Search

In humans, the success of fertilization and embryonic development leading to the birth of ahealthy child lies mainly in the quality of reproductive cells. Oxidative damage to sperm DNAis a major cause of male infertility. In order to provide optimal and appropriate therapeuticmanagement, I first developed and validated a diagnostic test for sperm DNA oxidation byimmunodetection of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG), a major adduct of nuclearoxidation. This thesis work determined, for the first time, a threshold for the oxidation ofsperm DNA in relation to conventional sperm parameters. In a second step, I focused on themost common chromatin and sperm DNA disorders in male infertility, namely chromatincondensation anomalies, sperm DNA fragmentation and oxidation. A correlation betweenDNA oxidation, particularly the mean fluorescence intensity, and the percentage offragmented sperm was found. To objectify the impact of this nuclear sperm damage inclinical practice, I studied, after cryopreservation, the beneficial effects of hypotaurinesupplementation to the selection and freeze/thaw media of seed samples. A decrease incryocapacitation and the percentage of fragmented and decondensed sperm has beenfound, as well as an improvement in sperm vitality and progressive mobility. Finally, sincethe ultimate goal of the sperm cells is to participate in the genesis of a new individual, I haveshown that the fragmentation and oxidation of sperm DNA has an impact at key moments inthe kinetics of early embryonic development following ICSI without modifying the obtainingof good quality blastocysts. This thesis work has led to a better understanding of thepathophysiology of male infertility and the identification of new sperm biomarkers related tonormal embryonic development., Chez l’Homme, les succès de la fécondation et d’un développement embryonnaire aboutissant à la naissance d’un enfant en bonne santé résident principalement dans la qualité des cellules reproductrices. Les dommages oxydants de l’ADN spermatique sont une cause majeure d’infertilité masculine. Afin de permettre une prise en charge thérapeutique optimale et adaptée, j’ai tout d’abord mis au point et validé un test diagnostique de l’oxydation de l’ADN spermatique par immunodétection du 8-hydroxy-2'-desoxyguanosine (8-OHdG), adduit majeur de l'oxydation nucléaire. Ce travail de thèse a déterminé, pour la première fois, un seuil d’oxydation de l’ADN spermatique en relation avec les paramètres conventionnels spermatiques. Dans un second temps, je me suis focalisée sur les atteintes de la chromatine et de l’ADN spermatique les plus fréquentes en cas d’infertilité masculine, à savoir les anomalies de condensation de la chromatine, la fragmentation et l’oxydation de l’ADN spermatique. Une corrélation entre l’oxydation de l’ADN, tout particulièrement la moyenne d’intensité de fluorescence, et le pourcentage de spermatozoïde fragmenté a été mise en évidence. Pour objectiver l’impact de ces dommages nucléaires spermatiques en pratique clinique, j’ai étudié, après cryopréservation, les effets bénéfiques d’une supplémentation en hypotaurine des milieux de sélection et de congélation/décongélation des échantillons. Une baisse de la cryocapacitation et du pourcentage de spermatozoïde fragmenté et décondensé ont été retrouvées ainsi qu’une amélioration de la vitalité et de la mobilité progressive spermatique. Enfin, comme le spermatozoïde a pour but ultime de participer à la genèse d’un nouvel individu, j’ai mis en évidence que la fragmentation et l’oxydation de l’ADN spermatique avaient un impact à des moments clés de la cinétique du développement embryonnaire précoce suite à une ICSI sans pour autant modifier l’obtention de blastocystes de bonne qualité. Ce travail de thèse a permis de mieux comprendre la physiopathologie de l’infertilité masculine et de mettre en évidence de nouveaux biomarqueurs spermatiques en lien avec un développement embryonnaire normal.

