Literatura científica selecionada sobre o tema "Biomarqueurs métaboliques"

Le protoxyde d’azote, initialement utilisé comme anesthésiant, est maintenant inhalé pour ses propriétés euphorisantes. Son utilisation récréative est aujourd’hui un problème majeur de santé publique mondiale et entraîne des dérèglements neurologiques péjoratifs. Sa toxicité repose sur une perturbation du cycle métabolique impliquant les cobalamines (ou vitamine B12). Il est essentiel de pouvoir détecter et surveiller sa surconsommation afin d’orienter la prise en charge thérapeutique et le suivi des sujets addicts. Il n’existe pas de marqueur spécifique de l’abus de protoxyde d’azote relié au niveau de consommation d’un individu et le dosage sanguin isolé de la vitamine B12 n’est pas suffisamment informatif. Le suivi des patients repose actuellement sur le dosage de biomarqueurs liés aux désordres métaboliques induits par la consommation du protoxyde d’azote : l’homocystéine et l’acide méthylmalonique. L’homocystéine est un marqueur de consommation récente et l’acide méthylmalonique de la gravité clinique, car l’augmentation de ce dernier est corrélée à la profondeur de l’atteinte métabolique.

ContexteLa thérapie cognitive et comportementale (TCC) est un traitement efficace pour soigner le trouble obsessionnel compulsif (TOC). Elle est connue pour induire des changements dans le métabolisme cérébral, mais la dynamique de ces changements et leur relation avec l’évolution clinique restent encore largement inconnues. Leur caractérisation représente une étape cruciale vers l’identification de biomarqueurs individualisés de réponse au traitement.MethodsNous avons procédé à l’évaluation clinique et à l’examen en IRMf de 35 patients atteints de TOC avant une TCC, à mi-thérapie (1,5 mois), à la fin (3 mois), ainsi que 6 mois après la fin de la thérapie. Pendant les examens en IRMf, nous avons utilisé une tâche originale d’exposition aux symptômes en utilisant trois types d’images : des images neutres, des images génériques induisant des obsessions et des images personnalisées induisant des obsessions. RésultatsLa TCC a entraîné une amélioration significative des symptômes obsessionnels compulsifs. La réponse à mi-thérapie s’est avérée être prédictive de l’amélioration finale (r2 = 0,67, p < 0,001). Initialement, les patients étaient plus sensibles aux images personnalisées qu’aux images génériques et neutres, ce en proportion avec de plus fortes activations dans le cortex cingulaire antérieur, le cortex orbitofrontal et pariétal. Dans le groupe de patients hauts-répondeurs (ΔYBOCS > 45 %), la sensibilité a été réduite à l’issue de la thérapie pour les images génériques et encore plus pour les images personnalisées. L’amélioration clinique a été associée avec une baisse de l’activité dans le cortex cingulaire antérieur et dans le cortex orbitofrontal gauche. ConclusionL’utilisation d’une tâche d’exposition novatrice et hautement sensible en IRMf montre que les symptômes et les marqueurs métaboliques ont des évolutions parallèles au cours de la TCC. Nos résultats, qui suggèrent que les premières séances de TCC sont cruciales, nous incitent à étudier les modifications anatomofonctionnelles qui sous-tendent les premières étapes de la thérapie.

La comorbidité psychiatrique est la règle plutôt que l’exception dans le cadre de la dépression majeure. 60 à 70 % des patients déprimés présentent au moins une comorbidité psychiatrique, et 30 à 40 % en ont au moins deux. Les comorbidités les plus fréquemment retrouvées sont les pathologies anxieuses, les addictions, et certains troubles ou traits de personnalité (borderline, neuroticisme) [1]. La présence de telles comorbidités compromet le pronostic de la maladie dépressive, avec une diminution des taux de rémission et de réponse aux traitements, un allongement du délai d’action, un tableau clinique plus sévère, une altération du fonctionnement et une chronicisation. Les comorbidités psychiatriques sont considérées comme un des facteurs participant à la résistance thérapeutique pour 20 à 30 % des épisodes [2].Cette absence de réponse pourrait être plus particulièrement associée à certains sous-types et phénotypes cliniques de dépression poussant alors à la recherche de biomarqueurs spécifiques (électrophysiologiques, anatomiques et fonctionnels, métaboliques, et génétiques) de chacune de ces formes cliniques afin d’améliorer la compréhension même de la pathologie et son pronostic [3]. Par ailleurs, les recommandations ne définissent pas de stratégies précises en cas de dépressions avec comorbidités psychiatriques, les études randomisées, contrôlées classiquement menées ayant généralement tendance à exclure ces patients, et notamment ceux présentant une addiction associée. Il est néanmoins possible que le traitement de la dépression puisse améliorer le trouble comorbide, comme en témoigne la place aujourd’hui occupée par les antidépresseurs dans la pharmacothérapie des troubles anxieux [4].Ces données soulèvent des questions cliniques, thérapeutiques et de recherche importantes, centrées sur une meilleure identification des facteurs de risque de la résistance en abordant le problème central de la comorbidité psychiatrique qu’il est essentiel de repérer dans le cadre d’une prise en charge globale du patient déprimé.

Les vésicules extracellulaires (VE) suscitent un intérêt croissant lié à leur capacité à transférer du contenu biologique entre cellules. Les VE, émises dans l’espace extracellulaire, circulent via les différents fluides de l’organisme et modulent localement ou à distance les réponses des cellules avec lesquelles elles ont interagi. Des données cliniques et expérimentales étayent leur rôle dans les maladies liées au syndrome métabolique. Les VE bousculent la vision traditionnelle de la communication intercellulaire et représentent ainsi un mode de communication alternatif et versatile, qui ouvre la porte à de nouveaux concepts et opportunités tant biologiques que thérapeutiques.

