[PDF] Les moyens de préventions de la carie dentaire

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1 opérée au sein de

Ecole Doctorale 205

Ecole doctorale interdisciplinaire sciences et santé Spécialité de doctorat : Sciences de la vie, Biologie, Santé

Discipline : Physiologie

Soutenue publiquement le /2020, par :

Pierre-Emmanuel Tardo-Dino

Réponses du métabolisme mitochondrial

aiguë ex vivo et après une acclimatation associée

à un entraînement en endurance

Devant le jury composé de :

Rapporteurs

Examinateurs

Richard Ruddy Professeur, MD, PhD, CHU Clermont-Ferrand

Roussel Damien MCU, PhD UMR 5023 Lyon

Directrice de thèse

Koulmann Nathalie Professeure, MD, PhD, Institut de Recherche Biomédicale des

Armées, Brétigny

Malgoyre Alexandra MD, PhD Institut de Recherche Biomédicale des armées, Brétigny 2 3 4

ÉCOLE DU VAL DE GRACE

A Monsieur le médecin général Humbert BOISSEAUX -de-Grâce

Professeur agrégé du Val-de-Grâce

5 Je tiens à vous remercier, Madame la Professeure Nathalie KOULMANN, pour votre

encadrement, votre soutien, vos conseils, votre rigueur, votre bienveillance et sans qui je ne sera mon profond respect. Au Docteure Alexandra MALGOYRE, pour ton soutien dans ce travail, tes précieuses progresser dans la réalisation de ce . Je te . Je remercie également Monsieur le Professeur Ruddy RICHARD bien voulu porter à ce travail et votre expertise dont il veut bien nous faire profiter. Merci à Monsieur le Professeur Vladimir VEKSLER, pour nous avoir accueillis au sein de votre laboratoire à Chtenayet pour s précieux conseils mitochondriaux. Je remercie Madame Claire THOMAS-JUNIUS, qui nous a accueillis à Je remercie Monsieur Damien ROUSSEL qui a accepté de siéger dans ce jury. unité PEACE vraiment pleine de ressources.

Merci à Julien un plaisir de travailler ensemble, tu as beaucoup contribué au bon déroulement

des expérimentations. Merci à Keyne pour ton aide précieuse dans la finalisation de ce manuscrit, et tes conseils toujours appréciés, merci de nous faire profiter de tes talents, avec bonne volonté.

À Stéphanie et Stéphane pour toutes ces heures à la paillasse, merci et ça ne fait que

commencer. 6 À Philippe, merci pour ton aide et ton entrain.

À Sebastian, Emeric, Walid pour votre soutien.

À Mme Dequirez.

À Carine, les mots sont insuffisants, merci pour ton soutien de tous les instants, t a force et ta joie de vivre. Merci de ta compréhension et de ta patience. À Armand, mon autre joie de vivre, que la vie te sourit.

À , merci pour soutien.

Et à toute ma famille, par monts et par mer.

Papa 7

RÉSUMÉ

Les effets de la chaleur ont été étudiés sur la fonctionnalité mitochondriale de fibres

perméabilisées de soleus de rat, dans deux situations différentes. Nous avons comparé une

CoA. La chaleur a entraîné une diminution du couplage de la phosphorylation oxydative spécifi xydation des lipides. Dans augmentation du contenu mitochondrial et des capacités oxydatives mitochondriales. Aucun e.

évoquent un profil glycolytique hypoxia-like.

Mots-clefs : Chaleur, acclimatation à la chaleur, entrainement en endurance, respiration mitochondriale, métabolisme, muscle squelettique, acides gras, dacouplage, stress oxydatif. 8

ABSTRACT

The effects of heat on mitochondrial function was studied in permeabilized fibers of rat soleus, in two different situations. We compared acute exposure at two temperatures, 35 and 40°C, on the oxidation of pyruvate and palmitoyl-CoA. Heat-induced a decrease in coupling of oxidative phosphorylation specifically for fatty acid, mediated by the uncoupling protein UCP3, regardless of any oxidative stress or structural alteration. Thus, carbohydrates prefered use at

heat could partly be, at least, due to impaired lipid oxidation. In the second study, we

investigated the effect of heat acclimation on mitochondrial responses to endurance training. Only endurance training led to an increase in mitochondrial content and mitochondrial oxidative capacities. No effect of heat acclimation was observed on lipid oxidation or on the expression of UCP3. However, heat acclimation-induced limitation of training-induced increase in carbohydrate oxidation capacities raises questions about a brake on the entry of pyruvate into the mitochondria. In addition, endurance training and heat acclimation led to a synergistic increase in glycogen stores. Heat acclimation could also induce adaptations of the IV complex of the mitochondrial respiratory chain and optimize its sensitivity to oxygen. These results suggest a hypoxia-like glycolytic profile. Keywords : heat acclimation, endurance training, mitochondrial respiration, skeletal muscle metabolism cross-tolerance fatty acid; heat; mitochondrial uncoupling; oxidative stress; skeletal muscle 9