Human activities are responsible of the introduction of a large number of chemical contaminants in the environment. In order to assess the ecological status of water bodies, it becomes necessary to assess the impact of chemical contamination in the aquatic environment. The use of genotoxicity biomarkers allows the evaluation of the impact of chemical contaminants on the DNA integrity as predictors of effects at the population level. The main objective of this work was to develop a sensitive biomarker of early genotoxic effects of chemical contamination in Dreissena polymorpha caged in urban area. We used the comet assay, to measure DNA strand breaks and alkali-labile sites. We have coupled this assay with a specific endonuclease of oxidative DNA damage (hOGG1) to enhance the significance of the comet-hOGG1 assay, by the oxidative DNA damage detection, such as 8-oxodG, involved in cellular aging and carcinogenesis. The DNA oxidation formation has been demonstrated by the comet assay applied to mussel gills cells exposed to BaP and Cd. The oxidative DNA damage induced by BaP exposure were faster repaired than in mussels exposed to Cd. Then, the intrinsec variability of some genotoxicity biomarkers such as the level of DNA strand breaks, the micronuclei frequency and the number of DNA adducts, was assessed in order to eliminate this parameter in future biomonitoring studies. Results obtained in field studies showed the oxidative DNA damage induction in caged zebra mussels in urban sites of the Seine river basin. In addition, these studies showed that the mussels transplantation did not induce change either in the biological status of organisms or changes in the DNA strand break levels and micronuclei frequency. Finally, the comparison of the expression of genotoxicity biomarkers between spring and autumn showed that these two seasons are favourable to biomonitoring studies by the transplantation of Dreissena polymorpha., Les activités anthropiques sont responsables de l'introduction d'un grand nombre de substances chimiques dans l'environnement. Dans le cadre de la Directive Cadre Européenne sur l'eau, il est nécessaire d'évaluer l'impact de la contamination chimique sur les milieux aquatiques afin d'établir un diagnostic de l'état écologique des masses d'eau. Les biomarqueurs de génotoxicité permettent l'évaluation de l'impact des contaminants chimiques sur l'intégrité structurelle de l'ADN et comme indicateurs prédictifs d'effets au niveau populationnel. L'objectif général de cette thèse est de développer un biomarqueur de génotoxicité sensible et précoce des effets de la contamination chimique urbaine sur Dreissena polymorpha. Dans ces travaux, nous avons utilisé le test comète, permettant de mesurer les cassures de brins d'ADN et les sites alcali-labiles. Nous avons couplé ce test à une endonucléase spécifique de la détection des lésions oxydatives (hOGG1) afin d'améliorer sa significativité, par la recherche de lésions oxydatives, telle que la 8-oxodG, impliquée dans le vieillissement cellulaire et la cancérogénèse. La formation d'oxydation de l'ADN a été mise en évidence par le test comet-hOGG1 appliqué à des cellules de branchies de moules exposées au BaP et au Cd. La réparation des lésions oxydatives induites par le BaP s'est avérée plus rapide que celles induites par le Cd. D'autre part, la variabilité naturelle de certains biomarqueurs de génotoxicité tels que le taux de cassures à l'ADN, la fréquence des micronoyaux et le nombre d'adduits à l'ADN, a été étudiée dans le but d'éliminer ce biais dans de futures études de biomonitoring. Les résultats des études in situ ont permis de mettre en évidence une induction de lésions oxydatives sur les moules transplantées sur les sites urbains du bassin de la Seine. De plus, ces travaux montrent que la technique de transplantation des moules n'induit pas de modification du statut biologique des organismes, ni de variation de l'expression du taux de cassures à l'ADN et de la fréquence de micronoyaux. Enfin, la comparaison de l'expression des biomarqueurs de génotoxicité entre le printemps et l'automne montre que ces deux saisons sont favorables aux études de biomonitoring par la transplantation de dreissènes.

Ozone (O3) is one of the molecular species most reactive to which are exposed living species. O3 acts primarily on the pulmonary system by undicucing oxidative stress. Because susceptibility to oxidative stress varies with age, we studied alterations of pulmonary balance between production of reactive oxygen species (ROS) and their elimination, in immature (21 days), adult (6 months) and old rats (20 months) during O3 exposure (0,5 ppm, 12 h/day for 7 days). For this purpose we have specifically studied pulmonary mitochondria as ROS source, main antioxidant enzyme activities, contents in stress protein (HSP72), 8-oxodGuo and DNA adducts resulting from lipid peroxidation. These works have shown that our protocol of O3 exposure did not induce lung oxidative stress in adult rats. We confirmed that immature and old rats were more sensitive during O3 challenge than adults. Indeed, O3 generates oxidative stress which leads to modification of ventilatory function and pulmonary DNA oxidation in these two populations. Parameters which take part in greatest susceptibility to O3 differ according to the age. We concluded that the mitochondria is not a major source of pulmonary ROS in our model of O3 exposure. Secondly, with the sights of anti-inflammatory properties of polyunsaturated fatty acids Ω3, we studied the effect of a Ω3 supplementation in immature and old rats exposed to O3. The supplementation in Ω3 limits the pulmonary DNA oxidation in immature