La stéatopathie métabolique (ou nonalcoholic fatty liver disease NAFLD) affecte environ un quart de la population générale et représente désormais la principale cause de maladie chronique du foie en Occident. La stéatohépatite non alcoolique ou NASH, qui constitue la forme active de la NAFLD, est définie par l’association à la stéatose, de lésions de ballonisation hépatocytaire et d’inflammation lobulaire. Les deux enjeux diagnostiques majeurs chez les patients atteints de stéatopathie métabolique sont la différenciation entre une NASH et une stéatose isolée bénigne et l’identification d’une fibrose hépatique sévère ou d’une cirrhose (stades F3F4). Les avantages des biomarqueurs sanguins comprennent leur applicabilité élevée (> 95 %), leur bonne reproductibilité inter-laboratoire et leur large disponibilité. En revanche, aucun marqueur n’est vraiment spécifique de la NASH ou de la fibrose. Concernant l’identification des patients avec une fibrose hépatique sévère ou une cirrhose, les scores les mieux validés sont le FIB-4 et le NFS ( NAFLD Fibrosis Score ), avec des AUROC ( Area under Receiver Operating Characteristic ) aux alentours 0,82 et des valeurs prédictives négatives supérieures à 90 %.

Le microbiote intestinal est un terme désignant l’ensemble des micro-organismes présents dans la lumière digestive. Depuis quelques années, son étude connaît un essor considérable grâce au développement de la génomique. Les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI), la maladie de Crohn et la rectocolite hémorragique sont des pathologies apparues au fur et à mesure de l’occidentalisation du mode de vie. Le microbiote intestinal étant un acteur majeur de la physiologie intestinale et sensible aux modifications environnementales, l’hypothèse d’un rôle pivot du microbiote intestinal dans la pathogénie des MICI s’est donc imposée. Le microbiote intestinal des patients atteints d’une MICI se caractérise par des différences de composition et d’activité métabolique par rapport aux sujets sains. Une dysbiose, c’est-à-dire un déséquilibre entre les bactéries pro-inflammatoires et anti-inflammatoires, est observée, associée à une perte de la diversité et à une activité fonctionnelle modifiée. Néanmoins, le rôle causal du microbiote dans la pathogénie des MICI n’est pas clairement élucidé. Pour l’instant, cette analyse du microbiote n’a pas d’intérêt en pratique clinique à l’échelon individuel. Néanmoins, dans les années à venir, il pourrait servir de biomarqueur pour prédire l’évolution de la maladie ou la réponse au traitement. Les applications thérapeutiques sont encore au stade de l’essai clinique mais que ce soit via l’alimentation ou la transplantation de microbiote fécal, des prises en charge ayant comme cible le microbiote devraient voir le jour dans les prochaines années pour les patients atteints d’une MICI.

Central to the malignant behaviour that endows cancer cells withgrowth advantage is their unique metabolism. Cancer cells canprocess nutrient molecules differently from normal cells and useit to overcome stress imposed on them by various therapies. Thismetabolic conversion is controlled by specific genetic mutationsthat are associated with activation of oncogenes and loss of tumoursuppressor proteins. Understanding these processes is importantas it can lead to the discovery of biomarkers that can predict theaggressiveness of the disease and its response to therapy, and evenmore importantly, to the development of novel therapeutics. A classictumour in this respect is clear-cell renal cell carcinoma (RCC). Inthis review, we will begin with a brief summary of normal cellularbioenergetic pathways, which will be followed by a descriptionof the characteristic metabolism of glucose and lipids in clear-cellRCC cells and its clinical implications. Data relating to the potentialeffect of dietary nutrients on RCC will also be reviewed alongwith potential therapies targeted at interrupting specific metabolicpathways in clear-cell RCC.Le métabolisme unique des cellules cancéreuses est au coeur ducomportement malin qui leur confère un avantage sur le plan de lacroissance. Les cellules cancéreuses peuvent traiter les moléculesde nutriment différemment des cellules normales et utilisent cesmolécules pour surmonter le stress imposé par les différents traitements.La conversion métabolique est contrôlée par des mutationsgénétiques précises associées à l’activation d’oncogènes et à laperte de protéines de suppression tumorale. Il est important debien saisir ces processus, car leur élucidation peut mener à ladécouverte de biomarqueurs permettant de prédire l’agressivité dela maladie et la réponse au traitement et, fait encore plus important,elle peut mener à la mise au point de nouveaux médicaments. À cetégard, l’hypernéphrome à cellules claires représente une tumeurclassique. Dans cet article, nous commençons par résumer brièvementles voies bioénergétiques cellulaires normales, puis nouspoursuivons avec une description du métabolisme caractéristiquedu glucose et des lipides dans les cellules de l’hypernéphrome àcellules claires et ses répercussions cliniques. Les données associéesà l’effet potentiel des nutriments sur l’hypernéphrome à cellulesclaires seront aussi passées en revue, ainsi que les thérapiesciblées potentielles visant l’interruption de voies métaboliquesparticulières dans l’hypernéphrome à cellules claires.

