Tesis sobre el tema "Altérations mitochondriales"

De nombreux xénobiotiques induisent des altérations des fonctions mitochondriales et de l’ADN mitochondrial (ADNmt), participant ainsi au développement des maladies hépatiques. L'objectif de ce travail est d’étudier les effets du tamoxifène et de l’alcool sur les mitochondries hépatiques ainsi que l’effet modulateur d‘une surexpression de la superoxyde dismutase à manganèse (MnSOD) sur la toxicité mitochondriale de l’alcool : - Le tamoxifène s’accumule dans les mitochondries, inhibe les topoisomérases et altère la réplication de l’ADNmt. La déplétion progressive de l’ADNmt qui s’en suit est associée à une diminution de la respiration mitochondriale, à une inhibition de la β-oxydation et à la stéatose hépatique. - Les souris surexprimant la MnSOD sont plus sensibles aux altérations des fonctions mitochondriales et de l’ADNmt induites par l’alcool, probablement en raison des fortes concentrations d’H202, du radical hydroxyle et des produits de la peroxydation lipidique. Ces travaux ont mis en évidence les altérations mitochondriales provoquées par le tamoxifène ainsi que le rôle délétère d’une surexpression de la MnSOD lors d’une alcoolisation chronique
Mitochondrial impairment and mitochondrial DNA (mtDNA) lesions contribute to xenobiotic-induced liver lesions. The aim of this study was to evaluate the toxic effects of tamoxifen and alcohol on hepatic mitochondria and to assess the modulating role of manganese superoxide dismutase overexpression (MnSOD) on ethanol-induced mitochondrial damage. We showed that tamoxifen accumulates inside mitochondria, inhibits topoisomérases and alters mtDNA replication leading to a progressive depletion of mtDNA. This decrease in mtDNA levels was associated with the inhibition of mitochondrial respiration and β-oxidation of fatty acids and the development of hepatic steatosis. In the second part, we showed that transgenic mice overexpressing MnSOD are more prone to alcohol-induced mitochondrial damage than wild type mice, probably because of enhanced formation of H202, hydroxyl radical and lipid peroxidation products. Our results show the implications of mitochondrial lesions in tamoxifen-induced steatosis as well as the negative effect of MnSOD overexpression on mitochondrial functions during chronic alcohol consumption

La dysfonction myocardique observée au cours du choc septique est souvent attribuée aux effets délétères de nombreux médiateurs circulants issus de la réponse inflammatoire systémique (cytokines pro-inflammatoires, NO, sphingosine, etc). L'activation des voies biochimiques de l'apoptose joue également un rôle important dans l'apparition des anomalies contractiles. A l'échelon cellulaire, ces anomalies sont associées à une baisse du transitoire calcique et du potentiel de membrane mitochondrial. En revanche, à l'échelon subcellulaire, les mécanismes de la dysfonction myocardique ne sont pas encore élucidés. Notre travail a consisté, dans un premier temps, à étudier l'implication du pore de transition de perméabilité (PTP) mitochondriale dans la dysfonction cardiaque. Pour ce faire, nous avons développé une approche multiparamétrique in vitro d'étude de la fonction mitochondriale en vérifiant que les effets de la sphingosine connus sur cellules étaient similaires sur mitochondries isolées. Ensuite, l'utilisation de dérivés non-immunosuppresseurs de la cyclosporine ou la surexpression de Bcl-2 a permis de prévenir la dysfonction cardiaque consécutive à la péritonite chez la souris, prouvant ainsi l'implication du PTP dans la dysfonction myocardique septique. Dans un second travail, nous avons cherché par quels mécanismes l'activation des caspases participe à la baisse du transitoire calcique du cardiomyocyte septique. Nos résultats ont mis en évidence une augmentation de la fuite calcique et un déficit de recapture du calcium dépendant de la pompe Ca2+/ATPase (SERCA2) sur des fractions vésiculaires enrichies en réticulum sarcoplasmique (RS) isolées de coeurs de rats traités par l'endotoxine. Ces anomalies sont prévenues par le zVAD. Fmk, un inhibiteur de caspases à large spectre. D'un point de vue moléculaire, nous avons pu montré que le clivage de la phosphatase de type PP2A par la caspase-3 provoque une augmentation de l'activité phosphatasique qui est alors responsable de ces anomalies du RS. Ainsi, les connaissances fondamentales acquises au cours de ce travail seront directement valorisables par la mise au point de nouvelles stratégies thérapeutiques dans la prise en charge de la dysfonction myocardique

L’atrophie optique autosomique dominante (ADOA) est une maladie mitochondriale rare. Les cellules ganglionnaires de la rétine (CGRs) et les axones qui forment le nerf optique dégénèrent entraînant une perte visuelle progressive. Cette neuropathie héréditaire est liée aux mutations du gène OPA1. Différentes atteintes du système nerveux central, périphérique et autonome ont été rapportés chez des patients ADOA syndromiques avec des variations de l'âge d'apparition et de la gravité. La protéine mitochondriale OPA1 est impliquée dans la fusion mitochondriale, la constriction des crêtes et la maintenance du génome mitochondrial. La conjonction d’une dynamique mitochondriale perturbée, d’une instabilité l'ADNmt et d’une altération de la phosphorylation oxydative mitochondriale précipiterait la mort des CGRs et autres cellules neuronales. Les fibroblastes de patients ADOA permettent d’étudier la physiopathologie des différentes mutations du gène OPA1. Une caractérisation biochimique et par microscopie fluorescente nous a permis d’isoler des cellules de patients ADOA syndromiques présentant un défaut de couplage mitochondrial et un réseau mitochondrial hyperfragmenté. Nous avons montré une altération de la compaction de l’ADNmt et de la distribution des nucléoïdes. Une étude des voies autophagiques des cellules mutées OPA1 montre une corrélation entre le défaut de couplage et l’activation de la mitophagie. Ces mécanismes physiopathologiques sont en accord avec l’aspect progressif de l’ADOA. La recherche de pistes thérapeutiques nous a permis de mettre en évidence un effet bénéfique d’un inhibiteur spécifique d’une histone-déacétylase, la tubacine, sur le phénotype des cellules mutées OPA1. L’hyper-acétylation des microtubules permet une réversion du phénotype du réseau mitochondrial, une biogénèse mitochondriale et une amélioration du défaut de couplage mitochondrial
Autosomal dominant optic atrophy (ADOA) is a rare mitochondrial disease. Retinal ganglion cells (RGCs) and axons that form the optic nerve degenerate, resulting in progressive visual loss. This hereditary neuropathy is linked to mutations of the OPA1 gene. Various alterations of the central nervous system, peripheral and autonomous have been reported in syndromic ADOA patients with variation in age of onset and severity. The mitochondrial protein OPA1 is involved in mitochondrial fusion, cristae constriction and mitochondrial genome maintenance. The conjunction of disturbed mitochondrial dynamics, mtDNA instability and impaired mitochondrial oxidative phosphorylation precipitate RGCs and other neuronal cells death. The use of ADOA patients’ fibroblasts allows the pathophysiology study of different OPA1 mutations. Biochemical characterization and fluorescent microscopy allowed the isolation of syndromic ADOA patients with mitochondrial network defects and mitochondrial uncoupling. We showed an alteration of mtDNA compaction and nucleoids’ distribution. A study of the autophagic pathways in OPA1-mutated cells showed a correlation between partial uncoupling and an increased mitophagy response. These pathophysiological mechanisms are consistent with the progressive aspect of ADOA. The search for therapeutic approaches highlighted the beneficial effect of tubacine, a specific histone deacetylase’s inhibitor, on OPA1-mutated-cells’ phenotype. Microtubules hyper-acetylation led to a reversal of mitochondrial network phenotype, an increased mitochondrial biogenesis and a tighter mitochondrial coupling

