Tesis sobre el tema "Metabolome modification"

Ce travail concerne l'etude des modifications du metabolisme proteique lors du sepsis. La premiere partie correspond a la mise au point d'un modele animal de sepsis reproduisant chez le rat l'etat hypercatabolique prolonge observe chez le patient septique. Les animaux sont fortement anorexiques et presentent une perte de poids tres marquee pendant 2 a 3 jours, puis moins aigue jusqu'au sixieme - huitieme jour postinfectieux suivie d'une reprise lente. L'atrophie musculaire atteint 40% du contenu proteique initial et semble identique pour des muscles de differents types metaboliques. La deuxieme partie du travail est une description des modifications des vitesses de synthese des proteines de l'organisme et des principaux organes. Les animaux infectes presentent une vitesse de synthese des proteines du corps entier augmentee de 28% par rapport a des temoins pair-fed. Le foie participe fortement a cette augmentation puisque la quantite de proteines synthetisee a son niveau represente 31% de celle de l'organisme entier au lieu de 15% chez un animal sain. A l'inverse, la quantite de proteines synthetisees dans les muscles est diminuee de 30% chez les animaux infectes par rapport a leur temoins pair-fed. D'autres organes semblent presenter une activation de leur synthese proteique dans la mesure ou la vitesse fractionnaire de synthese des proteines du corps entier sans foie est augmentee malgre la diminution observee dans les muscles. La faible augmentation observee dans le tube digestif ne semble pas pouvoir contrebalancer la diminution due aux muscles. La derniere partie du travail est une etude de la mediation de ces perturbations. L'administration de pentoxifylline 30 minutes avant l'infection inhibe tres fortement la secretion du facteur necrosant des tumeurs (tnf), limite l'anorexie, les pertes de poids, l'atrophie musculaire et la diminution des vitesses de synthese des proteines musculaires. Par contre, la reaction inflammatoire hepatique caracterisee par l'augmentation des vitesses de synthese proteique du foie n'est pas modifiee. Ceci indique une implication directe des cytokines et probablement du tnf dans les perturbations du metabolisme proteique induites par le sepsis.

Les relations entre les modifications d'activite des principales enzymes antioxydantes et les anomalies des segments chromosomiques portant les genes codant pour ces enzymes, ont ete etudiees dans les fibroblastes humains et les chondrocytes de lapin transformes par sv40, ainsi que dans les melanomes humains. De bonnes correlations existent entre les activites de la superoxyde dismutase 1, de la superoxyde dismutase 2 (sod2), de la glucose-6-phosphate dehydrogenase et le nombre de chromosomes portant leurs genes respectifs. Cependant, la deregulation de l'activite sod2 dans les fibroblastes humains transformes par sv40 et dans les melanomes ferait egalement intervenir un represseur non identifie. Les activites des autres enzymes antioxydantes ne sont pas liees aux anomalies chromosomiques; en particulier celle de la glutathion reductase et de la glutathion peroxydase (gpx) qui semblent plutot etre regulees par l'activite d'autres enzymes du meme metabolisme. La baisse de l'ensemble des activites antioxydantes dans les clones de fibroblastes humains au cours de leur transformation par sv40 renforce l'hypothese d'un role des modifications du metabolisme antioxydant dans la transformation cellulaire. Les alterations des activites sod2 et gpx seraient particulierement importantes car elles se maintiennent dans les lignees etablies de fibroblastes humains transformes par sv40 et sont egalement presentes dans les chondrocytes de lapin transformes par sv40. Ces modifications pourraient etre en rapport avec les anomalies mitochondriales mises en evidence dans les deux modeles. Finalement, la baisse de l'activite sod2 pourrait favoriser la proliferation des fibroblastes transformes par sv40 et des melanomes humains

