L'obésité et le diabète de type 2 s'accompagne généralement d'un stress oxydant chronique, participant à l'installation et la progression du diabète, mais également à l'apparition de nombreuses complications dont les macro- et micro-angiopathies. Certains aliments, comme les fruits et légumes naturellement riches en molécules anti-oxydantes, représentent ainsi un réel potentiel de prévention dans ce contexte. Cette étude s'est intéressée au pouvoir anti-oxydant des fruits et légumes. Nous avons démontré que la majorité des fruits et légumes doivent leur capacité anti-radicalaire a des composés polaires. Leur étude par une méthode séparative (HPLC) couplée à une détection spécifique de capacité anti-radicalaire, a permis de révéler quelles sont les molécules réellement actives. Le chou rouge a été révélé comme aliment à fort potentiel anti-oxydant, de par la présence de nombreuses cyanidines dotés de capacités anti-radicalaires. L'étude in vitro sur un modèle cellulaire (RINm5F) a confirmé l'action anti-radicalaire des polyphénols des fruits et légumes. L'extrait de chou rouge a ainsi permis la suppression du stress oxydant induit par un hyperinsulinisme. Enfin, une étude in vivo, sur le modèle de rat diabétique, a permis de confirmer les effets anti-oxydants et anti-diabétiques du chou rouge, même lorsque sa consommation est associée à un régime hypercalorique. Cependant, le chou rouge doit être associé à une alimentation équilibrée afin d'être bénéfique à long terme.

Les prairies subalpines abritent de grandes populations d’herbivores sauvages et sont souvent soumises au pâturage domestique. Le but de cette thèse est d’analyser la réponse métabolique des plantes subalpines à l’herbivorie, et d’identifier les conséquences fonctionnelles sur l’écosystème via la décomposabilité des litières. Pour cela, nous avons établi un dispositif d’exclusion des herbivores sur l’alpage d’Armenaz dans le massif des Bauges, dans deux contextes de pâturage différents : extensif par des herbivores sauvages (chamois, Rupicapra rupicapra) et intensif par des herbivores domestiques (génisses, Bos taurus). Nous avons caractérisé une vingtaine d’espèces végétales par des traits fonctionnels foliaires reflétant leur métabolisme de croissance et de défense, en présence ou en absence d’herbivores, et avons estimé la décomposabilité des litières de certaines d’entre elles. Contrairement à l’hypothèse du compromis entre croissance et défense, nos résultats montrent que la présence de composés de défense (polyphénols et lignine) chez les plantes n’est pas reliée à leur stratégie d’acquisition des ressources. Dans notre étude, la réponse des plantes à l’exclusion des herbivores dépend essentiellement : (1) du contexte d’herbivorie, la réponse étant d’avantage marquée dans le contexte du pâturage intensif par les génisses qu’extensif par les chamois, (2) des espèces végétales, suggérant l’existence de différentes stratégies de défense, (3) des conditions environnementales, pouvant être le reflet d’effets d’interaction avec le traitement d’herbivorie. Parmi les réponses observées, l’exclusion des herbivores entraîne chez certaines espèces une diminution de la teneur en composés phénoliques, et plus particulièrement en flavonoïdes, pouvant refléter la relaxation de la synthèse de ces composés de résistance en absence d’herbivores. L’exclusion des chamois n’influence pas la composition chimique des litières ni leur décomposabilité. Cette dernière, parmi les composés étudiés, dépend majoritairement de sa composition en polyphénols. L’identification d’effets contrastés de différents contextes d’herbivorie sur la réponse des plantes et des fonctions écosystémiques qui en découlent nous permet d’améliorer notre compréhension du fonctionnement des prairies subalpines. Ce sont autant d’éléments pour nous aider à mieux appréhender les effets sur l’environnement d’éventuels changements démographiques des populations de grands herbivores. / Alpine grasslands are home to large populations of wild herbivores and are often exposed to additional grazing by domestic herbivores. This study aims to investigate the metabolic response of subalpine plant species to herbivory and to identify the ecosystem functional consequences via the alteration of litter decomposability. For this purpose, we set up a two-year experimental design using exclosures on the Armenaz subalpine grassland from the Bauges massif, under two mammalian herbivory regimes: intensive grazing by domestic heifers (Bos taurus) and extensive grazing by wild chamois (Rupicapra rupicapra). We measured leaf functional traits representative of growth and defense metabolisms on about twenty plant species grown in presence or absence of herbivores, and estimated litter decomposability of some of these species. Contrary to the hypothesis of a growth/defense tradeoff, our results show that the allocation of defensive compounds (polyphenols and lignin) in plants is not related to their nutrient acquisition strategy. In our study, plant responses to grazing exclusion vary according to: (1) herbivory context, plant response being more pronounced in the case of intensive grazing by heifers than extensive grazing by chamois, (2) plant species, suggesting that they rely on different defensive strategies, (3) environmental conditions, which may reflect the interactive effects with grazing treatment. One of the observed responses of plants to grazing exclusion is the decrease of their phenolic content, and more specifically flavonoids, which can be explained by the relaxation of the production of plant defenses when herbivores are no longer present. Chamois exclusion has no influence on chemical composition and decomposability of litters, the latter being best explained by its phenolic content. Revealing the contrasted effects of wild and domestic mammalian herbivores on vegetation and related soil processes allow us to improve our understanding of subalpine grasslands functioning. This should help us to better predict the effects of potential demographic variations of herbivore populations on environment.

