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Dissertations / Theses on the topic 'Cellular respiration'
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Liimatta, E. (Erkki). "Intracellular calcium, preconditioning and regulation of cellular respiration in heart." Doctoral thesis, University of Oulu, 2010. http://urn.fi/urn:isbn:9789514260865.
Full textAbstract:
Abstract
Heart muscle has to work constantly throughout the life and its energy metabolism is heavily dependent on a continuous supply of oxygen. Energy metabolism must be effectively regulated to meet the demands of changing workloads in different circumstances. If the oxygen supply is interrupted, the function of the heart is easily disturbed and cells injured. Calcium metabolism is of great importance in these pathological conditions.
In this thesis respiratory regulation was studied by non-destructive optical methods in mouse heart. The myoglobin-deficient mouse was used as an experimental model to avoid the artefact caused by intracellular myoglobin. Results show that increased consumption of energy and oxygen lead to concomitant reduction of cytochrome aa3 and oxidation of flavoproteins. This finding supports the view that cell respiration in intact myocardium is dominantly regulated at the level of the respiratory chain.
The intracellular Ca2+ accumulation during ischemia is one of the major causes of irreversible ischemia-reperfusion injury. Ischemic preconditioning (IPC) has been shown to protect the heart muscle significantly from ischemic damage. In this thesis Ca2+ accumulation during ischemia and reperfusion was studied in perfused rat heart using Fura-2 as a fluorescent Ca2+ indicator. As there is a significant decrease in intracellular pH during prolonged ischemia, the pH-dependency of Fura-2 signal was taken into account. It was found that IPC attenuates Ca2+accumulation during ischemia and this was connected to a decrease in mitochondrial membrane potential. Both IPC and the pharmacologically induced preconditioning with the mitoKATP opener diaxozide were shown to be associated with increased production of superoxide monitored by means of lucigenin chemiluminescence. The superoxide production correlated with the oxidation-reduction state of flavoproteins.
We also describe here a method for measuring of intracellular free Ca2+ in mouse heart during ischemia by simultaneous monitoring of Fura-2 and the pH probe BCECF fluorescence by means of dual wavelength excitation of both probes. The paradoxical decrease of Fura-2 fluorescence during ischemia indicating decreasing intracellular Ca2+ concentration was due to the pH effect on the dissociation constant of the Fura-2-Ca2+ complex. When the pH-dependency of Fura-2 was compensated, an extensive Ca2+ accumulation during ischemia was detected. Much of the previous literature on this subject must be re-evaluated because the pH-dependency of intracellular Ca2+ probes has been largely overlooked.
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Robertson, Laura, LaShay Jennings, Scott Honeycutt, Karin Keith, and Chih-Che Tai. "Photosynthesis and Cellular Respiration (LS1): A Hands-On Approach for Grades 6–12." Digital Commons @ East Tennessee State University, 2016. https://dc.etsu.edu/etsu-works/770.
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Robertson, Laura, LaShay Jennings, Kari Eubanks, and Scott Honeycutt. "Photosynthesis and Cellular Respiration (LS1): A Hands-On Approach Supporting the NGSS and ELA CCSS." Digital Commons @ East Tennessee State University, 2017. https://dc.etsu.edu/etsu-works/1313.
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Presley, Tennille D. "Electron paramagnetic resonance (EPR) oximetry as a quantitative tool to measure cellular respiration in pathophysiological conditions." Columbus, Ohio : Ohio State University, 2007. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc%5Fnum=osu1187014988.
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Cui, Xiaoyu. "Regulation of Cellular Bioenergetics by Na/K-ATPase." University of Toledo Health Science Campus / OhioLINK, 2016. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=mco1481294995657855.
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Vo, Thi Thanh Phuong. "An investigation of the use of concept mapping in teaching and learning cellular respiration in a Vietnamese university." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape17/PQDD_0007/MQ37656.pdf.
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Pape, Jenny Adele. "Characterizing the Function of PAS kinase in Cellular Metabolism and Neurodegenerative Disease." BYU ScholarsArchive, 2019. https://scholarsarchive.byu.edu/etd/8552.
Full textAbstract:
The second identified substrate of PAS kinase discussed is Pbp1. The human homolog of Pbp1 is ataxin-2, mutations in which are a known risk factor for amyotrophic lateral sclerosis (ALS). As diet and sex have been shown to be important factors regarding PAS kinase function, they also are strong contributing factors to ALS and are extensively reviewed herein. Pbp1 is known to be sequestered by PAS kinase under glucose depravation, and it can sequester additional proteins along with it to regulate different cellular pathways. To shed light on the pathways affected by Pbp1, we performed a yeast two-hybrid assay and mass spectrometry, identifying 32 novel interacting partners of Pbp1 (ataxin-2). We provide further analysis of the direct binding partner Ptc6, measuring mitophagy, mitochondrial content, colocalization, and respiration. This work elucidates novel molecular mechanisms behind the function of PAS kinase and yields valuable insights into the role of PAS kinase in disease.
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Winger, Alison Marie. "Impact of 4-hydroxy-2-nonenal in Arabidopsis mitochondria." University of Western Australia. Biochemistry and Molecular Biology Discipline Group, 2007. http://theses.library.uwa.edu.au/adt-WU2007.0121.
Full textAbstract:
[Truncated abstract] A range of biotic and abiotic stresses increase levels of reactive oxygen species (ROS) in plants due to perturbations of chloroplast and mitochondrial metabolism and the generation of ROS in defence responses. The polyunsaturated fatty acids of membrane lipids are susceptible to ROS induced peroxidation yielding various aldehydes, alkenals and hydroxyalkenals including the cytotoxic compound 4-hydroxy- 2-nonenal (HNE). HNE has the potential to cause substantial oxidative damage in cells via its reactivity with sulfhydryl groups of cysteine (Cys) and lipoic acid, the imidazole group of histidine (His) and the ?-amino group of lysine (Lys) protein residues. Analysis of the components of the plant respiratory electron transport chain to HNE revealed a particular susceptibility to inhibition of activity of the alternative oxidase (Aox). Incubation with HNE prevented dimerisation of Aox protein, suggesting that one site of modification was the conserved cysteine residue involved in dimerisation and activation of this enzyme (Cys1). However, a naturally occurring isoform of Aox lacking Cys1 and unable to dimerise, LeAox1b from tomato, was equally sensitive to HNE inhibition, showing that other amino acid residues in Aox also interact with HNE and are likely responsible for inactivation of the enzyme. ... The broader impact of HNE on the whole Arabidopsis mitochondrial proteome was examined by use of various 2-dimensional gel separation techniques coupled with use of HNE-adduct antibodies. 32 proteins involved in a number of mitochondrial functions were found to be susceptible to modification by HNE, including components of the electron transport chain, the TCA cycle, as well as proteins involved amino acid metabolism and stress-responses. Implications of modification of these proteins by HNE are discussed. As HNE is produced in vivo during oxidative stress, the profile of mitochondrial targets of HNE was examined from Arabidopsis cell cultures exposed to various oxidative stress inducers. Menadione and hydrogen peroxide induced oxidative stress throughout the cell, while antimycin A initiated a mitochondrial targeted stress. A differential profile of mitochondrial proteins was observed to be modified by HNE in the various treatments. These results also showed that induction of stress within a whole cell can impact lipid peroxidation within the mitochondria. Overall, this work showed the presence and production of HNE in plant cells, and that HNE, both exogenous and endogenous, has the ability to modify a specific subset of mitochondrial proteins. In several cases this HNE modification was shown to have functional or structural consequences.
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Aebig, Trudy J. "Cell cycle-dependent association of plectin 1b regulates mitochondrial morphology and function." University of Cincinnati / OhioLINK, 2011. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1307440587.
Full text
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Moda, Bruno Spinetti. "Estudos do gene nuclear MSC6 envolvido na tradução mitocondrial em Saccharomyces cerevisiae." Universidade de São Paulo, 2016. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/87/87131/tde-23012017-141051/.
Full textAbstract:
A mitocôndria é um componente essencial para a célula eucariótica, sendo que mutações que comprometam seu funcionamento podem causar as doenças mitocondriais. Estudos a respeito da biogênese mitocondrial para compreender seu funcionamento são importantes para que seja possível elaborar novas formas de tratamento. Saccharomyces cerevisiae é considerada o melhor modelo de estudo de biogênese mitocondrial. Neste trabalho, estudamos o gene nuclear MSC6, de S. cerevisiae, que foi capaz de suprimir a mutação dominante produzida no gene HER2/QRS1, um gene essencial no processo de tradução mitocondrial. A proteína codificada por MSC6 não tinha função conhecida. Verificamos sua presença na matriz mitocondrial, e que a sua ausência prejudica o processo respiratório. Também verificamos uma possível interação de Msc6p com Fmt1p, uma enzima envolvida no início do processo de tradução mitocondrial. Ficou clara a participação de Msc6p no processo traducional mitocondrial, mas novos estudos serão necessários para determinar sua função específica.Mitochondria is necessary in many cellular processes, therefore, compromised mutations of its operation can cause severe damage to the cell, known as mitochondrial disorders. Thus is necessary the realization of mitochondrial biogenesis studies in order to fully understand its functioning in health and disease. Mitochondria biogenesis studies are favored in Saccharomyces cerevisiae. In this work, we have studied the MSC6 nuclear gene of S. cerevisiae that was able to suppress the HER2/QRS1 dominant mutant, another essential gene for the mitochondrial translation process. Msc6p has a PPR protein motif likely associated to RNA binding but with unknown function. We discovered that Msc6p is localized in the mitochondrial matrix, also that disruption of MSC6 implies in respiratory. We also find a possible interaction between Msc6p and Fmt1p, an enzyme required for mitochondrial translation initiation. In conclusion, is clear the role of MSC6 in the mitochondrial translational process, but further studies are required to indicate the specific function of Msc6p.
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Bandeira, Simone Cristina Borges. "Identificação funcional e estrutura genômica de genes nucleares associados à atividade da citocromo C oxidase de Paracoccidioides brasiliensis." Universidade de São Paulo, 2009. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/42/42132/tde-29102009-122827/.
Full textAbstract:
O Paracoccidioides brasiliensis é agente etiológico da paracoccidioidomicose, uma micose sistêmica prevalente na América Latina. Este fungo é termodimórfico vivendo na forma de micélio em temperatura ambiente (25ºC) e sob a forma de levedura entre 35 e 37ºC. Neste trabalho identificamos e estudamos 15 novos genes de P. brasiliensis envolvidos na expressão do complexo da citocromo c oxidase mitocondrial (COX). Os genes PbCOX6, PbCOX17, PbCOX19 e PbOXA1 são capazes de substituir a função de seus homólogos nos respectivos mutantes de S. cerevisiae. Os genes analisados são modulados durante o processo de transição morfológica tanto de micélio para levedura quanto de levedura para micélio, evidenciando a importância dos genes relacionados á respiração celular para o estabelecimento da patogenicidade do fungo. Análise da estrutura genômica destes genes indica a presença de introns e evidências de processamento alternativo dos genes. Demonstou-se a produção de compostos bioativos sideróferos em P. brasiliensis sendo detectada sua secreção em meios sólidos e líquidos.Paracoccidioides brasiliensis is the ethologic agent of the paracoccioidomycose, a systemic mycosis prevalent in Latin American. This is a thermo dimorphic fungus living in the mycelium form at room temperature (25ºC) and in the yeast form between 35 ºC e 37 ºC. In this work we identified and study fifteen (15) new P. brasiliensis genes involved in the mitochondrial cytochrome c oxidase expression (COX). The genes PbCOX6, PbCOX17, PbCOX19 e PbOXA1 were able to functionally replace its homologues in the respective S. cerevisiae null mutant. All P. brasiliensis genes analyzed have their expression modulated during the morphologic transition from mycelium to yeast as well as from yeast to mycelium. This observation highlighted the importance of the respiration related genes in the fungus pathogenicity establishment. Genomic structure analyzes of these genes confirmed introns presence as well as evidenced the alternative splicing occurrence. It was demonstrated bioactive compounds siderofore production in P. brasiliensis been detected siderofore secretion in the solids and liquid medium.
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Gomes, Fernando. "A síntese de coenzima Q e a estabilidade de DNA mitocondrial em Saccharomyces cerevisiae." Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/42/42132/tde-19092012-103914/.