Afin de preciser la signification des anomalies chromosomiques observees dans les cancers humains, l'hypothese d'une correlation avec les deregulations metaboliques a ete emise. L'analyse cytogenetique des cancers colorectaux a permis de distinguer deux types de cancers et les desequilibres chromosomiques observes dans ces tumeurs suggerent des modifications du metabolisme des pyrimidines. Une bonne correlation a pu etre mise en evidence, d'une part entre les activites thymidine kinase et thymidylate synthase et le nombre de chromosomes portant les genes respectifs, et d'autre part entre ces activites enzymatiques et le type cytogenetique de ces tumeurs, en particulier apres transplantation sur souris athymiques. Pour confirmer cette hypothese, d'autres tumeurs humaines ont ete etudiees, plus particulierement d'origine neuroectodermique comme les gliomes et les melanomes, pour lesquelles les desequilibres chromosomiques suggerent plutot des alterations du metabolisme des purines. Les activites de plusieurs enzymes impliquees dans ce metabolisme ont donc ete mesurees en relation avec les desequilibres chromosomiques observes dans ces tumeurs. Les gliomes et les melanomes sont caracterises par une baisse globale du metabolisme des purines, affectant la voie de recuperation et le catabolisme, comme le suggeraient les pertes chromosomiques frequemment observees dans ces tumeurs. De plus, les gliomes et les melanomes qui ont a la fois une origine embryonnaire et un profil cytogenetique proches, presentent egalement pour les purines, un profil metabolique comparable. Enfin, les neuroblastomes humains sont des tumeurs egalement d'origine neuroectodermique, qui peuvent se repartir en deux groupes en fonction des donnees cliniques et cytogenetiques. Nos resultats ont montre que ces deux groupes de tumeurs, caracterises par des profils chromosomiques distincts, presentaient deux profils metaboliques differents pour les purines et les pyrimidines. L'ensemble de ces travaux montre qu'il existe bien une relation entre le profil de desequilibres chromosomiques et le profil de deviations metaboliques dans ces tumeurs humaines. Toutefois, les alterations chromosomiques n'expliquent pas les modifications d'activites des enzymes impliquees dans le metabolisme des purines, par un effet de dosage genique. Nos resultats mettent egalement en evidence dans les gliomes, que les modifications metaboliques precedent l'apparition des anomalies chromosomiques et semblent en relation avec la progression tumorale, suggerant leur role determinant dans le processus de cancerogenese, en particulier a des stades precoces

Lors de lesions nerveuses par retrait de co::(2), l'etude du metabolisme des lipides a montre qu'un traitement a la cdp-choline ne modifie pas la distribution et la synthese des phospholipides et des acides gras mais provoque par contre une diminution de la liberation d'acides gras. La cdp-choline diminue l'activite phospholiposique a1 au niveau des membranes et protege donc celles-ci de la degradation

Le glucose est un substrat important du tissu adipeux brun. En presence d'insuline, l'adipocyte brun se comporte comme un adipocyte blanc stockant les acides gras formes a partir de glucose, sous forme de triglycerides dans des gouttelettes lipidiques. L'addition de noradrenaline modifie la repartition du glucose dans les differentes voies du metabolisme. En effet, en absence de noradrenaline le glucose est essentiellement dirige vers la synthese des acides gras, mais en presence de noradrenaline, on observe une redirection de l'utilisation principale du glucose de la lipogenese vers l'oxidation. Lors de la periode de lactation, il y a une diminution de l'utilisation de glucose par les tissus peripheriques, permettant d'orienter preferentiellement le glucose vers la glande mammaire. In vivo, il a ete montre qu'il y avait une resistance a l'insuline au niveau du tissu adipeux brun des rattes allaitantes. Cette insulino-resistance se situe a un niveau post-recepteur, en effet ni la liaison de l'insuline, ni l'activite kinase du recepteur ne sont alterees pendant la lactation. Par contre, on observe in vitro dans les adipocytes bruns isoles de rattes allaitantes une resistance a l'insuline au niveau de la lipogenese et de l'oxydation. Notre travail permet d'envisager lors de la periode de lactation un defaut au niveau de la liberation d'un mediateur membranaire qui activerait la pyruvate deshydrogenase

Nous avons adopte une strategie, consistant en la modification qualitative et quantitative de la composition sterolique de plantes. Pour cefaire, nous avons traite des plantes a l'aide d'inhibiteurs de la biosynthese des sterols, possedant essentiellement deux cibles: la cycloeucalenol-obtusifoliol isomerase et la delta-huit-delta-sept-sterol isomerase. En agissant de la sorte, en bloquant diverses etapes de la biosynthese des phytosterols, nous accumulons de nouveaux sterols, en l'occurence des cyclopropylsterols. La molecule utilisee pour induire de telles modifications, est un fongicide systemique: le fenpropimorphe. Nous avons etudie le comportement de cette molecule en tant qu'inhibiteur chez des cellules animales (fibroblastes de souris) et chez des cellules vegetales (mais et ble)

