiques et pathologiques.Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était de caractériser les métabolites oxygénés dérivés du DHA et de l'ArA dans le cerveau, étape cruciale pour une meilleure compréhension de leurs rôles biologiques dans cet organe. Ainsi, une technique d'analyse à haute performance a été utilisée, la chromatographie liquide couplée à de la spectrométrie de masse en tandem (UHPLC-MS/MS), pour identifier les différents métabolites oxygénés dérivés du DHA et de l'ArA présents dans les cerveaux de rats exsanguinés et non exsanguinés, que ce soit en conditions basales ou inflammatoires. Ainsi, plusieurs produits oxygénés dérivés du DHA et de l'ArA ont été identifiés et quantifiés dans les cerveaux exsanguinés et non-exsanguinés, à la fois à l'état libre dans le cerveau mais également estérifiés dans les phospholipides. Les métabolites mono-hydroxylés sont les principaux dérivés oxygénés du DHA et de l'ArA, cependant, des quantités mesurables de produits di-hydroxylés, tels que le 8,15-diHETE et la protectine DX, ont également été détectées. L'exsanguination permet de différencier les métabolites oxygénés du tissu cérébral de ceux présents dans le sang. De plus, le métabolisme oxygéné du DHA et de l'ArA est impacté lors d'une inflammation cérébrale. En effet, dans ces conditions, la synthèse de certains métabolites est augmentée, notamment celle de la protectine D1, molécule connue pour ces fortes propriétés anti-inflammatoires. Ces résultats méritent de plus amples recherches dans des conditions pathophysiologiques, notamment lors de maladies neurodégénératives, afin d'observer leur impact sur le métabolisme oxygéné de ces AGPI / Docosahexaenoic (DHA) and arachidonic (ArA) acids, two PUFA which belong to n-3 and n-6 families respectively, are both present at high amount in brain tissues, and especially in membrane phospholipids. These two polyunsaturated fatty acids (PUFA) play important roles in brain functioning, notably in neurodevelopment and neuroinflammation. Moreover, these PUFA are precursors of various oxygenated lipid mediators involved in diverse physiological and pathological processes. In this context, the aim of this work was to characterize oxygenated metabolites derived from DHA and ArA in brain, crucial step for better understanding their biological roles in this organ. For this purpose, a high performance analytical approach was usd, the liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (UHPLC-MS/MS), in order to identify the different oxygenated metabolites derived from DHA and ArA in exsanguinated and non-exsanguinated brains, both in basal and inflammatory conditions. Several oxygenated products from DHA and ArA were identified and measured in exsanguinated and non-exsanguinated brain, both in the free form and esterified in phospholipids. Mono-hydroxylated metabolites were the main oxygenated derivatives from DHA and ArA, however, measurable amounts of di-hydroxylated products such as 8,15-diHETE and protectin DX, were also detected. Exsanguination allowed discriminating oxygenated metabolites from brain tissue against those in blood brain. Moreover, DHA and ArA oxygenated metabolism was impacted during brain inflammation. Indeed, in these conditions, the synthesis of some metabolites was increased, including that of protectin D1, molecule known for its strong anti-inflammatory properties. These results deserve further research in pathophysiological conditions, especially in neurodegenerative diseases, in order to observe their impact on the oxygenated metabolism of these PUFA

La bactérie Helicobacter pylori est responsable de l’infection la plus répandue dans la population mondiale. Cette bactérie est considérée comme le principal agent étiologique de la gastrite chronique, de l’ulcère duodénal et du cancer gastrique non-héréditaire. La thérapeutique prescrite pour l’éradication de cette infection est inefficace pour un nombre de plus en plus élevé de patients, dû à l’induction constante de souches résistantes aux antibiotiques habituellement prescrits.H. pylori a aussi d’autres façons d’assurer sa survie dans le milieu gastrique que l’induction de résistances aux antibiotiques. En particulier en intéragissant avec le cholestérol des cellules épithéliales gastriques. De ce fait, l’utilisation de molécules inhibitrices de la croissance de H. pylori, autres que les antibiotiques classiques, est une stratégie importante pour combattre cette infection.L’objectif majeur de ce travail a été de mettre en évidence de nouvelles molécules inhibitrices de la croissance et de la viabilité de H. pylori, permettant ainsi le développement de solutions alternatives à la thérapeutique classiquement utilisée. Les acides gras polyinsaturés et l’acide docosahexaenoic (DHA) se mettre en lumière pour réunir incontestable propriété anti-inflammatoires et anti-tumoral. Nous avons émis l’hypothèse que le DHA influence la survie de H. pylori, et peut moduler la disponibilité des acides gras et du cholestérol cellulaires.Nos résultats montrent que le DHA inhibe la croissance de H. pylori in vitro et affecte sa capacité à coloniser la muqueuse gastrique dans le modèle souris. Dans ces conditions, le DHA diminue la réponse inflammatoire gastrique induite par l’infection. Au niveau des cellules épithéliales gastriques, des modifications du profil des acides gras et du cholestérol avec des conséquences sur le métabolisme et la signalisation cellulaire sont observées. De plus, un traitement antibiotique classique combiné à une administration de DHA aux souris infectées diminue de façon drastique la récidive de l’infection. En conclusion, cette étude démontre un effet inhibiteur du DHA sur l’infection par H. pylori et sa récidive. Ces résultats justifient la proposition du DHA comme coadjuvant thérapeutique, constituant ainsi une stratégie prophylactique alternative