Full textAbstract:
Mutantes respiratórios de Saccharomyces cerevisiae podem apresentar uma ampla variedade de instabilidade do mtDNA. Nós analisamos diferentes classes de mutantes e observamos uma elevada instabilidade nos mutantes que não possuem a coenzima Q (CoQ) funcional. O objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos das alterações no estado redox da coenzima Q sobre a estabilidade do mtDNA de diferentes linhagens de S. cerevisiae. No mutante Dcoq10, que sintetiza CoQ não funcional, a inativação das NADH desidrogenases individuais Ndi1p e Nde1p, resultou numa menor instabilidade do mtDNA, acompanhada por uma diminuição na taxa de liberação de peróxido de hidrogênio (H2O2). Por outro lado, a super-expressão de Nde1p aumentou a instabilidade do mutante Dcoq10. A inativação das NADH desidrogenases na linhagem Dcoq4, deficiente na síntese da CoQ, não reduziu a instabilidade do mtDNA. Juntos, os resultados indicam que alterações no estado de oxido-redução da coenzima Q influenciam a estabilidade do mtDNA, provavelmente através da produção de espécies reativas de oxigênio.Saccharomyces cerevisiae respiratory mutants can show a wide range of mtDNA instability. We analyze different classes of mutants and observed a higher instability among mutants lacking a functional coenzyme Q (CoQ). The aim of this study was to evaluate the effects of alterations in the redox state of coenzyme Q on the stability of mtDNA mitochondrial in different strains of Saccharomyces cerevisiae. In Dcoq10 mutant, which synthesizes CoQ nonfunctional, inactivation of individual NADH dehydrogenases Ndi1p Nde1p has shown a decreased mtDNA instability, which was accompanied by a decrement in the rate of hydrogen peroxide (H2O2) release. Moreover, overexpression of Nde1p increased instability Dcoq10 mutant. The inactivation of individual NADH dehydrogenases in Dcoq4 strain which is deficient in the synthesis of CoQ, did not reduce the instability of the mtDNA. All the results indicate that changes in the redox state of coenzyme Q influence the stability of mtDNA, probably by the production of reactive oxygen species.
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Arens, Daniel Kurt. "Evolution and Selection: From Suppression of Metabolic Deficiencies to Bacteriophage Host Range and Resistance." BYU ScholarsArchive, 2021. https://scholarsarchive.byu.edu/etd/8957.
Full textAbstract:
The evolution and adaptation of microorganisms is so rapid it can be seen in the time frame of days. The root cause for their evolution comes from selective environmental pressures that see organisms with beneficial mutations survive otherwise deadly encounters or outperform members of its population who fail to adapt. This does not always result in strict improvement of the individual as in the case of antibiotic resistant bacteria who often display fitness tradeoffs to avoid death (see Reviews [1-3]). For example, when an ampicillin resistance gene (ampC) containing plasmid that is occasionally found in the wild was transformed into S. typhimurium the bacteria had slower growth and impaired invasiveness [4]. In another example, capreomycin use with mycobacteria resulted in lower binding of the drug to the ribosome through mutations in rRNA methylase TlyA 16S rRNA, which decreases the overall fitness of the mycobacteria [5]. The evolutionary interactomes between bacteria and antibiotics do not end there, as antibiotic resistant bacteria often accumulate compensatory mechanisms to regain fitness. These range in effect with some altering individual cellular pathways and others having systemic affects [1]. My work has focused on the intersection of diabetes and related antibiotic resistant bacterial infections. Diabetes is one of the leading health issues in the United States, with over 10% of the adult population and over 26% of the elderly diagnosed (American Diabetes Association) [6]. Herein I further characterize the molecular pathways involved in diabetes, through the study of PAS kinase (PASK) function. PAS kinase is a serine-threonine protein kinase which regulates the pathways disrupted in diabetes, namely triglyceride accumulation, metabolic rate (respiration), adiposity and insulin production and sensitivity [7-9]. In this study I specifically focus on the effects of PAS kinase and its substrate, USF1/Cbf1p, and how their altered metabolic deficiencies can be suppressed using yeast cells. Through this study I further characterized the molecular function of USF1/Cbf1p through the identification of putative co-transcriptional regulators, identify novel genes involved in the regulation of respiration, and uncover a function or a previous uncharacterized protein, Pal1p. Part of the diabetes healthcare challenge results from the wide range of diseases that are associated with diabetes, including obesity [10, 11], renal failure [12, 13], neuropathies and neurodegeneration [14, 15], endocrine dysfunctions [16, 17], and cancers [18]. In addition, diabetes is a leading cause of lower limb amputations, due to poor circulation and the prevalence of ulcers [19-21], many of which are antibiotic resistant [22-25]. Phage therapy, based on the administration of bacterial viruses, is a viable option for the treatment of these diseases, with our lab recently isolating bacteriophages for several clinical cases. In the second half of my thesis, I present the study of the adaptation of bacteriophages to their hosts as well as report contributions of local ecology to their evolution.
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Beraud, Nathalie. "La bioénergétique systémique moléculaire des cellules cardiaques : importance de la structure et de l’organisation cellulaire pour la régulation de la respiration mitochondriale." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10101.
Full textAbstract:
Le but de cette étude a été d'analyser l'importance des interactions intracellulaires et de l'organisation structurale pour la régulation de l'énergétique cellulaire. Tout d'abord, nous avons analysé les bases théoriques de l'application des théories classiques de la diffusion pour les processus intracellulaires. Puis, dans les cardiomyocytes adultes et les cellules HL-I ayant une organisation structurale différente, nous avons analysé en détail la dynamique mitochondriale en utilisant les méthodes de microscopie confocale et d'analyse d'image, et la cinétique de la régulation de la respiration en utilisant la technique des cellules perméabilisées, d'oxygraphie et de spectrophotométrie. Nous avons trouvé que dans les cardiomyocytes adultes, les mitochondries sont arrangées de façon régulière grâce au cytosquelette et sans phénomène de fusion ou fission. La configuration de la membrane interne fluctue de façon rapide (états orthodoxes-condensés), ceci est expliqué par le mécanisme de marche aléatoire et par le fonctionnement des transporteurs métaboliques. Dans les cellules HL-l, les mitochondries bougent rapidement aves des phénomènes de fusion et fission. Dans les cardiomyocytes, la respiration et les flux d'énergie sont contrôlés par la CK afin de surmonter les restrictions de la diffusion des nucléotides adényliques. Dans les cellules HL-l, le control de la respiration par la Cr est absent et remplacé par l'HK. Les approches de la bioénergétique des systèmes moléculaires permettent de mieux comprendre la compartimentation métabolique et les mécanismes de régulation de la respiration dans les cellules résultant des interactions des structures intracellulaires et leurs composantsThe airn of this study was to analyze the importance of intracellular interactions and the structural organization for the regulation of cellular energy. First, we analyzed the theoretical basis for the application of classical theories of regulation for intracellular processes. Then, in adult cardiomyocytes and HL-I cells with a different structural organization, we analyzed in detail the mitochondrial dynamics using the methods of confocal microscopy and image analysis, and the kinetics of the regulation of respiration using the permeabilized cells technique, oxygraphy and spectrophotometric methods. We found that in adult cardiomyocytes, mitochondria are localized very regularly thanks to the cytoskeleton and without phenomenon of fusion or fission. The configuration of the inner membrane fluctuates so fast (condensed state and orthodox state), this is explained by the random walk mechanism and the functions of metabolic transporters. Ln the HL-I cells, mitochondria are in rapid continuous movement involving fusion and fission phenomena. Ln cardiomyocytes, respiration and energy fluxes are controlled by the CK to overcome restrictions on the diffusion for adenine nucleotides. Ln the HL-I cells, the control of respiration by Cr is absent and is replaced by HK. The approaches to molecular systems bioenergetics can better understand the metabolic compartimentation and mechanisms of respiration regulation in cells resulting from the interactions of intracellular structures and their components
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Théron, Michaël. "Effets de la pression sur la respiration cellulaire chez le poisson." Brest, 2000. http://www.theses.fr/2000BRES3107.
Full text
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Mercier, Béatrice. "Bol d’Air Jacquier® : évaluation des effets biologiques et antiradicalaires de terpènes peroxydés." Dijon, 2008. http://www.theses.fr/2008DIJOS019.
Full textAbstract:
Le but du Bol d’Air Jacquier® est d’assurer une respiration cellulaire équilibrée, quels que soient le degré de pollution, le lieu, l’âge, le mode de vie ou les conditions physiologiques de celui qui le respire. Le principe de fonctionnement de l’appareil est de fournir un extrait naturel de pin peroxydé (pinènes), sous forme inhalable. Par un jeu chimique de liaisons faibles entre les terpènes, les hémoglobines, et de l’oxygène tétravalent, l’appareil améliorerait l’oxygénation cellulaire. Notre travail bibliographique a consisté à résumer ce qui est connu de l’action de l’appareil, des terpènes de pins, de l’oxygène, ainsi que des causes et conséquences de l’hypoxie. Notre travail de recherche a mis en évidence que : le Bol d’Air® met à disposition des cellules une quantité accrue d’oxygène, - les terpènes de pins sont inhalés, hydroxylés puis excrétés dans les urines, l’apport d’oxygène par l’appareil ne génère pas de stress oxydatif. Que ce soit par des dosages classiques d’antiradicalaires ou par les méthodes innovantes (KRL et RESEDA), nous mettons en évidence les capacités du Bol d’Air® à induire une protection antiradicalaire, dose-dépendante, qui ne contrarie pas les protections antioxydantes existantes. Ces qualités se retrouvent aussi bien in vivo qu’ex vivo. Cette protection passe préférentiellement par la constitution et/ou la protection de réserves antiradicalaires circulantes, particulièrement chez les organismes âgés. Par ailleurs, nous avons pu mettre en évidence une action particulière de l’appareil sur le métabolisme reliée à la glutathion réductase, et son action positive sur les hémoglobines glyquées. D’autres expérimentations ont permis d’affiner les conditions d’utilisation du Bol d’Air®. Enfin, nous terminons ce mémoire par l’examen des nombreuses voies de recherches possibles pour comprendre l’impact de l’appareil sur les organismes, allant de la lutte contre les cellules immortelles à l’aide à l’entraînement des sportifsThe aim of the Bol d’Air Jacquier® device is to provide a balanced cellular oxygenation, regardless the degree of pollution, place, age, lifestyle or physiological conditions of those who breathes it. It is used to provide a natural extract of peroxidizing terpens (with a majority of pinenes), in gaseous and inhalable form. With several light chemical links between terpens, haemoglobin and tetravalent oxygen, the device would improved cellular oxygenation. Our bibliographical work consisted in summarizing what is known about the device, the terpens oil, oxygen and finally the causes and consequences of hypoxia. Our research work consisted in highlighting that : The Bol d’Air Jacquier ® may increase cells oxygenation. Terpens oil are inhaled, hydroxylated and excreted in the urines. Oxygen provided by the device does not generate oxidative stress. On the contrary, whether by conventional antioxidant evaluations or innovative methods (KRL and RESEDA), we demonstrated the ability of the Bol Air® to induce an antioxidant effect, dose-dependent, which does not adversely the antioxidant protections existing. These qualities are found as well in vivo as ex vivo. The way of protection could be the stocking up and/or the protection of circulating antioxidant reserves, especially among elder bodies. In addition, we could highlight a specific action of the Bol d'Air on the metabolism related to glutathione reductase, and its positive action on glycated haemoglobin. Other experiments have enabled us to clarify the conditions of use of the device. Lastly, we finish this paper by examining the many possible axes of research to assess the impact of the device on organisms, ranging from the fight against the immortal cells to the supporting of the training of athletes
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Bulot, Suzy. "Optimisation de la respiration du nitrate à travers l'organisation de ses acteurs." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0091.
Full textAbstract:
La respiration est un processus fondamental qui doit être optimisé en réponse aux besoins cellulaires et aux conditions environnementales. Il a été démontré que la localisation subcellulaire dynamique du complexe nitrate réductase (NR) chez la bactérie E. coli est un moyen efficace de contrôler le flux d’électrons au cours la respiration nitrate.Pendant ma thèse, deux questions ont été posées : (i) Quels sont les facteurs moléculaires impliqués dans le mécanisme de localisation de la nitrate réductase ? (ii) Comment rendre compte de l’augmentation du flux d’électron dans la chaîne respiratoire lorsque le complexe est localisé aux pôles de la cellule ?Dans un premier temps, j’ai développé un crible génétique visant à identifier le ou les facteurs impliqués dans l’organisation spatiale de la nitrate réductase. En parallèle, j’ai mis en place une approche d’immunoprécipitation visant à identifier des protéines en interaction avec la NR lorsque celle-ci est localisée aux pôles. Cette approche associée à des expériences de microscopie à fluorescence nous ont permis de démontrer le regroupement de la formiate déshydrogénase FdnGHI avec la NR en condition de respiration nitrate expliquant l’importance de l’organisation spatiale de la NR pour l’efficacité de la chaîne respiratoire. Dans cet interactome, nous avons également identifié des acteurs impliqués dans l’homéostasie du NO qui est une molécule toxique dont la production est associée à l’optimisation de la respiration nitrate. Ainsi, le regroupement d’acteurs impliqués dans la chaîne de transfert d’électrons et dans l’homéostasie du NO semble être la clef du maintien de l’équilibre efficacité et toxicitéRespiration is a fundamental process that must be optimized in response to metabolic demand and environmental changes. It has recently been demonstrated that dynamic subcellular localization of the respiratory complex nitrate reductase in E. coli is an efficient mean to control the electron flux during nitrate respiration, known to be crucial for gut colonization by enterobacteria when inflammation occurs.During my PhD, I focused on two key questions: (i) What are the molecular factors involved in the localization mechanism of nitrate reductase? (ii) How to account for the increase of the electron flux in the respiratory chain when the complex is localized at the cell poles? First, I designed a genetic screen aiming at identifying the underlying factor(s) involved in the spatial organization of nitrate reductase. Concomitantly, I implemented an immunoprecipitation approach to identify protein interacting with nitrate reductase when localized at the poles. Using this approach and fluorescence microscopy, we demonstrated the clustering of formate dehydrogenase FdnGHI and nitrate reductase at the poles under nitrate respiring condition. These data provide a mechanistic explanation on the importance of subcellular organization towards nitrate respiration efficiency. In this specific interactome of nitrate respiring condition, we also identified factors involved in NO homeostasis, a toxic compound resulting from the maximization of nitrate respiration. Hence, the clustering of actors involved in electron transfer and NO homeostasis seems to be the key to maintain the balance between maximizing electron flux and the resulting toxicity
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Tiivel, Toomas. "Etude du contrôle de la respiration mitochondriale des cellules musculaires : rôle de la membrane externe." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2002. http://www.theses.fr/2002GRE10091.