L'acyl-CoA oxydase 1 (ACOX1) est l'enzyme qui catalyse la première étape de la voie classique de la β-oxydation peroxysomale. Cette voie catabolise exclusivement les acides gras à très longue chaîne (AGTLC). Chez l'homme, la déficience en ACOX1 est à l'origine de la pseudo adrénoleucodystrophie néonatale (P-NALD), une maladie neurodégénérative rare caractérisée par une accumulation des AGTLC dans le plasma et les tissus, une hépatomégalie, un retard du développement moteur et une démyélinisation de la matière blanche cérébrale. Chez la souris, l'extinction du gène Acox1 provoque une accumulation des AGTLC dans le plasma, un retard de croissance, une stéatose hépatique et le développement d'une hépatocarcinogenèse avec l'âge. Cependant, ces souris ne développent pas de symptômes cérébraux contrairement aux patients P NALD. Au cours de ce travail, on a pu montrer sur des fibroblastes issus de patients atteints de P NALD qu'en absence d'activité ACOX1, les peroxysomes sont diminués en nombre et augmentés en taille avec un niveau de β-oxydation peroxysomale fortement réduit. L'accumulation des AGTLC suite à la déficience en ACOX1 dans ces cellules provoque, au niveau transcriptionnel, la perturbation de la voie de synthèse du cholestérol et déclenche une réaction inflammatoire caractérisée par l'activation de la voie de l'IL-1 et la sécrétion d'IL-6 et d'IL-8. Le rôle métabolique important que joue l'ACOX1 dans l'homéostasie énergétique cellulaire a pu être souligné chez l'homme et chez la souris. En effet, la déficience en ACOX1 dans les fibroblastes de patients P-NALD perturbe la morphologie de la mitochondrie qui apparaît anormale ainsi que le métabolisme énergétique mitochondrial caractérisé par une inhibition de PGC-1α par acétylation, une surexpression de l'activité du complexe V et une diminution du taux d'ATP mitochondrial. L'absence dans le foie de l'activité ACOX1, chez la souris Acox1-/-, se traduit par des perturbations, au niveau mitochondrial, dela biogenèse et du métabolisme énergétique. Ces perturbations mitochondriales se caractérisent par une diminution de l'activité du complexe IV de la chaîne respiratoire accompagnée d'une diminution de la respiration. Cependant, ces perturbations n'affectent pas le taux d'ATP total. Les altérations mitochondriales observées chez les souris Acox1-/- sont en grande partie corrigées par l'expression de l'ACOX1 humaine. Ceci montre le rôle indispensable de l'ACOX1 dans l'homéostasie de la fonction mitochondriale.L'ensemble des résultats obtenus au cours de ce travail confirme l'importance de l'activité acyl-CoA oxydase 1 pour la dégradation des AGTLC au niveau du système de β-oxydation peroxysomale et pour la biogenèse du peroxysome. L'accumulation des substrats non métabolisés en absence d'ACOX1 pourrait être à l'origine de la perturbation de la fonction mitochondriale montrant à quel point l'activité de l'ACOX1 est indispensable au métabolisme cellulaire

L’inhibition ou l’inactivation de la myostatine (mstn) entraine une hypertrophie musculaire qui permet d’envisager des thérapies efficaces dans la lutte contre la fonte musculaire dans de nombreuses pathologies (myopathies, maladies chroniques, sarcopénie). Cependant, le muscle déficient en mstn présente une fatigabilité musculaire accrue, associée à des altérations du métabolisme mitochondrial et lipidique. Or, les membranes musculaires et mitochondriales sont constituées principalement de lipides et phospholipides. Ces derniers participent au maintien de la structure et de la fonction métabolique de la fibre. Ils interviennent également dans la chaine respiratoire jouant un rôle clé dans la bioénergétique mitochondrial. Dans ce travail de thèse, nous avons émis l’hypothèse que la composition lipidique musculaire et mitochondriale est altérée dans le muscle KO mstn, expliquant en partie les altérations métaboliques et fonctionnelles de ce phénotype. Dans un second temps, nous avons recherché si l’entrainement en endurance normalise ces altérations phénotypiques musculaires. Nos résultats ont montré dans le muscle KO mstn une diminution de l’expression des différents transporteurs membranaires des lipides (FAT/CD36, FABP3, FATP1 et FATP4) associé à une réduction de l’activité des enzymes impliquées dans l’oxydation lipidique (Citrate synthase et βHAD) et une diminution de la lipogenèse (chute du contenu en triglycérides et en acides gras libres). D’une manière intéressante, nos résultats montrent une diminution de la proportion en cardiolipide au niveau de la membrane mitochondriale, en relation avec une réduction de l’expression des gènes PGPS et CRLS1, impliqués dans le processus de synthèse de cardiolipide. Nous avons également établi que 4 semaines d’entrainement en endurance sur tapis roulant améliorent en particulier la performance aérobie des souris KO mstn, qui retrouvent une capacité d’endurance comparable à celle des souris contrôles entrainées. L’expression des marqueurs de l’oxydation lipidique et du métabolisme oxydatif est également améliorée (Cpt1, Pparδ, Fas, contenu mitochondrial et citrate synthase). L’entraînement permet aussi d’augmenter l’activité des enzymes mitochondriales et la proportion membranaire en cardiolipide uniquement chez les souris KO mstn. En conclusion, ces résultats suggèrent que les qualités oxydatives du muscle hypertrophié KO mstn peuvent être remodelées sans impacter l’effet bénéfique hypertrophique. Enfin, ils présentent le métabolisme lié au cardiolipide et lipidique de manière générale comme de nouvelles pistes à explorer pour améliorer le métabolisme du muscle KO mstn et sa fonction mitochondriale
Myostatin (mstn) inactivation or inhibition is considered as a promising treatment for various muscle-wasting disorders because it promotes muscle growth. However, mstn-deficient hypertrophic muscles show strong fatigability associated with abnormal mitochondria and lipid metabolism. Muscle membrane maintains the structure and the metabolic function of the fibre, and mitochondrial membrane including respiratory chain complexes, are composed mainly of lipids and phospholipids playing functional role in mitochondrial bioenergetics. In our study, we hypothesized first that changes in the muscle and mitochondrial lipid composition could exist in the KO mstn muscle, in relation with the metabolic and functional alterations, secondly that endurance training can normalize these phenotypic muscle alterations. We reported in KO mstn muscles a decrease of fat membrane transporter levels (FAT/CD36, FABP3, FATP1 and FATP4) associated with decreased lipid oxidative pathway (citrate synthase and βHAD activities) and decreased lipogenesis (decreased triglyceride and free fatty acids content). Interestingly, we demonstrated a decrease in mitochondrial cardiolipin content, in relation with a decrease in PGPS and CRLS1 gene expressions. Then, we showed in KO mstn mice that 4 weeks of daily running exercise session (65-70% of the maximal aerobic speed for 1 hour) improved significantly aerobic performance, particularly the endurance to levels comparable to those of trained wild type littermates.The expression of oxidative and lipid metabolism markers also was increased, as indicated by the upregulation of the Cpt1, Ppar, Fas genes, and increased citrate synthase level and mitochondrial protein content in KO mstn muscle. Interestingly, mitochondrial enzyme activity and the cardiolipin fraction in the mitochondrial membrane are increased by training only in KO mstn mice. In conclusion, these results suggest that the combination of mstn inhibition and endurance training could increase the muscle mass while preserving the physical performance. In addition, cardiolipin and lipid-related pathways could represent new targets to improve mstn-deficient muscle metabolism and restore mitochondrial function

