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Physiologie, physiopathologie, biologie systémique médicale
/ 13-09-2019
Peyronnet Benoit
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Objectifs : Décrire les spécificités des troubles vésico-sphinctériens des patients spina bifida, leur impact sur la mortalité et l’intérêt d’outils diagnostiques alternatifs à l’urodynamique pour l’évaluation du régime de pression vésicale dans cette population. Méthodes : une cohorte prospective a été utilisée pour décrire les troubles vésico-sphinctériens des patients spina bifida et une étude épidémiologique nationale sur la base PMSI a été effectuée pour évaluer l’implication des causes urologiques sur la mortalité de cette population. Une étude prospective a été menée pour évaluer le rôle des marqueurs urinaires et de la radiomique dans l’évaluation du régime de pression vésicale chez les patients spina bifida. Résultats: Les troubles vésico-sphinctériens se caractérisent par la forte prévalence de troubles de la compliance et haut régime de pression vésicale. Les pathologies urologiques sont ainsi la première cause de mortalité des patients spina bifida en France. Le TIMP 2 et le MMP-2 urinaire ont associés à l’hypocompliance vésicale et le TIMP 2 urinaire a des performances diagnostiques légèrement supérieure aux paramètres urodynamiques pour l’atteinte du haut appareil urinaire. Le profil des marqueurs urinaires em cas d’hyperactivité détrusorienne diffèrent entre les spina bifida et les autres pathologies neurologiques en particulier pour les marqueurs de remodelage de la matrice extracellulaire tel le TGFβ-1. La radiomique, en particulier l’analyse de texture scanner est associé à certains paramètres urodynamiques et pourrait permettre l’évaluation du régime de pression vésicale chez les patients spina bifida. Conclusion: Les patients spina bifida présentent des troubles vésico-sphinctériens singuliers et sévères dont le remodelage de la matrice extracellulaire semble être un déterminant physiopathologique important. Un évaluation multimodale du régime de pression vésicale incluant les biomarqueurs urinaires et la radiomique pourrait permettre d’optimiser la prise en charge.
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Toxicologie
/ 02-12-2022
Petitjean Kilian
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L'utilisation intensive des pesticides génère une contamination des denrées alimentaires, une exposition de l’Homme à ces contaminants environnementaux et un problème de santé majeur. L'EFSA a établi pour chaque pesticide une dose journalière admissible (DJA), qui est un seuil de sécurité théorique pour la santé humaine. Néanmoins, la DJA ne tient pas compte des effets cumulatifs potentiels des cocktails de pesticides. Le premier objectif de cette étude était d'évaluer les effets d'un mélange de pesticides fréquemment retrouvé dans l'alimentation humaine (chlorpyriphos, diméthoate, iprodione, imazalil, diazinon, manèbe, mancozèbe) dans des modèles hépatocytaires in vitro. En utilisant des cellules HepaRG différenciées, nous avons mis en évidence un effet cytotoxique majeur du cocktail suite à une exposition unique à de faibles concentrations extrapolées à partir de la DJA. De plus, nous avons démontré que la toxicité de ce cocktail est portée par les dithiocarbamates (Mn-EBDC), le manèbe et le mancozèbe, qui contiennent du manganèse. Une exposition aiguë au cocktail, Mn-EBDC ou chlorure de manganèse (MnCl2) induit une surproduction d’espèces réactives de l’oxygène, qui a conduit à la mort cellulaire par apoptose. Nous avons également montré une surcharge intracellulaire/mitochondriale de manganèse concomitante à une diminution intracellulaire des niveaux de zinc suite à une exposition au manèbe ou au MnCl2. Enfin, une co-exposition avec du chlorure de zinc (ZnCl2) a partiellement restauré les niveaux intracellulaires/mitochondriaux de manganèse et prévient la toxicité induite par les Mn-EBDC. Dans une seconde étude, nous avons utilisé un modèle de stéatose des cellules HepaRG induite par les acides oléique et stéarique et démontré que l'exposition chronique au mélange pesticide, Mn-EBDC ou MnCl2 aggravait la stéatose induite par ces acides gras (AG) en l'absence de cytotoxicité. Le mécanisme impliquait une absorption accrue de AG et l'inhibition de la sécrétion de VLDL. De plus, nous avons constaté que l'exposition à des concentrations non cytotoxiques du mélange de pesticides ou de MnCl2 (≤ADI/10) réduisait fortement l'expression et les activités enzymatiques des CYP2E1, CYP3A4 ou CYP2B6. Fait intéressant, ces inhibitions étaient associées à une réduction de l'expression des régulateurs transcriptionnels PXR et CAR des CYP. Les altérations des expressions et des activités des enzymes de phase I par le mélange de pesticides réduisaient le catabolisme du diazinon. L’ensemble de ces résultats a démontré que les expositions aux dithiocarbamates et au MnCl2 produisent des effets cytotoxiques et altèrent les métabolismes des lipides et des xénobiotiques dans les hépatocytes humains in vitro.
