Le tissu adipeux blanc n'est pas un simple réservoir énergétique, il secrète également de nombreuses molécules appelées adipokines. En condition basale, les adipokines participent à l'homéostasie générale en permettant la régulation de diverses fonctions et voies métaboliques. Au cours du développement de l'obésité, la physiologie du tissu adipeux est fortement perturbée. Cela se traduit par des dysfonctionnements parmi lesquels l'établissement d'un état inflammatoire chronique à bas bruit. Ces perturbations au sein du tissu adipeux concourent à la dysrégulation de l'expression des adipokines, conduisant à un dysfonctionnement de certaines voies métaboliques, au niveau adipocytaire mais aussi au niveau systémique ce qui aboutit à un état d'insulino-résistance pouvant déboucher sur le développement d'un diabète de type 2. De nombreuses études épidémiologiques montrent qu'une carence en vitamine D est associée à diverses pathologies telles que certains cancers, certaines maladies auto-immunes ou maladies cardiovasculaires. Par ailleurs, il existe une corrélation inverse entre les taux plasmatiques de 25(OH)D et la prévalence de l'obésité, de l'hypertension artérielle, et du diabète de type 2. Cependant, le lien de causalité entre carence en vitamine D et obésité n'est à ce jour pas clairement démontré. Le but de cette thèse est donc de mieux comprendre le lien qui existe entre carence en vitamine D, obésité et désordres physiologiques associés. / White adipose tissue is not a simple energy reservoir, it also secretes several molecules called adipokines. In standard conditions, adipokines are involved in general homeostasis permitting the regulation of numerous functions and metabolic pathways. During the development of obesity, adipose tissue physiology is severely disrupted. This results in dysfunction such as low-grade inflammatory status. The accumulation of these disturbances within adipose tissue generates a dysregulation of adipokines secretion. This will have for consequences a failure of some metabolic pathways resulting in insulin-resistant state leading to type 2 diabetes. Several epidemiological studies show a link between vitamin D deficiency and numerous pathologies like cancers, immunity deseases or cardiovascular deseases. In addition, there is an inverse correlation between plasma levels of 25(OH)D and the prevalence of obesity, hypertension and type 2 diabetes. However, the link between vitamin D deficiency and obesity is not well established. The aim of this thesis is to better understand the link between vitamin D deficiency, obesity and physiological disorders associated. For this purpose, we have evaluated vitamin D effects on adipose tissue and adipocyte biology (inflammation, glucose uptake) and subsequently effects of vitamin D supplementation on diet-induced obesity. In a first study in vitro, we have showed an anti-inflammatory effect of vitamin D on adipocyte. This effect appears to be VDR-dependant and implies a modulation of NFκB signaling pathway. This study could partly explain le link between vitamine D deficiency and low-grade inflammation associated with obesity.

Les hypocholestérolémies génétiques représentent un ensemble de pathologies héréditaires du métabolisme caractérisées par une hypocholestérolémie inférieure au 5ème percentile pour l'âge et le sexe. Elles sont majoritairement dues à un défaut d'assemblage et de sécrétion des lipoprotéines entraînant, dès la période néonatale, une malabsorption des lipides et des vitamines liposolubles. Les conséquences à long terme peuvent être dramatiques (complications ophtalmologiques et neurologiques graves) si un traitement par vitamines liposolubles, en particulier vitamine E à fortes doses, n'est pas instauré rapidement. Pour ces raisons, l'étude clinique princeps a comparé une formulation de vitamine E rendue hydrosoluble (tocofersolan) à l'acétate de tocophérol liposoluble et traditionnellement utilisé en thérapeutique chez ces patients. En parallèle, un travail sur modèle cellulaire Caco2, nous a permis d'étudier les mécanismes d'absorption/sécrétion de ces deux formulations de vitamine E afin de mieux appréhender les mécanismes mis en jeu. Deux études méthodologiques ont été menées en amont de cette étude clinique. La première visait à vérifier la stabilité des échantillons dans les conditions de transport imposées par l'étude princeps. Par ailleurs, les concentrations effondrées de lipoprotéines chez ces patients rendent difficile l'évaluation du statut en vitamine E par les simples dosages plasmatiques. Aussi, la seconde étude avait pour but d'établir les valeurs usuelles pour les concentrations en vitamine E dans les globules rouges et le tissu adipeux chez l'enfant sain comme outil d'aide au suivi des patients atteints d'hypocholestérolémie génétique. Grâce aux valeurs de référence établies dans ce travail, l'analyse de la vitamine E dans les globules rouges et le tissu adipeux permet de proposer une