Full text
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Benard, Giovanni. "Etude de l'expression de défauts d'activité de la chaîne respiratoire mitochondriale : analyse des mécanismes de compensation au niveau de la mitochondrie et de la cellule." Bordeaux 2, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR21365.
Full textAbstract:
Ce travail s'intéresse à l'étude des oxydations phosphorylantes et les répercussions d'un défaut de la chaîne respiratoire sur (i) les flux énergétiques mitochondriaux, (ii) l'organisation du réseau mitochondrial, (iii) la biogenèse mitochondriale. Nous avons montré qu'en réponse à un défaut enzymatique spécifique, comme c'est le cas dans les pathologies mitochondriales, le flux des oxydations phosphorylantes reste constant grâce à des compensations au niveau de l'ajustement de l'état redox du cytochrome c et du co-enzyme Q. Dans des cellules vivantes, l'inhibition de l'activité de la chaîne respiratoire induit un remodelage de l'architecture de la mitochondrie, nous proposons un modèle descriptif des signaux métaboliques impliqués. Enfin, nous observons une augmentation de la quantité de mitochondrie dans le muscle de patient atteint de déficits sévères. Ce phénomène de biogenèse mitochondriale est dépendant de la production intracellulaire d'oxyde nitrique. L'ensemble de ces résultats décrivent l'expression séquentielle du défaut d'activité de la chaîne respiratoire et mettent en évidence plusieurs mécanismes de compensation jouant un rôle dans la physiopathologie mitochondrialeThis work concerns the study of mitochondrial oxidative phosphorylation, and the repercussion of respiratory chain activity defects on (i) mitochondrial energy fluxes, (ii) mitochondrial network organization, and (iii) mitochondrial biogenesis. Firstly, we show that in response to a specific enzymatic defect, as occurs in mitochondrial diseases, the flux of oxidative phosphorylation is maintained constant by compensatory adjustments of the redox state of cytochrome c and coenzyme Q. In living cells, the inhibition of respiratory chain activity resulted in the remodelling of mitochondrial structure and we provided a descriptive model to analyze the underlying metabolic signals. Lastly, we observed the accumulation of mitochondria, in the muscle of patients carrying a severe defect. This phenomenon of mitochondrial biogenesis induction was dependent on intracellular nitric oxide production. Taken together, these results describe the sequential expression of a respiratory chain activity defect, and evidence a series of addtive mechanisms of compensation that could play a role in mitochondrial physiopathology
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Vido, Karin. "Etude de la respiration chez Lactococcus lactis et implication des systèmes Redox dans la physiologie cellulaire." Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112010.
Full textAbstract:
Lactococcus lactis a été étudié jusqu'à présent pour ses capacités de fermentation. Notre équipe a mis en évidence qu'en présence d'hème et d'oxygène, L. Lactis est capable de respirer. La croissance par respiration s'accompagne d'une augmentation de la biomasse, d'une baisse de la production de lactate et d'une amélioration de la survie à long terme. Une étude par électrophorèse bidimensionnelle (E2D) menée sur des cultures en phase exponentielle montre que la plupart des protéines cytoplasmiques présentes en respiration le sont déjà en fermentation. Une seule protéine spécifique de la respiration a été détectée, un régulateur transcriptionnel régulant un transporteur putatif de lactate, en accord avec la consommation de lactate observée en respiration. Cette étude suggère l'existence d'autres régulateurs que ceux caractérisés jusqu'alors dans la nutrition azotée, ainsi que de régulateurs intervenant dans la consommation de lactate en respiration. Cette étude a également mis en évidence une diminution en respiration de l'oxydation d'une enzyme de la glycolyse, essentielle chez L. Lactis, la glyceraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase. Celle-ci est aussi moins oxydée dans un mutant trxB1, codant une thiorédoxine réductase. TrxB1 n'est pas essentielle chez L. Lactis, mais son absence rend la cellule très sensible à la présence d'oxygène. Un mutant trxB1 est viable, même en l'absence de composés réducteurs pouvant pallier l'absence de thiorédoxine réductase. La physiologie de ce mutant a été analysée par E2D. Les résultats révèlent une plus forte expression d'enzymes anti-oxydantes et des changements dans le métabolisme des lipides, suggérant des dégâts membranairesLactococcus lactis has been extensively studied for his fermentative capacities. We demonstrated that in presence of heme and oxygen, L. Lactis was able to undergo respiration. In this condition, growth and long term survival were improved and lactate production was lower than during fermentative growth. We used a proteomic approach to study differences between fermentative and respirative growth. Results showed that most of the proteins present in respirative growth are also present in fermentative growth. Only one protein was detected as specific for respiration, a transcriptional regulator involved in the expression of an operon encoding a putative lactate transporter, in agreement with lactate consumption specifically observed during respirative growth. This study suggest the existence of new unknown regulators involved in nitrogen metabolism and in lactate consumption. We also demonstrated that an essential enzyme of glycolysis, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase was less oxidised in respiration than in fermentation conditions. We studied the thioredoxin reductase TrxB1 of L. Lactis by constructing a mutant in the corresponding gene. The mutant was viable even in the absence of dithiotreitol, suggesting that the thioredoxin system is not essential in L. Lactis. However, this mutant was very sensitive to oxygen in the absence of dithiotreitol. Physiology of this mutant under fermentative aerobic growth was analysed by proteomics. Results showed increased expression of anti-oxidant enzymes and changes in lipid metabolism, suggesting membrane damages. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase was surprisingly also less oxidised in this mutant
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Rakoczy, Ryan J. "Measuring the Effects of High-Fat Diet on Breathing and Oxygen-Sensitivity of the Carotid Body Type I Cell." Wright State University / OhioLINK, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright1505728876488752.
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Mebarek, Lounis. "Développement d'une approche originale de mesure directe de la respiration de Pseudomonas nautica à l'échelle cellulaire par cytométrie en flux." Thesis, Aix-Marseille 2, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX22009/document.
Full textAbstract:
Dans l'océan, la respiration microbienne est considérée comme le principal processus représentatif de l’oxydation biologique de la matière organique. La production correspondante de CO2 métabolique a été estimée à environ 22 Pg C a-1. Cependant, les intensités respiratoires qui se déroulent in situ sont généralement trop faibles (de plusieurs ordres de grandeur) pour être accessibles aux méthodes de mesure directes actuellement disponibles. Certaines sondes fluorescentes, comme le DiOC6(3) (Molecular Probes, USA) se sont révélées être très sensibles à l’intensité de la différence de potentiel électrochimique du proton (?µH+), qui caractérise les membranes mitochondriales et plasmiques qui portent le système respiratoire chez les cellules eucaryotes et procaryotes. Chez les mitochondries, le ?µH+ présente une relation linéaire avec le flux d'oxygène. À notre connaissance, aucune relation de ce type n'avait été établie dans le cas de cellules entières marines (micro-organismes). Lors de travaux antérieurs, G. Grégori s’est intéressé à la vitesse de respiration à l’obscurité d’une culture monospécifique de la Chlorophyceae Dunaliella tertiolecta (Butcher) en utilisant un oxygraphe à haute résolution (Oroboros) et une coloration des cellules par le DiOC6(3). Une relation linéaire a été mise en évidence et standardisée, entre la vitesse d’absorption d'oxygène par D. tertiolecta et son intensité de fluorescence verte spécifique induite par le DiOC6(3), permettant ainsi la mesure par cytométrie de flux de la vitesse de respiration de D. tertiolecta. L'étape suivante consiste à étendre la méthode aux procaryotes hétérotrophes, principaux responsables de la minéralisation de la matière organique dans l'océan. Dans le présent travail sont présentés les résultats obtenus sur l’eubactérie Pseudomonas nautica 617, une souche qui a été isolée dans notre laboratoire par P. Bonin en 1987In the Ocean, microbial respiration is considered as the major process representative of the organic matter biological oxidation. The corresponding metabolic CO2 production was estimated to be about 22 Pg C y–1. However, the in situ respiration rate is generally too low (by several orders of magnitude) to be accessible to the available direct measurement methods. Some fluorescent probes, such as DiOC6(3) (Molecular Probes, USA) have been shown to be very sensitive to changes in the proton electrochemical potential difference (?µH+), characterising mitochondrial and plasmic membranes bearing the cell respiratory system in eukaryotic and prokaryotic cells. In mitochondria, ?µH+ is linked to the flux of oxygen uptake by a linear relationship. To our knowledge, no such relationship has been established in the case of whole marine cells. In a previous works, G. Grégori addressed the dark respiration rate of the Chlorophyceae Dunaliella tertiolecta (Butcher) in axenic culture, both directly by using a highly sensitive oxygraph (Oroboros) and by staining cells with DiOC6(3). A linear relationship was established and standardized between the oxygen uptake by D. tertiolecta and its green fluorescence induced by DiOC6(3), enabling the measure by flow cytometry of the respiration rate of D. tertiolecta. The next step is to extend the method to heterotrophic prokaryotes which are responsible for most of the mineralization of the organic matter in the ocean. In the present work are presented results obtained on the eubacteria Pseudomonas nautica 617, a strain that has been isolated in our laboratory by P. Bonin in 1987
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Walchshofer, Nadia. "Mise au point de nouveaux anthelminthiques à partir de données biochimiques : synthèse de thiazolyl et thiadiazolyl urées, de phényl thiourées et de phényl-3 propenones : essai de relations structure-activité." Lyon 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LYO1T045.
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Corneille, Sylvie. "Mise en évidence d'une activité NAD(P)H déshydrogénase dans les chloroplastes de plantes supérieures : rôle dans la réduction des plastoquinones." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20109.
Full textAbstract:
Le genome chloroplastique des plantes superieures contient onze sequences codantes (ndh a-k) homologues a des genes codant pour les sous-unites de la nadh deshydrogenase mitochondriale (complexe i). Nous avons entrepris de rechercher les produits de ces genes et l'existence d'un complexe thylacoidien presentant une activite nad(p)h deshydrogenase chez solanum tuberosum. Des polypeptides thylacoidiens de 32 et 18 kda sont respectivement reconnus par des anticorps polyclonaux diriges contre des peptides de synthese correspondant aux produits des genes ndhb et ndhj. Par ailleurs, des proteines thylacoidiennes solubilisees au triton x-100 (4%, v/v) et separees sur gel en conditions non denaturantes presentent deux bandes d'activite reduisant le bleu de tetrazolium en presence de nadh ou de nadph. Une des bandes d'activite (correspondant a un complexe de 670 kda), mais pas l'autre, est reconnue par les deux anticorps anti-ndhb et anti-ndhj. Les deux complexes thylacoidiens sont reconnus par un anticorps anti-fnr. Les deux activites presentent des caracteristiques enzymatiques proches de celles de la fnr, comme une affinite preferentielle pour le nadph, une sensibilite vis a vis du nem ou du dpi et une insensibilite a divers inhibiteurs du complexe i mitochondrial comme la rotenone, le rhein ou l'amobarbital. Ces resultats nous ont conduit a proposer l'existence d'une association entre les produits des genes ndh et la fnr au sein d'un complexe thylacoidien presentant une activite nad(p)h deshydrogenase. Nous avons ensuite cherche a determiner dans quelle mesure ce complexe thylacoidien intervenait dans les reactions de transferts d'electrons chloroplastiques. L'utilisation de methodes fluorometriques nous a permis de montrer l'existence d'un transfert d'electrons du nadh ou du nadph vers les plastoquinones sur des chloroplastes de s. Tuberosum lyses par choc osmotique. L'activite impliquee dans la reduction des plastoquinones presente des affinites apparentes faibles (environ 1 mm) et quasi-equivalentes pour le nadh et le nadph, est sensible au nem, au dpi ou au dicoumarol et est insensible aux inhibiteurs du complexe i. Ces caracteristiques nous ont conduit a proposer que cette activite soit due a une enzyme de type dt-diaphorase plutot qu'a une activite de type complexe i. La reduction des plastoquinones a egalement ete caracterisee en mesurant la consommation d'oxygene sous lumiere par des suspensions chloroplastiques traitees avec du dcmu et du methylviologene. Le flux d'electrons implique dans la reduction des plastoquinones a pu etre estime par cette methode a 250 nmoles d'oxygene. Min#-#1. Mg#-#1 de chlorophylle. Par ailleurs, une consommation d'oxygene de l'ordre de 25 nmoles d'oxygene. Min#-#1. Mg#-#1 de chlorophylle a ete mise en evidence dans des suspensions chloroplastiques placees a l'obscurite. Nous concluons de ces resultats, qu'il existe au sein des chloroplastes de plantes superieures une activite de type chlororespiratoire, mettant en jeu un transfert d'electrons du nadh ou du nadph vers les plastoquinones et l'oxygene. L'oxydase impliquee, dont la nature biochimique reste a preciser, semble constituer l'etape limitante de la chlororespiration.
