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| Effets du Benzo[a]Pyrène sur les déterminants mitochondriaux et sur les caractéristiques des vésicules extracellulaires, contenant ou non une mitochondrie, dans le modèle endothélial HMEC-1. (Effects of Benzo[a]Pyrene on mitochondrial determinants and on the characteristics of extracellular vesicles, with or without mitochondria, in the human endothelial HMEC-1 model.) Guillouzouic, Joan - (2025-12-16) / Université de Rennes - Effets du Benzo[a]Pyrène sur les déterminants mitochondriaux et sur les caractéristiques des vésicules extracellulaires, contenant ou non une mitochondrie, dans le modèle endothélial HMEC-1.
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Langue : Français, Anglais Directeur(s) de thèse: Le Ferrec, Eric; Lavau, Catherine Discipline : Biologie cellulaire, biologie du développement Laboratoire : IRSET Ecole Doctorale : SVS Classification : Médecine et santé Mots-clés : Benzo[a]pyrène, Récepteur aux Hydrocarbures Aromatiques, Mitochondries, Vésicules Extracellulaires, Mito-VE, Stress-Induced Mitochondrial Hyperfusion
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Résumé : L’exposition aux polluants environnementaux tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) constitue un enjeu majeur de santé publique. Parmi eux, le Benzo[a]Pyrène (B[a]P), considéré comme le prototype de ces composés, est le seul HAP classé cancérigène avéré. Cette thèse visait à explorer les réponses cellulaires de la lignée endothéliale humaine HMEC-1 exposée à une concentration réaliste de B[a]P. Les résultats montrent qu’à cette dose, le B[a]P perturbe l’homéostasie mitochondriale sans induire immédiatement la mort cellulaire. Il déclenche une phase transitoire d’élongation mitochondriale et de surproduction d’ATP, caractéristiques du phénomène de Stress-Induced Mitochondrial Hyperfusion (SIMH), mécanisme adaptatif de résistance, possiblement régulé par le facteur de transcription NRF2. La seconde partie du travail révèle que les cellules HMEC-1 sécrètent physiologiquement des vésicules extracellulaires (VE) contenant des mitochondries entières (Mito-VE), dont la sécrétion est amplifiée par le B[a]P. Cette induction des Mito-VE est possiblement liée à l’élimination des mitochondries altérées, un processus appelé mitophagie sécrétoire. Par ailleurs, deux sous-populations de Mito-VE ont été identifiées, renfermant respectivement des mitochondries polarisées ou dépolarisées et régulées différemment par un mécanisme dépendant du récepteur P2X7 (rP2X7). Enfin, les VE produites par les cellules HMEC-1 contiennent et produisent de l’ATP, suggérant une boucle autocrine ATP/rP2X7 pouvant renforcer leur biogenèse, mais aussi promouvoir une réponse pro-inflammatoire. Ces résultats révèlent la dynamique mitochondriale et la libération de Mito-VE comme des marqueurs précoces du stress endothélial induit par le B[a]P, reliant le contrôle de qualité mitochondriale, la communication intercellulaire et la vectorisation de la toxicité des polluants via les VE. Abstract : Exposure to environmental pollutants such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) represents a major public health concern. Among them, Benzo[a]Pyrene (B[a]P), considered the prototype of these compounds, is the only PAH classified as a confirmed human carcinogen. This thesis aimed to investigate the cellular responses of the human endothelial cell line HMEC-1 exposed to a realistic concentration of B[a]P. The results show that at this dose, B[a]P disrupts mitochondrial homeostasis without immediately inducing cell death. It triggers a transient phase of mitochondrial elongation and ATP overproduction, characteristic of the Stress-Induced Mitochondrial Hyperfusion (SIMH) phenomenon, an adaptive resistance mechanism possibly regulated by the transcription factor NRF2. The second part of this work reveals that HMEC-1 cells physiologically secrete extracellular vesicles (EVs) containing intact mitochondria (Mito-EVs), whose secretion is amplified upon B[a]P exposure. This induction of Mito-EVs may be linked to the elimination of damaged mitochondria through a process known as secretory mitophagy. Moreover, two distinct subpopulations of Mito-EVs were identified, containing either polarized or depolarized mitochondria, and differentially regulated by a mechanism dependent on the P2X7 receptor (rP2X7). Finally, EVs produced by HMEC-1 cells were found to contain and generate ATP, suggesting an autocrine ATP/rP2X7 loop that could enhance their biogenesis while also promoting a pro-inflammatory response. Overall, these findings identify mitochondrial dynamics and Mito-EV release as early markers of B[a]P-induced endothelial stress, linking mitochondrial quality control, intercellular communication, and pollutant toxicity vectorization through EVs. | |||