L'ozone (O3) est l'une des espèces moléculaires les plus réactives auxquelles sont exposés les êtres vivants. L'O3 agit essentiellement au niveau du système pulmonaire par l'intermédiaire d'un stress oxydatif. Parce que la susceptibilité au stress oxydant varie avec l'âge, nous avons étudié les altérations de l'équilibre pulmonaire entre production des dérivés réactifs de l'O2 (ROS) et leur élimination, chez des rats immatures (21 jours), adultes (6 mois) et âgés (20 mois) lors d'une exposition à l'O3 (0,5 ppm, 12 heures/jour pendant 7 jours). Pour cela nous nous sommes particulièrement intéressés aux mitochondries pulmonaires comme sources de ROS, aux activités des principales enzymes antioxydantes, au contenu en protéine de stress (HSP72), 8-oxodGuo et adduits de l'ADN issus de la peroxydation lipidique. Ces travaux ont montré que notre protocole d'exposition ne provoque pas de stress oxydant pulmonaire chez les rats adultes. Nous avons confirmé la plus grande susceptibilité à l'O3 des populations immatures et âgées. En effet, l'O3 engendre un stress oxydant qui conduit à une modification de la régulation de la fonction ventilatoire et à l'oxydation de l'ADN nucléaire (ADNn) pulmonaire chez ces deux populations. Les éléments qui participent à la plus grande susceptibilité à l'O3 diffèrent en fonction de l'âge. Nous avons conclu que la mitochondrie n'est pas une source majeure de ROS pulmonaire dans notre modèle d'exposition à l'O3, la réponse inflammatoire à l'O3 représenterait donc une importante source de ROS. Dans un deuxième temps, au vu des propriétés anti-inflammatoires des acides gras polyinsaturés Ω3, nous avons étudié l'effet d'une supplémentation en Ω3 chez les rats immatures et âgés exposés à l'O3. La supplémentation en Ω3 permet de limiter l'oxydation directe de l'ADNn pulmonaire chez les deux populations. Paradoxalement, une telle supplémentation en Ω3 provoque chez les rats âgés une accentuation de la susceptibilité à la peroxydation lipidique

Nous avons étudié les rôles respectifs des polymorphismes (SNPs) des cytokines proinflammatoires et des altérations mitochondriales (mt) dans deux complications de la cirrhose : carcinome hépatocellulaire (CHC) et sepsis. Nous avons recherché l'influence des SNPs du TNFa (G-238A, C-863A, G-308A), IL6 (C-174G), et IL113 (C-31T, C-511T) sur le développement du CHC chez 485 patients avec cirrhose suivis prospectivement. Grâce à la méthode de Kaplan-Meier, on a pu mettre en évidence que TNFa-308A est le seul trait génétique indépendant associé au risque de CHC chez les cirrhotiques VHC avec un âge avancé, le sexe masculin, l'IMC et la thrombopénie. Ces variables ont conduit à la construction d'un score prédictif en mesure de stratifier les cirrhotiques VHC en trois sous-groupes ayant des risques cumulatifs progressifs d'apparition de CHC à 5 ans. Ces données génétiques incorporées dans des scores cliniques affineraient la sélection des catégories de risque de CHC. Un déficit énergétique a été décrit dans le sepsis. J'ai donc étudié les effets mitochondriaux d'une injection de LPS chez des souris TgMnSOD (MnSOD+++) et WT. Chez les WT, LPS induit le stress oxydant mt et la NO synthase inductible (iNOS), augmente le TNFa et l'IL113 plasmatiques et diminue l'activité du complexe I, les taux d'ADNmt et l'ATP hépatique. La déplétion d'ADNmt et d'ATP, l'inactivation du complexe I et l'augmentation des ALAT par le LPS ont été prévenues chez les MnSOD-1--H- ou les WT pré-traitées par 1400W (inhibiteur d'iNOS), Mito-TEMPO (piégeurs d'anion superoxyde) ou acide urique (piégeurs du peroxynitrite). Le peroxynitrite est donc le coupable impliqué dans les altérations mitochondriales induites par LPS
The goals of my thesis are to study the roles of genetic polymorphisms (SNPs) in the proinflarnmatory cytokines genes and the mitochondrial alterations in two complications of cirrhosis: HCC and sepsis, respectively. We have investigated the influence of TNFa (G -238A, C-863A, G-308A), IL6 (C -174G), and IL1f3 (C-31T, C-511T) SNPs on the development of HCC in 485 patients with cirrhosis prospectively. Thanks to Kaplan-Meier method the allele A of TNFa-308 SNP is the only independent genetic trait associated with the risk of CHC in these patients, as well as advanced age, male sex, the body mass index and blood platelets. These variables have enabled us to establish a predictive score for classifying patients with viral hepatitis C in 3 sub-groups with a progressive increase of the cumulative impacts to 5 years survivals. When These genetic data are incorporated into clinical scores,they are able to refine selection of risk classes of HCC. Energy deficit was described in sepsis, but the mechanism is unknown. We thus treated normal mice (WT) and transgenic mice overexpressing the manganese superoxide dismutase (MnSOD+++) by LPS. In WT mice, LPS induces mitochondrial oxidative stress and inducible NO synthase (iNOS), increases plasma TNF D and IL1D. The activity of complex I, mtDNA and liver ATP rates decline strongly by LPS. The depletion of mtDNA and ATP, inactivation of the complex I and increasing of ALT by LPS were prevented in MnSOD+++ or WT mice pretreated by 1400W (iNOS inhibitor), Mito-TEMPO (anion superoxide scavengers) or uric acid (respectively (peroxynitrite scavengers). Peroxynitrite is thus the culprit involved in LPS-induced mitochondrial alterations