de l’éradication de l’infection par H. pylori. / H. pylori infection is extremely common worldwide and is recognized as a major etiological factor in chronic active gastritis, gastric duodenal ulcers and gastric cancer development. H. pylori eradication treatment has not changed to a large extent in the last decades and can raise some concern mainly due to recurrence of infection, and most importantly, acquired resistance to classically used antibiotics. In this context, the use of compounds other than antibiotics that could decrease H. pylori infection in a safe way could provide an alternative to tackle this problem. It is known that H. pylori extracts cholesterol from host cell-membrane rafts, modifies it into an α-glycosylated form, and uses this mechanism to increase its survival. The main aim of this thesis work was to explore the role of different non-antibiotic molecules in inhibiting H. pylori growth. Among molecules known to affect in vitro H. pylori growth and viability are certain polyunsaturated fatty acids (PUFAs). Within the many molecules available, we concentrated our efforts on the study of docosahexaenoic acid (DHA). We also pursued the hypothesis that DHA affects survival of H. pylori by modulating the host epithelial cell levels of fatty acids and cholesterol availability.Our results show that DHA inhibits H. pylori growth both in vitro and in vivo, and attenuates the host inflammatory response. Additionally, we demonstrate that DHA induces morphological and cell wall protein composition changes that altogether decrease bacteria-gastric epithelial cell adherence, inflammation and survival. Also, we demonstrated that DHA alters cholesterol levels in epithelial cells, thereby influencing H. pylori ability to uptake and use epithelial cholesterol. This will ultimately impair H. pylori survival. Importantly, the combination of DHA and antibiotic standard treatment decreased the recurrence of H. pylori infection in a mouse model. Our results have gathered important evidence to pave the way for DHA use in the clinical setting and in prophylactic/preventive strategies against H. pylori infection.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet SMILE de Microphyt qui vise à proposer une gamme d’ingrédients naturels issus de microalgues afin de répondre à deux enjeux sociétaux majeurs : le surpoids/obésité et le déclin des fonctions cognitives liées à l’âge (DCLA). Les acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI-w3) et la fucoxanthine (Fx) ont des activités prouvées contre les voies métaboliques liées à la prise de poids et aux DCLA. C’est dans ce contexte que les efforts se sont tout d’abord focalisés vers la sélection de deux espèces de microalgues brunes dont le critère principal a été la productivité en ces molécules d’intérêts. Deux souches des espèces Tisochrysis lutea et Phaeodactylum tricornutum ont alors été sélectionnées du fait de leurs fortes teneurs et productivités en AGPI-w3 et Fx, pour être par la suite cultivées à l’échelle de 5000 L dans des photobioréacteurs (PBR) industriels Camargue©. Dans un second temps, les travaux ont porté sur l’optimisation des procédés post-culture pour les deux espèces, c’est-à-dire, de la récolte de la biomasse à l’obtention d’un extrait, afin de garantir la sécurité, la stabilité et l’efficacité des produits finis. L’étude des procédés de récolte/concentration de la culture a montré leur influence sur les classes lipidiques et l’apparition d’acides gras sous forme libre (AGL), engendrés par les stress mécaniques et thermiques subis par la biomasse lors de cette étape. La formation de ces AGL a pu être limitée par l’utilisation de la filtration tangentielle et de la centrifugation dans certaines conditions. De plus, le lien entre procédé et activité a été souligné via une étude sur modèle cellulaire CaCo2 : les AGL pourraient être à l’origine d’une cytotoxicité accrue des extraits. Enfin, l’optimisation des conditions de co-extraction des AGPI-w3 et de la Fx a abouti à la sélection d’un solvant éco-compatible (éthanol) et a mis en lumière le fort impact de la granulométrie et du ratio solvant/biomasse sur les rendements d’extractions. / This thesis is part of Microphyt's SMILE project, which aims to propose a range of natural ingredients derived from microalgae. The main objective of this project is to respond to two major societal issues: overweight/obesity and the decline of age-related cognitive functions (DCLA). Omega- 3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) and fucoxanthin (Fx) have proven activities against the metabolic pathways associated with weight gain and DCLA. In this context, the first efforts were initially directed towards the selection of two species of brown microalgae with their productivity in these molecules of interest as the main criterion. Two strains of the species Tisochrysis lutea and Phaeodactylum tricornutum were then selected as raw materials rich in PUFAs and Fx and were grown at a 5,000 L scale in Camargue© photobioreactors. The work then focused on optimizing the downstream processing steps to the cultivation of microalgae in order to guarantee the safety, stability and efficiency of the final products. Harvesting processes had, in particular, through the mechanical stress generated, an impact on lipid classes and the appearance of free fatty acids (FFA) in the studied species. A CaCo2 cell model study has suggested that FFA may be responsible for increased cytotoxicity of extracts. The formation of FFA during the concentration stage could be limited by the use of tangential filtration and centrifugation under certain conditions. Finally, the optimization of the co-extraction conditions of PUFAs and Fx resulted in the selection of an eco-friendly solvent (ethanol) and highlighted the strong impact of particle size and solvent/biomass ratio on extraction yields.