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Biologie et sciences de la santé
/ 11-12-2017
Cavey Thibault
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Les pathologies du métabolisme du fer, dont les surcharges en fer, se caractérisent par une grande variabilité de leur expression phénotypique pour des étiologies similaires. Les mécanismes de cette variabilité ne sont pas pleinement identifiés. L’existence d’interrelations entre le fer et d’autres métaux pourrait y contribuer. L’objectif de ce travail, réalisé chez la souris, a été de préciser les interactions entre le métabolisme du fer et ceux d’autres métaux. Nous avons : i) montré que le fond génétique des souris module le métabolisme d’autres métaux, en sus du fer ; et ii) identifié des liens entre les paramètres de ces métaux en situation physiologique. Nous avons également mis en évidence, dans des modèles de souris surchargées en fer par supplémentation exogène ou bien du fait d’une déficience en hepcidine (le régulateur du métabolisme systémique du fer), un lien fort entre le métabolisme du fer et ceux du molybdène et du manganèse particulièrement au niveau splénique. Ces résultats suggèrent que des mécanismes de régulation, pouvant impliquer de façon directe ou indirecte l’axe hepcidine / ferroportine, pourraient être partagés entre le fer, le molybdène et le manganèse. Le rôle de l’hepcidine devra être précisé. Les explorations dynamiques in vivo avec les isotopes stables constituant une approche possible pour mieux comprendre les mécanismes du métabolisme du fer, nous avons caractérisé la répartition des isotopes stables du fer (par le ratio isotopique 56Fe/54Fe) dans les tissus liés à son métabolisme. Ceci nous a permis de confirmer la variation du ratio isotopique 56Fe/54Fe entre les organes, et de mettre en évidence un fractionnement isotopique du fer différent selon les fonds génétiques de souris au niveau hépatique. Ces résultats montrent ainsi l’importance de prendre en compte cette caractéristique essentielle dans les études métaboliques visant à mieux comprendre le métabolisme du fer et ses liens avec celui d’autres métaux, dans un contexte physiologique ou pathologique.
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Nutrition et pathologies métaboliques
/ 08-02-2023
Guerbette Thomas
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L’obésité et le surpoids provoquent la mort de 4 millions de personnes chaque année des suites des complications associées. L’inflammation systémique de bas-grade à l’origine des troubles métaboliques observés dans l’obésité a été associée à une dysbiose et des perturbations de l’homéostasie intestinale. Cette dernière est notamment soutenue par la fonction mitochondriale des cellules épithéliales intestinales (CEI) qui pourrait être altérée par la consommation d'un régime riche en lipides, par le biais d’une modification de leur métabolisme lipidique et/ou par la production de métabolites bactériens délétères. L’objectif de cette thèse était de déterminer si la consommation d’un régime obésogène modifie la fonction mitochondriale des CEI. Ce travail montre que la consommation d’un tel régime chez la souris modifie la fonction mitochondriale des cellules épithéliales jéjunales et coliques et augmente la perméabilité intestinale, via des mécanismes différents selon le segment intestinal et l’environnement auquel les CEI sont exposées. Dans le jéjunum, les données in vivo montrent que l’accumulation lipidique entérocytaire induite par la consommation d’un régime obésogène perturbe la dynamique mitochondriale, marquée par une diminution du nombre de mitochondries et de l’expression du régulateur de la biogénèse mitochondriale Pgc1a, ainsi que la capacité oxydative. Cette altération de la bioénergétique des CEI est associée à une augmentation de la prolifération, à une diminution du phénotype mature des CEI et à une expression plus élevée de Cldn2, claudine permissive pouvant contribuer à l’augmentation de la perméabilité jéjunale. Les données in vitro sur la lignée d’entérocytes IPEC-J2 montrent que les altérations de bioénergétique des CEI sont provoquées par le mélange des acides gras du régime à forte concentration, acides gras qui présentent cependant des effets différents selon leur nature. Les acides gras palmitique et stéarique provoquent ainsi une dysfonction mitochondriale et une augmentation de la perméabilité intestinale contrairement aux acides gras laurique et myristique. Dans le côlon, les acides gras du régime ne sont pas absorbés par les cellules épithéliales coliques (CEC), qui par ailleurs ne présentent pas de modification du métabolisme lipidique. En revanche, la consommation d’un régime obésogène augmente l’abondance des Desulfovibrionaceae et les concentrations en sulfides dans l’environnement luminal colique, de façon associée à une augmentation de la perméabilité colique. Le traitement d’organoïdes coliques murins avec des sulfides a permis de valider l’hypothèse de leur impact direct sur la fonction mitochondriale des CEC. De plus, l’exposition aigue de mitochondries isolées de CEC murines à des sulfides provoque une diminution de l’activité du complexe IV de la chaîne de respiration mitochondriale et contribue à expliquer la dysfonction mitochondriale induite par le régime obésogène au niveau colique. L’ensemble de ces travaux indique que la restauration de la fonction mitochondriale des CEI et des CEC, par le biais de composés nutraceutiques innovants, permettrait de rétablir l’homéostasie intestinale et ainsi limiter le développement des complications liées à l’obésité.