Le cytochrome P450 (CYP) 2E1 intervient dans la biotransformation de nombreux composés exogènes dont l’alcool, le paracétamol et le CCl4. Au cours du métabolisme, le CYP2E1 produit des espèces réactives de l’oxygène et des métabolites réactifs pouvant entraîner des dommages cellulaires et mitochondriaux. Il est majoritairement exprimé dans le réticulum endoplasmique mais il a également été purifié dans des mitochondries hépatiques de rat. La présence de CYPs métabolisant les xénobiotiques au sein des mitochondries pose de nombreuses questions sur leur rôle, leur capacité de métabolisation et sur d’éventuels effets délétères. Dans la première partie de mon travail, nous avons étudié in vitro l’impact de la localisation du CYP2E1 sur la toxicité induite par l’alcool et le paracétamol. Les résultats indiquent que la présence de CYP2E1 uniquement dans la mitochondrie est suffisante pour induire une cytotoxicité et un stress oxydant après traitement par ces deux composés. La seconde partie de mon travail réalisée in vivo avait pour but d’étudier le rôle de la peroxydation lipidique induite par le CCl4 dans les altérations précoces de l’ADN mitochondrial. L’utilisation d’un inhibiteur du CYP2E1 et d’antioxydants a permis de démontrer le rôle majeur de cette protéine et de la peroxydation lipidique dans ces phénomènes. Par la suite, il serait intéressant de déterminer le rôle du CYP2E1 mitochondrial en utilisant le modèle développé dans notre première étude. Si l’implication du CYP2E1 mitochondrial dans le développement de pathologies hépatiques se précise, une voie de recherche intéressante serait d’adresser spécifiquement des antioxydants ou des inhibiteurs à la mitochondrie
Cytochrome P450 (CYP) 2E1 is implicated in the metabolism of many exogenous compounds such as ethanol, acetaminophen or CCl4. CYP2E1 is one of the CYP able to produce reactive oxygen species during its catalytic cycle. Furthermore, in some cases, CYP2E1 produces reactive metabolites, which could have deleterious cellular and mitochondrial effects. The main localization of this enzyme is the endoplasmic reticulum but it has also been purified from hepatic liver mitochondria. The presence of CYP2E1 in these organelles raises questions regarding its physiological role, its metabolic capacities but also its possible deleterious effects. In the first part of my thesis, we studied in vitro the role of mitochondrial CYP2E1 localization in the toxicity of ethanol or acetaminophen. Our results indicated that the exclusive localization of CYP2E1 within mitochondria was sufficient to induce cytotoxicity and oxidative stress after ethanol or acetaminophen exposure. The second part of my work was devoted to the in vivo study of the implication of CCl4-dependent lipid peroxidation on early mitochondrial DNA alterations. Utilization of a CYP2E1 inhibitor and antioxydants demonstrated the major role of the protein and lipid peroxidation in the qualitative and quantitative alterations of mitochondrial DNA. Next, it would be interesting to determinate the role of mitochondrial CYP2E1 in these DNA lesions using the cellular model developed in our first work. If further studies confirm the implication of mitochondrial CYP2E1 in the development of hepatic injury, it would be interesting to specifically address antioxidants or inhibitors to mitochondria

La cachexie est un syndrome complexe caractérisé par une balance énergétique négative. Le rôle joué par le métabolisme énergétique mitochondrial dans ce syndrome est peu connu. Nos précédents travaux montraient une diminution de la synthèse de l’ATP dans les mitochondries hépatiques en stade de cachexie cancéreuse sévère. Dans ce travail, nous démontrons, in vitro, que l’augmentation de la production d’espèce réactive de l’oxygène et du contenu en cardiolipine dans des mitochondries hépatiques saines, mime partiellement les mécanismes observés lors d’un stade cachexie sévère. Nous observons cependant que l’altération du métabolisme mitochondrial hépatique apparait à un stade tardif du développement de la cachexie. En stade sévère les mitochondries musculaires ne développent pas d’altération de leur efficacité de synthèse d’ATP mais une diminution des leurs capacités oxydatives
Cancer cachexia is a composite syndrome, characterized by a negative energetic balance. The role played by mitochondrial energetic metabolism in this syndrome is poor known. Our past work showed a decrease of ATP synthesis efficiency in hepatic mitochondria in severe state of cancer cachexia. In this work, we demonstrate, in vitro, that increase of reactive oxygen species and cardiolipine content, in healthy mitochondria, can partly mimic the mechanisms observed in severe state of cancer cachexia. We observe that alteration of hepatic mitochondrial metabolism appear last during the development of cancer cachexia. In sever state of cancer cachexia, skeletal muscle mitochondria don’t develop this alteration but demonstrated a decrease of oxidative capacities