L’hyperphosphorylation de la protéine Tau, à l’origine de la formation de dégénérescences neurofibrillaires et de la mort cellulaire observée, chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer, est causée par un déséquilibre entre l’activité des kinases et des phosphatases. Cette modification post traductionnelle touche de nombreux sites dans la Région Riche en Proline (RRP) de Tau. Or, des études RMN, réalisées au sein du laboratoire, ont montré que les polyphénols sont capables d’interagir avec des fragments de la protéine issues de la RRP avec des affinités de l’ordre de grandeur de celles décrites pour les kinases. Dans ce contexte, il a été envisagé de synthétiser une bibliothèque de polyphénols et de mettre au point une réaction de phosphorylation sur des peptides modèles afin d’étudier, par spectrométrie de masse, la capacité de ces composés à protéger Tau contre l’attaque des kinases. / Hyperphosphorylation of Tau protein, which leads to their abnormal aggregation into neurofibrillary tangles and to neuronal loss observed in patients with Alzheimer disease, is regulated by a disequilibrium between kinases and phosphatases activities. This post traductional modification affects several residues, in particular in the Proline Rich Region of Tau (PRR). But, NMR studies, realized in our laboratory, have shown that polyphenols are able to interact with peptide Tau models issued from the PRR and the affinity are in the same range that those described for the kinases. In this context, we have envisaged to synthetize several polyphenols and to develop a phosphorylation reaction of peptide models in order to study, by mass spectrometry, the ability of these compounds to protect Tau against kinase attack.

Les polyphénols sont un groupe de métabolites secondaires communément trouvés dans l’alimentation et plus de 500 composés différents sont retrouvés dans plus de 450 denrées alimentaires. Au cours des 30 dernières années, de nombreuses études in vitro et chez l’animal ont suggéré un rôle bénéfique des polyphénols dans des maladies chroniques comme le cancer 1-3. Les études épidémiologiques basées majoritairement sur des questionnaires alimentaires sont cependant plus contradictoires 4-6. De nouvelles méthodes sont requises pour quantifier un plus grand nombre de composés dans une même série afin de réaliser des études épidémiologiques à grande échelle. Le but de cette thèse est de développer des méthodes de quantification d’une large gamme de polyphénols représentatifs des principales classes et sous-classes de polyphénols dans le sang et urine, d’évaluer les excrétions urinaires de polyphénols et leurs associations avec la consommation d’aliments source dans une population Européenne, d’évaluer les concentrations dans le sang dans une étude cas-témoin sur cancer colorectal dans l’étude prospective européenne sur le cancer et la nutrition (EPIC). Après une brève présentation des polyphénols et du cancer colorectal dans le chapitre II, une méthode originale basée sur la dilution isotopique différentielle et l’analyse en spectrométrie de masse est développée pour quantifier 38 polyphénols dans l’urine et présentée dans le chapitre III. Cette méthode est basée sur un marquage différentiel en 12C et 13C des polyphénols grâce à une dérivatisation par les isotopes du chlorure de dansyl. Différentes conditions pour l’hydrolyse des polyphénols conjugués, l’extraction et la dérivatisation des aglycones ont été évaluées et la méthode a été validée pour la mesure de 37 polyphénols. Les niveaux d’excrétion urinaire de ces 37 polyphénols mesurés chez 475 individus de la cohorte EPIC issues de quatre pays européens sont présentés dans le chapitre IV. Une grande variabilité d’excrétion urinaire dans les quatre pays Européens a pu être montrée et des corrélations significatives avec la consommation de certains aliments source de ces composés ont été observées suggérant l’utilisation possible de plusieurs de ces polyphénols en tant que biomarqueurs de l’alimentation. Une méthode d’analyse pour les mêmes 37 polyphénols également basée sur la dilution isotopique différentielle est développée, validée et appliquée à 1618 échantillons dans la cohorte EPIC (chapitre V). Les changements majeurs en comparaison de la méthode sur la matrice urinaire sont essentiellement les difficultés d’hydrolyse des polyphénols conjugués et des effets de matrice importants mais réduits par la méthode de dilution isotopique. Enfin l’étude des associations entre l’exposition aux polyphénols mesurée à l’aide des marqueurs plasmatique avec le risque de cancer colorectal a été conduite dans une étude cas-témoin nichée dans la cohorte EPIC et est présentée dans le chapitre VI. Une association