vue plus globale du statut en vitamine E chez ces patients / Abetalipoproteinemia (ABL) and chylomicron retention disease (CMRD) are rare recessive forms of hypobetalipoproteinemia characterized by an intestinal lipid malabsorption and a severe vitamin E deficiency leading to disabling neuro-ophtalmologic sequelae. Oral a- tocopherol supplementation with high doses has to be initiated as early as possible to prevent or halt progression of complications. The main aim of our work was to investigate the interest of tocofersolan, a water-soluble derivative of RRR-α-tocopherol, compared to a-tocopherol acetate in ABL and CMRD. In parallel, we investigated the mechanisms of absorption / secretion of tocofersolan and a- tocopheryl acetate on Caco2 cells for a better understanding of the mechanisms of their therapeutic efficacy. Two methodological studies were conducted prior to this clinical study. Firstly, we studied the stability of commonly measured vitamins and carotenoids in whole blood in the conditions of transport imposed by the clinical study. Secondly, we established the reference intervals for vitamin E concentrations in red blood cells and adipose tissue in healthy child as a tool to monitore treatment of children with ABL and CMRD with vitamin E. Indeed, the very reduced lipoprotein concentrations in these patients make difficult the assesment of vitamin E status based on plasma a-tocopherol concentrations. The references values established in this work allows us to propose a more comprehensive view of the vitamin E status in these patients

Une altération du métabolisme de l'homocystéine constitue un facteur de risque pour la survenue des maladies neurodégénératives. Par ailleurs, alors que les effets délétères d'une hypoxie néonatale sévère sont bien connus, il a été récemment montré qu'un épisode hypoxique modéré exerçait une neuroprotection via une stimulation de la neurogenèse. Notre objectif fut l'étude des conséquences cérébrales d'une carence précoce en donneurs de méthyles (folates, vitamine B12) combinée ou non à une stimulation hypoxie modérée. Un modèle in vivo de rats nés de mères carencées en donneurs de méthyles fut utilisé. Il a été étudié les mécanismes impliqués dans un modèle de progéniteurs neuronaux carencés. Les résultats ont montré des atteintes de l'intégrité tissulaire et fonctionnelle de l'hippocampe et du cervelet associée à des déficits comportementaux, à différents stades de la vie chez les animaux carencés malgré le retour à une alimentation standard au sevrage. Ces perturbations sont liées aux processus épigénétiques et à l'homocystéinylation de protéines neuronales. De plus, un dimorphisme sexuel est apparu en lien avec le récepteur nucléaire ER alpha. La neurogenèse issue de l'hypoxie a engendré des conséquences bénéfiques à long terme sur le vieillissement cérébral des rats mâles, avec un maintien de l'intégrité hippocampique. Enfin, la combinaison de la carence et de l'hypoxie, a montré que le conditionnement hypoxique améliorait le devenir tissulaire et fonctionnel du cerveau des animaux carencés. Les mécanismes clés surviendraient au cours de périodes critiques de maturation des différentes structures cérébrales, soulignant l'importance des processus de la programmation foetale / The alteration of homocysteine metabolism has been shown to constitute a risk factor for neurodegenerative diseases. Furthermore, whereas deleterious effects of severe neonatal hypoxia have been well documented, it was shown that a moderate episode of hypoxia can exert a neuroprotection with neurogenesis stimulation. Our main goal was to study the consequences on the brain of an early deficiency of methyl donors (folate, vitamin B12) with or without a hypoxia-related stimulation of neurogenesis. The effects of deficiency were investigated in rats born from dams fed a deficient diet until weaning. In vitro neuroprogenitors were additionally used for the study of cell mechanisms involved. Data showed alterations of tissue integrity in the hippocampus and the cerebellum, with associated behavioural deficits at various ages, despite a return to normal diet at weaning. Brain alterations were shown to be mainly related to epigenetic mechanisms and to homocysteinylation of specific neuronal proteins. Moreover, a sexual dimorphism was depicted, with the participation of ER alpha receptor. Neurogenesis induced in germinative zones by a brief neonatal hypoxia led to long term beneficial effects on brain aging in male rats, with preserved hippocampus integrity, in terms of cell density, synaptic plasticity, and related cognitive functions. Finally, the combination of deficiency and hypoxia revealed that brain conditioning by brief neonatal hypoxia was able to improve tissular and functional brain outcome in deficient rats. The key mechanisms involved would occur at critical periods during the maturation of the various brain structures, thus highlighting the role of fetal programming.