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Biologie cellulaire, biologie du développement
/ 03-12-2019
Metlej Perla
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Notre laboratoire a établi et caractérisé la lignée d’hépatome humain HepaRG constituée de cellules progénitrices bipotentes capables de se différencier en hépatocytes et cholangiocytes, et d’une fraction de cellules souches cancéreuses (CSC-H). Ces cholangiocytes et CSC-H constituent de nouveaux modèles pertinents pour des études fondamentales et l’évaluation de nouvelles voies thérapeutiques ciblant ces cellules hépatiques. Les objectifs de mon projet étaient d’identifier des peptides ciblant les hépatocytes humains, les cholangiocytes et les CSCs par la technique de phage display et d’évaluer leur(s) effet(s) biologique(s). Par cette approche, nous avons identifié 1 peptide présentant une très forte liaison aux cholangiocytes et 3 peptides se fixant aux CSC-H. Le peptide 11 qui se fixe aux cholangiocytes présente une homologie partielle avec des protéines membranaires bactériennes. Nous avons établi un modèle d’infection de cholangiocytes par les bactéries de la souche Providencia Stuartii et montré que le peptide 11 inhibe l’internalisation de ces bactéries par ces cellules. D’autre part, les 3 peptides (Pep-55, 60,114) qui ciblent les CSC-H induisent des changements morphologiques lorsqu’ils sont ajoutés au milieu de culture des cellules HepaRG suggérant une activité biologique régulation la prolifération, la diffférenciation et/ou l’adhésion cellulaire. En conclusion, nous avons identifié des peptides nouveaux qui pourraient constituer des outils d’étude et de ciblage des cholangiocytes et des CSC-H.
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Nutrition et pathologies métaboliques
/ 23-03-2022
Bergeat Damien
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La dérivation gastrique de type Roux-en-Y (RYGBP) est une des interventions de référence dans la prise en charge médico-chirurgicale de l’obésité. Ses mécanismes ne sont pas encore tous élucidés et son impact spécifique sur le contrôle du comportement alimentaire reste à approfondir. L’objectif de cette thèse était la mise au point d’un modèle de RYGBP chez le miniporc Yucatan obèse puis la réalisation d’une étude transversale intégrative des effets spécifiques du RYGBP sur l’axe microbiote-intestin-cerveau. Nous avons émis l’hypothèse que le RYGBP induirait des modifications de cet axe et que les réponses cérébrales à la stimulation sucrée en imageries fonctionnelles dans les zones impliquées dans le comportement alimentaire lui seraient liées. Nous avons montré que la perte de poids induite par le RYGBP ou une chirurgie SHAM modulait différemment les réponses frontostriatales lors d’une stimulation sucrée orale témoignant d’un traitement hédonique et d’un contrôle inhibiteur différents. L'expression des gènes cérébraux impliqués dans les systèmes sérotoninergiques et cannabinoïdes a été affectée par le RYGBP. Le microbiote cæcal ainsi que le métabolome plasmatique ont été profondément modifiés par le RYGBP. L'intégration des données avec une analyse WGCNA a permis d'identifier de fortes interactions entre certaines familles de bactéries et métabolites liés pour certaines spécifiquement au RYGBP et pour d’autres aux réponses cérébrales en IRM fonctionnelle. Notre modèle représente une belle opportunité d'améliorer, par des analyses intégratives et systémiques, nos connaissances sur les changements neurocognitifs et métaboliques complexes induits par le RYGBP. Des analyses et études supplémentaires sont nécessaires pour explorer la dynamique de ces adaptations dans le temps, au décours de l’intervention et à long terme.
