La production d’anion superoxyde (O2-) par le complexe NADPH oxydase 2 (NOX2) du polynucléaire neutrophile (explosion oxydative, EO) contribue à l’élimination d’agents pathogènes. Cette fonction de défense est stimulée par divers agents pro-inflammatoires, notamment par des peptides bactériens (fMLP), qui déclenchent une cascade de signalisation impliquant différentes protéines kinases (PKC, AKT, MAP-Kinases) et aboutissant à l’activation de la NOX2 (également nommée gp91phox), le coeur catalytique du complexe. Dans cette thèse, j’ai identifié la protéine kinase mTOR comme un nouvel effecteur majeur de l’EO dans les neutrophiles sains et j’ai comparé son mode d’action transductionnel dans les neutrophiles de patients ayant une cirrhose alcoolique décompensée en vue de comprendre leur grande susceptibilité aux infections bactériennes.Une contribution majeure de mTOR dans la production d’O2- induite par le fMLP a pu être démontrée à l’aide de son antagoniste spécifique, le médicament Rapamycine et par une approche antisense. mTOR agit en amont de la p38-MAPK qui phosphoryle la p47phox, un composant majeur du complexe NADPH oxydase. Dans les neutrophiles de patients cirrhotiques, l’EO est fortement défaillante, associée à un défaut d’activation de la voie p38-MAPK/p47phox(S345). Ce déficit d’EO est aggravé par la Rapamycine. Les neutrophiles de patients cirrhotiques présentent également un déficit d’expression de la gp91phox (NOX2), p22phox, p47phox et mTOR. Un déficit d’expression de la NOX2 a pu être reproduit en traitant les neutrophiles sains par le fMLP ou du plasma des patients. De plus, ce phénomène met en jeu une dégradation protéolytique insoupçonnée de la gp91phox impliquant l’élastase. Enfin, la déficience fonctionnelle des neutrophiles de patients a pu être corrigée dans des neutrophiles isolés et dans du sang total des patients cirrhotiques à l’aide d’un agoniste de récepteurs « Toll-like receptor (TLR) » qui agit en favorisant la transcription du gène de la gp91phox et sa synthèse protéique.En conclusion, mTOR émerge comme un nouvel effecteur transductionnel majeur de l’EO des neutrophiles, favorisant l’activation de la voie p47phox/gp91phox via les MAPK. Cette nouvelle voie de signalisation est fortement impactée au cours de la cirrhose alcoolique, ce qui favorise la susceptibilité des patients aux infections bactériennes. Bien que notre étude soulève ainsi des inquiétudes quant à l’utilisation d’inhibiteurs de mTOR chez les patients immunodéprimés, elle suscite par ailleurs la perspective de pouvoir corriger les déficits fonctionnels des neutrophiles à l’aide d’agents capables de stimuler des TLR intracellulaires. / Superoxide anion (O2-) production by NADPH oxidase 2 (NOX2) complex of polymorphonuclear neutrophil (i.e respiratory burst, RB) contributes to efficient elimination of pathogens. This defense function is stimulated by various pro-inflammatory agents, especially by bacterial peptides (fMLP) which trigger a signaling cascade involving many protein kinases (PKC, AKT, MAP-Kinases) resulting in activation of NOX2, also called gp91phox, the catalytic core of the complex. In this thesis, I identified the protein kinase mTOR as a novel major RB effector of healthy neutrophils and I compared its transductional activity in neutrophils from patients suffering from alcoholic decompensated liver cirrhosis, aiming at understanding their high susceptibility to bacterial infections.A major contribution of mTOR to fMLP-induced neutrophil superoxide production was demonstrated using its specific drug antagonist Rapamycin, and by an antisens strategy. mTOR is activated upstream of p38-MAPK which phosphorylates p47phox, a major component of the NADPH oxidase complex. In neutrophils from cirrhotic patients, the RB is dramatically impaired and this was associated with a deficient activation of the p38-MAPK/p47phox(S345) signaling pathway. This RB deficiency was aggravated by Rapamycin. Neutrophils from cirrhotic patients also exhibited a deficient expression of gp91phox (NOX2), p22phox, p47phox and mTOR. A deficient NOX2 expression can be reproduced by treating healthy neutrophils with fMLP or plasma from cirrhotic patients. Furthermore, this phenomenon involved an unexpected proteolytic degradation of gp91phox mediated by elastase. Finally, this deficient superoxide production by neutrophil from cirrhotic patients can be corrected ex vivo in isolated neutrophils and in patients’ whole blood, using a Toll-like receptor agonist that acts by promoting the transcription and traduction of gp91phox .In conclusion, mTOR emerges as a novel and major signaling effector of neutrophil RB, promoting the activation of p47phox/gp91phox through MAPKs. This novel signaling pathway is strongly impaired during alcoholic liver cirrhosis, which increases patients’ susceptibility to bacterial infections. Although our study raises concerns about the use of mTOR inhibitors in immunocompromised patients, it also provides therapeutic propects for correcting neutrophil functional deficiencies using agents capable of stimulating intracellular TLR .