La maladie rénale chronique (MRC) induit des anomalies du métabolisme phosphocalcique, avec des conséquences à la fois osseuses, vasculaires et biologiques. La prise en charge optimale de ces désordres représente un challenge quotidien pour le néphrologue pédiatre, à la fois sur le court terme (équilibre biologique) et sur le long terme (prévention des fractures, optimisation de la croissance et limitation de l’apparition des calcifications vasculaires). Peu d’outils sont actuellement disponibles pour évaluer ces atteintes, et de nouveaux outils prometteurs, à la fois biologiques (FGF23) et radiologiques (HR-pQCT) apparaissent. Néanmoins, les données pédiatriques sur ces outils restent rares. Cette thèse de doctorat a permis d’évaluer ces nouveaux moyens chez ces enfants MRC, notamment en évaluant l’HR-pQCT dans cette population, et en déterminant des valeurs de référence du FGF23 en fonction de l’âge, du sexe et de la fonction rénale. Nous avons pu aussi montrer que les concentrations circulantes de FGF23 ne sont pas dépendantes du sexe dans une population pédiatrique, mais qu’elles augmentent avec l’âge et l’indice de masse corporelle, mais aussi en cas d’antécédent de transplantation d’organe solide ou de traitement par corticostéroïdes. D’un point de vue plus fondamental, nous avons pu montrer que dans des monocytes issus de donneurs sains, une exposition au FGF23 induit une diminution de l’expression des 2 enzymes principales impliquées dans le métabolisme de la vitamine D (1α hydroxylase et 24 hydroxylase), en induisant également une diminution du peptide antimicrobien cathélicidine. Ces résultats permettent donc de décrire un nouveau rôle pour le FGF23 dans la régulation de l’immunité innée / Chronic kidney disease can induce mineral and bone disorders (CKD-MBD), with deleterious consequences for bone and vessels. The management of such abnormalities can be challenging, from the daily biological balance between calcium, phosphorus and PTH levels, to the long-term prevention of morbidities such as fractures, growth impairment and vascular calcifications. Some tools can help to accurately assess CKD-MBD, e.g., new bone imaging techniques (HR-pQCT) and FGF23, but they are rarely used in pediatric populations. In addition to evaluating HR-pQCT in CKD children and healthy controls, this PhD thesis allowed us to determine reference values for circulating FGF23 levels depending on age, gender and renal function; we also showed that FGF23 levels increased not only with age and BMI, but also in cases of solid organ transplant or corticosteroids therapy. We have also showed in vitro that FGF23 could inhibit the two key enzymes of vitamin D metabolism (1α hydroxylase et 24 hydroxylase) in monocytes issued from healthy donors, with in turn a decreased synthesis of the antimicrobial cathelicidin. These later results highlight a new role for FGF23 in innate immunity, and may bring new insights in the understanding of FGF23 deregulation during CKD

Le cofacteur F420 est un coenzyme d’oxydoréduction essentiel pour la méthanogenèse chez les archées, un processus qui influence fortement les interactions métaboliques au sein du microbiote intestinal ; en outre, il joue un rôle important dans la pathogénicité de la bactérie Mycobacterium tuberculosis. L’étude de sa biosynthèse présente donc un intérêt majeur en Biologie.La formation du chromophore du F420 est catalysée par la F0-synthase, qui contient, de façon unique, deux domaines caractéristiques des enzymes à radical SAM (rSAM). Ces enzymes catalysent le clivage de la S-adénosylméthionine (SAM) pour former un radical 5′ déoxyadénosyle, capable d’initier un grand nombre de réactions radicalaires.Nous avons réussi à identifier les substrats de la F0-synthase et à reconstituer la synthèse du F0 in vitro. Nous avons également démontré que cette enzyme contient deux centre [4Fe-4S] 2+/1+ rSAM fonctionnels et caractérisé les étapes de la synthèse du F0. Ceci nous a permis de proposer un mécanisme réactionnel pour la F0 synthase. Nous avons ensuite entrepris la comparaison de la F0 synthase avec les deux autres enzymes rSAM tyrosine lyases connues à ce jour : ThiH, impliquée dans la biosynthèse de la vitamine B1, et HydG, impliquée dans la biosynthèse du cofacteur métallique