Il est estimé aujourd’hui que plus de 350 médicaments peuvent induire des lésions hépatiques entraînant différentes manifestations cliniques telles qu’une hépatite cytolytique, une stéatose voire une cirrhose. Bon nombre de médicaments hépatotoxiques induisent un dysfonctionnement mitochondrial. Cependant, les mécanismes induisant de tels effets délétères ne sont pas tous élucidés, en particulier ceux concernant l’ADN mitochondrial (ADNmt) et son homéostasie, qui ne sont pas souvent explorés. De plus, il existe peu d’informations concernant l’hépatotoxicité médicamenteuse dans un contexte de stéatose induite par l’obésité. Ainsi, l’objectif de ce travail a été tout d’abord de mettre au point un modèle de stéatose dans les cellules de la lignée hépatocytaire humaine HepaRG afin d’étudier ensuite, les effets de neuf médicaments hépatotoxiques et vraisemblablement mitochondriotoxiques – l’amiodarone, l’atorvastatine, la carbamazépine, l’imipramine, la lovastatine, la perhexiline, le ritonavir, la terbinafine et la troglitazone – sur l’homéostasie de l’ADNmt dans un contexte ou non de stéatose. En utilisant des concentrations peu ou non cytotoxiques, nous avons trouvé que parmi les neuf médicaments étudiés, le ritonavir et l’imipramine ont induit des effets mitochondriaux suggérant une altération de la traduction mitochondriale. De façon notable, la toxicité du ritonavir était plus importante dans les cellules non-stéatosées. De plus, aucun des neuf médicaments n’a induit de diminution des quantités d’ADNmt. Cependant, les quantités accrues d’ADNmt ont été retrouvées avec six des neuf médicaments, et notamment dans les cellules non-stéatosées. Cela était par ailleurs accompagné d’une modulation de l’expression des différents facteurs impliqués dans la biogenèse mitochondriale (PGC-1α, PGC-1β, AMPK, etc.). Ainsi, ces données laissent supposer qu’une altération de la traduction mitochondriale peut ne pas être une événement rare et que l’augmentation des quantités d’ADNmt et la modulation de la biogenèse mitochondriale pourraient être une réponse adaptative fréquente à des altérations mitochondriales pouvant être amoindrie par la stéatose
It is currently estimated that more than 350 drugs can induce liver injury with different clinical presentations such as hepatic cytolysis, steatosis, even cirrhosis. Many hepatotoxic drugs can induce mitochondrial damage and dysfunction. However, not all mechanisms that lead to such deleterious effects are clarified, especially those concerning mitochondrial DNA (mtDNA) and its homeostasis, which are not often investigated. Moreover, there is little information regarding the impact of non alcoholic fatty liver disease (NAFLD) on drug-induced liver injury. Thus, the aim of this work was, first of all, to develop a model of NAFLD in the hepatic cell line HepaRG in order to study further effects of nine hepatotoxic and presumably mitochondriotoxic drugs – amiodarone, atorvastatin, carbamazepine, imipramine, lovastatin, perhexiline, ritonavir, terbinafine and troglitazone –, on mtDNA homeostasis in the context of NAFLD or not. By using drug concentrations that did not induce major cytotoxicity, we found that, among the nine drugs, studied, ritonavir and imipramine induced mitochondrial effects suggesting alteration of mtDNA translation. Notably, ritonavir toxicity was stronger in non-steatotic cells. Furthermore, none of the nine drugs decreased mtDNA levels. However, increased mtDNA was observed with six drugs, especially in non-steatotic cells. This result was also accompanied by a modulation of the expression of various factors involved in mitochondrial biogenesis (e.g. PGC-1α, PGC-1β, AMPK).Therefore, this data suggests that drug-induced impairment of mtDNA translation may not be a rare event and increased mtDNA levels and modulation of mitochondrial biogenesis could be a frequent adaptive response to mitochondrial impairments, which could be dampened by steatosis

L’obésité et le syndrome lipodystrophique (LD) secondaire au traitement antirétroviral se caractérisent par des perturbations des fonctions adipocytaires contribuant au développement d’une inflammation de bas grade du tissu adipeux (TA). Nous avons étudié, au cours d’un régime de 3 semaines, les variations du système adiponectine dans le TA sous-cutané (TASC) des sujets obèses. L’amélioration de la sensibilité à l’insuline observée chez les sujets intolérants au glucose pourrait s’expliquer par une augmentation d’expression d’un des récepteurs AdipoR1, ce qui pourrait constituer une régulation aiguë du système adiponectine dans le TASC. Nous avons aussi étudié les mécanismes impliqués dans la toxicité mitochondriale chez les patients VIH+ LD. La déplétion en ADNmt dans le TASC des patients était compensée par une prolifération mitochondriale. Elle n’est pas due à une activation transcriptionnelle des principaux facteurs de la biogenèse mitochondriale mais s’accompagne d’une augmentation d’un stress « mitochondrial » et d’une apoptose cellulaire. Enfin, nous avons observé une amélioration des marqueurs moléculaires de l’adipogenèse, de la fonction mitochondriale et de l’inflammation du TA chez des patients VIH+ après 6 mois d’arrêt de traitement. Ces changements favorables sont liés à l’arrêt des analogues de thymidine et des inhibiteurs de la protéase. Ces résultats justifient les stratégies de remplacement des molécules les plus délétères, afin d’obtenir une amélioration de la lipodystrophie voire d’éviter son développement.

