Au cours de ces dernières décennies, l'augmentation de la consommation de glucides, d'acides gras et de cholestérol liée aux changements des habitudes alimentaires dans la plupart des pays industrialisés est à l'origine de nombreuses pathologies telles que l'obésité, les troubles cardiovasculaires, le développement du diabète de type II et la survenue de cancers. Plusieurs arguments bibliographiques suggèrent notamment que le cholestérol puisse être un élément à risque dans la survenue du cancer de la prostate. D'une part, l'hypercholestérolémie est associée à une augmentation des cas de cancer de la prostate et, d'autre part, les cellules cancéreuses présentent des dérèglements du métabolisme des lipides associés à l'accumulation de cholestérol dans les tumeurs solides. Les objectifs de ces travaux ont été d'analyser le rôle du cholestérol dans le développement du cancer de la prostate et d'étudier le rôle des récepteurs nucléaires LXRs (liver X receptors), régulateurs fondamentaux de l'homéostasie du cholestérol, dans les mécanismes associés à l'initiation et à la progression tumorale. Nos résultats montrent qu'une accumulation de cholestérol, induite par un régime chez les souris déficientes en LXRs, peut initier les premières étapes du développement tumoral par des mécanismes épigénétiques mettant en jeu l'action répressive de l'histone méthyltransférase EZH2 sur des gènes suppresseurs de tumeur. En parallèle, l'activation pharmacologique des LXRs dans des cellules cancéreuses humaines réduit la croissance tumorale en augmentant la mort des cellules par des mécanismes faisant intervenir les rafts lipidiques. Au total, nos travaux révèlent l'existence d'une relation entre la consommation excessive de cholestérol et la modification d'empreintes épigénétiques, mécanisme de plus en plus associé aux processus carcinogéniques. Nos données indiquent également que les LXRs, en s'opposant à l'accumulation de cholestérol intracellulaire, ralentissent l'initiation et la progression du cancer de la prostate. Ainsi, toute stratégie thérapeutique visant à diminuer le cholestérol intra-tumoral, telle que l'activation pharmacologique des LXRs, peut être considérée comme une piste thérapeutique dans le cadre du cancer de la prostate.

Lors de la vie, des mécanismes de réparation de l'ADN sont mis en oeuvre lors d'agressions, pour protéger le génome. La réparation par excision de nucléotides (NER) est l'un de ces mécanismes. Des mutations des facteurs NER sont à l'origine de 3 maladies génétiques humaines: Xeroderma pigmentosum (XP), la trichothiodystrophie (TTD) et le syndrome de Cockayne (CS). Certains de leurs signes cliniques ne sont pas expliqués par un défaut de réparation de l'ADN. Des études suggèrent que ces facteurs interviennent dans d'autres processus, notamment lors de l'expression des gènes. Durant ma thèse, je me suis intéressé aux rôles des facteurs NER dans la transcription. En effet, j'ai montré que ces facteurs, dit de réparation, étaient recrutés avec la machinerie transcriptionnelle au niveau du promoteur et du terminateur de gènes activés. Ils influencent l'environnement chromatinien des gènes activés (boucles de chromatine et modifications post-­‐ traductionnelles des histones). Ma thèse apporte une meilleure compréhension du processus de transcription des gènes activés, permettant de mieux comprendre certaines anomalies associées aux yndromes XP, CS et TTD.