Comprendre les mécanismes à l’origine des phénotypes d’intérêt en production animale est capital pour la sélection et l’alimentation des animaux. Dans le cadre du programme BEEFALIM 2020, qui visait à améliorer l’efficience alimentaire chez le bovin allaitant, plusieurs expériences ont été menées pour étudier les mécanismes digestifs et métaboliques associés aux variations individuelles de l’efficience alimentaire chez des jeunes bovins, génisses et vaches de race Charolaise. Pour évaluer les mécanismes digestifs et métaboliques impliqués, nous avons couplé des mesures directes à l’aide des méthodes de référence et des mesures indirectes à l’aide d’indicateurs (proxies et biomarqueurs). L’efficience alimentaire était caractérisée par la consommation moyenne journalière résiduelle, définie comme la partie de l’ingestion de matière sèche mesurée qui n’est pas expliquée par les performances animales observées (poids vif, gain de poids et composition du gain). Les résultats obtenus confirment que certains mécanismes d’ordre métabolique, ainsi que la composition corporelle des animaux, seraient associés de façon plus forte aux variations individuelles d’efficience alimentaire que les mécanismes d’ordre digestif, surtout lorsque les régimes sont riches en amidon. Un renouvellement des protéines tissulaires plus lent semble expliquer le meilleur taux de conversion de l’azote alimentaire en muscle chez les animaux efficients alimentés avec des régimes riches en amidon. Cependant, notre dispositif expérimental ne nous permet pas d’exclure la possibilité que l’appétit ou la capacité d’ingestion des animaux contribuent aux différences d’efficience alimentaire entre individus. En effet, les mécanismes identifiés pourraient être associés au phénotype efficient uniquement parce qu’ils covarient avec le niveau d’ingestion. D’après les résultats de cette étude et ceux de la littérature, il est suggéré néanmoins que le métabolisme et en particulier le renouvellement protéique seraient associés aux variations d’efficience alimentaire de manière indépendante du niveau d’ingestion. Ils constitueraient une première piste pour les considérer comme de vrais déterminants du phénotype d’efficience alimentaire. Des études complémentaires sont nécessaires pour établir le lien de causalité entre les mécanismes identifiés et l’efficience alimentaire.

Le phénotypage métabolique humain permet de déceler des dérives physiologiques anormales via des molécules circulantes dans les biofluides (plasma, urines). Ces profils métaboliques peuvent être obtenus par des dosages cliniques classiques (petit nombre ciblé de molécules) ou par une approche plus globale visant à mesurer sans a priori une gamme large de molécules endogènes : la métabolomique. La métabolomique ne permet pas de couvrir avec une seule technique analytique l’ensemble du métabolome humain. Il est donc indispensable de planifier et d’optimiser les expériences de métabolomique pour s’assurer que le métabolome sera couvert de la façon la plus pertinente possible pour chaque condition. L'hypothèse de ce travail de thèse est que la modélisation globale du métabolisme permettrait de simuler une perturbation métabolique autorisant de dépasser les contraintes actuelles de couverture et d'observabilité de la métabolomique, et ainsi permettre d'assister le design expérimental impliquant ces techniques. L’autre défi auquel fait face la métabolomique appliquée aux biofluides est d’établir un lien entre les profils métaboliques et les perturbations moléculaires métaboliques qui en sont à l'origine. Dans ce contexte, ce travail de thèse vise à proposer une méthode de modélisation permettant de simuler, à partir d'événements moléculaires ou biochimiques, le profil métabolique diagnostique d'une dérive physiologique. L’objectif central de la thèse est donc de créer une approche prédictive qui permet de simuler des perturbations métaboliques et d’y associer les métabolites qui sont le plus affectés. Pour cela, le projet consiste à modéliser le métabolisme humain en modélisant les échanges impliquant l’ensemble des réactions métaboliques qui peuvent avoir lieu chez l’homme. Cette modélisation, dite sous contrainte, permet de simuler les flux métaboliques (taux de production et de consommation de métabolites) pour prédire quels métabolites seront produits ou consommés par l’organisme. Dans cette thèse, une approche de modélisation sous contraintes est développée et appliquée pour prédire in silico les profils métaboliques qui sont les plus susceptibles d'être différentiellement abondants lors d’une perturbation métabolique donnée en utilisant la simulation de flux. Dans les réseaux métaboliques à l'échelle du génome, les flux des réactions d'échange, également connues sous le nom de réactions qui transportent les métabolites vers l'extérieur, peuvent être simulés et comparés entre les conditions de contrôle et de maladie afin de calculer les changements dans l'import et l'export des métabolites. Ces différences de flux d'import et d'export devraient induire des changements dans le niveau de ces métabolites dans les biofluides circulants, qui peuvent alors être interprétés comme des métabolites d'intérêt potentiels. SAMBA (SAMpling Biomarker Analysis), développé pour ce projet, est une approche qui simule les flux dans les réactions d'échange suite à une perturbation métabolique en utilisant le random sampling (ou échantillonnage aléatoire), compare les distributions de flux simulées entre la condition de base et la condition modulée, et ordonne les métabolites prédits comme différentiellement échangés en tant que biomarqueurs potentiels de la perturbation. Les résultats du projet montrent qu'il existe une bonne correspondance entre les profils d'échanges métaboliques simulés et les métabolites différentiels expérimentaux détectés dans le plasma, tels que les données sur les patients de la base de données sur les maladies OMIM, et les associations entre trait métabolique et SNP trouvées dans les études mGWAS. Ces recommandations de profils métaboliques peuvent donner un aperçu du mécanisme métabolique ou de la perturbation de la voie métabolique qui se cache derrière les différences de métabolites observées, et suggérer de nouveaux métabolites comme pistes potentielles pour des analyses expérimentales plus poussées
Human metabolic phenotyping can detect abnormal physiological changes via metabolites circulating in biofluids (plasma, urine). These metabolic profiles can be obtained by classical clinical assays (small targeted number of molecules) or by a more global approach aimed at measuring a wide range of endogenous molecules without a priori knowledge, known as metabolomics. However, metabolomics approaches cannot cover the entire human metabolome with a single analytical technique. It is therefore essential to plan and optimise metabolomics experiments to ensure that the covered metabolome will be as relevant as possible for the condition studied. The hypothesis of this thesis work is that global modelling of metabolism makes it possible to simulate a metabolic disturbance by being free from the constraints of coverage and observability of metabolomics, and thus assist the experimental design involving these techniques. The other challenge that metabolomics applied to biofluids faces is understanding how to link metabolic profiles with the molecular metabolic perturbations that caused them. In this context, the thesis work aims at proposing a modelling method to simulate, from a molecular event (e.g. inhibition of an enzymatic activity), the metabolic profile signalling the physiological drift. The central objective of the thesis is therefore to create a predictive model which can simulate metabolic perturbations, and to recommend the most changed metabolites associated with them. For this, the project consists in modelling human metabolism by modelling the exchanges involving all the metabolic reactions that can take place in humans. This modelling, known as constraint-based modelling, makes it possible to simulate metabolic fluxes (rate of production and consumption of metabolites) and thus to predict which metabolites will be produced or consumed inside the body. In this thesis, a constraint-based modelling approach is developed and applied to predict in silico profiles of metabolites that are more likely to be differentially abundant under a given metabolic perturbation (e.g. due to a genetic disease) using flux simulation. In genome-scale metabolic networks, the fluxes of exchange reactions, also known as the reactions which transport metabolites externally, can be simulated and compared between control and disease conditions in order to calculate changes in metabolite import and export. These import/export flux differences are expected to induce changes in circulating biofluid levels of those metabolites, which can then be interpreted as potential metabolites of interest. SAMBA (SAMpling Biomarker Analysis), developed for this project, is an approach which simulates fluxes in exchange reactions following a metabolic perturbation using random sampling, compares the simulated flux distributions between the baseline and modulated conditions, and ranks predicted differentially exchanged metabolites as potential biomarkers for the perturbation. The project’s results show that there is a good fit between simulated metabolic exchange profiles and experimental differential metabolites detected in plasma, such as patient data from the disease database OMIM, and metabolic trait-SNP associations found in mGWAS studies. These metabolic profile recommendations can provide insight into the underlying mechanism or metabolic pathway perturbation lying behind observed metabolite differential abundances, and suggest new metabolites as potential avenues for further experimental analyses