Bien qu'une diminution conséquente de la pollution atmosphérique soit constatée depuis les années 1990, cette dernière demeure un problème de santé publique majeur, à l'origine de plus de 4,2 millions de décès prématurés par an dans le monde. À l'heure actuelle, l'attention des experts se concentre sur les particules ultrafines (PM0,1 ou PUF) en raison de leur capacité à transloquer dans la circulation systémique pour atteindre les organes périphériques où elles seront alors susceptibles d'avoir un impact néfaste. Néanmoins, les connaissances en termes de mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la toxicité de ces particules restent encore très parcellaires et demeurent, le plus souvent, centrées sur leur cible principale qu'est le poumon. Ainsi, ce projet de thèse avait pour objectifs principaux d'apporter des éléments novateurs sur la toxicocinétique (i.e., distribution/persistance) et la toxicodynamique (i.e., mécanismes physiopathologiques, voies de signalisation associées) de PUF prélevées en milieu urbain, d'une part, et les effets organo-spécifiques des PUF et l'utilisation des miARN circulants comme indicateurs d'exposition chronique et/ou cumulées aux PUF dans un modèle murin, d'autre part. Afin de répondre à ces interrogations, des souris Balb/cJRj ont été exposées durant 3 mois à différentes doses de PUF prélevées dans la zone urbaine de Lille, puis des analyses ont été réalisés au sein de différents organes-cibles richement vascularisés, et par conséquent directement exposés aux PUF lors de leur phase de translocation et de distribution systémique. Les résultats obtenus ont démontré que, dans l'ensemble des organes cibles, le potentiel oxydant intrinsèque des PUF induisait indéniablement la production d'espèces pro-oxydantes et l'activation de défenses antioxydantes en quantité suffisante pour rétablir un état d'homéostasie redox mais ne parvenant pas, cependant, à éviter l'apparition d'une réponse inflammatoire au niveau pulmonaire, cardiaque et cérébral. Des approches transcriptomiques réalisés au sein des poumons, organes cibles présentant les effets délétères les plus marqués, ont suggéré la dérégulation de nombreuses voies de signalisation en relation avec les réponses oxydante et inflammatoire, qui constituent les mécanismes centraux de toxicité des PUF mais aussi avec des mécanismes de toxicité plus originaux tels que la dysfonction mitochondriale, la transition épithélio-mésenchymateuse et le remodelage tissulaire, dont la modulation a également été validée d'un point de vue fonctionnel. Ces données prometteuses pourraient à terme contribuer à une meilleure prise de décision quant à la réduction des émissions des PUF de même qu'à la réactualisation des normes réglementaires actuellement en vigueur
Although there has been a significant reduction in air pollution since the 1990s, it remains a major public health problem, responsible for over 4.2 million premature deaths worldwide every year. At present, experts' attention is focused on ultrafine particles (PM0.1 or UFP) because of their ability to translocate into the systemic circulation and reach peripheral organs, where they are likely to have a harmful impact. Nevertheless, the knowledge of the cellular and molecular mechanisms involved in the toxicity of these particles is still very patchy, and most often remains focused on their main target, the lung. Thus, the main objectives of this thesis project were to provide innovative insights into the toxicokinetics (i.e., distribution/persistence) and toxicodynamics (i.e., pathophysiological mechanisms, associated cell signaling pathways) of UFP collected in urban environments, on the one hand, and the organospecific effects of UFP and the use of circulating miRNA as indicators of chronic and/or cumulative exposure to UFP in a mouse model, on the other hand. To answer these questions, Balb/cJRj mice were exposed for 3 months to various doses of UFP collected in the urban area of Lille, then analyzed in various target organs richly vascularized, and therefore directly exposed to UFP during their translocation and systemic distribution phase. The results showed that, in all target organs, the intrinsic oxidative potential of UFP undeniably induced the production of oxidative oxygen species and the activation of antioxidant defenses in sufficient quantities to restore a state of redox homeostasis, but were unable to prevent the onset of an inflammatory response in the lungs, heart and brain. Transcriptomic approaches carried out in the lungs, the target organ with the most marked deleterious effects, have suggested the deregulation of numerous signaling pathways in relation to oxidative and inflammatory responses, which constitute the central mechanisms of UFP toxicity, but also with more original toxicity mechanisms such as mitochondrial dysfunction, epithelial-mesenchymal transition and tissue remodeling, whose modulation has also been validated from a functional point of view. These promising data could ultimately contribute to better decision-making on the reduction of UFP emissions, as well as to the updating of current regulatory standards

Un défaut de la mort cellulaire par apoptose est souvent impliqué dans la cancérogénèse et la résistance des cellules tumorales à la chimiothérapie. Au cours de ce processus de mort, la mitochondrie joue un rôle exécutif central. L’activation de la voie mitochondriale de l'apoptose s'accompagne d'une perméabilisation des membranes mitochondriales (PMM) qui est due, entre autre, à l'ouverture du Pore de Transition de Perméabilité mitochondrial (PTP). Les travaux réalisés au cours de ma thèse visent à mieux comprendre le rôle de ce PTP dans les mécanismes moléculaires et cellulaires déclenchés par un stress du réticulum endoplasmique (RE) ou un stress génotoxique. Ainsi, dans différentes lignées cancéreuses humaines, nous avons mis en évidence que ces deux types de stress induisaient une apoptose dépendante du PTP caractérisée par une PMM, un relargage de facteurs apoptogènes et une fragmentation de l’ADN. L'ouverture du PTP et les événements apoptotiques consécutifs sont favorisés par Bax et inhibés lorsque Bcl-2 est surexprimée. De plus, en réponse au stress RE, nous avons identifié le calcium, l’IP3R, VDAC et le PTP comme facteurs clés de la voie de signalisation apoptotique entre le RE et la mitochondrie. Par ailleurs, nous avons montré que la surexpression de certains membres pro-apoptotiques du PTP augmentait la sensibilité des cellules cancéreuses au stress génotoxique et parvenait même à induire l’apoptose mitochondriale des cellules résistantes du fait d’un taux élevé de Bcl-2. L’ensemble de ces résultats suggère donc que le PTP pourrait être une cible intéressante pour potentialiser les chimiothérapies utilisant les agents de stress RE ou de stress génotoxique
A defect of cell death by apoptosis is often involved in carcinogenesis and resistance of cancer cells to chemotherapy. During the apoptotic process, mitochondria were shown to play a central executive role. Activation of the mitochondrial pathway is associated with mitochonrial membranes permeabilization (MMP) in response to opening of the permeability transition pore complex (PTPC). The aim of my PhD was to investigate the role of this PTPC in the molecular and cellular mechanisms induced by endoplasmic reticulum (ER) stress or genotoxic stress. We demonstrate in various human cancer cell lines, that these two types of cellular stress trigger a PTPC-dependant apoptosos characterized by MMP, release of apoptotic factors, caspases activation and DNA fragmentation. Opening the PTPC abd subsequent apoptotic events are favored by the pro-apoptotic protein Bax, while they are inhibited by the anti-apoptotic protein Bcl-2. In response to ER stress, we identified the calcium ion, the IP3 receptor (IP3R), the porcin VDAC and PTPC as key factors of the apoptotic cross-talk between ER and mitochondria. Furthermore, we show that overexpression of PTPC pro-apoptotic members sensitize cancer cells to genotoxic stress and overcome the projective effects of elevated Bcl-2 levels. Altogether, these results suggest that PTPC could be an interesting candidate to sensitize tumor cells to chemotherapeutic drugs targeting the ER or the nucleus