de l’hydrogénase à fer-fer. Nous avons ainsi découvert de nouveaux aspects de la réaction de clivage de la tyrosine par ces enzymes, permettant une meilleure compréhension de ce groupe émergent au sein de la superfamille des enzymes rSAM. / Cofactor F420 is a redox coenzyme crucial for methanogenesis in Archaea, a process which plays a major role in metabolic interactions in the gut microbiota ; It also constitutes a key pathogenicity factor for Mycobacterium tuberculosis. Understanding the biosynthesis of this cofactor is thus of major interest.The biosynthesis of the chromophore of F420 is catalyzed by F0 synthase, which comprises, in a unique manner, two radical SAM (rSAM) domains. These enzymes catalyze the cleavage of S adenosylmethionine (SAM) to produce a 5′-deoxyadenosyl radical, which can initiate a broad range of radical reactions.We succeeded to identify the substrates of F0-synthase and to perform the biosynthesis of F0 in vitro. We ascertained that F0-synthase contains two functional [4Fe-4S]2+/1+ rSAM clusters, and characterized the steps of the reaction of F0 synthesis. Based on these date, we proposed a mechanism for the F0-synthase reaction. Furthermore, we compared F0 synthase with the two other radical SAM tyrosine lyases identified to date: ThiH, which is involved in vitamin B1 biosynthesis, and HydG, which is involved in the biosynthesis of the metal cofactor of iron-iron hydrogenases. We obtained novel insights of the reaction of tyrosine cleavage catalyzed by these enzymes, providing a better understanding of this emerging group in the rSAM enzyme superfamily.

La résistance aux agents anticancéreux souvent observée en chimiothérapie s'accompagne d'une augmentation de l'expression des gènes tels que MDR-1, gérée par des réactions de méthylation cellulaire. La physiologie des réactions de méthylation régulant l'expression de MDR-1 est insuffisamment connue. La méthionine synthase est l'enzyme clé du cycle métabolique de la méthionine et possède comme cofacteur la cobalamine (vitamine B12), suggérant un rôle crucial du couple cobalamine / méthionine synthase dans la survenue de la chimio-résistance par l'intermédiaire de la méthylation. Nous avions trouvé que l'ajout de cobalamine à des cellules d'adénocarcinome hépatique conduisait à une répression du gène MDR-1 qui ne passe pas par la méthylation du promoteur. Notre objectif est d'explorer et d'étudier les voies métaboliques situées entre le cycle de la méthionine et l'expression du gène MDR-1. Des techniques chromatographiques, électrophorétiques, de culture cellulaire, de pharmacotoxicologie et d'expression génique sont utilisées sur la lignée HepG2. La répression cobalamine-dépendante du gène MDR-1 est associée à une activation de la PLD, une diminution du facteur de signalisation Akt ainsi qu'à une inhibition de Cox2. Le ciblage pharmacologique de ces voies semble potentialiser l'effet d'agents utilisés en chimiothérapie. Cette étude devrait permettre de mieux comprendre des mécanismes de chimiorésistance, de déterminer des paramètres d'optimisation de l'utilisation de ces anticancéreux en relation avec l'expression de MDR-1 elle même en relation avec le statut vitaminique B et peut être d'orienter la recherche en chimiothérapie vers de nouvelles voies thérapeutiques / A key factor of chemioresistance is an increased expression of MDR-1 gene, partly controlled by cellular methylation reactions. Until now, the physiology of these reactions is not clearly known. The main intracellular metabolic pathway, generating methyl donors, is the methionine cycle, the activity of which is strongly depending on B-group vitamins (B12, B9). Thus, MDR-1 gene expression may be controlled by the activity of the methionine cycle and consequently presence of these vitamins. The aim of this study is to determine if, and to elucidate how, the methionine cycle influences the MDR-1 gene expression. Chromatography, pharmacotoxicology, cell culture techniques, gene and protein expression studies have been used on the human hepatocarcinoma cell line HepG2. We showed that cobalamin-induced MDR-1 gene repression was associated with phospholipase D activation, Akt phosphorylation, and Cox-2 co-repression in a complex and intricated manner. We may suggest that targeting these pathways could potentiate chimotherapy. This work shoiuld allow 1) a better understanding of mechanisms explaining why some anticancer agents may become inactive, 2) to optimize utilisation of these agents in relationship with MDR-1 gene expression and the B vitamin status, 3) to evaluate impacts of nutritionnal factors (cobalamine) in MDR-1 gene expression and 4) probably developp possible ways to improve chemotherapy