Les vaisseaux rétiniens sont accessibles par la visualisation du fond d'œil grâce notamment aux rétinophotographies. Cette visualisation donne donc un accès direct à l'étude de la microcirculation humaine. Depuis 1999, le logiciel IVAN® permet une analyse «semi-automatique» du calibre vasculaire rétinien. L'analyse de la littérature retrouve que les variations du calibre vasculaire rétinien sont le reflet cumulatif du poids de naissance, de facteurs génétiques, de l'âge, des facteurs de risques cardiovasculaires, de la fonction rénale et de l'inflammation. Les méta-analyses d'études épidémiologiques suggèrent un rôle prédictif des calibres vasculaires rétiniens sur les évènements cardiovasculaires : un calibre artériel rétinien étroit serait prédictif de maladie coronaire chez les femmes et augmenterait la mortalité cardiovasculaire globale ; un large calibre veineux serait prédictif d'accident vasculaire cérébral. Cette thèse a pour objectif d'approfondir les connaissances sur les déterminants des calibres vasculaires rétiniens chez les sujets indemnes d'athérosclérose clinique (antécédent de maladie coronaire, d'accident vasculaire cérébral, d'artériopathie des membres inférieurs). Depuis 2007, en partenariat avec l'université de Melbourne, nous avons acquis le logiciel IVAN® et l'agrément permettant son utilisation en recherche clinique et épidémiologique a été obtenu en 2008. Dans un premier article, nous avons mis en évidence une relation linéaire entre calibre artériel et veineux et fonction rénale mesurée par des méthodes gold standard (filtration glomérulaire mesurée par la clairance de 99mTc-DTPA et ratio albuminurie/créatinurie) sur 80 sujets de la cohorte de médecine interne-hypertension artérielle de l'hôpital Lapeyronie, suggérant des déterminants communs de ces lésions précoces d'organes cibles. Dans un deuxième article, nous avons tout d'abord confirmé le lien entre dilatation veineuse rétinienne et inflammation systémique, puis observé une relation entre calibre artériel étroit et stress oxydatif sur les participants de la cohorte POLA (pathologies oculaires liées à l'âge). Cela est d'une importance particulière car cela suggère que la microcirculation rétinienne, dont des associations avec la macrocirculation carotidienne et cardiaque ont été retrouvées, serait particulièrement sensible au stress oxydatif et à l'inflammation, de façon indépendante des facteurs de risques cardiovasculaires. Dans un troisième article, nous avons retrouvé une relation entre malnutrition biologique et dilatation veineuse rétinienne sur les participants de la cohorte POLA. Cela suggère que des remaniements microcirculatoires précoces pourraient être un mécanisme associé à l'augmentation du risque cardiovasculaire observé chez les sujets âgés souffrants de malnutrition. Les caractéristiques techniques du logiciel IVAN® limitent sa généralisation en médecine, mais son utilisation permet d'approfondir les connaissances sur les déterminants des variations de calibre des vaisseaux de la rétine. Le futur challenge des études sur la vascularisation rétinienne utilisera probablement l'étude de la géométrie vasculaire rétinienne afin d'améliorer la compréhension de microcirculation humaine
Retinal photography, by allowing a direct observation of retinal vessels, may thus constitute a practical and noninvasive method for the examination of early changes in human microcirculation. Since 1999-2000, IVAN ® software allows for a "semi-automatic" retinal vascular caliber analysis. In the literature, changes in the caliber of retinal vessels have been shown to reflect the cumulative effects of birth weight, genetic factors, aging process, cardiovascular risk factors, renal function, and inflammation. In meta analyses from epidemiological studies, wider retinal venules and narrower arterioles were associated with an increased risk of coronary heart disease in women and an increased risk of global cardiovascular mortality, while wider retinal venular caliber predicted stroke. The aim of the current research is thus to improve the knowledge of retinal vascular calibers determinants in subjects free of clinical evidence of atherosclerosis (either stroke or coronary and peripheral artery disease). In 2007, Melbourne University provided us IVAN ® software and the agreement for its use in clinical and epidemiological research was obtained in 2008. In a first article, an inverse linear relationship between retinal arterial and venous caliber and renal function measured with gold standard methods (glomerular filtration rate from urinary clearance of 99mTc-DTPA and urinary albumin ⁄ creatinine ratio.) was observed in 80 subjects from the cohort of internal medicine-arterial hypertension-Lapeyronie hospital, suggesting common determinants of these preclinical target organ damages. In a second article, we first confirmed the relationship between a wider retinal venular caliber and inflammation, as well as provided evidence for a novel association between wider retinal arteriolar caliber and oxidative stress quantified by GPx-3 activity in the participants of the POLA (Pathologies Oculaires Liées à l'Age) cohort. This finding is of particular importance as it suggests that retinal microvasculature, which has been related to carotid arterial stiffness and cardiac remodeling, may be particularly sensitive to systemic oxidative stress and systemic inflammation, independently of known cardiovascular risk factors. In a third article based on POLA cohort participants, a retinal venular dilatation appears to be strongly associated with malnutrition biomarkers (albumin and transthyretin). This suggests that early microvascular changes may be one of the mechanisms associated with the observed increased risk of cardiovascular disease among elderly subjects with malnutrition. Technical characteristics of IVAN® software limit its generalization in medicine, but its improved our knowledge about the caliber of retinal vessels changes. The future challenge for retinal microcirculation research will probably use parameters of retinal vascular geometry for a better understanding of human microcirculation