L’adiponectine, une adipokine aux niveaux plasmatiques inversement associés aux composantes du syndrome métabolique, protège contre l’athérosclérose et réduit les risques d’infarctus du myocarde. Les cellules progénitrices endothéliales (EPCs) jouent un rôle dans la réparation vasculaire et leur nombre est réduit chez les patients atteints de maladies cardiovasculaires. Nous croyons que les effets de l’adiponectine peuvent s’expliquer entre autres via ses interactions avec les EPCs. Trois sous-population d’EPCs, isolées du sang de donneurs sains, ont été caractérisées par immunophénotypage par cytométrie en flux. L’expression des récepteurs de l’adiponectine, AdipoR1, AdipoR2 et H-cadherin par les EPCs et les cellules endothéliales a été évaluée par qPCR. Les effets de l’adiponectine sur la migration et l’apoptose des EPCs et sur l’apoptose des HUVECs ont été étudiés. L’expression de l’élastase des neutrophiles par les EPCs et son activité ont été testées. Les résultats de qPCR montrent que l’AdipoR1 est plus fortement exprimé que l’AdipoR2 alors qu’H-cadhérine n’est pas détectable dans les EPCs. Les EPCs précoces expriment aussi l’élastase. L’expression d’AdipoR1 a été confirmée par immunobuvardage. L’adiponectine augmente de façon significative la survie de deux sous-populations d’EPCs, mais pas celle des HUVECs, en condition de privation de sérum. L’activité de l’élastase a été confirmée dans le milieu conditionné par les EPCs. Les EPCs expriment les récepteurs de l’adiponectine et l’élastase. L’adiponectine protège les EPCs contre l’apoptose et pourrait augmenter leur capacité de réparation vasculaire. L’activité élastase des EPCs pourrait moduler localement l’activité de l’adiponectine par la génération de sa forme globulaire. / Adiponectin, an adipokine whose plasma levels are inversely correlated to metabolic syndrome components, protects against atherosclerosis and reduces myocardium infarction-associated risks. Endothelial progenitor cells (EPCs) are involved in vascular repair and their number is reduced in patients with cardiovascular disease. We hypothesized that positive effects of adiponectin against atherosclerosis are explained in part by its interaction with EPCs. EPCs were obtained from healthy volunteers’ venous blood by mononuclear cell isolation and plating on collagen-coated dishes. Three subpopulations of EPCs were characterized by flow cytometry immunophenotyping. Expression of adiponectin receptors, AdipoR1, AdipoR2 and H-cadherin was evaluated by qPCR in EPCs and endothelial cells. Effects of recombinant adiponectin on apoptosis of EPCs and HUVECs were assessed. Expression of neutrophil elastase by EPCs and enzymatic activity on adiponectin processing were assessed. Quantitative PCR of EPCs and HUVECs mRNA showed a higher expression of AdipoR1 compared to AdipoR2 and no expression of H-cadherin in EPCs. Expression of AdipoR1 in EPCs was confirmed by Western Blot. We demonstrated that early EPCs express neutrophil elastase. Adiponectin significantly increased survival of two subpopulations of EPCs in condition of serum deprivation but had no effects on HUVECs. Neutrophil elastase activity was confirmed in EPCs conditioned media. Adiponectin protects some EPCs subpopulations against apoptosis and therefore could modulate their involvement in vascular repair. Neutrophil elastase activity of EPCs could locally modify adiponectin activity by its ability to generate the globular form of adiponectin.