TABLE DES MATIÈRES

REMERCIEMENTS ............................................................................................................................................. 5

RÉSUMÉ ........................................................................................................................................................... 7

ABSTRACT ........................................................................................................................................................ 8

TABLE DES MATIÈRES ....................................................................................................................................... 9

ABREVIATIONS ............................................................................................................................................... 13

LISTE DES ANNEXES ........................................................................................................................................ 14

LISTE DES FIGURES ET TABLES ........................................................................................................................ 15

INTRODUCTION .............................................................................................................................................. 17

RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES ......................................................................................................................... 20

1.Les filières ........................................................................................................................................... 20

a.Métabolisme glucidique ................................................................................................................................. 20

La glycolyse .................................................................................................................................................... 21

Devenir du pyruvate ...................................................................................................................................... 22

Régulation du métabolisme glucidique .......................................................................................................... 23

b.Métabolisme lipidique ................................................................................................................................... 25

Les transporteurs membranaires des AG sur le sarcolemme ........................................................................ 25

Transport mitochondrial des AG .................................................................................................................... 26

La beta-oxydation .......................................................................................................................................... 28

............................................................................................................. 29

2.Respiration mitochondriale ................................................................................................................ 31

a.-CoA) ................................................................................................... 31

b.Chaîne respiratoire mitochondriale (CRM) .................................................................................................... 32

c.Déterminants du couplage ............................................................................................................................. 36

Le couplage de la phosphorylation oxydative ................................................................................................ 36

La chaine respiratoire mitochondriale. .......................................................................................................... 37

La phosphorylation ........................................................................................................................................ 38

3.Régulation du métabolisme énergétique ........................................................................................... 38

a.La disponibilité en substrats. ......................................................................................................................... 39

b.La régulation hormonale ................................................................................................................................ 40

Insuline/glucagon ........................................................................................................................................... 40

Adrénaline ...................................................................................................................................................... 41

c.La régulation mitochondriale ......................................................................................................................... 41

Cycle de Randle .............................................................................................................................................. 41

: ...................................................................................... 42

Régulation du transport des AG dans la mitochondrie ............................................................................. 42

Rôle central de la PDH dans la balance AG-glucose .................................................................................. 43

10

1.Métabolisme glucidique ..................................................................................................................... 46

a.La glycémie..................................................................................................................................................... 46

b.Utilisation du glucose par le muscle exposé à la chaleur ............................................................................... 48

2.Balance glucido-lipidique ................................................................................................................... 51

3.Effets de la chaleur sur la mitochondrie ............................................................................................. 54

a.................................................................................................. 55

b.Thermosensibilité mitochondriale ................................................................................................................. 59

4.Hypothèses mécanistiques des perturbations induites par la chaleur ............................................... 61

a.Mécanisme catécholaminergique .................................................................................................................. 61

b.Effet local de la température ......................................................................................................................... 63

Effet Q10 ........................................................................................................................................................ 63

Effets de la chaleur sur les propriétés contractiles ........................................................................................ 64

5. ................................................. 65

1. ..................................................................................................................... 67

a. .............................................................................................................................. 67

b.Epargne glucidique ......................................................................................................................................... 69

c.Effet biogénique et dynamique mitochondriale : amélioration de la fonctionnalité mitochondriale ........... 71

Biogenèse et exposition à la chaleur .................................................................................................... 72

Autophagie et exposition à la chaleur .................................................................................................. 72

Fonctionnalité mitochondriale et exposition à la chaleur .................................................................... 74

d.Tolérance cellulaire ........................................................................................................................................ 75

e.Phénotype hypoxia-like .................................................................................................................................. 79

2................................................................................................. 84

a.Capacité oxydative et transition lipidique ...................................................................................................... 85

b. ................................................................................................. 86

Augmentation du contenu mitochondrial ...................................................................................................... 86

Fonctionnalité mitochondriale. ...................................................................................................................... 89

c.Biogenèse mitochondriale ............................................................................................................................. 90

d.Remodelage mitochondrial ............................................................................................................................ 94

e.Plasticité mitochondriale ............................................................................................................................... 97

OBJECTIFS .................................................................................................................................................... 101