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Alberge, Francois-Baptiste. "La localisation dynamique d'un complexe respiratoire module la respiration bactérienne." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4031.
Full textAbstract:
En fournissant l’énergie nécessaire au métabolisme, la phosphorylation oxydative (OXPHOS) est un processus essentiel pour la plupart des organismes vivants. Pour faire face à diverses conditions métaboliques, l’efficacité des chaines respiratoires de la membrane composant l’OXPHOS doit être optimisée. Il est donc important de déterminer les mécanismes qui permettent de réguler l’efficacité de l’OXPHOS en fonction des besoins métaboliques.La question posée est la suivante : existe-t-il une organisation particulière des acteurs de l’OXPHOS dans la membrane des procaryotes qui puisse réguler l’activité de l’OXPHOS ?J’ai étudié l’organisation spatio-temporelle d‘un complexe respiratoire majeur de l’anaérobiose, la nitrate réductase NarGHI chez E. coli. Après avoir créé les outils pour la visualisation de ce complexe dans la cellule, j’ai montré l’existence d’une microcompartimentation de NarGHI aux pôles de la cellule lors d’une respiration en anaérobiose par microscopie optique à fluorescence. Dans un deuxième temps, j’ai montré le caractère dynamique de cette localisation en fonction des conditions métaboliques. L’anaérobiose et la présence d’un ∆pH suffisant sont des éléments requis pour permettre ce niveau d’organisation. Enfin, j’ai démontré que la microcompartimentation de NarGHI aux pôles des cellules augmente le flux d’électrons et l’efficacité des chaines respiratoires associées à la respiration du nitrate.L’ensemble des travaux réalisés au cours de ma thèse permet une meilleure compréhension du processus de l’OXPHOS chez les procaryotes et donne une nouvelle vision des moyens employés pour optimiser l’OXPHOS en fonction des différentes conditions métaboliquesBy providing the energy for the cellular metabolism, oxidative phosphorylation (OXPHOS) is an essential process for most living organisms. In order to thrive, the efficiency of membrane respiratory chains which constitute the OXPHOS must be optimized. Thus it is important to address mechanisms by which the efficiency of the OXPHOS is regulated in response to varying metabolic needs.The question addressed during this PhD is the following: does it exist a specific organization of the OXPHOS components in prokaryotic membranes and does it contribute to the regulation of the OXPHOS process?I have investigated the spatio-temporal organization of a respiratory complex, the nitrate reductase NarGHI of the E. coli bacterium. After creating the tools needed to visualize submicrometrically this complex in the unique cell, I have shown the existence of a polar microcompartimentation during anaerobic respiration using fluorescence microscopy. I have demonstrated the dynamic subcellular organization of NarGHI in response to metabolic conditions. Anaerobiosis and a sufficient ∆pH are cues required to promote such cellular organization. Finally, I have demonstrated that polar microcompartimentation of the complex increases the electron flux and the efficiency of the associated respiratory chains.Overall, these results provide a novel view on OXPHOS in bacterial cells by demonstrating that spatio-temporal organization of a respiratory complex tunes the overall efficiency of the process in response to environmental cues
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Mourier, Arnaud. "Etude des relations de compétition à l'entrée des électrons dans la chaîne respiratoire et de l'organisation supramoléculaire de la chaîne respiratoire chez S. Cerevisiae." Bordeaux 2, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR21569.
Full textAbstract:
La chaîne respiratoire de la levure Saccharomyces cerevisiae ne possède pas de complexe 1 mais des déshydrogénases internes et externes transférant leurs électrons aux quinones. Lorsque plusieurs substrats de ces déshydrogénases sont présents, les mitochondries isolées vont consommer certains d'entre eux de façon préférentielle. L'objectif de ce travail a consisté à identifier les mécanismes moléculaires à l'origine de ces phénomènes de compétitions entre substrats. La première partie de ce mémoire est consacrée à la caractérisation des propriétés bioénergétiques des mitochondries placées en présence de substrats respiratoires. Cette étude a mis en évidence un phénomène d'augmentation de la conductance membranaire liée à l'activité des déshydrogénases. Ce processus permet d'accroître les capacités respiratoires en réponse à une augmentation de la pression rédox. L'étude de l'organisation supramoléculaire de la chaîne respiratoire par la réalisation d'électrophorèses en conditions native nous a permis de mettre en évidence l'absence de liens entre les supercomplexes et le phénomène de compétition. La mesure de l'état rédox des quinones et des cytochromes (constituants de la chaîne respiratoire) a quant à elle permis de mettre en évidence l'existence de pools de quinones pouvant constituer un élément essentiel des phénomènes de compétitions à l'entrée des électrons dans la chaîne respiratoire. La dernière partie du manuscrit décrit l'activation des D-lactates déshydrogénases par les composés possédant des groupements carboxyles. Ce phénomène pourrait avoir un rôle important dans le mécanisme de détoxification cellulaire du méthylglyoxalThe yeast Saccharomyces cerevisiae respiratory chains do not have a complex 1 but rather exhibit a number of external and internal deshydrogenases that transfer their electrons to the quinone pool. When isolated mitochondria are placed in the presence of multiple substrates, they will oxidize some of them preferentially. The goal of this work was to identify the molecular mechanisms that were responsible for these substrates oxidation competition processes. The first part of this manuscript deals with the characterisation of the bioenergetic properties of isolated mitochondria placed in the presence of multiple respiratory substrates. This study has shown an increase in membranal conductance that is due to the deshydrogenases activities. This process allows an increase in the respiratory capacities in response to an increase in the redox pressure. The study of the supramolecular organization of the respiratory chain by native gel electrophoresis allowed us to point out that there is no relationship between the respiratory chain supercomplexes and the competition processes. The assessment of the quinones and cytochromes redox states showed that there exists quinone pools that might be responsible for the competition processes. The last part of this manuscript deals with the activation of D-lactate deshydrogenases by compounds bearing a carboxyl groupment. This phenomenon might have an important role in the cellular detoxification process of methyl glyoxal
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Trouillard, Martin. "L'organisation de la chaîne de transfert d'électrons respiratoire : développement d'une nouvelle méthode pour l'étude spectrophotométrique en temps réel des transferts d'électrons respiratoires dans des cellules entières." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066647.
Full textAbstract:
Le moyen principal par lequel la majorité des êtres vivants parvient à disposer de l'énergie nécessaire à l'entretien et au développement cellulaires est la respiration, ensemble de réactions d'oxydo-réduction couplées à la synthèse d'ATP, « monnaie » énergétique de la cellule, par le biais d'une translocation de protons de part et d'autre de la membrane interne des mitochondries. Un sujet central dans l'étude de la chaîne de transfert d'électrons (CTE) respiratoire réside dans le mode d'organisation des éléments qui la constituent. En particulier, un nombre important d'expériences récentes ont démontré la possibilité d'isoler par des moyens biochimiques des « supercomplexes » constitués de plusieurs des complexes de la chaîne respiratoire physiquement associés entre eux, menant à une remise en cause du « modèle des collisions aléatoires » prédominant jusqu'alors. Afin de contribuer à répondre à cette question, nous avons développé une méthode permettant l'observation spectrophotométrique en temps réel des transferts d'électrons respiratoires dans des cellules intactes de S. Cerevisiae, et possiblement d'autres organismes. Cette technique est basée sur l'approche « flow-flash » inventée par Gibson & Greenwood en 1963, et largement mise en oeuvre par la suite dans l'étude de la cytochrome c oxydase in vitro. Nous démontrons par cette approche l'absence de contraintes pesant sur la diffusion du cytochrome c, suggérant que les supercomplexes ne canalisent pas les transporteurs solubles de la respiration dans la CTE des cellules entières.
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Mozo, Julien. "Etude du transport des UCPs : utilisation du modèle cellulaire CHO et de la reconstitution en protéoliposomes." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066228.
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Cherpec, Rita. "La bioénergétique systémique moléculaire des cellules musculaires : Mécanismes de régulation de la respiration mitochondriale in vivo – importance des propriétés au niveau du système." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00397648.
Full textAbstract:
L'objectif du travail est d'étudier les mécanismes de régulation in situ de la respiration mitochondriale des cellules musculaires afin de comprendre l'interdépendance entre la régulation de la respiration, les flux énergétiques et l'organisation structurale des cellules.Pour cela, nous avons analysé la cinétique de la régulation de la respiration des cellules cardiaques perméabilisées en présence d'un système mimant les effets du système glycolytique in situ, et par microscopie confocal, l'organisation mitochondriale a été étudiée.
Les résultats montrent que les propriétés cinétiques de la MtCK in situ diffèrent significativement de celles des mitochondries isolées et que la régulation de la respiration in vivo est une propriété dépendant du niveau d'organisation du système, comprenant les interactions mitochondries-cytosquelette, les MgATPases cellulaires, le système d'enzymes glycolytiques du cytoplasme et les mécanismes de phosphotransfert via la navette PCr/CK, ceci afin de faire face aux restrictions hautement sélectives de la diffusion au niveau de la membrane externe mitochondriale in situ.
De plus, l'effet cardiotoxique de la doxorubicine sur les fibres cardiaques a été étudié, se traduisant par la perte du couplage fonctionnel de la MtCK avec l'oxydation phosphorylante.
Ce protocole a également été appliqué lors d'investigations cliniques sur des biopsies du muscle vaste latéral externe, chez les patients atteints de bronchopneumopathie chronique obstructive. Le dysfonctionnement musculaire est caractérisé par une affinité élevée pour l'ADP libre de l'oxydation phosphorylante et par une affinité importante de la MtCK pour la créatine qui ne change pas après l'entrainement.
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Dumas, Jean-François. "Métabolisme énergétique mitochondrial dans des situations de perte de poids." Angers, 2004. http://www.theses.fr/2004ANGE0510.
Full textAbstract:
Une perte de poids est une situation fréquemment rencontrée en médecine. Paradoxalement quand elle est involontaire (dénutrition, hypercatabolisme), la consommation d'oxygène du corps entier est augmentée. Cependant, les mécanismes biochimiques restent discutés. Nos résultats montrent que la restriction calorique s'accompagne d'une diminution de l'activité de la chaîne respiratoire et de la respiration de mitochondries hépatiques, proportionnelle à l'intensité de la restriction calorique et fortement corrélée au taux plasmatique de leptine. A l'inverse, chez le rat traité par dexaméthasone (modèle de dénutrition) il y a une augmentation de la fuite de protons des mitochondries hépatiques et une anomalie in vivo de la phosphorylation oxydative du muscle squelettique. Si ces modifications peuvent expliquer les variations du métabolisme de base, l'adaptation à la restriction calorique semble aussi capable de limiter la production de radicaux libres oxygénésWeight loss is frequently observed in clinical practice. When weight loss is unwanted (undernutrition, hypercatabolism), whole body oxygen consumption is often increased, which is paradoxical in face of anorexia. Our results show that food restriction induces a decrease in liver mitochondrial respiration and respiratory chain activity, which is proportional to the intensity of the food restriction, and may be mediated by leptin concentrations. Conversely, an increase in liver basal proton leak and an impairment of in vivo oxidative phosphorylation in the skeletal muscle are observed in rats treated with dexamethasone, which is a model of acute undernutrition. These changes are likely to impact on resting metabolic rate, while adaptation to food restriction probably limits ROS production
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Rocher, Christophe. "Anomalies de l'ADN mitochondrial et métabolisme mitochondrial : Mécanismes des déplétions et des délétions." Bordeaux 2, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR28910.