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Cancérologie
/ 13-04-2022
Lelou Elise
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Les catécholamines jouent un rôle dans des processus physiopathologiques hépatiques. Néanmoins, une forte activité du système nerveux sympathique, en sécrétant les catécholamines, peut contribuer à la progression tumorale de certains types de cancer. Il semblerait que le carcinome hépatocellulaire (CHC), un cancer primitif du foie, en fasse également partie. Ainsi, le but de cette étude est de déterminer les principaux mécanismes pouvant être responsables des effets des catécholamines en utilisant des hépatocytes-HepaRG tumoraux et des hépatocytes humains en culture primaire. Des techniques de biologie moléculaire et des analyses transcriptomiques ont été utilisées. Les hépatocytes-HepaRG expriment les récepteurs α1A- et β2-adrénergiques et métabolisent effectivement les catécholamines. Ces dernières stimulent dans notre modèle une réponse inflammatoire avec production d’interleukine 6, une prolifération cellulaire, une transition épithélio-mésenchymateuse de type II, un remodelage matriciel, une angiogenèse/hypoxie, une résistance à l’anoïkis et potentiellement une reprogrammation métabolique. La régulation de la sécrétion de la bile semble également altérée, avec la répression gènes clés et l’augmentation du nombre des canalicules biliaires. Cette étude souligne le rôle des catécholamines dans la progression des CHC via la stimulation de processus notamment retrouvés lors de la régénération hépatique ou les maladies chroniques du foie telles que la fibrose.
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Neurosciences, éthologie
/ 19-12-2018
Gautier Yentl
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L’exposition au régime occidental (Western diet, WD) pendant les périodes critiques du développement est considérée comme un facteur majeur dans l’apparition de l’obésité, notamment morbide, dont le traitement de référence lorsque toutes les autres stratégies (e.g. régime) ont échoué reste la chirurgie bariatrique. Mais la lourdeur de la procédure, associée à certains risques et échecs, justifie le développement de thérapies alternatives. Pour cela, il est essentiel de bien connaître les phénotypes neurocognitifs régulant le comportement alimentaire. L’objectif de cette thèse était d’étudier la dynamique neuro-comportementale hédonique et cognitive d’individus jeunes adultes ayant été exposés au WD soit pendant la période périnatale (projet SLK), soit à l’adolescence (projet HOS), à la fois sur le miniporc (SLK+HOS) et chez l’Homme (HOS). Pour le projet HOS, les tests ont été menés sur des individus normopondéraux (humain et porc), obèses (porc), puis après une perte de poids induite par une restriction calorique associée ou non à un bypass gastrique (porc). Nous avons utilisé des approches psycho-comportementales (tests, questionnaires) et de l’imagerie cérébrale (TEP, SPECT, IRMf). Chez le miniporc, l’exposition périnatale au WD confère un phénotype cérébral « obèse » et augmente la susceptibilité des descendants au stress, tandis que l’exposition à l’adolescence induit un phénotype cérébral évoquant les troubles addictifs tout en altérant la mémoire de travail. L’étude pilote humaine a permis d’identifier les aires cérébrales recrutées en situation de choix alimentaire posant un dilemme, en particulier le cortex cingulaire et le fusiforme-occipital. L’obésité provoque des attitudes anxio-dépressives associées au grignotage. La perte de poids rétablit un comportement normal et montre une régulation attentionnelle cérébrale en réponse au sucre. Une modulation neuronale par les hormones digestives et/ou le microbiote est fortement soupçonnée. Les analyses physiologiques, histologiques et métabolomiques programmées en perspective de ce travail de thèse devraient apporter des réponses précieuses pour comprendre comment l’axe microbiote-intestin-cerveau est impliqué dans ces modulations neurocognitives induites par le régime et les variations de poids.