L'augmentation de la demande en photosynthetats sur la feuille de rang quatre de la variete f7f2 de mais ne perturbe pas l'activite photosynthetique mais s'accompagne: 1) de l'augmentation du flux d'exportation; 2) de la baisse des teneurs en glucides solubles et en amidon; 3) de l'augmentation de l'activite adpglucose pyrophosphorylase (adpg-ppase). En revanche, la diminution de la demande en photosynthetats, obtenue par annelation thermique, se caracterise a court terme par une diminution tres severe de la fixation du carbone et d'un engorgement en glucides. A long terme, ces symptomes persistent et s'accompagnent d'une part de l'apparition d'une coloration rouge des limbes due a la degradation des chlorophylles et a la synthese d'anthocyanes et d'autre part de perturbations de l'activite adpg-ppase. Des observations similaires sont obtenues lorsque la feuille est coupee, puis placee sur une solution de saccharose (146 mm) ou de sorbitol (146 mm). De plus, on montre que dans ces situations, la reduction de l'activite photosynthetique dans les heures qui suivent le traitement n'est pas due a une regulation stomatique. L'etude de la repartition entre le saccharose et l'amidon, a l'aide d'un modele a compartiments, montre que dans nos conditions de culture (300-400 mol photon m##2s##1), davantage de carbone s'accumule sous forme d'amidon et de saccharose en fin qu'en debut de photoperiode, au detriment de l'exportation du carbone foliaire. Les variations journalieres de l'accumulation de l'amidon ne peuvent toutefois, pas etre directement expliquees par celles de l'activite adpg-ppase. L'activite adpg-ppase est, en effet, maximum en debut de photoperiode et durant les six premieres heures du jour, puis diminue progressivement jusqu'a la fin de la photoperiode. Cette diminution peut etre annulee par une courte periode d'obscurite, on retrouve alors l'activite maximale. Un ensemble d'arguments obtenus par immunoprecipitation, dessalage et prepurification des extraits foliaires bruts semble montrer l'existence de deux formes de la proteine

L'obesite chez l'homme s'associe souvent a une hypertension arterielle et une insulino-resistance. La morbidite de cette association est bien etablie. Afin d'evaluer la place physiopathologique du systeme nerveux autonome et du tissu adipeux dans l'apparition de ces troubles, nous avons developpe un modele de chien rendu obese, hypertendu et insulino-resistant par un regime gras normosode. Nous montrons que les caracteristiques morbides de ce modele ressemblent a celles observes chez l'homme obese. L'analyse spectrale de la variabilite a court-terme de la pression arterielle systolique et la frequence cardiaque a fait l'objet dans ce travail d'une mise au point et d'une validation chez le chien. Nous avons ainsi defini les bandes frequentielles spectrales refletant les activites nerveuses ortho- et parasympathiques dependantes du baroreflexe et souligne dans un modele neurogene d'hypertension arterielle et d'hypotension orthostatique, la possible implication de l'absence de tonus parasympathique dans le maintien de l'hypertension arterielle. Appliquee aux animaux en regime gras, cette methode nous a permis de montrer que l'activite orthosympathique n'augmente que lors de la phase d'installation de l'obesite et de l'hypertension arterielle, alors que le tonus parasympathique diminue des le debut de l'engraissement et reste effondre pendant la phase d'etat. Ces resultats mettent en evidence la difference entre les mecanismes physiopathologiques impliques dans la mise en place d'une hypertension arterielle secondaire a l'obesite et ceux intervenant dans la phase d'etat du surpoids. L'evaluation in vivo et in vitro de l'activite lipolytique montre que la lipomobilisation -adrenergique augmente pendant la periode d'installation de l'obesite, alors qu'elles s'amoindrit en phase d'etat. Les modifications initiales semblent soutendues par une augmentation de la sensibilite des recepteurs 1, 2 et 3-adrenergiques. En outre, nous avons observe une diminution de la sensibilite des recepteurs dont l'effet biologique est l'antilipolyse (2-adrenergique, adenosinergique et neuropeptidergique). Ces changements metaboliques du tissu adipeux pourraient indirectement intervenir dans la mise en place de l'insulino-resistance et des troubles vasculaires observes.

Le developpement d'une tumeur maligne s'accompagne frequemment d'une emaciation de l'organisme hote, caracteristique du syndrome de cachexie. Cette cachexie resulte d'une anorexie mais peut egalement resulter d'une augmentation de la depense energetique de l'organisme hote. Considerant le role essentiel du tissu adipeux brun dans le metabolisme energetique des petits rongeurs, nous avons etudies l'implication eventuelle de l'activite thermogenique de ce tissu dans la cachexie induite par le developpement du sarcome de yoshida chez le rat. Le sarcome de yoshida est une tumeur a developpement rapide qui induit une anorexie et une perte de proteines et de lipides corporels chez l'organisme hote. Cette tumeur provoque une augmentation de la depense energetique de repos et une fievre diurne et egalement un retard de phase du rythme de temperature corporelle. Cette tumeur entraine une hypercorticosteronemie, une hypoinsulinemie et une augmentation du taux circulant d'interleukine 1. Elle provoque egalement une augmentation du taux circulant de facteur necrosant des tumeurs, mais uniquement durant la periode diurne du nycthemere. Compare a celui de rats temoins recevant la meme quantite de nourriture en un seul repas, le tissu adipeux brun des rats porteurs du sarcome de yoshida presente une activite thermogenique mitochondriale et totale plus elevee. Lorsque les rats temoins sont nourris selon le meme decours temporel que celui de la prise alimentaire spontanee des rats porteurs de tumeur, l'activite thermogenique mitochondriale du tissu adipeux brun est plus elevee chez les rats porteurs de tumeur durant la periode diurne du nycthemere. Par contre, le tissu adipeux brun des rats porteurs de tumeur presente une involution qui conduit a une diminution de son activite thermogenique totale. L'activite thermogenique du tissu adipeux brun n'est donc pas impliquee dans l'augmentation de la depense energetique de repos induite par un developpement tumoral