inverse entre les concentrations plasmatiques d’equol, et une association positive entre l’acide homovanillique et le risque de cancer du côlon ont été trouvées. Les résultats obtenus constituent une nouvelle base pour des applications futures dans le domaine de l’épidémiologie des polyphénols / Polyphenols are secondary plant metabolites found in diet and more than 500 different compounds are found in more than 450 foods. Along the last 30 years, many in vitro and animals studies have suggested a beneficial role of polyphenols in chronic diseases such as cancer. However, epidemiological studies based mainly on dietary questionnaires are inconsistent. New methodologies with broader polyphenol coverage are required to quantify a large diversity of compounds within large scale epidemiological studies.The goal of this thesis is to develop methods to quantify a large number of polyphenols representative of the main classes and sub-classes in blood and urine, evaluate urinary excretions of polyphenols and their association with food consumption in an European population, evaluate concentrations in blood in a nested case-control study on colorectal cancer within the European prospective investigation study on cancer and nutrition (EPIC).After a short presentation of polyphenols and colorectal cancer in chapter II, an original method based on differential isotopic dilution and analyse by tandem mass spectrometry is developed to quantify 38 polyphenols in urine and presented in chapter III. This method is based on differential 12C-/13C- isotope labelling of polyphenols through derivatisation with isotopic dansyl chloride reagents. Different conditions for enzymatic hydrolysis of conjugated polyphenols, extraction and dansylation of unconjugated aglycones have been tested, optimized and validated for the measure of 37 polyphenols.Urinary excretion levels of these 37 polyphenols in 475 subjects within EPIC cohort from 4 European countries are presented in chapter IV. Large urinary excretion variability in the 4 European countries has been shown and significant correlations with the consumption of specific food containing polyphenols have been observed suggesting the possible used of some polyphenols as biomarker for food consumption.A similar method on plasma for the 37 polyphenols, based on differential isotopic dilution, is developed, validated and applied to 1618 samples within the EPIC cohort (Chapter V). Main changes compared to the method developed on urine are essentially difficulties to hydrolyse conjugated polyphenols and huge matrix effects but reduced by the isotopic dilution method.Finally, the study on the association between polyphenols exposure measured owing to plasmatic marker with colorectal cancer risk has been driven in a nested case-control study within the EPIC cohort and is presented in chapter VI. An inverse association between plasmatic concentrations of equol, and a positive association between homovanillic acid and colon cancer risk have been found.Results obtained constitute a new approach for future applications in large scale epidemiology study on polyphenols

La détoxication est un processus biochimique présent chez tous les organismes biologiques et qui leur permet d’assurer leur survie face aux xénobiotiques provenant de leur environnement. Les glutathion transférases (GST) représentent une large famille d’enzymes participant à la phase II de détoxication en conjuguant le glutathion au composé à éliminer. Par ailleurs, certaines GST ont un rôle non catalytique et assurent la séquestration ou le transport de molécules d’un compartiment cellulaire à un autre. Alors que l’activité catalytique des GST est étudiée depuis plusieurs décades, l’identification précise des molécules physiologiques ciblées par les GST reste un défi. Chez les organismes fongiques dégradeurs de bois, certaines classes de GST se sont multipliées au niveau génomique. Cette redondance serait le reflet de la diversité des molécules chimiques libérées lors de la dégradation du bois. Dans cette thèse, des approches biochimiques et structurales ont été employées pour caractériser onze isoformes de GST du basidiomycète Trametes versicolor. De plus, une approche utilisant des librairies de molécules a permis d’identifier une famille de ligands reconnus par ces GST : les polyphénols. Les modes d’interaction de ces ligands ont été décrits précisément à partir de la résolution de nombreuses structures cristallographiques. L’identification d’un flavonoïde à partir d’un extrait de bois de merisier (Prunus avium), arbre sur lequel croît T. versicolor, a été permise par une approche de cristallographie d’affinité. Ces données suggèrent que les GST d’organismes