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Biologie et sciences de la santé
/ 21-12-2017
Peltier Lucas
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Les surcharges en fer, qu’elles soient d’origine génétique ou secondaire, favorisent la baisse de densité minérale osseuse et par conséquent l’apparition d’une ostéoporose. Des liens entre surcharge en fer et perte osseuse ont pu être établis in vivo et in vitro, néanmoins les mécanismes mis en jeu, notamment sur la cellule ostéoblastique, restent incomplètement caractérisés. Notre objectif a donc été de préciser les mécanismes cellulaires conduisant à l’altération du phénotype et de l’activité ostéoblastique observée en présence d’un excès de fer. La réalisation préalable d’une étude transcriptomique sur la lignée ostéoblastique humaine MG-63 nous a permis d’identifier plusieurs gènes susceptibles de voir leur niveau d’ARNm régulé par le fer. Il a été fait l’hypothèse que ces différents gènes pouvaient être impliqués dans la survenue des pertes osseuses observées au cours des surcharges en fer. Ainsi l’expression du gène SPNS2, dont la protéine permet l’export de la Sphingosine-1-Phosphate (S1P), a été identifiée comme potentiellement induite par un excès de fer. Les relations entre l’expression du gène SPNS2 et un excès de fer ont ainsi été investiguées et les résultats obtenus ont mis en évidence une augmentation fer-dépendante de l’ARNm du gène SPNS2 dans la lignée MG-63, non retrouvée dans d’autres types cellulaires. Cette caractérisation nous a ainsi conduits à déterminer, dans la lignée MG-63, l’impact fonctionnel d’une exposition au fer sur l’export cellulaire de la S1P. Nous avons donc pour cela mis au point une méthode d’étude basée sur une stratégie « fluxomique » nous permettant d’évaluer l’efflux de la S1P au moyen d’un outil de spectrométrie de masse. Nos résultats objectivent une diminution des capacités de synthèse et d’export de la S1P en présence de fer et ceci malgré la surexpression du gène SPNS2. La diminution concomitante de l’expression du récepteur S1PR1 et du gène COL1A1 codant pour la chaîne α du collagène de type I suggère un impact fonctionnel de la baisse de concentration en S1P extracellulaire sur la cellule MG-63. La mise en évidence, dans un modèle ostéoblastique, d’une altération fer-dépendante de l’axe de signalisation S1P/S1PR ouvre de nouvelles perspectives quant à la compréhension des mécanismes mis en jeu lors des pertes osseuses associées aux surcharges en fer.
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Nutrition et pathologies métaboliques
/ 24-05-2022
Weill Pierre
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Les concepts de « santé unique (One Heath) » et de « santé globale » s’intéressent à la santé de l’homme en lien avec la santé des animaux et des écosystèmes. Nos études (de 1995 à 2021) ont d'abord démontré une amélioration de la santé des animaux quand leur alimentation contient plus d’Omega 3 (ALA de l’herbe et du lin) comparativement à une alimentation à base de maïs et de soja. Ces rations riches en ALA réduisent aussi l’impact environnemental de l’élevage. Les produits de ces animaux contiennent moins d’AG saturés (AGS) et plus d'oméga 3. L’apport de produits alimentaires de ces élevages (laits, viandes, œufs) en substitution aux produits standards améliore l’alimentation de l’homme dans le sens des recommandations des ANC puis son profil lipidique sanguin en AG. Cette amélioration de l'alimentation s'accompagnait d'une amélioration du l’IMC (Indice de masse corporelle), de l’insulinémie, de la cholestérolémie chez des volontaires sains, obèses ou diabétiques. Cela suggère qu’une alimentation avec plus d’oméga 3 pourrait aider dans la prise en charge de ces pathologies. Au regard des enjeux de santé animale, réchauffement climatique, et pour la prévention de maladies épidémiques non infectieuses (obésité, diabète de type 2, maladies cardiovasculaires ou neuro-dégénératives), notre travail indique qu'une amélioration de la santé des écosystèmes et des animaux bénéficie à la santé des hommes. Nous proposons l'utilisation de plusieurs indicateurs de « santé unique » dans les chaînes de production. La baisse du ratio LA / ALA dans les rations animales et du ratio C16 : 0 / oméga 3 dans l’alimentation humaine seraient de bons indicateurs de la qualité des lipides alimentaires. Enfin, dans un objectif de prévention chez l'homme, nous proposons un indicateur documenté et facilement dosable : la concentration sanguine en oméga 3 dans le sang total à jeun. Nous proposons la mise en place d’une étude chez l'homme.
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