La voie de biosynthese des flavonoides a ete etudie du point de vue biochimique et moleculaire chez le forsythia, arbuste a floraison precoce de grande valeur ornementale. Ces etudes fondamentales ont apporte des connaissances generales sur le metabolisme de ces composes secondaires chez le forsythia et permettront la mise en oeuvre des strategies les plus appropriees dans le cadre du programme d'amelioration par transformation genetique en cours a la station inra d'angers. Le but principal de ce projet est la modification de la couleur des fleurs du forsythia, invariablement jaunes a cause de l'accumulation de carotenoides et de l'absence d'anthocyanes, a travers l'induction de la biosynthese de ces derniers pigments dans les petales. Un systeme de regeneration et de transformation a ete mis au point pour le cv. spring glory de forsythia intermedia, permettant l'obtention de plantes transgeniques contenant un gene gus et notamment un gene dfr. La presence de flavonols, composes intermediaires dans la chaine des anthocyanes, indique que la voie de biosynthese des anthocyanes est fonctionnelle jusqu'a la synthese de ces composes chez le forsythia. Cela a ete demontre par les etudes chromatographiques de la composition en flavonoides et par les analyses enzymatiques, qui ont confirme l'activite des enzymes chs, fht et fls. Les analyses biochimiques et moleculaires sur des plantes de forsythia transgeniques contenant un gene camv 35s::dfr, presentant un phenotype floral inchange en depit de la forte expression du transgene, ont permis de conclure que le blocage de la voie de biosynthese des pigments n'a pas lieu au niveau du gene dfr. Les experiences moleculaires ont conduit au clonage des genes structuraux chs, dfr et ans et a l'etude de l'expression organe-specifique dans les antheres, petales (organes non anthocyanes) et sepales (organes anthocyanes) au cours du developpement floral. Par rapport aux sepales, dans lesquels ces genes sont exprimes, un blocage de l'expression des genes dfr et ans dans les antheres et du seul gene ans dans les petales a ete constate. L'analyse preliminaire du promoteur du gene ans a mis en evidence le role possible de plusieurs facteurs de transcription dans la regulation de son expression. L'ensemble des resultats de ce travail de these montrent que l'expression d'un transgene ans represente a court terme la strategie la plus prometteuse pour induire la biosynthese des anthocyanes dans les petales de forsythia. Des experiences de transformation genetique visant a l'introduction d'un gene camv 35s::ans sont actuellement en cours a l'inra d'angers. D'autres strategies utilisables pour atteindre le but du programme de transformation sont aussi proposees.