Full textAbstract:
Un des problèmes fondamentaux qui se pose lors de l'étude de l'intégration du métabolisme mitochondrial dans le métabolisme cellulaire est de comprendre comment est contrôlé le métabolisme mitochondrial. Le sujet de cette thèse s'inscrit dans cette problèmatique en essayant de répondre aux deux questions suivanres : 1- Quelles sont les répercussions au niveau du métabolisme énergétique d'une variation de la quantité d'ADN mitochondrial dans la cellule ? Pour cela, j'ai utilisé deux modèles d'étude (i) une lignée lymphoblastoide (DES) provenant d'un patient pour lequel une cytopathie d'origine mitochondriale a été diagnostiquée et dont une diminution de la quantité d'ADNmt dans le muscle (déplétion) de 99 % a été mise en évidence, mais également (ii) des lignées cellulaires stables déplétées en ADN mitochondrial par traitement avec des analogues de nucléotides (AZT et ddC) d'une lignée contrôle. Les résultats obtenus nous indiquent clairement que la quantité d'ADNmt dans la cellule semble être un des paramètres importants dans la régulation des oxydations phosphorylantes. En effet, malgrè le nombre élevé de copies d'ADNmt dans les cellules, une faible diminution entraîne de sévères répercussions sur le métabolisme énergétique mitochondrial. Par conséquent, la quantité d'ADNmt présente dans la cellule semble être un nouveau paramètre à prendre en compte dans l'étude des pathologies mitochondriales au même titre que la nature ou le taux de mutation de cet ADN. 2- Quels sont les mécanismes moléculaires impliqués dans les remaniements de l'ADN mitochondrial et plus particulièrement dans le cas des délétions de l'ADNmt ? En effet, un certain nombre de pathologies ont été décrites mettant en cause des réarrangements de l'ADNmt humain. De nombreux modèles ont été proposés pour expliquer ces remaniements de l'ADNmt. Le modèle le plus probable est le mécanisme de "slipped mispairing". Cependant, si ce modèle est maintenant bien admis, aucune base moléculaire n'a encore été décrite. Les résultats que nous avons obtenus montrent que la formation d'une triple hélice peut être impliquée dans les mécanismes de formation des remaniements de l'ADNmt. Nous pensons aussi qu'un mécanisme comparable serait à l'origine des duplications-triplications partiellesOne of the fundamental problems of the study of mitochondrial metabolism integration in cellular metabolism is to understand how mitochondrial metabolism is controlled (regulated) ? The subject of this thesis concerns this topic and tries to answer the two following questions : 1- What are the repercussions of a mitochondrial DNA (mtDNA) amount variation at the level of the energy metabolism ? We used two models which are : (i) a lymphoblastoid cell line coming from a patient for whom a 99 % decrease of the muscle mtDNA amount was observed (depletion), but also (ii) a series of stable mtDNA depleted cell lines obtained by treatment of a control one with nucleotides analogues (AZT and ddC). The results clearly indicate that cellular mtDNA amount is one important parameter in the regulation of oxidative phosphorylations. Indeed, despite the high copy number of mtDNA, a small decrease in its content has severe implications on mitochondrial bioenergetics. Consequently, the quantity of mtDNA in the cell is a parameter to take into account for the study of mitochondrial pathologies as well as the nature or the heteroplasmlic level of a mtDNA mutation. 2- What are the molecular mechanisms involved in the generation of human mitochondrial DNA rearrangements, such as large-scale deletions ? Some mitochondrial pathologies areare due to such reorganizations of mtDNA and different mechanisms have been proposed to explain these rearrangements. The mechanism of slipped mispairing has been proposed but no molecular bases are described. The results we obtained show that the formation of a triple helix could be involved in the generation of mtDNA deletions as well as partial duplications or triplications
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Isner-Horobeti, Marie-Eve. "Comparaison des effets de deux modalités d'entraînement (excentrique vs. Concentrique) sur le muscle squelettique chez le rat jeune et agé : Etude de la fonction mitochondriale." Strasbourg, 2011. http://www.theses.fr/2011STRA6126.
Full textAbstract:
L’activité physique permet le développement de la performance aérobie en modifiant à la fois la morphologie et le métabolisme musculaires. Parmi les modalités d’entraînement, l’exercice peut se faire en mode concentrique ou excentrique, et ce à différentes intensités. Comparé à l’exercice concentrique classique, l’exercice excentrique permet de développer une puissance musculaire supérieure à moindre coût. Il est clairement établi que la mitochondrie joue un rôle dans les réponses à l’exercice et est une des sources principales de production des radicaux libres, dont les ROS (espèces réactives oxygénées) font partie. A ce jour, peu d’études ont été consacrées aux effets de l’exercice excentrique sur la respiration mitochondriale et la production de ROS. La première partie de ce travail a montré que, in vitro, l’exercice excentrique, n’augmente pas la respiration mitochondriale musculaire, quel que soit le phénotype musculaire, mais augmente la production de ROS. Le dommage musculaire induit par l’exercice excentrique joue un rôle dans l’augmentation des ROS, car un taux trop élevé constitue un facteur délétère pour la biogénèse mitochondriale. La seconde partie de ce travail a montré qu’il n’y a pas de différence pour les capacités oxydatives en réponse à l’entraînement excentrique chez les sujets âgés comparés aux sujets jeunes, suggérant que les phénomènes d’adaptations incluant la fonction mitochondriale n’étaient pas altérés. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons montré l’intérêt et la pertinence de l’utilisation de microbiopsies musculaires, moins invasives pour l’Homme, et qui permettent d’obtenir des valeurs de respiration mitochondriale musculaire superposables à celles obtenues avec la technique de Bergström, classiquement utilisée. Ces travaux ont permis de préciser les adaptations mitochondriales après exercice excentrique ainsi que le rôle du dommage musculaire et du stress oxydant dans ce mode de contraction aussi bien chez le sujet jeune que chez le sujet âgéPhysical activity allows the development of aerobic performance by modifying both muscular morphology and metabolism. Among the training modalities, the exercise can be performed in either concentric or eccentric mode, and at various intensities. Compared to concentric training, eccentric training allows reaching at equal intensity a superior muscular strength at a lesser metabolic cost. It has been clearly established that mitochondria plays a role in the responses to exercise and is one of the main sources of production of free radicals, to which the ROS (reactive oxygen species) belong. However, only few studies have been devoted to the effects of eccentric training on mitochondrial respiration and ROS production. The first part of this work has shown that, in vitro, eccentric training, performed at the same mechanical power as concentric exercise, does not increase the muscular mitochondrial respiration, whatever the muscular phenotype, but increases ROS production. The muscular damage induced by eccentric training contributes to ROS enhancement, and yet a too high rate has deleterious effects on mitochondrial biogenesis. The second part of this work has shown that there is no difference for oxidative capacities in response to eccentric training in older subjects compared to younger subjects, suggesting that the adaptation mechanisms including the mitochondrial function were not altered. In the last part of this work, we have shown the interest and the relevance of the use of muscular microbiopsies, less invasive in Humans, and which allow obtaining muscular mitochondrial respiration values superimposable on those obtained with the usually used Bergström technique. These works have allowed clarifying the mitochondrial adaptations following eccentric training, as well as the role of muscular damage and oxidative stress in this contraction modality, in either younger or older subjects
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Besnard, Stéphane Gaillard Afsaneh Gestreau Christian. "Etudes de la modulation respiratoire induite par les noyaux du Raphé médullaire chez le rat anesthésié et analyse électrophysiologique de cellules embryonnaires transplantées dans la substance noire dans un modèle murin de la maladie de Parkinson." Poitiers : I-Médias, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/index.php?id=1479.
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Reproduction de : Thèse de doctorat : Physiologie, biologie des organismes, populations, interactions : Poitiers : 2008.Textes en français et en anglais. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 240 réf.
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Besnard, Stéphane. "Etudes de la modulation respiratoire induite par les noyaux du Raphé médullaire chez le rat anesthésié et analyse électrophysiologique de cellules embryonnaires transplantées dans la substance noire dans un modèle murin de la maladie de Parkinson." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Besnard-Stephane/2008-Besnard-Stephane-These.pdf.
Full textAbstract:
La commande motrice de l’appareil respiratoire requiert une coordination précise des muscles des voies aériennes supérieures (VAS) et de la pompe thoracique. Une modulation différentielle de ces deux groupes de muscles respiratoires est observée dans le sommeil normal ou les apnées obstructives. Nous avons exploré dans ce cadre de façon sélective les noyaux du raphe médullaire (RM) par stimulation électrique haute-fréquence (HFS) ainsi que le système sérotoninergique par modulation centrale des récepteurs 5-HT1A chez le rat anesthésié. La modulation différentielle des VAS a été reproduite par les agonistes et antagonistes 5-HT1A et par HFS des noyaux du raphe pallidal (RPa) et partie ventrale du raphe Obscurus. L’étude CFos a précisé les cibles cérébrales respiratoires. Nos données supportent l’hypothèse de l’implication du RM et du système sérotoninergique dans la modulation respiratoire différentielle des VAS lors des phases de transitions veille-sommeil. Dans ce travail nous avons examiné la fonctionnalité des cellules embryonnaires du mésencéphale ventral transplantées dans la substance noire dans un modèle animal de la maladie de Parkinson. Deux mois après transplantation, la mesure in-vivo de l’activité électrophysiologique par méthode extracellulaire des cellules transplantées montrait la présence d’une activité électrique identique à celle de neurones normaux de la SNc suggérant la maturation et fonctionnalité de type dopaminergique-like des neurones greffés. Les modulations par stimulations striatales anti et orthodromiques de ces neurones transplantés ont suggéré également la restitution de la fonctionnalité de la boucle nigrostriéeBreathing requires a fine coordination of the motor command distributed to the various respiratory muscles, including upper airway (UAM) and pump muscles. The differential respiratory modulation of the UAM and the diaphragm (DIA) muscles is poorly understood although it is relevant for the understanding of both physiological and pathological conditions such as sleep-wake stages transitions and Obstructive Sleep Apnea Syndrome (OSAS). In this context, we investigated the respiratory effects induced by high-frequency stimulation (HFS) of various nuclei of the medullary raphe (MR) or by pharmacological manipulations of the serotonergic transmission in the anesthetized rat. Our results showed that a differential respiratory modulation of UAM/DIA occurred after HFS of Raphe Pallidus (RPa) and ventral Raphe Obscurus (vROb), as well as after injections of agonist and antagonist acting on 5HT1A receptors. Experiments based on c-Fos expression revealed several brainstem structures potentially involved in these respiratory effects. These findings support the hypothesis that MR and serotonergic system are key structure in differential respiratory modulation of UAM during sleep-wake states transitions. We explored embryonic cells originated from ventral mesencephal and transplanted within substantia nigra in a model of Parkinson disease by using extracellular electrophysiology. Two months after transplantation, transplanted cells showed electrophysiological characteristics of dopaminergic-like neurons and orthodromic and antidromic stimulations also suggested functional recovery of nigro-striatal loop
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Fréchin, Mathieu. "Identification et rôles des partenaires de la voie de transamidation de la mitochondrie de Saccharomyces cerevisiae dans l'adaptation à la respiration." Strasbourg, 2010. http://www.theses.fr/2010STRA6101.