La carence en vitamine B12 est fréquente chez les sujets âgés et produit un vieillissement cérébral par des mécanismes malconnus. La vitamine B12 joue un rôle majeur dans les régulations épigénomiques dépendantes de la S-adénosyl méthionine (SAM). Nous avons établi un modèle de cellules neuronales dopaminergiques NIE115 carencé en vitamine B12 par l'expression stable d'une protéine chimère : la transcobalamine-oléosine (TO) réduisant la disponibilité cellulaire en B12, la SAM et la prolifération cellulaire. La protéine chimère oléosine-transcobalamine (OT) ne lie pas la B12 et constitue un contrôle. Les cellules TO ont une diminution B12-dépendante de la déacétylase SIRT1 (sirtuin1) et un stress du réticulum endoplasmique (RE) avec une augmentation des transducteurs transmembranaires, une diminution des protéines chaperonnes et une augmentation des marqueurs pro-apoptotiques. La diminution de l'expression de SIRT1 déclenche le stress du RE en réponse au stress nutritionnel. Cette diminution produit une augmentation de HSF1 acétylé diminuant l'expression des protéines chaperons. L'ajout de B12, des activateurs de SIRT1 et HSF1, la surexpression de SIRT1 et HSF1 réduisent le stress du RE. Dans les cellules contrôles, le traitement par la thapsigargin, l'inhibition de SIRT1 et HSF1 induisent également un stress du RE réversible en présence de B12. Le traitement des cellules OT par Adox (inhibiteur des méthyltransférases) induit les mêmes effets que la carence. En conclusion, la carence en B12 induit un stress du RE via la diminution de SIRT1 et l'augmentation de HSF1 acétylé, l'ajout de B12 induit des effets neuro-protecteurs sur les cellules soumises à un stress du RE. Ces résultats suggèrent d'évaluer les effets des agonistes de SIRT1 sur les complications cérébrales de la carence / Vitamin B12 deficiency is common in elderly population and produces neurodegenerative disorders by elusive mechanisms. B12 is a key determinant for the S-adenosyl methionine-dependent epigenomic regulations. We have established a B12-deficient cell model via the stable expression of transcobalamin-oleosin chimera (TO), which impairs cellular availability of vitamin B12, reduces SAM level and cell proliferation. Since the expression of oleosin transcobalamin chimera (OT) does not modify the phenotype of the transfected cells, these cells serve as control cells. TO cells present a B12-dependant decrease of deacetylase SIRT1 (sirtuin1) and an endoplasmic reticulum stress (ER stress) reflected by the increased expression of ER stress tranducers, decreased chaperon proteins and increased pro-apoptotic markers. We propose that the decreased expression of SIRT1 triggers cell response to nutritional stress through ER stress. This decrease results in a greater acetylation of heat-shock factor protein 1 (HSF1) and thus reducing the expression of heat shock proteins (HSP). Adding B12, SIRT1, or HSF1 activators as well as overexpressing SIRT1 or HSF1 reduce ER stress. In OT cells, thapsigargin treatment or impairing SIRT1 and HSF1 leads to B12-reversible ER stress. Treating OT cells with AdoX, an inhibitor of methyltransferase activities, produces effects similar to those observed in cells with decreased B12 availability.In summary, the impaired cellular availability of vitamin B12 induces ER stress by increasing HSF1 acetylation through a decreased SIRT1 expression and adding vitamin B12 produces neuro-protective effects in cells subjected to prior ER stress. These results suggest evaluating the effects of SIRT1 agonists on cerebral complications due to a B12 deficiency