El óxido nítrico (NO) es una molécula gaseosa altamente reactiva que regula el crecimiento y el desarrollo de las plantas así como sus respuestas de defensa. El NO se produce principalmente a partir de nitrito por las nitrato reductasas (NRs) en balance con las nitrito reductasas (NiRs), y es percibido a través de un mecanismo en el que está involucrada la proteólisis dirigida por la secuencia aminoterminal del grupo VII de los factores de transcripción ERF (ERFVIIs). El NO ejerce especialmente su función señalizadora al causar modificaciones postraduccionales en las proteínas y alterar su función, estructura y/o estabilidad. Por estos medios y en colaboración con distintas rutas de señalización fitohormonales, el NO es capaz de regular un amplio abanico de procesos celulares en plantas, incluyendo aquellos relacionados con la adquisición de tolerancia a la congelación. Utilizando Arabidopsis thaliana como planta modelo, en este trabajo se descubrió que el NO puede regular su propia biosíntesis, puesto que las enzimas NRs y NiRs fueron reguladas por tres factores principales: señalización inducida por nitrato y controlada por la función del factor de transcripción NIN-like protein 7 (NLP7), la proteólisis dirigida por la secuencia aminoterminal, y la degradación mediada por el proteasoma, probablemente ocasionada por modificaciones postraduccionales relacionadas con el NO. Adicionalmente, se descubrió que el factor de transcripción ERFVII RAP2.3 regula negativamente tanto la biosíntesis de NO como las respuestas que desencadena a través de un mecanismo similar a un reóstato en el que están involucradas ramas específicas relacionadas con el NO de las rutas de señalización de jasmonato y ácido abscísico. Por otro lado, una caracterización metabolómica y transcriptómica combinada de plantas mutantes nia1,2noa1-2 deficientes en NO y plantas fumigadas con NO permitió desentrañar una serie de mecanismos que están controlados por NO. En primer lugar, la percepción de NO en los hipocotilos requeriría varias hormonas para ser completada, como fue confirmado por los rastreos de acortamiento de hipocotilo por NO con mutantes relacionados con hormonas y la colección TRANSPLANTA de líneas transgénicas que expresan condicionalmente factores de transcripción de Arabidopsis. En segundo lugar, dosis elevadas de NO causan una reprogramación masiva aunque transitoria de los metabolismos primario y secundario, incluyendo la alteración del estado redox celular, la alteración de la permeabilidad de estructuras lipídicas y el recambio de proteínas y ácidos nucleicos. Por último, se descubrió que el NO previene el desarrollo de la tolerancia a congelación bajo condiciones no estresantes de temperatura, mientras que resulta esencial para la aclimatación a frío desencadenada por bajas temperaturas que conduce a una tolerancia mejorada a congelación. El NO conseguiría esta modulación afinada de la activación de respuestas relacionadas con frío al coordinar la acumulación de diferentes metabolitos y hormonas. En conjunto, este trabajo arroja luz sobre los mecanismos mediante los cuales, al interactuar con varias rutas señalizadoras y metabólicas, el NO puede regular distintos procesos clave de la fisiología vegetal.
L'òxid nítric (NO) és una molècula gasosa altament reactiva que regula el creixement i desenvolupament de les plantes així com les seves respostes de defensa. El NO es produeix principalment a partir de nitrit per les nitrat reductases (NRs) en balanç amb les nitrit reductases (NiRs), i és percebut a traves d'un mecanisme que inclou la proteòlisi dirigida per la seqüència aminoterminal del grup VII dels factors de transcripció ERF (ERFVII). El NO exerceix la seva funció senyalitzadora majoritàriament al provocar modificacions postraduccionals en les proteïnes i alterar la seva funció, estructura i/o estabilitat. Mitjançant aquestes modificacions i en col·laboració amb distintes rutes de senyalització fitohormonals, el NO es capaç de regular un ampli espectre de processos cel·lulars en plantes, inclosos aquells relacionats amb l'adquisició de tolerància a la congelació. Emprant Arabidopsis thaliana com a planta model, en aquest treball es va descobrir que el NO regula la seva pròpia biosíntesi, donat que els enzims NRs i NiRs foren regulades per tres factors principals: senyalització induïda per nitrat i controlada per la funció del factor de transcripció NIN-like protein 7 (NLP7), la proteòlisi dirigida per la seqüència aminoterminal, i la degradació mitjançant el proteasoma, probablement a causa de modificacions postraduccionals relacionades amb el NO. A més, es va descobrir que el factor de transcripció ERFVII RAP2.3 regula negativament tant la biosíntesi de NO com les respostes que desencadena aquest a través d'un mecanisme similar a un reòstat en el que estan involucrades branques específiques de les rutes de senyalització de jasmonat i àcid abscísic relacionades amb el NO. Per altre costat, una caracterització metabolòmica i transcriptòmica combinada de plantes mutants nia1,2noa1-2 deficients en NO i plantes fumigades amb NO va permetre desentranyar una sèrie de mecanismes que estan controlats per NO. En primer lloc, la percepció de NO en els hipocòtils requeriria de varies hormones, com fou confirmat pels rastrejos d'acurtament d'hipocòtil per NO amb mutants relacionats amb hormones i la col·lecció TRANSPLANTA de línies transgèniques d'expressió condicional de factors de transcripció d'Arabidopsis. En segon lloc, dosis elevades de NO causen una reprogramació massiva, encara que transitòria, dels metabolismes primari i secundari, incloent l'alteració de l'estat redox cel·lular, canvis en la permeabilitat de estructures lipídiques i el recanvi de proteïnes i àcids nucleics. Per últim, es va descobrir que el NO prevé el desenvolupament de la tolerància a congelació en condicions no estressants de temperatura, mentre que resulta essencial per a l'aclimatació a fred induïda per baixes temperatures que condueix a una tolerància millorada a congelació. El NO aconseguiria aquesta modulació minuciosa de l'activació de les respostes relacionades amb fred al coordinar l'acumulació de diferents metabòlits i hormones. En conjunt, aquest treball clarifica els mecanismes pels quals el NO pot regular distints processos clau de la fisiologia vegetal al interactuar amb varies rutes senyalitzadores i metabòliques.
Nitric oxide (NO) is a highly reactive gaseous molecule that regulates plant growth and development as well as defense responses. NO is mainly produced from nitrite by nitrate reductases (NRs) in balance with nitrite reductases (NiRs), and is sensed through a mechanism involving the N-end rule pathway-mediated proteolysis of the group VII of ERF transcription factors (ERFVIIs). NO especially exerts its signaling function by triggering post-translational modifications in proteins and altering their function, structure and/or stability. By these means and in collaboration with different phytohormone signaling pathways, NO is capable of regulating a wide array of cell processes in plants, including those related to the acquirement of freezing tolerance. By using Arabidopsis thaliana as model plant, during the development of this work it was found that NO can regulate its own biosynthesis, as NRs and NiR enzymes were regulated by three main factors: nitrate-induced signaling controlled by the function of the NIN-like protein 7 (NLP7) transcription factor, N-end rule proteolytic pathway, and proteasome-mediated degradation, likely triggered by NO-related post-translational modifications. In addition, the ERFVII transcription factor RAP2.3 was found to negatively regulate both the NO biosynthesis and their triggered responses through a rheostat-like mechanism that involves specific NO-related branches of jasmonate and abscisic acid signaling pathways. On the other hand, a combined metabolomic and transcriptomic characterization of NO-deficient nia1,2noa1-2 mutant plants and NO-fumigated plants allowed to unravel a number of mechanisms that are controlled by NO. First, NO perception in hypocotyls would require various hormones to be fulfilled as it was confirmed by NO-triggered hypocotyl shortening screenings with hormone-related mutants and the TRANSPLANTA collection of transgenic lines conditionally expressing Arabidopsis transcription factors. Second, high NO doses caused a massive but transient reprogramming of primary and secondary metabolism, including alteration of the cellular redox status, alteration of the permeability of lipidic structures or turnover of proteins and nucleic acids. Lastly, NO was found to prevent the development of freezing tolerance under non-stress temperature conditions, while being essential for the low temperature stress-triggered cold acclimation that leads to enhanced freezing tolerance. NO would achieve this fine-tuned modulation of the activation of the cold-related responses by coordinating the accumulation of different metabolites and hormones. Altogether, this work sheds light on the mechanisms by which, by interacting with various signaling and metabolic pathways, NO can regulate several key processes of plant physiology.
Costa Broseta, Á. (2018). Regulation of the nitric oxide synthesis and signaling by posttranslational modifications and N-end rule pathway-mediated proteolysis in Arabidopsis thaliana [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/114825
TESIS