Full textAbstract:
La formation du glutaminyl (Q)-tRNAQ cytoplasmique (c) permettant l’insertion de Q dans les protéines lors de la traduction ribosomale se fait généralement par aminoacylation directe de l’ARNt par une Q-ARNt synthétase (QRS). Cependant les mécanismes de synthèse du QtRNAQ mitochondrial (m) requis pour le bon fonctionnement de la machinerie traductionnelle organellaire ne sont toujours pas bien caractérisés. En effet, aucune mQRS n’a été retrouvée dans les génomes eucaryotiques séquencés jusqu’à ce jour. Ainsi, il est impossible de prédire quelle voie génère cet aminoacyl (aa)-ARNt dans un eucaryote donné. Les eucaryotes ont à priori deux possibilités pour générer du Q-mtRNAQ: soit utiliser la voie directe via l’import de cQRS, ou alors utiliser une voie ARNt-dépendante de transamidation, ce qui requiert dans ce cas la présence d’une ERS non discriminante (nd) et d’une amidotransférase ARNt-dépendante (AdT) dans la mitochondrie. Nous avons montré que la protéine Pet112 fait partie d’une amidotransférase, mais également que la ndERS essentielle à la voie est l’ERS du cytoplasme qui est capable de se relocaliser dans la mitochondrie. La double localisation de la nd-cERS est contrôlée par Arc1p, son partenaire cytoplasmique. Ces résultats représentent une avancée intéressante dans le domaine de l’aminoacylation et de l’import mitochondrial. En effet nous décrivons une nouvelle stratégie : l’utilisation d’une plateforme d’ancrage cytoplasmique afin de réguler la capacité de double-localisation d’un seul et même produit traductionnel, suggérant que toute protéine dans un complexe pourrait être capable d’atteindre d’autres compartiments une fois relâchées. Nous avons alors montré que la transcription d’ARC1 est contrôlée par la voie de signalisation Snf1/4 qui induit la diminution de la quantité d’Arc1p lors de l’adaptation à la respiration. Cependant ses deux partenaires, la cERS et la cMRS, restent exprimées de manière stable ce qui induit une augmentation de la quantité de leur forme libre. Les cMRS et cERS libres sont alors capables d’être importées dans le noyau et la mitochondrie respectivement, dans le but de synchroniser l’expression des partenaires de la chaîne respiratoire (RC). En effet, les partenaires de la RC sont encodés de manière séparée dans le noyau et la mitochondrie, la cMRS promeut la transcription d’une partie des gènes de la RC qui sont encodés dans le noyau, alors que la cERS augmente le taux de traduction des partenaires de la RC produits dans la mitochondrie. En prouvant qu’Arc1p est un relai essentiel pour la voie Snf1/4 et l’adaptation à la respiration, nous décrivons pour la première fois un mécanisme de synchronisation de la chaine respiratoire. C’est ce concept qui semble être le point le plus important de mon travail, nous montrons les avantages que représente l’utilisation d’un complexe protéique en tant qu’élément synchroniseur de l’expression de gènes présents dans différents compartiments. Nous pouvons en effet penser que ce mécanisme est utilisé pour beaucoup d’autres fonctions où la synchronisation des différents acteurs est essentielleThe formation of cytoplasmic (c) glutaminyl (Q)-tRNAQ allowing insertion of Q into proteins during ribosome-mediated translation proceeds via direct tRNA aminoacylation by a specific Q-tRNA synthetase (QRS). However, the synthesis of mitochondrial (m) Q-tRNAQ required for the specific organellar translation system is still matter of debate. In fact, no mQRS can be found in any eukaryotic genomes sequenced so far. Thus, it is almost impossible to predict which pathway, direct or indirect, generates this organellar aminoacyl (aa)-tRNA species in a given eukaryote. Eukaryotes have, a priori, two possibilities to generate a Q-mtRNAQ: either they use the direct pathway via the import the cQRS or they use an indirect tRNA-dependent transamidation pathway which implies the presence of a non discriminating (nd) ERS and of a tRNA-dependent amidotransferase (AdT) in the organelle. We have shown that Pet112 is a part of a yeast mitochondrial amidotransferase, but also that the necessary ndERS is the cytoplasmic form of ERS (nd-cERS) which is able to be localized both in the cytoplasm and the mitochondrion. The dual localization of the nd-cERS is controlled by Arc1p, the cytoplasmic partner of the nd-cERS. This project represents an important breakthrough in the fields of aminoacylation and mitochondrial import. We describe a new strategy: the use of a cytosolic anchoring platform, for the dual localization of a single translational product, suggesting that any protein in a complex, even if well characterized in a specific subcellular compartment, might be able to reach other compartments upon release from the complex. We then show that ARC1 transcription is controlled by the Snf1/4 pathway that decreases Arc1p upon adaptation to respiration. However, its two partners, cERS and cMRS, stay stably expressed leading to an increase of the free cMRS and cERS pools. These released forms are then imported in the nucleus and the mitochondria respectively, in order to synchronize expression of respiratory chain (RC) partners. RC partners are encoded in a split manner in the nucleus and the mitochondrion, cMRS promotes transcription of a subset of the RC genes encoded by the nucleus, whereas cERS increase the translation rate of mitochondrial-encoded partners of the RC. By proving that Arc1p is an essential relay for the Snf1/4 pathway we propose for the first time a mechanism explaining how synchronization of the RC gene expression is achieved. This represents the most important conceptual change we made, in which we show the advantages of the dynamic control of a protein complex as a strategy to synchronize gene expression of genomes located in different compartments
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Sabbagh, Seyed Kazem. "Adaptation à la pénétration racinaire de deux Ustilaginaceae parasites du mais : ustilago maydis et Sporisorium reilianum : analyse microscopique et transcriptomique." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/169/.
Full textAbstract:
Les Ustilaginaceae constituent une famille de champignons basidiomycètes responsables de maladies du charbon chez les Poaceae. L'aptitude à l'infection racinaire du maïs par Ustilago maydis a été comparée à celle de Sporisorium reilianum, champignon du sol pénétrant au niveau des racines. Les analyses en microscopie et en diagnostic moléculaire ont permis de montrer qu'U. Maydis présente la même capacité que S. Reilianum à pénétrer les racines de maïs, mais aussi de plantes non hôtes. Cette infection n'entraîne toutefois aucun symptôme dans nos conditions d'essai. L'aptitude à la pénétration racinaire a été corrélée à la propension de trois espèces d'Ustilaginaceae (Moesziomyces penicillariae, U. Maydis, S. Reilianum) à former des souches solopathogènes infectieuses. Il apparaît que l'espèce strictement aérienne M. Penicillariae a une plus forte propension à générer des souches solopathogènes que les espèces telluriques. Nous interprétons ce résultat comme une adaptation à la dissémination aérienne sur longue distance. Nous montrons également qu'U. Maydis et S. Reilianum perçoivent les strigolactones, molécules exsudées par les racines des plantes. L'ajout de GR24, un analogue de synthèse de strigolactone, induit chez ces deux espèces une augmentation de leur respiration cellulaire, et une induction précoce de gènes impliqués dans la respiration cellulaire. Ce résultat jette de nouvelles perspectives sur le rôle des strigolactones dans la constitution de la rhizosphèreUstilaginaceae are a family of basidiomycetes fungi causing smut disease on Poaceae. The ability of Ustilago maydis and Sporisorium reilianum, a maize root infecting species, to penetrate maize roots was compared. Root infection was investigated by using different microscopic techniques and PCR detection. We observed that U. Maydis have similar behavior than S. Reilianum on maize root, but also on non host plant. Maize root infection by U. Maydis didn't lead to symptom apparition in our experimental conditions. We correlated the root infecting ability of three Ustilaginaceae species (Moesziomyces penicillariae, U. Maydis, S. Reilianum) to their propensity to generate solopathogenic infectious strains. The strict aerial species M. Penicillariae generates far more solopathogenic cells than the telluric species. It could then be proposed that solopathogeny is an adaptative mechanism to aerial dispersal on long distance. We showed that U. Maydis and S. Reilianum could perceive root exuded molecules, strigolactones. The addition of GR24, a synthetic analog of strigolactone, induced on these species a previous induction of genes involved in cell respiration and an increase of the cell respiration. These results give a new insight on the role of the strigolactones in the rhizosphere
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Hay, Anne-Emmanuelle. "Métabolites secondaires isolés de deux plantes néo-calédoniennes, Calophyllum Caledonicum Vieill. Et Garcinia Vieillardii P. : étude chimique et valorisation biologique." Angers, 2003. http://www.theses.fr/2003ANGE0503.
Full textAbstract:
L'étude phytochimique de deux Clusiaceae néo-calédoniennes : Calophyllum caledonicum et Garcinia vieillardii a permis d'isoler et de caractériser 40 composés issus du métabolisme secondaire. Parmi ceux-ci, une majorité de xanthones et d'acides dérivés de la chromanone ont été identifiés. Huit de ces produits naturels sont originaux. Diverses évaluations biologiques menées sur les extraits bruts et les composés purifiés - propriétés antifongiques, antiprotéases, anti-VIH, antipaludiques, antileishmaniennes et/ou antiradicalaires - ont par ailleurs conduit à la mise en évidence de propriétés significatives de ces derniers. Une activité antileishmanienne intéressante a ainsi été décelée dans le cas de la pancixanthone B et de la 1,6-dihydroxyxanthone, isolées des écorces de G. Vieillardii. Certains acides chromanes de C. Caledonicum présentent quant à eux des activités inhibitrice et découplante de la chaîne respiratoire de mitochondries isolées de graines de poisA phytochemical study of two neocaledonian Clusiaceae : Calophyllum caledonicum and Garcinia vieillardii led to the isolation and the structural identification of 40 secondary metabolites. This compounds mainly belong to the xanthones or the chromanes acids series. Among them, a majority of xanthones and some acids derived from chromanone were identified. Eight of those natural compounds present an original structure. The biological activities of either the crude extracts or the pure compounds have been evaluated - antifungal, antiproteasic, anti-HIV, antimalarial, antileishmanial and/or antioxidant - and showed significant results. Indeed, Pancixanthone B and 1,6-dihydroxyxanthone isolated from the stem bark of G. Vieillardii showed a leishmanicidal activity towards the growth of promastigotes as well as amastigotes, while some acids isolated from C. Caledonicum exhibit an inhibitory and decoupling activity of the respiratory chain of mitochondria isolated from pea seeds
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Mouret, Jean-Roch. "Modulation de la transition respiro-fermentaire chez Saccharomyces cerevisiae par l'oléate : analyse cinétique et métabolique en culture continue sur substrats mixtes." Toulouse, INSA, 2006. http://www.theses.fr/2006ISAT0008.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'étudier la transition respiro-fermentaire chez Saccharomyces cerevisiae et de déterminer l'étape ou les étapes contrôlant ce processus, à partir d'une approche originale de génie microbiologique basée sur l'utilisation de chémostat sur substrats mixtes. Dans un premier temps, l'analyse bibliographique a orienté notre travail vers l'étude du rôle du transport du carbone du cytosol vers la mitochondrie. Pour déterminer si ce transport exerce un contrôle sur la bascule métabolique, nous avons mis en place une stratégie consistant à introduire en chémostat sous limitation glucose en mode oxydatif une perturbation métabolique ciblée ( présence de co-substrat, modification génétique) et à analyser les conséquences de cette perturbation sur la bascule métabolique étudiée. L'oléate a été un des co-substrats testés dans ce travail car il est connu pour stimuler les enzymes impliquées dans le transport du carbone à travers la membrane mitochondriale. La transition respiro-fermentaire a donc été quantifiée en chémostat glucose seul et en chémostat glucose/oléate. En présence d'oléate, il a été observé un retard dans l'apparition de la bascule métabolique et une redirection du flux carboné de la voie fermentaire vers la voie oxydative. Ce résultat marquant met en évidence une diminution de la transition respiro-fermentaire en présence d'oléate et constitue un des rares succès reporté dans la littérature de réduction de l'effet Crabtree. L'action de l'oléate a été approfondie et discutée au cours de ce travailThis work aims to study the respiro-fermentative transition in Saccharomcyces cerevisiae and to determine the controlling step(s) involved in this process, by using an original approach of microbiological engineering based on co-substrate chemostat cultivations. Based on the literature analysis, we focused our work on investigating the importance of the carbon transport from cytosol to michondria in the onset of the metabolic shift. To determine whether this transport exerts a control on the metabolic change, a strategy was implemented consisting in introducing, during oxidative glucose limited chemostat, a specific metabolic perturbation ( addition of co-substrate, genetic modification) and in analysing the consequences of such a perturbation on the studied metabolic event. The oleic acid was one of the co-substrates tested in this work; this fatty acid is indeed know to simulte enzymes implied in the carbon transport between the different cell compartments. The metabolic transition was then studied in sole glucose chemostat and in glucose/oleic acid chemostat. In the presence of oleic acid, a delay in the onset of the metabolic shift and a redirection of the carbon flux from the reductive pathway were observed. This important result shows a modulation in the respiro -fermentative transition in presence of oleic acid and constitutes one of the few success reported in the literature of reduction in the Crabtree effect. The action of the oleic acid was further investigated and discussed throughout this work
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Nepote, Virginie. "Mécanismes moléculaires de la détermination catécholaminergique des cellules souches du sytème nerveux périphérique et central." Paris 7, 2001. http://www.theses.fr/2001PA077224.
Full text
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Aubert, Serge. "Effets multiples du glycérol sur le métabolisme de la cellule végétale non chlorophyllienne." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10217.
Full textAbstract:
Nous avons étudié les effets du glycérol sur la croissance et le métabolisme des cellules végétales non chlorophylliennes, en utilisant des cellules isolées d'érable sycomore (Acer Pseudoplatanus, l. ) et d'Echinochloa. Le glycérol pénètre dans les cellules par diffusion. Il est ensuite phosphoryle en SN-glycérol-3-P qui alimente la respiration, via les réactions terminales de la glycolyse. La néoglucogenèse est impossible car le SN-glycérol-3-P est un inhibiteur compétitif de la glucose-6-phosphate isomérase. Ainsi, la synthèse de saccharose, d'amidon et de composes pariétaux s'arrête. De plus le cycle oxydatif des pentoses cesse d'être alimente, ce qui entraine un arrêt de la synthèse des pentoses et de la réduction des nitrates. Lorsque le glycérol est utilise comme seule source de carbone, la croissance des cellules est alors stoppée. Pourtant le seul fonctionnement de la respiration mitochondriale suffit à entretenir durant plusieurs semaines la survie des cellules, qui ne présentent aucun signe d'autophagie. Par contre, une carence de glycérol entrainera brutalement le processus autophagique. Par ailleurs, nous avons observe que le glycérol entraine l'accumulation d'oligopolysaccharides de types B-1,3 et de phosphohomoserine (un intermédiaire de la synthèse d'isoleucine, issu de l'aspartate) lorsque le milieu de culture contient du saccharose. En utilisant l'homosérine (dont nous avons caractérise le transport actif dans les cellules et la métabolisation) et les herbicides inhibant l'acétolactate synthase, nous avons montre que le site principal de régulation de la synthèse in vivo de l'isoleucine est situe au niveau de la thréonine déshydratase. Une observation a été mentionnée en annexe : l'induction de la respiration insensible au cyanure par les inhibiteurs de l'acétolactate synthase
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Stoian, Alina. "Modélisation et simulation de l'atmosphère d'une enceinte membranaire pour des tests de toxicité." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20026.