fongiques saprotrophes pourraient prendre en charge les polyphénols libérés lors de la décomposition du bois / The ubiquitous biochemical process that enables each organism to cope with xenobiotics from its environment and thus ensures its survival is called detoxification. Glutathione transferases (GSTs) form a large family of enzymes divided into several classes. These enzymes participate in the detoxification phase II by conjugating the tripeptide glutathione to the molecule to be eliminated. Moreover, some GSTs are involved in non-catalytic processes such as sequestration or transport of molecules from one cellular compartment to another. Studies dedicated to the catalytic activity of GSTs have been ongoing for decades, yet precise identification of molecules targeted by GSTs remains challenging. In wood-decaying organisms, some of the GST classes have expanded with an increase of the number of isoforms encoded at the genomic level. This redundancy would reflect the diversity of the small molecules released upon wood enzymatic degradation. Through this thesis work, biochemical and structural approaches were used in order to characterize eleven GST isoforms from the saprotrophic fungus Trametes versicolor. In addition, the use of libraries of molecules helped in identifying polyphenols as a family of ligands that bind these GSTs. The molecular interaction modes were described precisely based on the resolution of numerous crystal structures. The identification of a flavonoid from an extract of the wild-cherry tree (Prunus avium) on which T. versicolor grows, was enabled by using an affinity crystallography approach. These data suggest that fungal GSTs could interact with plant polyphenols released during wood degradation

Dans un contexte de réduction des intrants chimiques, l’utilisation des phytosanitaires naturels stimulant l’immunité végétale ouvre la porte vers une nouvelle approche de protection des plantes. Ces composés éliciteurs regroupés sous le terme de «Stimulateurs des Défenses naturelles des Plantes» (SDP) activent le système défensif de la plante la rendant plus résistante aux bio-agresseurs. Les SDP, de nature diverse, se présentent sous forme de composés uniques ou en mélange dans les extraits végétaux. Au cours de ma thèse, nous avons démontré l’activité SDP des extraits de marc de raisin. Les extraits issus de sous-produits de la vigne, marc de raisin rouge, marc de raisin blanc et pépins de raisin induisent diverses réactions de défense au sein de plantes modèles. Nous avons focalisé notre étude sur l’extrait de marc de raisin rouge (EMR) stimulant l’immunité chez le tabac. Infiltré sur feuilles, l’EMR induit la réponse de type HR caractérisée par l’apparition de lésions chlorotiques et accumulation de composés autofluorescents dans les tissus infiltrés. Ces réactions de défense locales ont été observées également chez l’arabette et la tomate. L’EMR déclenche les réponses LAR et SAR avec l’accumulation des transcrits des gènes de défense dans les feuilles de tabac et ce quelque soit son mode d’application (infiltration ou pulvérisation). Le mode d’action de l’EMR a été abordé sur cultures cellulaires de tabac BY-2. L’EMR induit une forte alcalinisation du milieu extracellulaire avec une mobilisation du calcium (Ca2+), l’expression des gènes de défense et la mort cellulaire. Une étude pharmacologique de la mort cellulaire suggère la mise en place de mort cellulaire programmée (PCD) dans les cellules de tabac. La caractérisation de la voie de signalisation activée par l’EMR a été étudiée avec le mutant NahG de tabac incapable d’accumuler l’acide salicylique (SA). Les réponses de défense (HR, LAR et SAR) sont faiblement induites par l’EMR chez le mutant nahG. L’EMR provoque une réponse de type HR fortement réduite avec une faible accumulation des composés autofluorescents et une diminution drastique de l’accumulation des transcrits des gènes PR suggérant l’intervention du SA dans l’induction des réactions de défense. Le degré de protection induit par l’EMR a été déterminé sur le pathosystème tabac/Phytophthora parasitica. Pulvérisé sur feuilles, l’EMR réduit de 45% les zones infectées par l’oomycète. Ce degré de protection semble être le résultat de l’activité antimicrobienne de l’EMR combinée à l’activité SDP. Aucune protection n’a été observée chez le mutant nahG confirmant l’implication de SA dans la résistance induite par l’EMR. Le fractionnement de l’EMR a permis de simplifier la formule active des extraits de raisin et d’identifier un mélange de molécules potentiellement capables d’induire l’activité SDP. Les composés actifs sont de nature polyphénolique et contiennent de la procyanidine B2 capable à elle seule d’induire la réponse