De nombreuses études épidémiologiques associent le cholestérol avec l'incidence et le développement du cancer de la prostate. Parmi les acteurs impliqués dans le métabolisme du cholestérol, les récepteurs nucléaires LXRα et LXRβ sont identifiés comme d'importants régulateurs intra-cellulaires capables d'ajuster les niveaux d'accumulation de cette molécule. En parallèle, ces récepteurs peuvent exercer des effets anti-prolifératif et pro-apoptotique sur des cellules tumorales prostatiques. L'ensemble de ces données suggère un rôle protecteur des LXRs dans le cadre du cancer de la prostate. Les objectifs de ces travaux ont été d'étudier les mécanismes moléculaires reliant les LXRs au cycle cellulaire et de comprendre le rôle de ces récepteurs nucléaires dans le processus de la carcinogenèse prostatique. Nous avons ainsi montré que les LXRs exerçaient leur effet anti-prolifératif sur des cellules murines épithéliales prostatiques (MPECs) notamment via des modulations des voies de transduction PI3K/AKT et MAPK. Ces résultats font de ces cellules un modèle d'étude des mécanismes moléculaires impliqués dans cet effet. Les souris Lxrαβ-/- nourries avec un régime riche en cholestérol présentent un phénotype de néoplasie prostatique associé à un profil tanscriptomique proche de celui de souris modèles de cancer de la prostate démontrant l'effet protecteur des LXRs dans une condition d'hypercholestérolémie. Enfin, l'expression et l'activité des LXRs et leur gènes cibles ont été étudiées dans un modèle murin de carcinogenèse prostatique, les souris Pten-/-, dont l'invalidation du gène suppresseur de tumeur Pten est spécifique de l'épithélium prostatique. De manière intéressante, nous montrons que les LXRs sont activés au cours de la carcinogenèse prostatique et que la perte des LXRs dans les souris Pten-/- entraîne une accélération de la progression tumorale. Au final, ces résultats mettent en lumière que les LXRs peuvent exercer un rôle de barrière limitant la progression tumorale, notamment par l'intermédiaire de leurs gènes cibles codant les cassettes d'efflux de cholestérol, Abca1 et Abcg1.

Le méthane (CH4) est un des principaux gaz à effet de serre. L'élevage est à l'origine d'un tiers du CH4 produit par l'activité humaine en Europe. En plus, la production de CH4 représente une perte de 2% à 12 % de l'énergie consommée par l'animal. La méthanogenèse est le résultat de l'activité d'un groupe de microorganismes particuliers - les Archaea méthanogènes. La production de CH4 permet de d'éliminer du milieu ruminal l'hydrogène produit au cours de la fermentation des aliments par les autres microorganismes (bactéries, protozoaires, champignons). En effet, l'accumulation d'hydrogène affecte le fonctionnement optimal du rumen. La réduction des émissions de CH4 par les ruminants présente donc un intérêt économique et environnemental non négligeable et passe inévitablement par une modification de l'écosystème microbien du rumen. L'objectif de ce travail de thèse était de relier la production de CH4 avec la structure et l'activité de la communauté méthanogène du rumen. Différents modèles de manipulation de l'écosystème microbien ruminal comme la défaunation (élimination des protozoaires) et l'utilisation d'aliments connus pour modifier la méthanogenèse ont été utilisés. Le rumen étant un écosystème complexe, les interactions fonctionnelles entre les Archaea méthanogènes et les autres microorganismes présents (bactéries et protozoaires) ont également été étudiées. Dans cette optique, des outils de biologie moléculaire, permettant de cibler les principales communautés microbiennes, ont été optimisés. Nos travaux permettent de conclure sur l'absence de relation claire entre le nombre (et/ou la concentration) des Archaea méthanogènes et la méthanogenèse dans le rumen. Cependant les réductions des émissions de CH4 ont été attribuées aux changements dans la diversité de la communauté méthanogène et la disponibilité en hydrogène. Ce travail de thèse a mis en évidence que les modifications de la composition et/ou de l'activité métabolique de la communauté des Archaea méthanogènes seraient à l'origine des réductions des émissions de CH4 par les ruminants. Une meilleure connaissance des mécanismes microbiens impliqués dans la production de méthane permettra d'envisager de nouvelles pistes pour diminuer les émissions chez les ruminants.