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Le transport de Na+ par ENaC et de Cl- par CFTR, dans l’épithélium des voies aériennes (VA), contrôle la clairance mucociliaire en modulant le volume du liquide de surface (ASL). L’expression et la fonction de ces canaux peuvent être modifiées au cours des maladies inflammatoires chroniques des VA. Dans un modèle de culture primaire de cellules épithéliales nasales humaines (CENH), nous avons démontré l’existence, au cours de la polypose nasosinusienne, d’une chute de la sécrétion de Cl- par CFTR dont l’expression est diminuée par le TGFß1, cytokine de l’inflammation. Nous avons ensuite étudié l’effet de l’élastase, et de son inhibiteur l’EPIhNE4 sur la fonction d’ENaC dans des CENH de patients atteints ou non de mucoviscidose (CF) où l’hyperactivité d’ENaC provoque une déshydratation de l’ASL. Nous avons démontré l’existence d’une activité sérine protéase endogène dans les CENH (patients CF ou non CF) qui, après inhibition, permet de révéler une augmentation de la fonction d’ENaC induite par l’élastase alors inhibable par l’EPI-hNE4. Enfin, nous avons analysé l’effet du 4 phenylbutyrate (4PBA), traitement proposé chez les patients CF, sur le canal ENaC. Le 4- PBA entraîne une augmentation de la fonction d’ENaC dans les CENH de patients CF ou non en adressant des sous-unités du canal à la membrane apicale via la régulation d’une molécule chaperone Hsc70. Le 4-PBA pourrait donc être utilisé dans des pathologies respiratoires avec défaut d’expression d’ENaC mais son usage pourrait être délétère chez les patients CF. La régulation des transports ioniques au cours des maladies inflammatoires chroniques des VA représente donc une cible thérapeutique intéressante / Na+ and Cl- transport by ENaC and CFTR respectively in airway epithelium (AE) control mucociliary clearance by regulating the airway surface liquid (ASL). Ion channel expression and function could be altered by chronic inflammation in AE. In primary cultures from human nasal epithelial cells (HNEC) we demonstrated, in nasal polyposis, a decrease of CFTR expression and Cl- secretion induced by TGFß1, an inflammatory cytokine. We also evaluated the effects of elastase, and its inhibitor EPI-hNE4, on ENaC function in HNEC from cystic fibrosis (CF where ENaC hyperactivity contributes to ASL dehydration) and non CF patients. We detected an endogenous serine protease activity in HNEC (CF or non CF) which, after inhibition, unmask an increase in ENaC function induced by elastase, this increase being then inhibited by EPI-hNE4. Finally, we investigated the effects of a drug now tested in CF patients treatment, the 4-phenylbutyrate (4PBA). 4-PBA promoted ENaC cell surface expression and activity in CF or non CF HNEC by increasing ENaC subunits translocation to plasma membrane via the regulation of Heat Shock Protein 70. 4-PBA treatment could therefore be of interest in the treatment of airway diseases when ENaC trafficking is disrupted but should be used with caution when treating CF patients where ENaC function is already upregulated. All together these results highlight the role of ion transport regulation during chronic inflammatory airway diseases and could lead to new therapeutic strategies

Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste responsable de pneumonies. Il est particulièrement impliqué dans la mortalité des patients sous ventilation mécanique et des patients atteints de la mucoviscidose. Ces infections sont difficiles à traiter en raison de l’existence de nombreuses résistances aux antibiotiques chez cette bactérie et des alternatives thérapeutiques s’avèrent donc nécessaires. Nous avons ainsi émis l’hypothèse qu’une application oropharyngée de lactobacilles pourrait permettre de limiter les infections à P. aeruginosa et leurs effets chez les patients concernés. L’objectif principal de ce travail était d’évaluer les effets d’un mélange de lactobacilles dans un modèle murin de pneumonie à P. aeruginosa. Les effets de lactobacilles isolés dans les cavités orales de volontaires sains sur la formation de biofilm et l’activité élastolytique de P. aeruginosa PAO1 ont été mesurés in vitro. Les effets des lactobacilles sélectionnés ont ensuite été évalués dans un modèle d’infection de cellules épithéliales respiratoires(A549) par P. aeruginosa PAO1 puis dans un modèle murin de pneumonie à P. aeruginosa PAO1. Les effets de 87 lactobacilles sur la formation de biofilm et l’activité élastolytique de P. aeruginosa PAO1 ont été déterminés in vitro,aboutissant à la sélection de 3 et 5 souches ayant respectivement inhibé la formation de biofilm et l’activité élastolytique de P. aeruginosa PAO1. Parmi ces souches, L. fermentum K.C6.3.1E, L. paracasei ES.D.88 et L. zeae Od.76,qui étaient les souches les plus actives contre la formation de biofilm ou l’activité élastolytique et les plus acidifiantes lors de croissances dans une salive artificielle, ont été associées dans un mélange testé dans un modèle cellulaire d’infection à P. aeruginosa PAO1. Ce mélange n’a pas eu d’effet cytotoxique et a démontré un effet cytoprotecteur vis-à-vis de l’infection à P. aeruginosa PAO1. In vivo, l’administration intratrachéale de ces mêmes bactéries de façon prophylactique a permis d’une part de réduire les charges pulmonaires en P. aeruginosa PAO1 et d’autre part de réduire ses effets pro-inflammatoires au niveau pulmonaire (IL-6, TNF-α). Ces résultats prometteurs laissent entrevoir la possibilité de nouvelles applications thérapeutiques pour les probiotiques. / Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen that causes pneumonia and which is involved in themortality of mechanically-ventilated or cystic fibrosis patients.These infections are difficult to treat because of the existence of many antibiotic resistances in P. aeruginosa and therapeutic alternatives are needed. Our hypothesis was that the use of probiotics could be an alternative to antibiotic therapy in order to reduce P. aeruginosa infections and its injurious and pro-inflammatory effects in lungs.The main goal of this work was to evaluate the effects of lactobacilli in a murine model of P. aeruginosa pneumonia.The first step of this work was to screen lactobacilli isolated from oral cavities of healthy volunteers against biofilmformation and elastolytic activity of P. aeruginosa PAO1. The effects of selected lactobacilli were then evaluated in amodel of infection of lung epithelial cells by P. aeruginosa PAO1 and in a murine model of P. aeruginosa PAO1pneumonia. Eighty-seven lactobacilli were tested in vitro, leading to the selection of 3 and 5 strains respectively active against biofilm formation and elastolytic activity. The most active strains (L. fermentum K.C6.3.1E, L. paracasei ES.D.88and L. zeae Od.76) toward biofilm formation and elastolytic activity were chosen to be tested in vitro, in a cell model of P. aeruginosa PAO1 infection. This mix showed cytoprotective effect against P. aeruginosa PAO1. Finally, the prophylactic intratracheal administration of the mix of lactobacilli in mice allowed to reduce the pulmonary loads in P.aeruginosa PAO1. In the same time, the pro-inflammatory effects(IL-6 and TNF- α) of the infection were reduced. These promising results suggest the possibility of new therapeutic applications for probiotics.