de type HR et l’expression de l’antimicrobien PR1. Cependant, il semble que cette molécule agisse en association avec d’autres composés polyphénoliques pour stimuler le système défensif de la plante. / In order to reduce chemical inputs, the use of natural phytosanitary products stimulating plant immunity are emerging approaches in phytoprotection. These elicitor compounds known as "Plant Defense Inducers" (PDI) activate the plant defense system and improve their resistance to pests attack. PDI are single molecule or mixture of compounds extracted from plant. In my thesis, we demonstrated the PDI activity of different grape marc extracts. The winery byproducts, red grape marc extract, white grape marc extract and grape seed extract all induced various defense reactions in several plant models. We focused our study on the red grape marc extract (GME) which stimulates the immunity system in tobacco plants. When infiltrated into tobacco leaves, GME induced HR-like response characterized by the appearance of chlorotic lesions and accumulation of autofluorescent compounds in infiltrated tissues. Similar local defense reactions have been observed in Arabidopsis thaliana and tomato. GME also triggered LAR and SAR responses and induced defense gene transcript accumulation in tobacco leaves after infiltration or spraying. The GME mode of action was studied using the suspension-cultured cells of tobacco BY-2. GME induced rapid alkalinization of extracellular medium with calcium mobilization, expression of defense genes and cell death. A pharmacological approach of this defensive phenomenon suggests the establishment of programmed cell death (PCD) in tobacco cells. The characterization of the signaling pathway activated by GME was studied using tobacco nahG mutant unable to accumulate salicylic acid (SA). Defense responses (HR, LAR and SAR) induced by GME were impaired in the nahG mutant. GME drastically reduced HR-like response symptoms and PR transcript accumulation. These data suggest the implication of SA in the GME-induced plant defense reactions. The GME-induced protection was evaluated in the model pathosystem of compatible interaction between Nicotiana tabacum and Phytophthora parasitica var. nicotianae (Ppn). GME could reduce by 45% the infected areas induced by the oomycete on tobacco leaves. This level of protection was the result of the combined antimicrobial and PDI actions of GME. GME had no protecting effect against Ppn on NahG leaves evidencing the involvement of SA in the GME-induced resistance. GME fractionation led to identification of a bioactive molecule mixture capable of inducing the PDI activity. The active compounds are polyphenolics and involve procyanidin B2 which is by itself able to induce the HR-like response and PR1 transcript accumulation. This compound should act in combination with other polyphenolic molecules to stimulate the full plant defense reactions.

Le but de notre travail était l’étude des dysfonctions artérielle et musculaire dans des modèles d’agression aiguë et chronique puis l’évaluation de l’effet de la modulation pharmacologique du stress oxydant sur les anomalies vasculaires induites. Dans le modèle aigu de choc endotoxinique chez la souris, l’administration d’albumine humaine a permis d’augmenter leur survie, d’améliorer l’hyporéactivité vasculaire et la dysfonction endothéliale grâce à des propriétés ,concentration-dépendante, anti-oxydantes, modulatrices de l’inflammation, aboutissant à une diminution de l’expression de la NOS inductible et à une amélioration fonctionnelle et quantitative de la NOS endothéliale. L’administration chronique chez le rat de ciclosporine ou d’évérolimus induit une dysfonction endothéliale caractérisée par une altération de la voie de signalisation du NO et de l’EDHF et associée à une augmentation locale du stress oxydant. Au niveau musculaire cardiaque, seul l’évérolimus induit une augmentation de radicaux libres et une diminution de la respiration mitochondriale ventriculaire droite. L’administration préventive de polyphénols a permis, une amélioration de la composante EDHF de la dysfonction endothéliale, ciclosporine-induite, via une diminution de la surexpression de la NADPH oxydase et du stress oxydant vasculaire. Ainsi, le stress oxydant est une entité commune, impliquée dans la genèse de dysfonctions vasculaire et musculaire. Sa modulation par l’administration d’albumine ou de polyphénols a permis respectivement l’amélioration de l’hyporéactivité vasculaire du choc endotoxinique et de la dysfonction endothéliale dans nos deux modèles. / The aim of this work was to study the arterial and muscular dysfunctions in two rodent models of acute and chronic injuries, then the