Les donneurs de méthyles (B12 et folates) régulent le cycle des monocarbones qui joue un rôle primordial dans les régulations épigénétiques/épigénomiques par méthylation. Une carence en donneurs de méthyles produit un retard de croissance intra-utérine et favorise les anomalies du développement, principalement du système nerveux central. De plus, des taux élevés d'homocystéine associés à une telle carence constituent un facteur de risque pour diverses pathologies neurodégénératives. Nous avons étudié les conséquences d'une carence péri-conceptionnelle et gestationnelle sur le développement cérébral embryonnaire de rats Wistar. L'étude morphométrique a montré un retard de croissance des embryons carencés qui affectait également le cerveau, avec une atrophie de structures telles que l'hippocampe, le cortex et la zone subventriculaire. En raison de la forte sensibilité de l'hippocampe, les effets de la carence ont par ailleurs été étudiés sur un modèle cellulaire de progéniteurs neuronaux hippocampiques. L'utilisation de ces deux modèles a permis de montrer in vivo et in vitro la régulation négative par la carence de la voie Stat3, qui influence prolifération et survie, via une régulation épigénomique post-transcriptionnelle impliquant miR-124. La dérégulation du programme neurogénique impliquant les histones désacétylases affecte la différenciation cellulaire. Par ailleurs, nous avons démontré que la carence en donneurs de méthyles était associée à une modification post-traductionnelle correspondant à une N-homocystéinylation irreversible de protéines neuronales, en particulier associées au cytosquelette. Cette modification induit l'agrégation des protéines, phénomène impliqué dans de nombreuses maladies neurodégénératives. La combinaison de ces différents mécanismes apporte un éclairage nouveau sur les défauts de développement et les troubles cognitifs associés à une carence précoce en donneurs de méthyles, soulignant l'importance de la « programmation foetale » dans la survenue de certaines pathologies neurologiques / Methyl donors (B12 and folate) regulate the one-carbon cycle that plays an important role in the epigenetic/epigenomic regulations by methylation. Methyl donor deficiency (MDD) leads to intrauterine growth retardation and promotes neurodevelopmental abnormalities. Also, high levels of homocysteine associated with such a deficiency are a risk factor for various neurodegenerative diseases. We have studied the consequences of a periconceptional and gestational deficiency on the development of the embryonic brain of Wistar rats. Morphometric studies showed retardation in the development of deficient embryos which also affected the brain, with an atrophy of some structures including hippocampus, cortex and subventricular zone. Given the high sensitivity of the hippocampus, the effects of MDD have been additionally studied in a cellular model of hippocampal neuronal progenitors. Using these two models, we showed both in vivo and in vitro the downregulation of Stat3 pathway regulating cell proliferation and survival, through an epigenomic post-transcriptional process involving miR-124. Disruption of the neurogenic program implying histone deacetylases was shown to alter cell differentiation. Furthermore, we showed that methyl donor deficiency was associated with a post-translational modification corresponding to an irreversible N- homocysteinylation of neuronal proteins, especially those associated with the cytoskeleton. Such a process leads to protein aggregation, a phenomenon involved in many neurodegenerative diseases. The combination of these different mechanisms provides new insights into developmental defects and cognitive impairment associated with an early MDD, highlighting the importance of "fetal programming" in the occurrence of some neurological diseases

Les acides gras polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC) de la série n-3 jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement cérébral, notamment dans le maintien des processus de plasticité synaptique et de mémoire au cours du vieillissement. Il est maintenant bien admis que ces acides gras peuvent moduler la transcription de gènes impliqués dans les processus de plasticité synaptique sous-tendant les performances mnésiques via leur liaison à des récepteurs nucléaires tels que les PPAR (peroxisome proliferator-activated receptor) et les RXR (retinoid X receptor). Les RXR sont les partenaires communs d’hétérodimérisation de nombreux autres récepteurs, dont