L'implication des rayonnements ultraviolets a dans les effets cutanes de l'exposition solaire (photovieillissement, photocarcinogenese) est desormais admise. Les lipides sont des constituants fondamentaux des membranes cellulaires et plus encore au niveau cutane ou ils interviennent dans l'une des fonctions essentielles de l'epiderme: celle de barriere hydrique. Au cours de notre etude, nous avons examine l'influence de la composition lipidique (acides gras et cholesterol) des keratinocytes humains en culture sur la sensibilite des cellules aux rayonnements ultraviolets a. Nous avons mis en evidence une production accrue de produits de peroxydation des lipides en fonction de la teneur cellulaire quantitative et qualitative en acides gras polyethyleniques. Cette production de peroxydes lipidiques entraine une diminution de la viabilite et de la croissance cellulaire pour des doses moderees d'uv a. Cet effet est particulierement evident pour les acides gras hautement insatures comme l'acide arachidonique. Par contre, l'inhibition de la synthese du cholesterol cellulaire par des agents pharmacologiques comme la lovastatine, augmente les dommages cellulaires induits par les rayonnements uva sans modification significative de la production de peroxydes lipidiques. Ces resultats montrent que si la peroxydation des lipides est l'un des facteurs impliques dans la toxicite cutanee des uv a, d'autres mecanismes encore mal connus interviennent egalement