evaluation of pharmacological evaluation of oxidative stress on vascular abnormalities induced in these models.In the acute model, a mouse endotoxic shock, human serum albumin administration improved survival, endothelial dysfunction and reduced vascular hyporeactivity thanks to its concentration-dependant , anti-oxidative and anti-inflammatory properties, leading to a decrease of inductible NOS expression and an qualitative and quantitative increase of endothelial NOS.In the chronic model, rat’s administration of ciclopsorine and everolimus induced an endothelial dysfunction characterized by alterations of both NO and EDHF pathways and associated with an in situ oxidative stress. In the cardiac muscle, an increase of reactive oxygen species and a decrease of right ventricle mitochondrial respiratory chain complexes activities was observed only with everolimus. The preventive administration of polyphenols markedly increased the blunted EDHF component, but not the NO component, of the cyclosporine-induced endothelial dysfunction by reducing NADPH oxidase over expression and oxidative vascular stress. Finally, oxidative stress is a common entity, implicated in genesis of vascular and muscular dysfunctions. Its modulation by human albumin or polyphenols administration improves respectively arterial hyporeactivity of endotoxinic shock and endothelial dysfunction in our two models.

L'azote est souvent considéré comme le premier facteur limitant la croissance des plantes terrestres (Vitousek & Howarth, 1991a; LeBauer & Treseder, 2008). Ainsi, les études sur le contrôle du fonctionnement microbien et la sélection des microorganismes des sols par les plantes se sont principalement intéressées au cycle de l'azote (N) (Chapman et al., 2006). Certaines plantes peuvent inhiber la nitrification ou la minéralisation de l'azote des sols par la libération de métabolites secondaires. Cependant, bien que la dénitrification soit considérée comme une voie majeure de perte d'azote des sols (25-90%) (van der Salm et al., 2007; Radersma & Smit, 2011), l'inhibition de la dénitrification par les métabolites secondaires de plantes n'a jamais été démontrée. Or il a été constaté à de nombreuses reprises qu'aux voisinages de certaines plantes la dénitrification du sol était réduite. C'est le cas du complexe d'espèces Fallopia spp. pour lequel les principaux facteurs connus pour influencer ce processus ne pouvaient expliquer cette réduction (Dassonville et al., 2011). Nos résultats démontrent pour la 1ière fois que les plantes (ici Fallopia) peuvent inhiber la dénitrification par la libération de procyanidines de type B qui induisent en anaérobiose des modifications physiologiques chez les dénitrifiants. Selon les sols, les communautés peuvent être plus ou moins sensibles notamment en fonction de leur exposition précédente à Fallopia spp.. Nos résultats apportent de nouvelles connaissances sur les interactions entre plantes et microorganismes et améliorent notre compréhension sur la capacité des plantes à modeler le fonctionnement microbien des sols / Nitrogen is often considered as the first limiting factor of plant growth (Vitousek & Howarth, 1991a; LeBauer & Treseder, 2008). Thus studies on plant-driven microbial functioning and selection by secondary metabolites have mostly focused on the effect of plant on the nitrogen (N) cycle (Chapman et al., 2006). Some plants can inhibit the nitrification and the nitrogen mineralization processes in soils through the release of secondary metabolites (Subbarao et al., 2009; Dietz et al., 2013; Heumann et al., 2013). However, while denitrification is considered as a major way of N losses in soils (25-90%) (van der Salm et al., 2007; Radersma & Smit, 2011), the denitrification inhibition by plant secondary metabolites was never demonstrated. However, it has been observed several times that the denitrification in soils near some species was reduced. The invasive complex species Fallopia spp. was shown to reduce denitrification in soils without affecting principal factors known to control this process (Dassonville et al 2011). Our, results demonstrate for the first time, that plants (here Fallopia spp.) can inhibit denitrification through the release of B-type procyanidins that induce physiological changes in denitrifying bacteria under anaerobic conditions. These compounds affect specifically the membrane-bound NO3-reductase through conformational changes. Less sensitive soils denitrifying communities may be selected in soils previously exposed to Fallopia spp. Our finding provides new insight into plant-soil interactions and improves our understanding of plants abilities to shape microbial soil functioning