le récepteur nucléaire de l’acide rétinoïque (AR), RAR (retinoic acid receptor), métabolite actif de la vitamine A. Ainsi, les RXR jouent un rôle majeur dans la régulation des voies de signalisation des AGPI n-3 et des rétinoïdes.Dans ce contexte, l’objectif de notre travail était de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu dans l’action des AGPI-LC n-3 sur les processus neurobiologiques qui sous-tendent les performances mnésiques au cours du vieillissement, notamment en abordant de manière spécifique les mécanismes mis en jeu dans les interactions entre les voies de signalisation des AGPI-LC n-3 et des rétinoïdes. Les approches expérimentales mises en place ont consisté notamment à évaluer chez le rat âgé les effets de supplémentations nutritionnelles en AGPI-LC n-3 et/ou vitamine A sur les performances de mémoire, ainsi que l’action du DHA administré seul sur différents types de mémoire dépendants de l’hippocampe.Nos principaux résultats montrent une altération du métabolisme des acides gras et de la vitamine A au cours du vieillissement. Ces changements métaboliques sont associés à une hypoexpression des voies de signalisation des AGPI n-3 et des rétinoïdes, accompagnée de déficits mnésiques. Nous montrons par ailleurs un effet synergique d’une supplémentation nutritionnelle en AGPI-LC n-3 et en vitamine A sur le maintien des performances de mémoire chez l’animal âgé. De plus, cette supplémentation permet de prévenir, dans l’hippocampe, les changements de composition en AGPI n-3 ainsi que l’hypoexpression des ARNm de RXRγ et de kinases régulées par l’AR et les AGPI n-3.Ces résultats plaident en faveur d’une action synergique des AGPI-LC n-3 et de la vitamine A sur le maintien des performances mnésiques au cours du vieillissement, via une action combinée sur leurs voies de signalisation, lesquelles participeraient ainsi au maintien de certains processus de plasticité synaptique sous-tendant la mémoire et qui se trouvent être altérés avec l’âge. / N-3 long-chain polyunsaturated fatty acids (n-3 LC-PUFAs) play a critical role in brain functioning, notably in the maintenance of synaptic plasticity and memory processes during aging. It is now well accepted that n-3 PUFAs can modulate transcription of genes involved in synaptic plasticity processes underlying the memory performances through binding and activating nuclear receptors such as PPARs (peroxisome proliferator-activated receptors), and RXRs (retinoid X receptors). RXRs are the common heterodimerization partner of numerous nuclear receptors, among them the retinoic acid receptor (RAR), which binds retinoic acid (RA), the active metabolite of vitamin A. Thus, RXRs play a key role in the regulation of n-3 PUFA and retinoid signaling pathways.In this context, the aim of this work was to study the mechanisms involved in the action of n-3 PUFAs on neurobiological processes underlying the memory performances during aging, and more particularly by assessing specifically the molecular mechanisms involved in interactions between n-3 PUFA and retinoid signaling pathways. For this purpose, we studied the effects of dietary supplementations in n-3 PUFAs and/or vitamin A on memory performances in aged rats. We also studied the specific effect of unesterified DHA pharmacological treatments on different hippocampal-dependent memory tasks.Our main results showed impairments in fatty acid and vitamin A metabolism during aging. These modifications were associated with an hypoexpression of n-3 PUFA and retinoid signaling pathways, and memory deficits. Furthermore, we demonstrated a synergetic effect of the joint n-3 LC-PUFA and vitamin A dietary supplementation on the maintenance of memory performances in aged rats. Moreover, in the hippocampus, this supplementation prevented the n-3 PUFA compositional changes, and also the mRNA hypoexpression of RXRγ and of several kinases regulated by RA and n-3 PUFAs which were observed during aging.These results suggest a beneficial synergetic effect of n-3 LC-PUFAs and vitamin A on the maintenance of memory performances during aging, through a combined action on their signaling pathways, which could be involved in the maintenance of synaptic plasticity processes underlying memory performances impaired during aging.