Les analogues nucléosidiques (NUC) tels que la zidovudine (AZT) et la stavudine (d4T) sont des médicaments importants dans le traitement de l'infection par le VIH. Malheureusement, leur utilisation est assombrie par l'existence d'effets secondaires tels que stéatose hépatique, myopathie et lipodystrophie. Ces effets secondaires pourraient être liés à une toxicité mitochondriale des NUC, par inhibition de la réplication de l'ADN mitochondrial (ADNmt). Cependant, les NUC semblent également avoir des effets mitochondriaux et métaboliques indépendamment d'une depletion de l'ADNmt. Des travaux antérieurs réalisés au laboratoire ont montré de façon inattendue que l'administration de 100 mg/kg/j de d4T ou d'AZT chez la souris était susceptible de stimuler l'oxydation des acides gras (OAG) dans le foie. Mes travaux de thèse ont visé à poursuivre les investigations sur l'AZT et le d4T. Dans une 1ere étude, la stimulation de l'OAG hépatique était associée à une diminution de la masse grasse (MG) chez la souris. Dans une 2ème étude, nous avons observé qu'une augmentation de la-dose de d4T (500 mg/kg/j) pouvait aggraver la perte de MG, alors que l'OAG hépatique était inhibée. Nos résultats indiquent que les effets métaboliques des analogues de la thymidine sont complexes et peuvent être indépendants d'une depletion de l'ADNmt. Ils suggèrent aussi que la toxicité précoce du d4T est dépendante de la dose, et que la lipoatrophie pourrait avoir indirectement des effets délétères sur le foie. Nous espérons que nos travaux participeront à une meilleure compréhension de la physiopathologie des lipoatrophies et des stéatoses induites par les NUC
Nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NRTI) such as stavudine (d4T) and zidovudine (AZT) are antiretroviral drugs frequently used in HIV-infected patients. In some patients these drugs can unfortunately induce different side effects as hepatic steatosis, myopathy and lipodystrophy. Although it is widely acknowledged that NRTI are toxic for the mitochondrial DNA (mtDNA) and the respiratory chain, other mechanisms seem to be involved. Recently, we reported that 100 mg/kg/d of d4T and AZT (two thymidine analogs) stimulated fatty acid oxidation (PAO) in mouse liver. The aim of the investigations was to complete the study on AZT and d4T, in order to study the consequences of this PAO stimulation. In a first study, hepatic PAO stimulation was associated with fat wasting in mice treated with d4T and AZT 100mg/kg/j. In a second study, higher d4T doses (500 mg/kg/j) reduced further adiposity, while hepatic PAO was inhibited. Our results indicate that metabolic effects of thymidine analogues are difficult to understand and can be independent of mtDNA depletion. Moreover, d4T effects are dependent of the dose, and fat wasting could have indirect liver toxic effects. We hope that our results will help to prevent some NRTI-induced side effects and will prove useful to gain an insight into the physiopathology of these drug-induced mitochondrial diseases

La maladie d'Alzheimer est la démence neurodégénérative la plus fréquente, en particulier chez les personnes âgées. A l'heure actuelle, aucun traitement ne permet d'arrêter efficacement le développement de la maladie. Le tetrahydro-N,N-dimethyl-2,2-diphenyl-3-furanmethanamine (ANAVEX2-73) est un composé mixte avec une affinité modérée, de l'ordre du µM pour les récepteurs muscariniques et les récepteurs sigma-1. Des données préliminaires ont montré que la molécule avait des propriétés anti-amnésiantes et neuroprotectrices dans un modèle non transgénique de la maladie d'Alzheimer. L'objectif de cette thèse est de poursuivre le développement préclinique de la molécule. Nous avons montré, d'abord dans un modèle non-transgénique de la maladie d'Alzheimer, le modèle d'injection de peptide AB(25-35) oligomérisé chez la souris, que la molécule prévient l'hyperphosphorylation de la protéine Tau ainsi que la production du peptide AB(1-42), deux éléments clés de la physiopathologie de la maladie. Nous avons utilisé ce même modèle pour montrer que l'ANAVEX2-73 prévient les déficits de la fonction mitochondriale, qui sont présents de manière constante et précoce chez les patients. Enfin, nous avons montré qu'un traitement chronique de deux mois avec le composé, dans un modèle de souris transgéniques de la maladie, permet de restaurer les capacités cognitives chez les souris, de diminuer le stress oxydant et d'augmenter les marqueurs synaptiques. Cependant le traitement n'a pas permis de réduire la charge amyloïde dans le cerveau des souris. L'ensemble de ces résultats est encourageant pour le développement futur de la molécule, puisque cette dernière, en plus d'être neuroprotectrice et anti-amnésiante semble être efficace sur les éléments clés de la physiopathologie de la maladie
Alzheimer's disease is the most common form of dementia in the elderly. There is however no efficient treatment to stop the disease progression. Tetrahydro-N,N-dimethyl-2,2-diphenyl-3-furanmetanamine (ANAVEX2-73) is a mixed compound with moderate affinity for muscarinic and sigma-1 receptors. Preliminary data showed ANAVEX2-73 had anti-amnesic and neuroprotective poperties, in a non-transgenic model of Alzheimer's disease. The aim of this thesis is to improve knowledge about preclinical data of this molecule. We first showed that, in the non-transgenic AB(25-35) mouse model, ANAVEX2-73 prevented Tau protein hyperphosphorylation and AB(1-42) peptide seeding, two key parameters involved in Alzheimer's disease physiopathology. We also used this model tho show that ANAVEX2-73 prevented mitochondrial dysfunction, consistently reported as an early event of the disease in patients. The last part of this thesis showed that a two-month chronic treatment with ANAVEX2-73 in a transgenic mouse model of Alzheimer's disease reversed cognitive dysfunction and prevented loss of synaptic markers and increased of oxidative stress. However, we could not show a decrease of amyloid load in mouse brain after chronic treatment. Altogether, these results suggest that ANAVEX2-73 treatment could be effective to treat Alzheimer's disease. In addition to its neuroprotective and anti-amnesic property, it also prevents key hallmarks involved in the physiopathology of Alzheimer's disease