Les polyphénols sont des métabolites secondaires d’origine végétale. Ces substances naturelles connues pour leurs pouvoirs antioxydants et anti-radicalaires, contribuent à la protection de la santé humaine notamment contre les maladies cardiovasculaires et neurodégénératives, mais également contre certains cancers et diabètes. Dans certains cas, ces effets biologiques bénéfiques pour la santé pourraient également être liés à une interaction spécifique polyphénol-protéine peu étudiée à ce jour par manque d’outils moléculaires adaptés. Les travaux effectués au cours de cette thèse ont consisté à concevoir, à synthétiser et à évaluer des sondes moléculaires polyvalentes porteuses de polyphénols comme substrats d’affinité pour l’analyse des interactions polyphénol-protéine. Dans ce contexte, de nombreuses sondes arborant différents types de polyphénols ont été synthétisées. Ces différentes sondes pourront être utilisées en protéomique chimique du type "Affinity-Based Protein Profiling" (ABPP) pour identifier au sein d’un mélange complexe de protéines, une protéine ayant une affinité spécifique pour un polyphénol donné. Ces mêmes sondes permettront également d’étudier de manière qualitative les interactions d’un polyphénol avec une protéine donnée en temps réel par la technique de résonance plasmonique de surface (SPR). / Polyphenols are plant secondary metabolites. These natural substances, known for their antioxidant and anti-free radical properties, generally contribute to the protection of human health not only against cardiovascular and neurodegenerative diseases, but also against certain cancers and diabetes. In some cases, these beneficial biological effects could also be related to specific polyphenol-protein interactions. However, studying this type of interactions has suffered from the lack of adequate molecular tools. The work carried out during this thesis has included designing, synthesizing and evaluating modulable polyfunctional molecular probes carrying polyphenols as affinity substrates to analyze polyphenol-protein interactions. In this context, various probes harboring different kinds of polyphenols were synthesized. These probes could be used in chemical proteomics following an “Affinity-Based Protein Profiling” approach (ABPP) to identify a protein within complex protein mixtures, which has a specific affinity with a given polyphenol. These probes will also allow studying the interactions of a polyphenol with a given protein in real time in a qualitative way by surface plasmon resonance (SPR).

La consommation de polyphénols, micronutriments largement répandus dans lesaliments d’origine végétale, a été associée à la diminution du risque de développement denombreuses pathologies telles que maladies cardiovasculaires, maladies neurodégénérativesou cancers. Cet effet des polyphénols s’explique en partie par leurs propriétés antioxydanteset anti-inflammatoires. Du fait de leur faible absorption au niveau de l’intestin grêle, lespolyphénols sont présents en grande quantité dans le côlon où ils peuvent exercer cespropriétés. L’inflammation intestinale fait interagir le système immunitaire intestinal avecde nombreux facteurs environnementaux et est fréquemment associée à une augmentationdu stress oxydant via la production d’espèces réactives de l’oxygène par les cellulesimmunitaires. De nombreuses études ont montré, sur des modèles animaux d’inflammationintestinale, les effets protecteurs de certains polyphénols. La verveine odorante (Aloysiatriphylla (L’Hérit.) Britton) est une plante médicinale connue pour ses vertus thérapeutiquesdigestives et anti-spasmodiques et couramment consommée en infusion. L’infusé deverveine odorante contient de grandes quantités de polyphénols (acides phénoliquescomplexes et dérivés de flavones) et ses propriétés antioxydantes ont été mises en évidenceaussi bien in vitro qu’in vivo.L’objectif de cette thèse a donc été d'évaluer l’effet d’une consommation préventived’un infusé de verveine odorante à dose nutritionnelle (40 g/l et 4 g/l) sur le développementd’une inflammation intestinale modérée chez le rat. Des rats Wistar ont consommé commeboisson l’infusé de verveine seul pendant deux semaines puis associé à un agentinflammatoire, le sulfate de dextran sodique (DSS), à 4% pendant 7 ou 9 jours. L’effet de laverveine a été évalué sur différents paramètres cliniques (diarrhée, saignements rectaux,poids corporel), marqueurs de l’inflammation (longueur du côlon, score histologique,activité myéloperoxydase, cytokines) et du stress oxydant (peroxydation lipidique,glutathion, défenses antioxydantes enzymatiques). Les cellules immunitaires ont étéidentifiées dans le sang ainsi que dans les structures lymphoïdes secondaires par cytométrieen flux. Enfin