Full textAbstract:
Un problème fondamental pendant l'évaluation in vitro de la toxicité de composés organiques volatils (COVs) est le manque de connaissance de l'évolution de la concentration des COVs à laquelle les systèmes vivants sont exposés au cours des études expérimentales. Ce travail présente un nouveau dispositif expérimental conçu pour étudier l'exposition des systèmes vivants aux COVs. Le dispositif est formé de deux compartiments séparés par une membrane hydrophobe poreuse et permet des durées relativement longues de manipulations sans restreindre la respiration cellulaire. Une modélisation théorique qui couple la conservation de masse et du moment entre les différentes phases et la respiration des cellules hybridomes (ATCC CRL-1606) au sein du dispositif a été développée. Le modèle permet de prédire l'évolution de la concentration des COVs, de l'oxygène et du dioxyde de carbone dans le dispositif. Les résultats simulés pour le transfert des COVs ont revélé une bonne concordance avec les résultats expérimentaux et ont montré que le type de membrane et son diamètre, le coefficient de partage des COVs et la hauteur de la phase liquide ont une influence significative sur l'évolution de la concentration de ceux-ci dans la phase liquide. Néanmoins la disponibilité de l'oxygène au niveau des cellules dépend principalement de la densité cellulaire initiale, de la vitesse spécifique de consommation de ce gaz et de la hauteur du liquide alors que les paramètres liés à la membrane ont une influence sur le contrôle du pHA major problem during in vitro evaluation of the toxicity of volatile organic compounds (VOC) is the lack of knowledge of the evolution of the concentration of such compounds during the course of experimental studies with living systems. This work presents the design of a novel experimental device for the study of cell culture exposure to VOCs. The device is made of two compartments separated by a porous hydrophobic membrane and allows relatively long durations of handling without restricting cellular breathing. A theoretical modeling which couples mass and moment conservation between the different phases inside the device with the breathing kinetics of hybridoma cells (ATCC CRL-1606) was developed. The model allows predicting the evolution of the concentration of the VOCs, the oxygen and the carbon dioxide inside the device. The simulations of the mass transfer of the VOCs simulated presented a good agreement with experiments and showed that the type of membrane and its diameter, the VOCs partition coefficient and the height of the liquid phase have a significant influence on the evolution of their concentration in the liquid phase. Nevertheless, the availability of oxygen for the cells depends mainly on the initial cellular density, the specific kinetics of consumption of this gas and on the height of the liquid phase, whereas the parameters related to membrane have an influence on the control of the pH
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Gross, Julien. "Caractérisation de surfaces biofonctionnalisées pour l’étude de protéines de la chaîne respiratoire par spectroscopie infrarouge couplée à l’électrochimie." Strasbourg, 2011. http://www.theses.fr/2011STRA6140.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse s’articule autour de la fonctionnalisation de surfaces pour l’étude de protéines membranaires issues de la chaîne respiratoire en utilisant la spectroscopie différentielle. Dans un premier temps, l’étude de la cytochrome c oxydase de type ba3 de l’organisme Thermus thermophilus a été faite. Il a été décrit que lors le pH augmente, des interactions électrostatiques homotropes perturbent les potentiels de demi-vague de la protéine. Cette étude a mis en évidence le rôle crucial des propionates des hèmes dans le mécanisme de la protéine. Ensuite, l’interaction protéine-protéine entre deux hémoprotéines solubles de la chaine respiratoire du même organisme a été étudiée. Une caractérisation complète des deux protéines isolées est effectuée puis le complexe formé est analysé. Cette étude nous montre l’importance des propionates des hèmes, qui jouent un rôle crucial dans cette interaction, et nous a permis de caractériser l’interaction au niveau moléculaire. Enfin, une application plus concrète de la fonctionnalisation de surface avec l’étude de la partie cathodique d’une biopile à biocatalyseurs optimisés a été réalisée. Ce projet nous a permis de mettre en place une nouvelle technique d’immobilisation de protéines, utilisant un réseau de nanoparticules d’or fonctionnalisées. Elle nous donne accès, grâce à la voltampérométrie cyclique, au potentiel de demi-vague de la protéine étudiée et à la cinétique du transfert électronique. Cette méthode est d’abord mise au point sur la laccase de Bacillus subtilis, puis appliquée aux protéines déjà étudiées. Les potentiels de demi-vague obtenus pour le système immobilisé et ceux obtenus en solution sont comparésThis work is about the functionalization of surfaces for the study of membranes proteins from the respiratory chain with the help of the differential spectroscopy. In the first time, the study of the cytochrome c oxidase named ba3 from Thermus thermophilus was done. It is described, that when the pH increases, homotropic electrostatic interactions disrupt the midpoint potentials of the protein. This study has highlighted the crucial role of the heme propionates in the mechanism of the protein. Then, the protein-protein interaction between two soluble hemoproteins from the respiratory chain of the same organism was studied. A complete characterization of the two isolated proteins is carried out and the formed complex is analysed. This study shows the importance of the heme propionates, which play a crucial role in this interaction and allowed us to characterize the interaction in the molecular level. Finally, a more practical application of the surface functionalization was conducted with the study of a cathode of a biopile. This project allowed us to develop a new technique for the immobilization of proteins, using 3D gold nanoparticles. We have access, through the cyclic voltammetry, to the midpoint potentials of the proteins and we can study the electron transfer. This method was first developed on the laccase from Bacillus subtilis, and then applied to the proteins already studied. The midpoint potentials obtained from the immobilized system and those obtained in solution are compared
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Diaz, Ruiz Rodrigo Antonio. "Participation du fructose 1,6-biphosphate dans l'induction de l'effet Crabtree chez la levure Saccharomyces cerevisiae." Thesis, Bordeaux 2, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR21720/document.
Full textAbstract:
Lorsque la levure Saccharomyces cerevisiae pousse en aérobiose, la respiration est immédiatement réprimée après l’addition de glucose au milieu de culture. Ce phénomène est appellé ”l’effet Crabtree”. Il a été rapporté que l’inhibition du flux respiratoire est concomitant avec l’accumulation cytoplasmique des hexoses phosphates provenant de la glycolyse. Dans ce travail, la levure Saccharomyces cerevisiae a été utilisée pour chercher à identifier les événements regulatoires à court terme qui sont associés à l’effet Crabtree ainsi que le possible rôle des hexoses phosphates dans l’inhibition de la respiration. En utilisant des mitochondries isolées il a été trouvé que le glucose 6-phosphate et le fructose 6-phosphate stimulent le flux respiratoire. Cet effet est compensé par des niveaux physiologiques de fructose 1,6-biphosphate, lequel inhibe la respiration en absence des autres hexoses phosphates. Cet effet est aussi observé in situ puisqu’il est obtenu en utiisant des sphéroplastes perméabilisés de levure. La répression du flux respiratoire induite par le fructose 1,6-biphosphate est due à une inhibition de l’activité des complexes respiratoires III et IV. Les résultats suggérent que le fructose 1,6-biphosphate pourrait être un des inducteurs de l’effet Crabtree chez la levure. Il est également possible que aussi chez les cellules mammifières cet hexose phosphate puisse réguler le metabolisme des tumeurs, où l’effet Crabtree a aussi été observéWhen the yeast Saccharomyces cerevisiae grows aerobically, its respiration is immediately repressed when adding glucose to the culture media. This phenomenon has been termed ”the Crabtree effect”. It has been reported that the respiratory flux inhibition is concomitant with the cytoplasmic accumulation of the glycolysis-derived hexoses phosphates. In this work, S. cerevisiae was used to investigate the short-term regulatory events associated to the Crabtree effect and the role of the hexoses phosphates during the respiratory inhibition. Using yeast isolated mitochondria it was found that glucose 6-phosphate and fructose 6-phosphate stimulate the respiratory flux. This was counteracted by physiological concentrations of fructose 1,6-biphosphate, which also inhibits respiration in the absence of the other two hexoses phosphate. This occurs in situ, as the effect mediated by the fructose biphosphate was also observed in yeast permeabilized spheroplasts. The respiratory flux repression mediated by fructose 1,6-biphosphate is due to an inhibition of the activity of respiratory complexes III and IV. The results suggest that fructose 1,6-biphosphate could be one of the Crabtree effect inducers in yeast. In mammals, this hexose phosphate might regulate as well tumour cell metabolism, where the Crabtree effect has also been observed
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Fitton, Valérie Catherine. "Etudes comparées du métabolisme énergétique des mitochondries isolées et des cellules perméabilisées de la levure S. Cerevisiae." Bordeaux 2, 1996. http://www.theses.fr/1996BOR28438.
Full text
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Cenier, Tristan. "Interactions entre rythmes rapides et rythmes lents dans la représentation de l’information olfactive dans le réseau bulbaire." Thesis, Lyon 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO10093/document.
Full textAbstract:
Une particularité de la modalité sensorielle olfactive est la nature complexe du stimulus chimique à représenter. Les cellules sensorielles de la cavité nasale sont sensibles aux traits physico-chimiques des molécules et transmettent cette information vers le bulbe olfactif, premier relais central de cette modalité. L’organisation des voies de projection vers le bulbe entraîne une spatialisation de l’activité dans cette structure, ce qui constitue un mode de représentation de l’information mais qui n’est pas suffisant à lui seul. Le bulbe olfactif est également marqué par des phénomènes dynamiques prépondérants. Tout d’abord le rythme respiratoire, qui organise temporellement le niveau d’activation de l’appareil sensoriel, ensuite les oscillations des potentiels de champs locaux, et enfin les oscillations sous-liminaires des potentiels de membrane des cellules. Ces éléments dynamiques pourraient être le support de la formation d’assemblées de neurones, sous-populations de cellules synchronisées transitoirement et permettant la représentation de l’information suivant un principe spatio-temporel. Les travaux présentés dans cette thèse sont basés sur l’enregistrement conjoint des activités unitaires des cellules du bulbe, des oscillations des potentiels de champs locaux et de la respiration en réponse à des stimulations olfactives. Nous montrons les relations existant entre les différents phénomènes dynamiques et comment ils permettent d’organiser l’activité des cellules pour aboutir à la formation d’assemblées de neurones fonctionnelles. Nous mettons particulièrement en évidence le rôle central de la respiration dans le fonctionnement intégré du bulbe olfactifA striking feature of the olfactory sensory system is its ability to deal with a complex multi-dimensional chemical stimuli. Receptor cells in the nasal cavity are sensitive to specific features of molecules and transmit this information to the olfactory bulb, first relay for olfaction in the central nervous system. Due to the organization of projection pathways to the bulb, afferent information activates the structure in a topographical fashion ; although this may constitute a coding strategy for olfactory information it has proven insufficient, and other strategies must be investigated. Dynamic phenomenons are a preponderant feature of the olfactory bulb. The respiratory rhythm imposes a sinusoidal level of activation to the system, oscillations in local field potentials and subthreshold oscillations in neurons membrane potentials may interact and lead to the transient synchronization of sub-populations of neurons. This particular mechanism, designated as neural assemblies, is in theory a good candidate for the representation of olfactory information. The work presented here is based on conjoint recordings, in anesthetized animals, of unitary activities, oscillations in the LFP and respiration, in response to olfactory stimulation. We show the relationships existing between the various dynamic phenomenons, and hypothesize on their functional roles. We propose that a same mechanism may form different neural assemblies each assuming a specific functional role. The respiratory rhythm acts as a gating system, organizing the formation of successive yet different neural assemblies
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Fontaine, Eric. "Contrôle de l'oxydation phosphorylante : modifications du couplage et rôle de la membrane mitochondriale externe." Grenoble 1, 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10137.
Full textAbstract:
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.
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Pascal, Nadine. "Quelques observations sur les effets d'une carence de fer sur la cellule végétale non chlorophyllienne." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10165.