Les sociétés économiquement développées sont confrontées à la problématique du vieillissement de leur population associée à la recrudescence des pathologies dégénératives. Parmi les manifestations du vieillissement, l'atteinte de l'appareil locomoteur (ostéoporose et sarcopénie) est considérée comme un problème majeur de santé publique. De ce fait, le développement de mesures préventives permettant de préserver la santé des séniors constitue un véritable enjeu de santé publique. La recherche scientifique fournit de nombreuses preuves concernant l'importance de l'alimentation dans la diminution ou l'exacerbation de certaines maladies. Ces observations confirment le vieux concept soutenant que l'adoption d'une alimentation équilibrée permet le maintien d'un état de santé satisfaisant, en particulier avec l'avancée en âge. A ce jour, le potentiel de l'huile d'olive, en tant que telle ou comme vecteur de nutriments lipophiles d'intérêt pour la prévention nutritionnelle de l'ostéoporose et de la sarcopénie, n'a jamais été testé. La prévalence de l'ostéoporose étant très supérieure chez la femme ménopausée qui souffre également d'une perte musculaire accélérée, cette population a été ciblée dans la présente étude. Dans une première étape, des résultats originaux ont été obtenus concernant l'effet de l'ovariectomie sur le métabolisme musculaire. Ainsi, notre travail montre qu'après ablation des ovaires, la synthèse protéique musculaire est réduite, en association avec une diminution d'un marqueur de la protéolyse de ce tissu. Pris dans son ensemble, ces résultats démontrent un ralentissement du renouvellement protéique musculaire suite à l'ovariectomie. En termes de mécanismes mis en jeu, une augmentation de l'infiltration lipidique tissulaire a été observée. En parallèle du ralentissement du renouvellement musculaire après ovariectomie, une augmentation du renouvellement osseux, classiquement décrit dans la littérature, a été mis en évidence. Dans un second temps, l'effet de l'huile d'olive et plus particulièrement des polyphénols présents dans cet aliment en association avec la vitamine D et l'acide ocosahexaénoïque et leur éventuelle synergie a été évalué à l'aide d'un modèle d'ostéoporose post-ménopausique. Des souris ovariectomisées ont été soumises à une des 4 huiles suivantes : huile de maïs, huile d'olive raffinée, huile d'olive extra vierge ou huile de poisson. Pour chaque huile, un groupe supplémentaire de souris ovariectomisées a reçu de l'huile enrichie en vitamine D. Cette étude a permis de mettre en évidence un effet protecteur de l'association de l'huile d'olive extra vierge et de la vitamine D sur la perte osseuse induite par l'ovariectomie chez la souris. En effet, l'accélération du renouvellement osseux consécutive à la carence estrogénique est freinée par cette association de nutriments, qui diminuent également l'expression des marqueurs du stress oxydant et de l'inflammation. Les résultats obtenus sont en cours de validation chez l'Homme grâce à une investigation clinique réalisée chez des femmes ménopausées. Celle-ci a été mise en place au cours de ces travaux de thèse. / Economically developed societies face the problem of an aging population combined with the increase in degenerative diseases. Among the signs of aging, musculoskeletal pathologies (osteoporosis and sarcopenia) are considered major public health problems. Therefore, the development of preventive measures to preserve seniors’ health is a real public health issue. Scientific research provides ample evidence of the importance of diet in diseases reduction or exacerbation. These observations confirm the old concept arguing that the adoption of a balanced diet helps to maintain a healthy life, especially with advancing age. To date, the potential of the olive oil, as such or as a vector of lipophilic nutrients, for the prevention of osteoporosis and sarcopenia, has never been tested. As the prevalence of osteoporosis is much higher in postmenopausal women who also suffer from an accelerated muscle mass loss, this population was targeted in this study. In a first step, original results were obtained regarding the effect of ovariectomy on muscle metabolism. Thus, our work showed that after removal of the ovaries, muscle protein synthesis was reduced in association with a decrease in the expression of a proteolysis marker of this tissue. Taken together, these results suggest a slowing down of muscle protein turnover after ovariectomy. In terms of mechanisms, an increase in lipid tissue infiltration was observed. The slowdown in muscle protein renewal after ovariectomy was associated with an increased bone turnover, classically described in the literature. In a second step, the effect of olive oil and more particularly its polyphenols in combination with vitamin D and docosahexaenoic acid and their possible synergy was assessed using a postmenopausal osteoporosis model. Ovariectomized mice were subjected to one of the following oils: corn oil, refined olive oil, extra virgin olive oil or fish oil. Four additional groups of ovariectomized mice received the oil fortified with vitamin D. This study demonstrated a protective effect of the combination of virgin olive oil and vitamin D on bone loss induced by ovariectomy in mice. Indeed, the acceleration of the bone turnover induced by the estrogen deficiency was inhibited by this combination of nutrients, which also decreased the expression of oxidative stress and inflammation markers. These results are currently being validated in a clinical investigation conducted in postmenopausal women, which has been established during this thesis work.