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Ce travail avait pour principal objectif la synthèse de nouveaux systèmes amphiphiles à base de polysaccharides neutres (guar, hydroxyéthyl guar) ou chargés (acide hyaluronique), par greffage de groupements hydrophobes le long de la chaîne polysaccharidique. La stratégie de synthèse proposée pour ces dérivés amphiphiles repose sur des réactions d'éthérification en milieu basique des polysaccharides à partir d'éthers de glycidyle (époxydes) hydrophobes commerciaux (hexadécyl éther de glycidyle, phényl éther de glycidyle) et non commerciaux (Brij 56 époxyde, OP10 époxyde). Des dérivés de type Brij56® ont été sélectionnés en raison de leur structure chimique particulière, présentant un bloc oligo(éthylène glycol) (OEG) associé à une chaîne alkyle hydrophobe, susceptibles de conduire en milieu aqueux à des propriétés différentes par rapport à des dérivés alkylés classiques du fait de l'hydrophile du bloc OEG. Plusieurs conditions de greffage ont été testées et appliquées également à un dérivé de la cellulose disponible commercialement (hydroxyéthyl cellulose) afin de comparer l'efficacité des réactions en fonction de la nature du polysaccharide. L'analyse du comportement en milieu aqueux des polysaccharides hydrophobiquement modifiés par des mesures de viscosité met en évidence soit des augmentations de viscosité, soit des diminutions. Des analyses plus approfondies combinant la diffusion de la lumière et la spectroscopie de fluorescence en utilisant des sondes hydrophobes ont montré que de telles diminutions pouvaient être expliquées dans certains cas (acide hyaluronique) par la formation de particules de taille nanométrique.

Une partie conséquente de mon travail a été d'effectuer un crible génétique en utilisant une bibliothèque de mutants générés par insertion aléatoire de Tn5-Sm, un minitransposon bactérien. Le crible a été réalisé dans un contexte défini: celui de mouches-hôtes auxquelles manquait le gène Eater, lequel code un récepteur de phagocytose (Kocks et al., 2005). Dans ces mouches, l'infection n'est plus contrôlée dans l'hémocoele par les hémocytes et les drosophiles mutantes succombent rapidement à une bactériémie. Plusieurs phénotypes bactériens étaient attendus à l'issue de ce crible. Une première catégorie de phénotype prévisible était une virulence accrue, par exemple si les bactéries mutantes devenaientcapables de traverser plus rapidement ou efficacement la barrière intestinale conséquemment à la perte d'un régulateur négatif. Un deuxième type de phénotype attendu était une virulence atténuée pouvant s'expliquer de plusieurs manières: 1- perte de résistance à l'environnement existant dans le lumen intestinal (enzymes digestives et lysozyme, radicaux libres et peptides antimicrobiens induits au niveau de l'épithélium intestinal dans le cadre d'une réponse immunitaire locale de l'hôte); 2- incapacité à traverser la matrice péritrophique; 3-incapacité à envahir les cellules épithéliales (adhésion, pénétration); 4- incapacité à résister aux défenses intracellulaires potentielles; 5- incapacité à sortir du côté basal des entérocytes 6- incapacité à proliférer dans l'hémolymphe ou perte de la résistance à l'action de la réponse immunitairesystémique qui est, quant à elle, fortement induite en l'absence de phagocytose, laquelle empêche chez les mouches sauvages la prolifération des bactéries ayant traversé la paroi intestinale. [...] Dans le cadre d'une infection intestinale, les mouches sauvages (et imd) succombaient en six jours alors que, de manière surprenante, les mouches mutantes de la voie Toll périssaient plus lentement, une situation opposée à celle du modèle de la piqûre septique. Quelques bactéries sont capables de traverser la paroi intestinale mais sont incapables de proliférer à moins que la réponse cellulaire ait été préalablement bloquée. L'épithélium intestinal apparaissait normal à la dissection et la presque totalité des bactéries ingérées étaient tuées dans l'intestin. Après avoir exclu l'hypothèse d'une toxine sécrétée dans le surnageant des bactéries adsorbées sur le filtre sur lequel viennent se nourrir les mouches, nous avons testé l'hypothèse qu'une suractivation de la réponse immunitaire était à l'origine du décès des mouches. La génétique mettant hors de cause les peptides antimicrobiens, la voie Toll n'étant apparemment pas activée dans l'épithélium intestinal, nous avons alors étudié laréponse oxydative induite par l'ingestion de bactéries (Ha et al., 2009), laquelle est capable de tuer les mouches lorsqu'elle n'est pas régulée correctement. Là-aussi, le résultat s'est avéré négatif. En fin de compte, j'ai pu établir que la mort des mouches était due à un état de famine, confirmé par des mesures des réserves métaboliques. Mes travaux ont permis d'établir un nouveau rôle de la voie Toll dans la résistance à la famine, en présence ou absence d'infection, qui sera peut-être à mettre en relation avec un rôle métabolique de la voie Toll consistant à bloquer la voie de réponse à l'insuline lors d'une infection. En conclusion, mes travaux permettent de mieux comprendre les relations hôte-pathogènequi s'établissent lors d'une infection intestinale.