Full textAbstract:
Des cellules isolees d'erable (acer pseudoplatanus l. ) cultivees dans une solution nutritive complete ou depourvue de fer ont ete comparees afin d'etudier les impacts d'une deficience en fer sur la cellule vegetale non photosynthetique. En premier lieu, nous avons observe que l'absence de fer dans le milieu de culture ralentit le rythme des divisions cellulaires et impose un arret de croissance apres 1 a 1,5 generations. A l'issue de la phase de division, les cellules presentent une senescence rapide et meurent de facon prematuree. Dans le but de cerner les evenements responsables de ces perturbations physiologiques, nous avons explore quelques fonctions metaboliques majeures de la cellule d'erable: la synthese des grandes chaines polycarbonees insaturees et la respiration. Ainsi, l'analyse des acides gras insatures et des carotenoides a montre que la carence de fer bloque severement certains mecanismes membranaires de desaturation en cis et en trans respectivement: la desaturation du c18:2 en c18:3 par les desaturases microsomiales et/ou plastidiales; la desaturation du phytoene, precurseur des carotenoides, par la phytoene desaturase de l'enveloppe plastidiale. L'implication du fer dans ce dernier systeme n'etait pas connue jusqu'a present. Pendant l'installation de la carence de fer, la respiration basale des cellules reste normale. Toutefois, la vitesse de la respiration decouplee ne cesse de decroitre sous l'effet du dysfonctionnement progressif de la succinate deshydrogenase: seul le transfert des electrons via le complexe ii de la chaine respiratoire est en effet altere, malgre une depletion generalisee en centres fer-soufre et en cytochromes mitochondriaux. A l'issue de la phase de division, les mitochondries fonctionnent au maximum de leurs capacites sans pouvoir repondre integralement aux besoins energetiques du metabolisme. S'ensuit alors un effondrement de l'activite respiratoire, associe a une disparition totale des cretes de la membrane interne des mitochondries. La desorganisation de la fonction respiratoire sous l'influence de la carence de fer est probablement le facteur responsable de la mort des cellules d'erable
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Novel-Chaté, Valérie. "Le métabolisme énergétique myocardique en hypoxie chronique : étude chez le rat." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10267.
Full textAbstract:
Ce travail etait destine a etudier les effets de l'hypoxie chronique (fo2 = 10% ; pendant 3 semaines), sur le metabolisme energetique et la fonction du muscle cardiaque de rat. - une etude in situ de la fonction contractile des ventricules droit (vd) et gauche (vg), grace a l'introduction d'un microcapteur de pression millar dans les cavites ventriculaires, a revele une legere depression de la fonction du vg, alors que l'ensemble des variables fonctionnelles enregistrees au niveau du vd (pression developpee, dp/dt max et min) sont fortement augmentees. Ces variations sont associees a une augmentation de la masse du ventricule droit. L'evaluation de la fonction ventriculaire gauche sur un modele de cur isole perfuse ne revele aucune limitation des capacites fonctionnelles dans le groupe hypoxique, la fonction apparaissant meme augmentee lors de stimulations inotropes par le calcium et l'isoprenaline. - les principales observations sur le metabolisme energetique des curs isoles de rats hypoxiques sont les suivantes: (1) la balance energetique myocardique est preservee en hypoxie chronique et le taux d'atp intracellulaire est identique a celui des curs temoins. (2) la consommation d'oxygene myocardique du cur isole est globalement reduite, pour une activite contractile egale ou superieure a celle des curs temoins. (3) la production de lactate des curs isoles, perfuses en presence de glucose 11 mm, est augmentee. (4) la variation des concentrations des composes phosphoryles (phosphate inorganique pi, phosphocreatine pcr, et atp), detectee par la spectroscopie rmn du p-31, lors de situations de perturbations de la balance energetique (stimulations inotropes ou hypoxie aigue), est attenuee. De plus, apres -stimulation (isoprenaline 10#-#6 m), on observe une augmentation de la vitesse de resynthese de la pcr dans les curs d'animaux adaptes a l'hypoxie. (5) l'addition d'hexanoate dans le milieu de perfusion modifie profondement le comportement metabolique des curs de rats temoins, alors qu'elle est sans effet dans le cas du groupe hypoxique. - l'etude des caracteristiques de la respiration mitochondriale, sur une preparation de fibres cardiaques permeabilisees, a permis de montrer, pour les curs de rats exposes a l'hypoxie, une reduction de l'effet stimulant de la creatine sur la vitesse de respiration. Cette donnee traduit une modification des systemes de canalisation de l'energie dans la cellule myocardique, entre les sites d'utilisation (atpases myofibrillaires) et de production (mitochondries) = la navette creatine-phosphocreatine. Les resultats obtenus evoquent une plus grande sollicitation de la voie glycolytique, associee a une efficacite amelioree des processus oxydatifs apres acclimatation a l'hypoxie. Ces donnees conduisent a l'hypothese d'une reorganisation des systemes cellulaires responsables du transfert de l'energie dans le cardiomyocyte
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Gothie, Jean-David. "Influence de la signalisation thyroïdienne et du métabolisme mitochondrial sur le choix de destin des cellules souches neurales de la zone sous-ventriculaire chez la souris adulte." Thesis, Paris, Muséum national d'histoire naturelle, 2017. http://www.theses.fr/2017MNHN0023.
Full textAbstract:
Le cerveau adulte des mammifères conserve sa capacité à générer de nouvelles cellules cérébrales à partir de cellules souches neurales (CSNs), principalement localisées dans deux régions cérébrales spécifiques, l'hippocampe et la zone sous-ventriculaire (SVZ). Ce processus, appelé neurogenèse, permet la formation de nouveaux neurones et de nouvelles cellules gliales (astrocytes et oligodendrocytes). Différents signaux contrôlent la prolifération et la différenciation des CSNs. Parmi ces signaux, les hormones thyroïdiennes (HTs) sont impliquées dans la prolifération des CSNs de la SVZ et dans la différenciation neuronale. À l’inverse des cellules différenciées, telles que les neurones ou les glies, les CSNs ont un fonctionnement – ou métabolisme – principalement basé sur la glycolyse et sur une faible respiration mitochondriale. Or l'évolution du métabolisme des CSNs peut influencer leur choix de destin cellulaire. Les HTs jouant un rôle important dans l'activation du métabolisme mitochondrial, j'ai testé l'hypothèse selon laquelle le choix du destin des CSNs de la SVZ adulte se ferait grâce à l'influence de la signalisation thyroïdienne sur l'activité mitochondriale. J'ai tout d'abord montré in vivo et in vitro que les HTs permettent la détermination des CSNs en précurseurs neuronaux dans la SVZ, tandis qu'une période d'hypothyroïdisme favorise la détermination gliale. La transthyrétine, protéine de liaison des HTs, est spécifiquement présente dans les cellules de la SVZ ayant un destin neuronal, alors que la désiodase de type 3, inactivatrice des HTs, est exprimée par les précurseurs oligodendrocytaires (OPCs), indiquant une activationdifférentielle de la signalisation thyroïdienne dans les deux lignages cellulaires. Par ailleurs j'ai pu observer que les cellules s'engageant vers un destin neuronal possèdent une plus grande activité mitochondriale que les OPCs. La présence d'HTs favorise de plus la respiration mitochondriale, ainsi que la production de dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) issus de l'activité des mitochondries, dans les cellules de la SVZ. Un blocage des protéines de la chaîne respiratoire empêche les HTs de promouvoir la détermination neuronale, montrant la nécessité de l'activation mitochondriale pour l'engagement des CSNs en précurseurs neuronaux. On sait d'autre part que les modifications morphologiques (ou dynamiques) mitochondriales sont nécessaires à l'augmentation de la respiration. La division (ou fission) des mitochondries est en particulier essentielle à une bonne répartition intracellulaire de la production de l'énergie issue de la respiration, ainsi qu'à la migration cellulaire. Dans les cellules de la SVZ, j'ai montré que l'action des HTs permet l'activation de la protéine DRP1, médiatrice de la fission mitochondriale, et ce principalement dans les cellules du lignage neuronal. Les HTs favorisent donc la détermination des CSNs de la SVZ vers un destin neuronal grâce à l'activation de la respiration et de la fission mitochondrialesThe adult mammalian brain maintains its capacity to generate new cells from neural stem cells (NSCs), mainly localized in two specific brain regions, the hippocampus and the sub-ventricular zone (SVZ). This process, named neurogenesis, results in the production of new neurons and new glial cells (astrocytes and oligodendrocytes). Several signals control NSCs proliferation and differentiation. Among those, thyroid hormones (THs) are involved in NSCs proliferation in the SVZ and in neuronal differentiation. NSC metabolism relies mainly on glycolysis associated with a low mitochondrial activity, whereas mature cells, like neurons and glia, preferentially use oxidative phosphorylation. Changes in NSC metabolism can impact cell fate. As THs play an important part in activating mitochondrial metabolism, I hypothesized that the influence of TH signaling on mitochondrial activity triggers NSC fate choice in the adult SVZ. First, I showed in vivo and in vitro that THs allow NSC determination in neuronal precursors, whereas a short hypothyroidism favors glial determination. Transthyretine, a TH binding protein, is specifically present in the SVZ cells having a neuronal fate, while type 3 deiodinase, a TH inhibitor, is expressed by oligodendrocyte precursor cells (OPCs). These results indicate that THs signaling isdifferentially activated in neuronal and glial cell lineages. I observed that cells adopting a neuronal fate display a greater mitochondrial activity when compared to OPCs, and that TH signaling favors mitochondrial respiration and ROS production in the SVZ cells. Inhibiting the mitochondrial respiratory chain prevents TH-mediated promotion of neuronal determination, proving the need of mitochondrial activation for NSC commitment toward a neuronal phenotype. Besides, it is also known that modifications of mitochondrial morphology (or mitochondrial dynamics) are required for the respiration to increase. Among mitochondrial dynamics, fission is crucial for a good intracellular repartition of energy production, and for cell migration. In the SVZ cells, I showed that, DRP1, the main inducer of mitochondrial fission, is activated by THs mainly in cells adopting a neuronal fate. Thus, THs favor NSC fate choice toward a neuronal phenotype through the activation of mitochondrial metabolism and mitochondrial fission in the adult mouse SVZ
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Liu, Wei. "Détection et évaluation de la cyto-génotoxicité des métaux par l'étude du métabolisme bioénergétique cellulaire et des lésions primaires de l'ADN : exemple du chrome." Aix-Marseille 2, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX20687.
Full textAbstract:
Le chrome, qui est un des métaux le plus utilisé, est à l’origine de nombreuses pathologies. Par contact cutané direct, ce métal provoque des dermatites allergiques et des ulcères. Son absorption par la voie pulmonaire entraîne l’apparition de cancers. Ce métal et certains de ses dérivés sont d’ailleurs classés cancérogènes par l’IARC. Bien que de nombreuses études aient été menées pour comprendre le potentiel toxique de ce métal, sa toxicité et les mécanismes moléculaires mis en jeu restent encore méconnus. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié l’effet de Cr(VI) au niveau de la bioénergétique cellulaire. Elle revêt deux aspects : l’une concerne la thermogénèse, l’autre la respiration cellulaire. La thermogénèse déterminée par une méthode originale de microcalorimétrie permet de montrer que la production de chaleur par les fibroblastes est un fidèle reflet du catabolisme du glucose, principale source énergétique indispensable à la vie des cellules. En présence du Cr(VI), la thermogénèse est altérée de façon dose dépendante. Ainsi Cr(VI) entraîne à forte dose une diminution du catabolisme du glucose et donc de son utilisation. Le couplage de cette propriété avec l’étude de la respiration cellulaire par oxymétrie permet de montrer que l’action de Cr(VI) se situe au niveau mitochondrial. En effet, une étroite corrélation entre l’effet sur la thermogénèse et la consommation d’oxygène par la cellule est observée. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons donc abordé l’étude de la génotoxicité et de la mutagénicité du Cr(VI). Le test des comètes associé avec l’enzyme spécifique Fpg nous a permis de mettre en évidence les cassures de brin de l’ADN ainsi que l’oxydation des bases. Ensuite le test des micronoyaux a été utilisé pour déterminer l’atteinte chromosomique. La mise en évidence de micronoyaux sous l’effet du Cr(VI) permet de montrer que ce métal est responsable d’un effet mutagène et clastogène. Enfin la formation d’adduits à l’ADN et la production d’ERO ont été étudiés afin de compléter cette évaluation et approcher le mécanisme d’action du Cr(VI). L’observation d’une relation dose-effet entre les dommages de l’ADN et la formation d’adduits permet de penser que les adduits seraient responsables des altérations de l’ADN. Néanmoins l’ensemble des nos résultats ne permet pas de mettre en évidence un lien direct entre cytotoxicité et génotoxicité. En effet, la dégradation de la thermogénèse associée à la respiration cellulaire due principalement à la présence d’ERO est observée pour de fortes concentrations de Cr(VI) alors que la génotoxicité et la mutagénicité sont observées dès les faibles concentrations. Ainsi donc il est possible d’admettre que la bioénergétique cellulaire est ici un reflet d’une toxicité aigüe du Cr(VI), alors que les dommages de l’ADN sont plutôt un reflet de la toxicité chronique du Cr(VI).