L'objectif de ce projet consiste à identifier des molécules fluorescentes, naturellement présentes dans les cellules, et dont l'évolution de leur concentration sera représentative du comportement métabolique de cellules en suspension. Ces molécules pourront servir au suivi du métabolisme cellulaire en temps réel durant une culture. Un besoin pour ce type d'outils se fait sentir afin de pouvoir développer et optimiser des bioprocédés, dont ceux utilisant des cellules végétales indifférenciées en suspension. La première étape fut la sélection et la caractérisation expérimentale de 11 molécules candidates à l'aide d'un spectrophomètre équipé d'un monochromateur quadruple. Après la réalisation des empreintes optiques des molécules, 16 zones d'intérêt dans le spectre d'autofluorescence furent identifiées et suivies dans le temps. Les signaux de la suspension complète, du milieu et des cellules filtrées furent analysés afin d'identifier 10 marqueurs métaboliques, caractérisés par 10 couples de longueurs d'ondes corrélés à des variables de culture. Cette méthode a permis d'identifier dix marqueurs métaboliques dans la suspension complète et laisse entrevoir la possibilité de plusieurs autres dans le milieu et les cellules filtrées. Le fait que certains marqueurs puissent se valider entre eux rajoute à la puissance de cette méthode. Il a donc été démontré que l'autofluorescence des cellules de plante indifférenciées en suspension contient assez d'information pour permettre le suivi de la croissance cellulaire en temps réel. La prochaine étape sera donc de valider ces marqueurs sur d'autres types de cellules.

Les triacylglycérols (TAG), principaux lipides de stockage énergétique, présentent une grande diversité structurelle due à la variété des acides gras les composant. Cette diversité s'étend à la distribution des isotopes lourds au sein de ces molécules, influencée par les fractionnements isotopiques lors de leur biosynthèse. Bien que les profils d'acides gras soient couramment utilisés comme biomarqueurs métaboliques, la composition isotopique 13C composé-spécifique ou positionnelle des acides gras individuels reste peu explorée. Au cours de la thèse, une nouvelle méthode par GC-IRMS a permis de mesurer avec précision les rapports isotopiques du 13C dans les acides gras séparés et en particulier les acides gras à courte chaîne (C4 à C12), non observés jusqu’à présent. Une méthodologie utilisant la RMN 13C quantitative a été mise en place pour déterminer la composition intramoléculaire des acides gras. Cette analyse demande un travail de préparation important concernant la séparation et purification des acides gras. Une nouvelle approche a été développée concernant l’expression des résultats de la composition isotopique sur une échelle « absolue » et non relative, en mettant en place le concept de référence isotopique intramoléculaire. À l'aide de ces méthodes analytiques avancées, l'étude a permis d’analyser systématiquement la composition isotopique des acides gras de divers produits laitiers, particulièrement sur différenciation des laits bio/conventionnels grâce à la teneur en 13C des acides butyrique et caprylique. D’une manière générale, les données isotopiques obtenues ont été soumises à des analyses chimiométriques pour étudier les corrélations isotopiques et décrypter les mécanismes de biosynthèse des acides gras. En développant ces méthodes analytiques avancées, cette thèse vise à fournir des outils novateurs pour la science alimentaire et la santé
Triacylglycerols (TAGs), the main energy storage lipids, exhibit a high structural diversity due to the variety of fatty acids composing them. This diversity extends to the distribution of heavy isotopes within these molecules, influenced by isotopic fractionations during their biosynthesis. Although fatty acid profiles are commonly used as metabolic biomarkers, the compound-specific or positional 13C isotopic composition of individual fatty acids remains poorly explored. During the thesis, a new GC-IRMS method allowed to accurately measure the 13C isotopic ratios in separated fatty acids and in particular short-chain fatty acids (C4 to C12), not observed until now. A methodology using quantitative 13C NMR was implemented to determine the intramolecular composition of fatty acids. This analysis requires significant preparation work concerning the separation and purification of Fatty acids. A new approach was developed concerning the expression of the results of the isotopic composition on an "absolute" and not relative scale, by setting up the concept of intramolecular isotopic reference. Using these advanced analytical methods, the study allowed to systematically analyze the isotopic composition of fatty acids of various dairy products particularly on the differentiation of organic/conventional milks thanks to the 13C content of butyric and caprylic acids. In general, the isotopic data obtained were subjected to chemometric analyses to study the isotopic correlations and decipher the mechanisms of fatty acid biosynthesis. By developing these advanced analytical methods, this thesis aims to provide innovative tools for food science and health