Des 1923, warburg constatait que les cellules cancereuses presentaient des capacites respiratoires alterees et un metabolisme glycolytique anormalement eleve. Aussi, le travail realise au cours de ma these a porte sur la caracterisation des mecanismes responsables des modifications du metabolisme energetique survenant au cours du processus cancereux. Dans un premier temps, nous avons etudie l'activite respiratoire mitochondriale d'hepatomes de rat induits par l'administration per os de diethylnitrosamine, tumeurs pour lesquelles des rearrangements majeurs de l'adn mitochondrial avaient ete precedemment rapportes. Nous avons mis en evidence une diminution significative de l'activite du complexe i de la chaine respiratoire, 19 mois apres le traitement, puis 3 mois plus tard, ce deficit est associe a une baisse plus moderee de l'activite du complexe iii. Nous avons montre que ces deficits respiratoires n'etaient pas dus a des perturbations des processus de synthese des sous-unites nucleaires et mitochondriales des complexes respiratoires (synthese proteique mitochondriale normale, sous-unites du complexe i presentes, adn mitochondrial normal). Nous avons alors suppose qu'ils decoulaient de l'impact toxique des radicaux libres de l'oxygene (rlo) sur la structure meme des complexes respiratoires. La mise en place d'un stress oxydant dans ces hepatomes resultant de l'effondrement des defenses antioxydantes (superoxyde dismutases, glutathion peroxydases) serait responsable de l'accumulation intra-mitochondriale de rlo (notamment de superoxydes) qui inactiveraient les complexes i et iii par oxydation specifique de leurs centres 4fe, 4s. L'analyse du metabolisme energetique mitochondrial de gliomes humains nous a permis de mettre en evidence un effondrement des capacites respiratoires de ces tumeurs au niveau cellulaire resultant de la diminution importante de leur contenu en mitochondries. Une consequence majeure des alterations de l'activite respiratoire est la reorientation du metabolisme energetique cellulaire vers un metabolisme glycolytique plus performant, notamment grace a la fixation mitochondriale de l'hexokinase (hk), enzyme cle de ce metabolisme. De facon recurrente, nous avons observe que ces gliomes presentaient des zones de contact tres developpees entre les mitochondries et le reticulum endoplasmique rugueux. On peut imaginer que ces interactions pourraient faciliter la redistribution de l'hk particulaire des recepteurs extra-mitochondriaux (localisation particulaire de l'hk dans la cellule normale) vers des recepteurs mitochondriaux (localisation particulaire de l'hk dans les cellules cancereuses). Elles pourraient egalement permettre l'acces preferentiel de l'atp mitochondrial a l'hk particulaire liee aux recepteurs extra-mitochondriaux, afin de maintenir un metabolisme glycolytique eleve. En conclusion, l'ensemble de ces travaux montre le role fondamental des radicaux libres de l'oxygene dans l'inactivation oxydative de l'activite respiratoire mitochondriale survenant au cours de la progression tumorale. De plus, ils suggerent que la redistribution de la topologie des organites cellulaires pourrait etre en partie responsable de l'optimisation du metabolisme glycolytique des cellules cancereuses

De nombreuses observations montrent que la respiration cellulaire n'est pas corrélée à la concentration moyenne d'ADP (ou de paramètres dérivés tels que le rapport ATP/ADP ou le potentiel phosphate). (1) Nous rapportons qu'au sein de l'hépatocyte, l'ADP ne diffuse pas librement au travers de la membrane mitochondriale externe de sorte que la concentration cytosolique moyenne d'ADP ne reflète pas forcément la concentration d'ADP au contact des mitochondries. Il est possible que cette étape de diffusion de l'ADP puisse être modulable et participe au contrôle de la respiration in vivo. (2) Les mitochondries provenant de rats soumis à un régime alimentaire carencé en acides gras polyinsaturés ont une composition phospholipidique profondément modifiée. Ceci s'accompagne d'une modification des liens existant entre la force protonmotrice et la respiration, et entraîne une diminution du rendement de l'oxydation phosphorylante. (3) Notre équipe a montré que l'almitrine modifie la stchiométrie de l'ATPsynthase. Nous rapportons que la stchiométrie de l'ATPsynthase varie aussi en fonction de la concentration de nucléotides adényliques. (4) Les conséquences et la signification de ces phénomènes originaux sont discutés en termes de régulation du métabolisme énergétique cellulaire.