TRAVAIL EXPERIMENTAL .............................................................................................................................. 105

1.Principes de la mesure de la respiration mitochondriale ................................................................. 105

a.Généralités ................................................................................................................................................... 105

b.Mesure par polarographie : Electrode Clark ................................................................................................ 106

c.Intérêts de la mesure de la respiration sur tissus perméabilisés. ................................................................ 107

2. ................................................................... 108

a.Validation de la mesure ............................................................................................................................... 108

b.Exemple de protocole classique utilisé pour explorer la respiration mitochondriale .................................. 109

1. ................................................................................................... 111

a.Mesure de la respiration mitochondriale .................................................................................................... 111

b.Protocoles utilisés ........................................................................................................................................ 113

Protocoles en fonction du substrat .............................................................................................................. 113

11 Mesure du Km .............................................................................................................................................. 114

Evaluation du couplage mitochondrial ........................................................................................................ 114

Validation de la qualité des mitochondries. ................................................................................................. 114

c.Les autres mesures ...................................................................................................................................... 114

Les activités enzymatiques ........................................................................................................................... 114

vité de la citrate synthase (CS). ........................................................................................................... 114

-hydroxyl acyl coenzyme A déshydrogénase ...................................................................... 115

...................................................................................... 115

2.Article ............................................................................................................................................... 115

1.Rappel du protocole expérimental ................................................................................................... 124

a.Conditionnement ......................................................................................................................................... 124

Acclimatation à la chaleur ............................................................................................................................ 124

Entraînement aérobie .................................................................................................................................. 125

b.Mesures in vivo et anthropométriques ........................................................................................................ 125

Métabolisme de repos ................................................................................................................................. 126

Mesure de la vitesse maximale aérobie ....................................................................................................... 126

c.Mesures de la respiration mitochondriale ................................................................................................... 126

d.Mesures biochimiques ................................................................................................................................. 128

e.Mesur

mitochondrial ......................................................................................................................................................... 128

2.ARTICLE ............................................................................................................................................ 129

DISCUSSION GENERALE ................................................................................................................................ 164

1.

mitochondriale ........................................................................................................................................... 164

2.Méthodologie dans la deuxième étude : importance de la température de mesure et du choix du

muscle ........................................................................................................................................................ 166

1.xydation des acides gras par la chaleur. ............................................ 168

2.Possible altération fonctionnelle de la chaine respiratoire .............................................................. 171

3. 172

4. . 173

5.Lipotoxicité et effets potentiellement bénéfiques de la chaleur sur le syndrome métabolique. ...... 173

1. .......... 174

2.

........................................................................................................................................... 175

12 3.

................................................................................................... 176

1. ......................... 176

2.Acclimatation à la chaleur et entraînement en endurance ont une action synergique sur les réserves

en glycogène .............................................................................................................................................. 177

3.Renforcement du flux glycolytique ................................................................................................... 178

4.Exposition à la chaleur en période de récupération ......................................................................... 178

SCHEMA BILAN ............................................................................................................................................. 180

CONCLUSION ................................................................................................................................................ 182

PERSPECTIVES .............................................................................................................................................. 183

TRAVAUX REALISES DURANT CE TRAVAIL DE THESE ..................................................................................... 185

1.

milieu chaud .............................................................................................................................................. 185

2.Communications orales .................................................................................................................... 186

3.Communications affichées ............................................................................................................... 186

1.Communication écrite ...................................................................................................................... 187

2. ....................................................................................................... 187

3. ..................................................................................... 187

4.Participation à un enseignement ..................................................................................................... 188

5.Formation continue .......................................................................................................................... 188

BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................................ 189

ANNEXES ...................................................................................................................................................... 208

13

ABREVIATIONS

3-HAD : 3-hydroxyl acyl coenzyme A

déshydrogénase

ACC : acétyl-CoA carboxylase

ACS : acyl-CoA synthase

ADN : Acide désoxyribonucléique

ADNmt : AND mitochondrial

AG : acide gras

AGCC : AG à courte chaine

AGCM : AG à moyenne chaine

AGCL : AG à courte chaine

AGL : AG libre

AGNE : AG non estérifiés

AMP : Adénosine mono-phsophate

AMPK : AMP-activated protein kinase

ANT-1 : adenine nucleotide transporter

ATP : Adénosine tri-phsophate

CACT : carnitine acylcarnitine translocase

CaMKII : calmodulin-dependent protein kinase II

CK : Créatine kinase

COX: cytochrome-c oxydase

CPT : carnitine palmitoyltransférase

CRM : chaine respiratoire mitochondriale

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