Les industries de traitement du phosphate dans le but de produire des engrais phosphatés, très présentes dans la zone côtière sud du Grand Sfax en Tunisie, sont à l’origine d’émissions atmosphériques et de rejets de déchets ; en l’occurrence du phosphogypse chargés de contaminants métalliques. La contamination des sols qui en résulte est une contamination persistante. Dans le but de mieux comprendre les effets de la contamination par les métaux engendrés par cette activité industrielle, une attention particulière a été portée sur une espèce d’importance économique, le palmier dattier Phoenix dactylifera. Le présent travail avait pour objectifs d'étudier la germination des graines et la variété Deglet Nour dans différents contextes de contamination métallique aux moyens de techniques de biotechnologie végétale impliquant la recherche in silico et la culture in vitro de vitroplant et à l’aide de deux approches. Une approche individuelle intégrative qui s’est servie de nombreuses mesures de biomarqueurs morphologiques et biochimiques chez l’espèce étudiée exposée à divers stress métalliques. Une deuxième approche, plus moléculaire et mécanistique avait pour but d’identifier des gènes qui répondent à une exposition au Cd, ou au Cu, ou au Cr capables de prédire les voies métaboliques impliquées. Cette seconde approche, basée sur l’exploitation d’une banque de cDNA de la variété Deglet Nour a permis l’identification de gènes de chélateurs et transporteurs de métaux. Le suivi des niveaux d’expression de ces gènes chez des plantes placées dans des conditions d’expositions métalliques variées a permis de mieux comprendre les mécanismes de détoxication des métaux mis en œuvre
The phosphate processing industries for the production of phosphate fertilizers, which are present in the southern coastal zone of the Grand Sfax in Tunisia, caused atmospheric emissions and waste discharges i.e., phosphogypsum loaded with metal contaminants. The resulting contamination of soils is a persistent contamination. In order to better understand the effects of metal contamination caused by this industrial activity and ultimately to propose measures for the rehabilitation and/or ecological restoration of the sites but also because of its economic importance, particular attention has been paid on the palm date (Phoenix dactylifera). The aim of this work was to study seed germination and growth of the Deglet Nour variety in various metal contamination contexts by means of plant biotechnology techniques involving in silico research and in vitro culture of vitroplant. Two approaches have been performed. An individual integrative approach that used numerous measurements of morphological and biochemical biomarkers in date palm exposed to various metal stresses. A second approach, more molecular and mechanistic, was performed to identify genes that respond when plants are exposed to Cd, Cu, or Cr which help for the prediction of the metabolic pathways that are affected by contaminants or involved in detoxification processes. This second approach, based on the exploitation of a cDNA library of the Deglet Nour variety, allowed the identification of genes coding for metal chelators and transporters. Monitoring of the levels of expression of these genes made it possible to better understand the detoxification mechanisms of metals in the palm date