L'insuffisance renale chronique se caracterise par la frequence de la denutrition et la presence d'anomalies metaboliques affectant les trois classes de macronutriments. Celles-ci ont ete peu etudiees au niveau du secteur hepatosplanchnique. Ce travail, effectue chez des rats insuffisants renaux et temoins, a eu pour buts 1) d'evaluer le statut acide-base splanchnique et son retentissement sur l'ureogenese induite par la perfusion enterale in situ d'un melange nutritif, 2) d'etudier les principales voies metaboliques sur hepatocytes isoles. Les resultats suivants ont ete obtenus. 1) au cours de l'insuffisance renale, une acidose portale liee a une diminution de la production intestinale de hco#3#-, ainsi qu'une reduction de la synthese d'uree induite par la nutrition enterale ont ete observees. Ces resultats suggerent la responsabilite des troubles du statut acide-base splanchnique dans les anomalies de l'utilisation des acides amines rapportees au cours de l'uremie. 2) l'etude du metabolisme hepatocytaire au cours de l'insuffisance renale a montre une baisse d'environ 30% de l'ureogenese (en presence de: alanine, glutamine, ammoniaque, ammoniaque-ornithine) et de la gluconeogenese (en presence de: alanine, glutamine, lactate-pyruvate, glycerol, dihydroxyacetone, fructose). La cetogenese a partir de l'oleate et de l'octanoate etait normale. En presence d'oleate, d'oleate-ammoniaque, d'oleate-lactate-pyruvate et d'oleate-lactate-pyruvate-ammoniaque, le rapport atp/adp mitochondrial etait diminue, alors que la consommation d'oxygene etait normale. Le mecanisme par lequel l'insuffisance renale altere ces voies metaboliques n'est pas univoque. Dans ce travail, la suppression de l'acidose par l'administration orale de nahco#3 corrigeait le metabolisme des acides amines mais n'avait pas d'effet substantiel sur la gluconeogenese induite par les autres substrats. Une reduction de l'activite de la phosphoenolpyruvate carboxykinase, permettant d'expliquer la reduction de la gluconeogenese a partir du lactate, a ete mise en evidence. Le role de l'acidose peut egalement etre discute a propos des modifications du statut energetique cellulaire et d'une eventuelle augmentation de la demande energetique au cours de l'insuffisance renale chronique

Pilzentwicklung und Sekundärmetabolismus werden durch Einwirkung von Umwelteinflüssen von Regulatorproteinen kontrolliert. Das VeA Protein repräsentiert die velvet-Domänen-Familie der Pilzregulatoren. VeA passt die sexuelle Entwicklung und den dazu gehörenden Sekundärmetabolismus von Aspergillus nidulans an die Lichtverhältnisse an. VeA bindet im Dunkeln an VelB und bildet schließlich den trimeren VelB-VeA-LaeA (velvet) Komplex. VeA dient als Brückenprotein für das velvet-Domänen-Protein VelB als Regulator der Entwicklung und die Methyltransferase LaeA als Regulator des Sekundärmetabolismus. VelB kann mit VosA einen zweiten licht-regulierten Komplex bilden, der die asexuelle Entwicklung reprimiert. Auch VosA gehört zur Familie der Velvet- Proteine. LaeA kontrolliert die Bildung der VelB-VosA und VelB-VeA-LaeA Komplexe während der Entwicklung. laeA Nullmutationen können nicht mehr auf Licht reagieren, was ihre Schlüsselrolle als Regulatoren der Entwicklung unterstreicht. Die Abwesenheit von LaeA führt zur Bildung von wesentlich kleineren Fruchtkörpern. Grund hierfür ist das Fehlen runder Hülle-Zellen, die den jungen Fruchtkörper ernähren und in seiner Entwicklung unterstützen. LaeA spielt damit eine dynamische Rolle während der morphologischen und biochemischen Entwicklung des Pilzes, indem die Expression, Interaktion und die Modifikation der velvet Regulatoren kontrolliert werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die VeA-Plattform für Protein-Protein Interaktionen weiter untersucht. VeA interagierende Proteine (Vips) identifiziert in einen „Yeast-two-hybrid“ System führten zu einem trimeren Methyltransferase-Komplex, der Signaltransduktion mit epigenetischer Kontrolle verbindet. Der neuartige Komplex enthält das Plasmamembran-assoziierte Trimer VapA-VipC-VapB. Das Dimer VipC-VapB ist über das FYVE-ähnliche Zinkfinger Protein VapA an die Plasmamembran gebunden und ermöglicht dem nuklearen VelB-VeA-LaeA Komplex die Aktivierung der Transkription der sexuellen Entwicklung. Sobald die Abkopplung vom VapA stattgefunden hat, wird VipC-VapB zum Kern transportiert. VipC-VapB interagiert physikalisch mit VeA, vermindert dessen Transport zum Kern und die Stabilität. Folglich wird der Anteil des VelB-VeA-LaeA Komplexes im Kern reduziert. Die nukleare VapB Methyltransferase vermindert die Entstehung des fakultativen Chromatins indem es die Histon 3 Lysin 9 Methylierung (H3K9 me3) vermindert. Dies begünstigt die Aktivierung der frühen Regulatorgene flbA und flbC, die dann das asexuelle Programm im Licht vorantreiben. Der VapA-VipC-VapB Methyltransferase-Weg vereinigt die Kontrolle des Kernimportes und der Stabilität von Transkriptionsfaktoren mit der Modifikation von Histonen. Erst dieses komplexe Zusammenspiel unterschiedlicher Mechanismen erlaubt eine angemessene Antwort für die Differenzierung des Pilzes.