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The role of odorant binding proteins in the olfaction of mosquitoes, the primary mechanism of human host recognition, has been an important focus of biological research in the field of infectious disease transmission by these insects. This thesis provides an in depth knowledge of these proteins in three mosquito species Anopheles gambiae, Aedes aegypti and Culex quinquefasciatus. A large scale analysis on these genomes has been carried out towards the identification of the odorant binding proteins in the mosquito genomes. Identification of many new OBP members, in particular in the Aedes aegypti and Culex quinquefasciatus species, and an extensive phylogenetic analysis presenting a novel classification of the OBP subfamilies of these mosquito species has been proposed. This results further demonstrates the extraordinary multiplicity and diversity of the OBP gene repertoire in these three mosquito genomes and highlights the striking sequence features that are nevertheless highly conserved across all mosquito OBPs. Owing to the availability of homologous structures from mosquitoes or related species, the 3D structure modelling of all the Classic OBPs from the three genomes (representing in total 137 structures) has been performed. This was completed by large scale docking studies on these structures by screening a large set of compounds that are known to be mosquito attractants or repellents. These provide many exciting new insights into the structural and functional aspects towards understanding the efficacy of some repellents and of some attractants from human emanations. Through molecular dynamics simulation, the structural changes observed in an OBP bounded to an odorant when pH conditions are modified were characterized and the probable mechanism of ligand binding and release is presented. This work provides the first insights to many of the long awaited questions on the genomic, structural and functional characterization of mosquito OBPs and can be viewed as a reliable starting point for further experimental research focussed on these aspects.

Recent studies revealed that nTregs has less therapeutic effects on established autoimmune diseases. Current study asks if iTregs induced ex-vivo with TGF- can treat the established autoimmune diseases. In allergic asthma we observed that adoptive transfer of iTreg significantly suppressed airway and peri-vascular inflammation, reduced airway résistance, eosinophil recruitment, mucus hyper-production, airway remodeling and IgE levels. This therapeutic effect was associated with increase of Tregs (CD4+Foxp3+) in the draining LNs, and with reduction of Th1, Th2, and Th17 responses. In collagen-induced arthritis (CIA) both antigen-specific iTregs and expanded nTregs prevented CIA. However, only iTregs transfer suppressed established CIA. nTregs but not iTregs were converted into Th17 and lost Foxp3 in vitro and in vivo in established CIA. iTregs suppressed Th17 cell differentiation that paralleled with improved clinical scores and symptoms. In the chronic GVHD model mimicking lupus the iTregs infusion significantly decreased lupus symptoms. Blocking of TGF- !"#$- %&'(&)*-10 signaling pathways significantly abolished the therapeutic effects. iTregs induced the formation of tolerogenic DCs through TGF- but not IL-10 signaling on DC. DC isolated from lupus mice receiving iTregs can suppress lupus development through TGF- & but not IL-10 signaling. Thus, iTregs target DC in the inflammatory milieu and newly formed tolerogenic DC suppress disease progression through its direct or indirect effect (inducing new iTregs) in autoimmune disease settings. Moreover, we demonstrated that all-trans retinoic acid (atRA) promotes and sustains the Foxp3+ regulatory T cells. atRA increased histone methylation and acetylation within Foxp3 gene locus, while DNA methylation in Foxp3 gene was not significantly altered. These results may provide novel insights into clinical cell therapy for patients with autoimmune diseases and those needing organ transplantation.