Il existe des interactions profondes entre les fonctions rénales et cardiaques. Un dysfonctionnement de l'un ou l'autre de ces deux organes entraîne un dysfonctionnement du second. Ces interactions entre coeur et rein sont regroupées sous le terme de syndromes cardio-rénaux. Les biomarqueurs sont, par définition des indicateurs objectivement mesurés d'un processus biologique normal, d'un processus pathologique ou d'une réponse pharmacologique à une intervention thérapeutique. Les marqueurs biologiques dont très utiles à l'exploration des phénomènes pathologiques cardiaques et rénaux. En pratique clinique, la fonction rénale est quotidiennement estimée à partir de biomarqueurs de filtration glomérulaire, la créatinine et la cystatine C en premier lieu. Dans l'exploration des fonctions cardiaques, des évolutions importantes ont eu lieu ces dernières années. Au niveau analytique, des améliorations significatives des performances ont abouti à la mise sur le marché de méthodes dites hypersensibles de mesure de la troponine. De plus de nouveaux marqueurs explorant de nouveaux aspects physiopathologiques de la dysfonction cardiaque sont également intensément étudiés, tels que les marqueurs de fibrose (ST2 soluble, galectine-3). Après une revue de la bibliographie des biomarqueurs rénaux et cardiaques, ce travail s'attache à l'étude de l'optimisation de l'usage des biomarqueurs rénaux et cardiaques, tout d'abord par la maîtrise des procédés analytiques puis dans l'utilisation de ceux-ci en pratique clinique.Dans une première partie consacrée aux marqueurs rénaux, nous cherchons à optimiser l'utilisation des marqueurs permettant d'estimer au mieux le débit de filtration glomérulaire, meilleur index connu de la fonction rénale. En pratique clinique, le débit de filtration glomérulaire est estimé à partir de la créatinine. Au niveau analytique, nous montrons dans ce travail que les méthodes colorimétriques, basées sur la réaction de Jaffé, devraient désormais être abandonnées au profit des méthode enzymatiques. Ces résultats sont illustrés dans différentes populations de patients, une cohortes issue des bases de données hoispitalières ainsi qu'une population de patients cirrhotiques. Chez ces derniers,la créatinine présente d'importantes limites en tant que marqueur de filtration glomérulaire, en particulier en raison d'une diminution de la masse musculaire. La cystatine C représente dans ce contexte une alternative intéressante puisque ce marqueur n'est pas dépendant de la masse musculaire. Des algorithmes utilisant la cystatine C, seule ou en association avec la créatinine ont récemment été proposés dans la litérrature.Dans une seconde partie, nous nous interressons aux marqueurs cardiaques. Les troponines cardiaques sont des protéines présentes au niveau de l'appareil contractile du cardiomyocyte, relarguées dans la circulation en cas de nécrose cellulaire. L'arrivée récente de méthodes capables de mesurer des concentrations circulantes dans une part importante de la population saine a obligé d'une part à un contrôle strict des procédés analytiques par les fabricant et d'autre part à une adaptation des cliniciens afin de tirer partie des nouvelles informations apportées par ces marqueurs dans différentes populations présentant des élévations chroniques (sujets âgés, insuffisants rénaux chroniques) ou aiguës (cinétiques post infarctus du myocarde). Enfin, une étude concernant le ST2 soluble, marqueur émergent de fibrose dans l'insuffisance cardiaque est également présentée.En conclusion, l'optimisation de l'usage des biomarqueurs s'oriente à l'heure actuelle vers des stratégies multimarqueurs, comme l'association créatinine et cystatine C dans l'estimation du débit de filtration glomérulaire ou le développement de scores pronostics associant troponine, peptides natriurétiques et ST2 soluble dans l'insuffisance cardiaque
Profound interactions exist between cardiac and renal functions. Acute or chronic dysfunction of an organ may induce acute or chronic dysfunction of the other. These complex interactions have been grouped under the term cardiorenal syndrome.A Biomarker is defined as a characteristic that is objectively measured and evaluated as an indicator of normal biological processes, pathogenic processes, or pharmacologic responses to a therapeutic intervention. Biological markers are useful for the exploration of pathological renal and cardiac phenomenon. In clinical practice, renal function is estimated from glomerular filtration markers, mainly creatinine and cystatin C. Much progress has recently been made recently toward exploration of cardiac dysfunction. From an analytical point of vue, improvement in measurement of cardiac troponine led to the so-called hypersensitive cardiac troponin assays. Furthermore, new markers of cardiac dysfunction are under initensive inverstigation. These markers(soluble ST2, galectin-3) provide information regarding specific pathophysiological pathways, such as fibrosis.After a review of the litterature regarding cardiac and renal biomarkers, this work aims at optimize the interpretation of abovementioned biological markers.In the fist part, consacred to renal markers, this work tries to optimize the estimation of glomerular filtration rate, firstly regarding analytical process then in clinical practice. Glomerular filtration rate is in clincal practice derived from creatinine level. Analytically, our work indaicates that compensated Jaffe methods for the measurement of creatinine should be replaced with enzymatic ones, which are muche more performant. These conclusions have been drawn in different populations, from hospital databases and in cirrhotic patients. In this population , creatinine as a filtration marker suffers from important limitations, mainly beacause of the loss of muscle mass observed in these patients. Cystatin C is an alternative filtration marker whose level is independent of muscle mass. Some algorithms predicting glomerular filtration rate from cystatin C, sole or in association with creatinine have recently been proposed.The second part of this work is consacred to cardiac markers. Cardiac troponins , proteins which are part of the contractile apparatus, are released in the blood flow in case of necrosis. The recent improvement of analytical methods, enabling measurement of cardiac troponine levels in at leats 50% of a healthy reference population require a precise control of manufacturing process. Furthermore, hypersensitive troponins require from physician an exact interpretation in patients with chronic (elderly, chronic kidney disease patients) or acute (post myocardial infarction kinetics) elevation. A study regarding soluble ST2, a n emerging marker of cardiac fibrosis, is also presentedOptimization of the use of biomarkers move nowadays toward multimarkers strategies as illustrated by approaches combining cystatin C with creatinine for estimating glomerular filtration rate or the development of scores for predicting mortality risk in heart failure patients based on cardiac troponins, natriuretic peptides and soluble ST2

Les profils métabolomiques d’acides aminés (AA) sanguins d’individus obèses présentent des niveaux élevés d’acides aminés à chaîne ramifiée (AACR) possiblement en lien avec une altération des enzymes de leur catabolisme dans le tissu adipeux. Nous avons étudié les profils d’AA sanguins associés à l’obésité viscérale et aux facteurs de risque cardiométabolique ainsi que l’expression des gènes et l’abondance protéique des enzymes du catabolisme des AACR dans les tissus adipeux d’un échantillon de femmes ayant divers degrés d’adiposité. Nous avons démontré que les femmes obèses présentaient des niveaux d’AACR, de glutamate et de tyrosine augmentés. De plus, les taux circulants d’AACR étaient associés positivement aux marqueurs d’homéostasie du glucose et d’adiposité totale et sous-cutanée tandis que le glutamate et l’acylcarnitine C3 étaient associés positivement à l’aire de tissu adipeux viscéral et aux niveaux de triglycérides sanguins. L’expression et l’abondance protéique des enzymes du catabolisme des AACR étaient abaissées dans le tissu adipeux omental des femmes obèses. Les résultats de cette étude suggèrent que les concentrations sanguines d’AACR, de tyrosine et de glutamate sont plus élevées chez les individus obèses. Cette élévation des taux plasmatiques pourrait être associée à une diminution de l’expression et de l’abondance protéique des enzymes responsables du catabolisme des AACR, principalement observée dans les tissus adipeux omentaux des individus obèses.
Metabolomic profiling of obese individuals revealed high blood levels of branched-chain amino acids (BCAA) possibly linked to altered adipose tissue BCAA catabolism. We examined plasmatic AA profiling linked with visceral obesity and cardiometabolic risk factors as well as gene expression and protein abundance of BCAA-catabolizing enzymes in adipose tissue of lean-to-obese women. We showed that obese women had significantly higher circulating BCAA, glutamate and tyrosine levels. Moreover, circulating BCAA levels were positively related to glucose homeostasis variables in addition to total and subcutaneous adiposity markers while glutamate and C3 acylcarnitine levels were positively associated with visceral adipose tissue area and triglycerides. Obese women had lower expression and protein levels of BCAA-catabolizing enzymes in visceral adipose tissue specifically. The results of this study suggest that plasma concentrations of BCAA, tyrosine and glutamate are elevated in obese individuals. This could be associated with a reduction in expression and protein abundance of BCAA-catabolizing enzymes mainly observed in omental adipose tissue of obese individuals.