Le rôle de la superoxyde dismutase à manganèse (MnSOD) dans la déplétion de l’ ADN mitochondrial (ADNmt) entraînée par l'alcool ou le lipopolysaccharide (LPS) n'est pas connu. Dans un premier travail, j'ai comparé les effets mitochondriaux hépatiques d'une alcoolisation prolongée chez la souris de type sauvage (TS) et la souris transgénique sunexprimant la MnSOD (TgMnSOD). Chez la souris TgMnSOD mais pas la souris TS, l'alcool augmentait le fer hépatique, la peroxydation lipidique et les protéines carbonylées du complexe L Chez la souris TgMnSOD mais pas la souris TS, l’alcool entraînait une déplétion de FADNmt, la présence sur cet ADN de lésions bloquant la progression des polymérases, et une forte diminution de l'activité des complexes mitochondriaux I, IV et V. Chez la souris TgMnSOD alcoolisée, l'administration d'un chélateur du fer prévenait la surcharge en fer, la peroxydation lipidique, la formation de protéines carbonylées et la déplétion de l’ ADNmt Ce travail montre que la MnSOD, bien que généralement considérée comme une enzyme anti-oxydante, peut paradoxalement augmenter le fer hépatique et la toxicité mitochondriale lors d'une intoxication alcoolique prolongée. Dans un deuxième travail, j'ai étudié les effets mitochondriaux d'une injection de LPS chez des souris TgMnSOD et des souris TS. Chez la souris TS, le LPS ne modifiait pas le fer hépatique, mais augmentait la formation d'espèces réactives de l'azote et/ou de l'oxygène, et diminuait l'activité du complexe I ainsi que FATP hépatique. La déplétion de l’ADNmt et l’inactivation du complexe I par le LPS étaient prévenues chez la souris TgMnSOD ; déplétion et inactivation étaient aussi prévenues par l'administration à la souris TS de tempo! (trappant le superoxyde), d'acide urique (trappant Je peroxynitrite) ou d'inhibiteurs de la NO synthétase (diminuant la formation de NO et de peroxynitrite). Ces observations suggèrent que la déplétion de l'ADN mitochondrial et l’inactivation du complexe I après administration de LPS pourraient être dues à la réaction de Fanion superoxyde mitochondrial avec le NO pour former du peroxynitrite endommageant ADN et protéines
The role of manganese superoxide dismutase (MnSOD) in the depletion of mitochondrial DNA (mtDNA) induced by alcohol or lipopolysaccharide (LPS) administration is unknown. In a first study, I compared the hepatic mitochondrial effects of prolonged alcohol administration in wild type (WT) and transgenic mice overexpressing MnSOD (TgMnSOD). In TgMnSOD but not WT mice, alcohol increased liver iron, lipid peroxidation and the carbonylation of complex I proteins. In TgMnSOD but not WT mice, alcohol caused mtDNA depletion, mtDNA lesions blocking the progress of polymerases and considerable decreases in complex I, IV and V activities. In alcohol-treated TgMnSOD mice, the administration of an iron chelator prevented hepatic iron accumulation, lipid peroxidation, protein carbonyl formation and mtDNA depletion. This study shows that MnSOD, albeit generally considered as an anti-oxidant enzyme, can paradoxically increase hepatic iron content and mitochondrial toxicity after prolonged alcohol administration, In a second work, I studied the mitochondrial effects of a single dose of LPS in TgMnSOD mice and WT mice. In WT mice, LPS did not modify hepatic iron content, but increased the formation of reactive nitrogen/oxygen species, and decreased both the activity of complex I and hepatic ATP content Both mtDNA depletion and complex I inactivation were prevented in TgMnSOD mice. Both were also prevented in WT mice treated with tempol (a superoxide scavenger), uric acid (a peroxynitrite scavenger) or nitric oxide synthase inhibitors (decreasing NO and peroxynitrite formation). These observations suggest that LPS-induced mtDNA depletion and complex I inactivation were due to the reaction of mitochondrial superoxide with NO to form DNA- and protein-damaging peroxynitrite

La plupart des traitements anticancéreux induisent l'apoptose des cellules tumorales in vitro comme in vivo. Les agents anticancéreux classiques agissent au niveau de cibles primitives, principalement localisées au niveau nucléaire, et activent consécutivement les différentes voies apoptotiques conduisant au stade ultime à la mort des cellules. Cependant, la résistance à l'induction de l'apoptose par les agents chimiothérapeutiques classiques reste un problème crucial. De nouvelles approches ont été développées pour dépasser la résistance à l'apoptose. Parmi elles, le ciblage de la mitochondrie apparaît comme une stratégie prometteuse pour tuer les cellules cancéreuses résistantes. Ainsi, de nouvelles molécules ciblant la mitochondrie ont été identifiées. Parmi celles-ci, notre laboratoire s'est intéressé aux Lamellarines, alcaloïdes pyrroliques hexacycliques d'origine marine. Outre leur effet inhibiteur des topoisomérases-I nucléaires, elles agissent également sur les mitochondries des cellules cancéreuses. Mon travail a consisté 1) à évaluer l'avantage des Lamellarines dans le traitement de lignées de cellules cancéreuses résistantes, défaillantes dans les voies apoptotiques (cas des carcinomes pulmonaires non à petites cellules, NSCLC) et 2) à décrypter les voies apoptotiques déclenchées par les Lamellarines. Ainsi, 1) sur les cellules NSCLC hautement résistantes à l'apoptose induite par les chimiothérapies classiques, nous avons évalué deux agents anticancéreux potentiels de la famille des Lamellarines. La Lamellarine-D (Lam-D) et son dérivé de synthèse PM031379 agissent directement sur la mitochondrie, induisant l'activation de Bax, la libération mitochondriale de cytochrome-c et d'AIF, et l'activation de la caspase-3. Cependant, seul le PM031379 induit la mort cellulaire qui s'accompagne de la translocation nucléaire d'AIF. De plus, cet effet létal nécessite la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) d'origine exclusivement mitochondriale. Ces résultats ont permis de comprendre les mécanismes permettant de restaurer l'apoptose des cellules chimiorésistantes. 2) La seconde partie de ce travail a consisté à caractériser les voies apoptotiques déclenchées par la Lam-D en évaluant précisément le rôle du noyau et des mitochondries dans son effet pro-apoptotique. La Lam-D exerce une remarquable cytotoxicité envers un large panel de tumeurs. A des concentrations de l'ordre du micromolaire, elle provoque l'apoptose nucléaire dans les cellules leucémiques sans blocage du cycle cellulaire. Les signaux transmis par la Lam-D initient l'apoptose via la voie apoptotique intrinsèque mitochondriale, activant Bax et réduisant les taux des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et cIAP2, en association avec l'activation des caspases-9 et -3. Nos résultats ont également permis d'évincer l'implication de la voie apoptotique extrinsèque dans la mort cellulaire induite par la Lam-D. Par ailleurs, la Lam-D engendre une réponse aux dommages à l'ADN générés par son effet inhibiteur de topoisomérase-I, résultant en la phosphorylation de l'histone H2AXγ, l'expression de la protéine de réparation Rad51 et de p53. Grâce à diverses lignées de cellules cancéreuses, nous avons également démontré que les mécanismes apoptotiques induits par la Lam-D sont indépendants du statut p53 des cellules tumorales. De plus, des cellules dépourvues de noyau (cytoplastes) subissent aussi l'apoptose induite par la Lam-D. L'ensemble de ces résultats démontre que la Lam-D ne nécessite pas la signalisation nucléaire pour promouvoir la mort des cellules cancéreuses et que la mitochondrie est la cible primordiale responsable de son effet pro-apoptotique. Ainsi, la Lamellarine-D et ses dérivés de synthèses, de part leur mécanisme d'action original ciblant directement les mitochondries, sont capables d'induire l'apoptose de cellules tumorales y compris résistantes aux chimiothérapies classiques (NSCLC, mélanomes).