l’étude du métabolisme des polyphénols en situation inflammatoire ou non aété initiée par l’analyse de l’excrétion urinaire des dérivés polyphénoliques.Lors d’une inflammation de 7 jours, la consommation préventive d’infusé deverveine à 40 g/l et 4 g/l retarde l’apparition de diarrhée et de saignements rectaux, limite larétraction du côlon et la diminution de la prise de poids des rats. Malgré l’absence d’effetsur l’activité myéloperoxydase, l’infusé à 40 g/l atténue les altérations histologiques de lamuqueuse colique induites par l’inflammation. L’infusé à 4 g/l stimule l’activité de lasuperoxyde dismutase et réduit la peroxydation lipidique. Les deux infusés modulent lespopulations de cellules immunitaires dans les structures lymphoïdes secondaires (ganglionsmésentériques et plaques de Peyer), en particulier les lymphocytes B et les lymphocytes Tcytotoxiques. L’excrétion urinaire des polyphénols de la verveine est faible et n'est pasaffectée par l'inflammation. Lors d’une inflammation de 9 jours, les deux infusés limitentl’augmentation d’activité de la myéloperoxydase. Seul l’infusé à 40 g/l limite la rétractiondu côlon, stimule l’activité de la glutathion réductase et diminue les taux d’IL-6 et deTNF-α. Ainsi, nous avons montré qu’une consommation préventive d’un infusé de verveineodorante offre des effets protecteurs lors de l’inflammation intestinale en agissant àdifférents niveaux. L’exploration des voies de signalisation impliquées pourrait permettre demieux comprendre les effets protecteurs de cette boisson de consommation courante. / Polyphenols are micronutrients widely distributed in foods of plant origin and theirconsumption has been associated with a decreased risk of various pathologies such ascardiovascular diseases, neurodegenerative diseases and cancer. This effect of polyphenolsis sustained by their antioxidative and anti-inflammatory properties. Due to their poorabsorption in the small intestine, high amounts of polyphenols reach the colon where theycan exert such properties. Intestinal inflammation results from an interaction between gutimmunity and various environmental factors and is frequently associated with an increase ofoxidative stress. Numerous studies have shown protective effects of polyphenols in animalcolitis models. Lemon verbena (Aloysia triphylla (L’Hérit.) Britton) is a medicinal herbknown for its digestive and antispasmodic properties and is widely consumed as an infusion.Lemon verbena infusion contains large amounts of polyphenols (complex phenolic acidsand flavone glycosides) and their antioxidative properties have been shown in vitro and invivo.The aim of the present thesis was to evaluate the effects of a preventive consumptionof lemon verbena infusion at nutritional doses (40 g/l and 4 g/l) on the development of amoderate colitis in the rat. Wistar rats ingested lemon verbena infusion alone as a drink fortwo weeks and then associated with the inflammatory agent dextran sulfate sodium (DSS) at4% for 7 or 9 days. Effects of lemon verbena were evaluated on several clinical parameters(diarrhoea, rectal bleeding, body weight), inflammatory markers (colon length, histologicalscore, myeloperoxidase activity, cytokines) and oxidative stress markers (lipid peroxidation,glutathione, antioxidative enzymatic defenses). Immune cells were identified in blood andgut associated lymphoid structures using flow cytometry. Moreover, the study of polyphenolmetabolism was initiated by the analysis of urinary polyphenol metabolites in healthy andcolitis rats.During a 7 days inflammation, the preventive consumption of lemon verbenainfusion at 40 g/l and 4 g/l delays apparition of diarrhoea and rectal bleeding, limits thecolon length reduction and the decrease of body weight gain. Despite no effect onmyeloperoxidase activity, the 40 g/l infusion attenuates colonic mucosa alterations due tothe colitis. The 4 g/l infusion increases superoxide dismutase activity and reduces lipidperoxidation. Both infusions modulate immune cell populations in gut associated lymphoidstructures (mesenteric lymph nodes and Peyer patches), especially B cells and cytotoxic Tcells. Urinary excretion of lemon verbena polyphenols is low and not modified byinflammation. During a 9 days inflammation, both lemon verbena infusions limitmyeloperoxidase increase. Only the 40 g/l infusion reduces colon retraction, increasesglutathione reductase activity and reduces colonic IL-6 and TNF-α levels.Thus, we have shown that the preventive consumption of a lemon verbena infusionprovided protection against intestinal inflammation at different levels. Exploration ofvarious signalling pathways could allow better insight into the protective effects of thiscommon beverage.