Le syndrome d’apnées obstructives du sommeil (SAOS) est associé à de nombreuses co-morbidités métaboliques et cardiovasculaires. L’hypoxie intermittente chronique, une des composantes du SAOS, induit des mécanismes intermédiaires délétères tels que stress oxydatif, inflammation, insulino-résistance ou encore dyslipidémie, à l’origine de ces comorbidités. Ces mécanismes intermédiaires sont également communs à d’autres pathologies respiratoires chroniques telles que la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) et le syndrome d’obésité hypoventilation (SOH).L’hypoxie intermittente et les mécanismes intermédiaires associés sont aussi à l’origine de l’existence et de la progression de la stéatopathie métabolique (« non alcoholic fatty liver disease »). Ce lien entre pathologies respiratoires chroniques et atteinte hépatique est un mécanisme essentiel mais plus récemment étudié des co-morbidités dans le SAOS et la BPCO. Différents biomarqueurs cardiométaboliques ont donc été étudiés dans ces pathologies respiratoires chroniques à la fois pour caractériser les co-morbidités et l’atteinte systémique et pour apprécier l’impact de différentes thérapeutiques. La première partie de cette thèse sera consacrée à une revue systématique des différents biomarqueurs cardio-métaboliques liés à chacune de ces 3 pathologies respiratoires chroniques : SAOS, BPCO et SOH.Le traitement du SAOS par pression positive continue (PPC) a un effet bénéfique sur les symptômes fonctionnels liés à cette pathologie. Cependant, l’impact de la PPC sur d’autres conséquences cardio-métaboliques délétères du SAOS reste encore à démontrer par des essais randomisés contrôlés, notamment sur l’atteinte hépatique.Dans la seconde partie de cette thèse, nous détaillerons l’impact de la PPC sur les différents marqueurs cardiométaboliques du SAOS à l’aide d’une revue systématique puis d’une étude randomisée contrôlée sur l’impact de la PPC sur les marqueurs d’atteinte hépatique.Par ailleurs, les patients atteints de SAOS, BPCO ou SOH reçoivent du fait de leur polypathologie (multimorbidité) des traitements médicamenteux multiples qui visent à contrôler au mieux les co-morbidités. Il est donc primordial de considérer la prise en charge globale de ces patients du point de vue de leurs traitements instrumentaux (PPC et ventilation non invasive) mais aussi en considérant l’impact des traitements médicamenteux associés. En effet, les traitements médicamenteux peuvent interférer avec la sévérité de la pathologie elle-même et impacter les biomarqueurs liés aux comorbidités associées. La troisième partie de cette thèse sera consacrée à l’étude d’un antihypertenseur chez le patient SAOS et envisagera l’influence des médicaments sur la pertinence de l’usage des bicarbonates comme marqueurs diagnostiques du SOH.En conclusion, nous insisterons sur la nécessité d’une prise en charge intégrée multi systémique et d’une prise en charge personnalisée de ces patients
Obstructive sleep apnea (OSA) is associated with related metabolic and cardiovascular comorbidities. Chronic intermittent hypoxia the hallmark of OSA induces deleterious intermediary mechanisms such as oxidative stress, systemic inflammation, insulin resistance and dyslipidemia. Cardiovascular and metabolic comorbidities are also key features of other chronic respiratory diseases such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and obesity hypoventilation syndrome (OHS). Chronic hypoxia and deleterious intermediary mechanisms also trigger occurrence and progression of non alcoholic fatty liver disease. This link between chronic respiratory diseases and liver injury is observed through modifications of specific liver biomarkers in OSA and COPD. A variety of cardiometabolic biomarkers have been studied for stratification of cardio-metabolic risk and assessing treatment impact in chronic respiratory diseases. The first part of this PhD thesis is a systematic review of cardio-metabolic biomarkers in 3 respiratory diseases: OSA, COPD and OHS.Continuous positive airway pressure (CPAP) the first line therapy for OSA improves symptoms and quality of life. However, CPAP effects on cardio-metabolic consequences remains still debated. In the second part of the PhD thesis, we will address CPAP impact on different cardiometabolic biomarkers and more specifically in markers of liver injury by reporting original results of a randomized controlled trial (RCT).Polypharmacy is usual in patients with OSA, COPD or OHS. Beyond CPAP or non invasive ventilation treatment, it is essential address the contribution of associated medications. Indeed, pharmacological treatments can interfere with the severity of the disease and control of associated comorbidities. The third part of the thesis will present a RCT evaluating Bosentan in hypertensive OSA patients and will present how medications for comorbidities decrease bicarbonate diagnosis value for OHS.We will conclude by underlining the crucial importance of personalized medicine and integrated care in chronic respiratory diseases

En statistiques, l'analyse en composantes principales (ACP) est une technique couramment utilisée afin de détecter la présence de processus gérant une base de données, c'est-à-dire des principaux axes de variation des données. Toutefois, on se contente trop souvent d'exécuter l'algorithme et d'interpréter directement les résultats sans analyses postérieures concernant la stabilité ou la généralisation des résultats. Pourtant, comme toute mesure statistique prélevée sur un échantillon, l'ACP peut présenter des résultats spécifiques à l'échantillon et difficilement rendre compte de la population étudiée. Il est donc important de développer des analyses complémentaires nous permettant d'évaluer la stabilité des résultats de l'ACP et de déterminer si, oui ou non, les résultats tirés de l'échantillon sont dignes de confiance. On construira et mettra cette nouvelle routine à l'épreuve en étudiant deux sujets distincts tant par leur nature que par leur complexité. On étudie en un premier temps le syndrome métabolique, syndrome considéré comme un facteur important dans le développement du diabète et des maladies cardiovasculaires. Ensuite, on étudie un phénomène beaucoup plus complexe et surtout moins bien défini que le syndrome métabolique, le processus physiologique du vieillissement.