and old rats. Paradoxically, in old rats this supplementation provokes an increase in lipid peroxidation susceptibility, L'ozone (O3) est l'une des espèces moléculaires les plus réactives auxquelles sont exposés les êtres vivants. L'O3 agit essentiellement au niveau du système pulmonaire par l'intermédiaire d'un stress oxydatif. Parce que la susceptibilité au stress oxydant varie avec l'âge, nous avons étudié les altérations de l'équilibre pulmonaire entre production des dérivés réactifs de l'O2 (ROS) et leur élimination, chez des rats immatures (21 jours), adultes (6 mois) et âgés (20 mois) lors d'une exposition à l'O3 (0,5 ppm, 12 heures/jour pendant 7 jours). Pour cela nous nous sommes particulièrement intéressés aux mitochondries pulmonaires comme sources de ROS, aux activités des principales enzymes antioxydantes, au contenu en protéine de stress (HSP72), 8-oxodGuo et adduits de l'ADN issus de la peroxydation lipidique. Ces travaux ont montré que notre protocole d'exposition ne provoque pas de stress oxydant pulmonaire chez les rats adultes. Nous avons confirmé la plus grande susceptibilité à l'O3 des populations immatures et âgées. En effet, l'O3 engendre un stress oxydant qui conduit à une modification de la régulation de la fonction ventilatoire et à l'oxydation de l'ADN nucléaire (ADNn) pulmonaire chez ces deux populations. Les éléments qui participent à la plus grande susceptibilité à l'O3 diffèrent en fonction de l'âge. Nous avons conclu que la mitochondrie n'est pas une source majeure de ROS pulmonaire dans notre modèle d'exposition à l'O3, la réponse inflammatoire à l'O3 représenterait donc une importante source de ROS. Dans un deuxième temps, au vu des propriétés anti-inflammatoires des acides gras polyinsaturés Ω3, nous avons étudié l'effet d'une supplémentation en Ω3 chez les rats immatures et âgés exposés à l'O3. La supplémentation en Ω3 permet de limiter l'oxydation directe de l'ADNn pulmonaire chez les deux populations. Paradoxalement, une telle supplémentation en Ω3 provoque chez les rats âgés une accentuation de la susceptibilité à la peroxydation lipidique

Ozone (O3) is one of the molecular species most reactive to which are exposed living species. O3 acts primarily on the pulmonary system by undicucing oxidative stress. Because susceptibility to oxidative stress varies with age, we studied alterations of pulmonary balance between production of reactive oxygen species (ROS) and their elimination, in immature (21 days), adult (6 months) and old rats (20 months) during O3 exposure (0,5 ppm, 12 h/day for 7 days). For this purpose we have specifically studied pulmonary mitochondria as ROS source, main antioxidant enzyme activities, contents in stress protein (HSP72), 8-oxodGuo and DNA adducts resulting from lipid peroxidation. These works have shown that our protocol of O3 exposure did not induce lung oxidative stress in adult rats. We confirmed that immature and old rats were more sensitive during O3 challenge than adults. Indeed, O3 generates oxidative stress which leads to modification of ventilatory function and pulmonary DNA oxidation in these two populations. Parameters which take part in greatest susceptibility to O3 differ according to the age. We concluded that the mitochondria is not a major source of pulmonary ROS in our model of O3 exposure. Secondly, with the sights of anti-inflammatory properties of polyunsaturated fatty acids Ω3, we studied the effect of a Ω3 supplementation in immature and old rats exposed to O3. The supplementation in Ω3 limits the pulmonary DNA oxidation in immature and old rats. Paradoxically, in old rats this supplementation provokes an increase in lipid peroxidation susceptibility; L'ozone (O3) est l'une des espèces moléculaires les plus réactives auxquelles sont exposés les êtres vivants. L'O3 agit essentiellement au niveau du système pulmonaire par l'intermédiaire d'un stress oxydatif. Parce que la susceptibilité au stress oxydant varie avec l'âge, nous avons étudié les altérations de l'équilibre pulmonaire entre production des dérivés réactifs de l'O2 (ROS) et leur élimination, chez des rats immatures (21 jours), adultes (6 mois) et âgés (20 mois) lors d'une exposition à l'O3 (0,5 ppm, 12 heures/jour pendant 7 jours). Pour cela nous nous sommes particulièrement intéressés aux mitochondries pulmonaires comme sources de ROS, aux activités des principales enzymes antioxydantes, au contenu en protéine de stress (HSP72), 8-oxodGuo et adduits de l'ADN issus de la peroxydation lipidique. Ces travaux ont montré que notre protocole d'exposition ne provoque pas de stress oxydant pulmonaire chez les rats adultes. Nous avons confirmé la plus grande susceptibilité à l'O3 des populations immatures et âgées. En effet, l'O3 engendre un stress oxydant qui conduit à une modification de la régulation de la fonction ventilatoire et à l'oxydation de l'ADN nucléaire (ADNn) pulmonaire chez ces deux populations. Les éléments qui participent à la plus grande susceptibilité à l'O3 diffèrent en fonction de l'âge. Nous avons conclu que la mitochondrie n'est pas une source majeure de ROS pulmonaire dans notre modèle d'exposition à l'O3, la réponse inflammatoire à l'O3 représenterait donc une importante source de ROS. Dans un deuxième temps, au vu des propriétés anti-inflammatoires des acides gras polyinsaturés Ω3, nous avons étudié l'effet d'une supplémentation en Ω3 chez les rats immatures et âgés exposés à l'O3. La supplémentation en Ω3 permet de limiter l'oxydation directe de l'ADNn pulmonaire chez les deux populations. Paradoxalement, une telle supplémentation en Ω3 provoque chez les rats âgés une accentuation de la susceptibilité à la peroxydation lipidique