Le régulateur transcriptionnel Cux1 est impliqué dans le processus de migration des cellules cancéreuses. Dans un modèle d’inflammation intestinale de type colite expérimentale, l’absence de Cux1 entraîne une perte de la restitution de l'épithélium intestinal. Ceci nous a amenés à poser l’hypothèse que Cux1 serait fonctionnellement impliqué dans le processus de migration cellulaire lors de la régénération épithéliale en contexte de maladies inflammatoires intestinales. En utilisant des conditions de culture limitant la prolifération, une diminution de la réponse migratoire des cellules épithéliales a été observée en absence de Cux1. Cette diminution de migration a été accompagnée d’une perte du remaniement du cytosquelette d'actine et d’une diminution du nombre de lamellipodes formés au front de migration. En vérifiant l’activité des voies classiques de migration RhoA et Rac1, une modulation des modifications post-traductionnelles sur chacune des protéines terminales de ces voies a été observée. Une augmentation du niveau de phosphorylation inhibitrice sur sérine 3 de la cofiline et une diminution de la phosphorylation activatrice sur la protéine ribosomale S6 ont été observées en absence de Cux1. Toutefois, ces protéines ne sont pas des cibles transcriptionnelles du régulateur Cux1. Une analyse par micropuce a permis d’identifier de nouveaux substrats de Cux1 pertinents au processus de restitution épithéliale. Ainsi, les gènes FgfR2, Shc4 et Vav2 ont été découverts pour être impliqués autant au niveau cellulaire que physiologique en contexte inflammatoire. De plus, Cux1 semble en mesure de cibler directement ces trois promoteurs. Un essai de récupération du phénotype en inhibant la voie RhoA a permis d'observer un rétablissement partiel de la réponse migratoire des cellules n’exprimant pas Cux1, suggérant que Vav2 et la voie Rac1 auraient une importance dans cette restitution épithéliale intestinale. Des modulations de gènes impliqués dans la restitution ont été observées par séquençage des ARNs chez des souris mutantes pour Cux1.

Les Hedgehogs (Hh) sont des morphogènes multifonctionnels qui ont des rôles importants dans l'embryogenèse et la morphogenèse de plusieurs organes. Leur rôle dans le développement de la glande gastrique humaine n'est pas connu. Peu est connu de la signalisation Hh, plus précisément de Sonic Hedgehog (Shh), dans la glande gastrique humaine adulte, autant dans sa localisation et son association aux différents types cellulaires gastriques que dans son rôle fonctionnel dans cet organe.Les modèles murins de délétion classique des molécules de la signalisation Hh subissent, dans la grande majorité, une mort néonatale ou au stade somites rendant ces modèles inutiles pour l'étude du maintien de l'homéostasie du tube digestif adulte, autant au niveau de l'intestin que de l'estomac. Dans un premier temps, les patrons d'expression des différents gènes clés impliqués dans la voie de signalisation Hh dans le développement foetal humain de la glande gastrique ont été déterminés à l'aide de tissus gastriques foetaux âgés entre 14 et 20 semaines de gestation. Dans un deuxième temps, les rôles fonctionnels et physiologiques de Shh, dans l'homéostasie de l'intestin adulte et dans la morphogenèse et homéostasie de l'estomac ont été élucidés par la génération de souris possédant une délétion conditionnelle de Shh à l'épithélium de l'intestin ou de l'estomac à l'aide du système Cre/loxP. L'analyse des patrons d'expression des ligands SHH et Indian Hedgehog (IHH), des récepteurs PATCHED et SMOOTENED, des effecteurs GLI et de gènes cibles de la voie de signalisation Hh dans la glande gastrique humaine en développement, a confirmé la présence de la majorité de ces protéines dès 14 semaines de gestation. Ces effecteurs n'ont été détectés qu'au niveau des cellules à mucus de surface, des cellules du foveolae et des cellules zymogéniques mais pas au niveau des cellules pariétales. L'expression strictement épithéliale de presque toutes ces protéines suggère fortement l'activation exclusivement autocrine de cette voie de signalisation dans la glande gastrique humaine foetale. Ces patrons d'expression diffèrent de ceux retrouvés dans la glande gastrique murine foetale ou adulte. L'étude du modèle murin Villine -Cre; ShhloxP/loxP , qui possède une délétion de Shh à l'épithélium intestinal, a permis d'élucider les rôles fonctionnels de Shh dans l'homéostasie de l'intestin. Nous avons constaté que Shh a un rôle spécifique dans l'homéostasie intestinale puisque les souris expérimentales présentent un allongement villositaire. Shh est également impliqué dans la maturation des cellules caliciformes et dans l'inhibition de la prolifération épithéliale intestinale.Les résultats montrent aussi que Ihh semble, quant à lui, avoir un rôle compensateur puisqu'il se relocalise dans les régions qui expriment normalement Shh. L'étude du modèle murin Foxa3 -Cre; ShhloxP/loxP , qui possède une délétion de Shh dans l'épithélium gastrique, a permis d'élucider les rôles de Shh dans le développement et le maintien de la glande gastrique. Nous avons déterminé que Shh a un rôle dans la morphogenèse de la glande gastrique et dans le maintien de ce dernier. En effet, l'architecture foveolae-glande est fortement affectée par la perte épithéliale de Shh.Les résultats démontrent également que Shh a un rôle déterminant dans la différenciation des cellules pariétales puisque ces dernières sont absentes chez les souris expérimentales.

La participation de HNF4[alpha] à la réponse inflammatoire se manifeste par différents rôles, notamment par la régulation transcriptionnelle du cytochrome P450, de l'oxyde nitrique synthase inductible, mais également par la protection face aux maladies inflammatoires de l'intestin (MII). En effet, la perte de HNF4[alpha] au niveau de l'épithélium intestinal de souris rend celles-ci plus sensibles face à l'induction d'une colite chimique. Également, l'expression de HNF4[alpha] est perdue au niveau des tissus coliques de patients atteints de maladies inflammatoires de l'intestin, dont la colite ulcéreuse. Les MII sont caractérisées par une activation chronique de la réponse immune et inflammatoire le long du tractus gastro-intestinal. L'agent causal est, dans la majorité des cas, la flore intestinale, laquelle peut activer plusieurs réponses inflammatoires, telle la sécrétion abondante de cytokines et d'interleukines pro-inflammatoires ainsi que le recrutement et l'infiltration de cellules immunitaires à l'épithélium, causant des dommages importants à la muqueuse intestinale et menant ainsi à une augmentation de la perméabilité de l'épithélium intestinal. La perte de HNF4[alpha] au niveau de l'épithélium colique de souris a mené à l'apparition spontanée d'inflammation, à l'infiltration massive de cellules leucocytaires et a révélé une augmentation de la production de plusieurs facteurs pro-inflammatoires, dont la chimiokine KC/CXCL1. Cette molécule est en fait un chimioattractant important pour les neutrophiles et autres cellules leucocytaires. Dans cette optique, nous avons évalué, par immunobuvardage et gel de rétention, l'impact d'un stress pro-inflammatoire sur l'expression et l'activité de HNF4[alpha]. Nous avons également déterminé l'effet de l'expression de HNF4[alpha] sur la production de KC/CXCL 1 ainsi que les mécanismes de régulation de HNF4[alpha] sur l'expression de la chimiokine. Nous avons quantifié, par qPCR et par ELISA, la production et la sécrétion de KC/CXCL1 par les différentes lignées de cellules épithéliales intestinales surexprimant le facteur de transcription HNF4[alpha]. Aussi, nous avons montré l'influence de HNF4[alpha] sur l'activation de NF[kappa]B, puisque ce facteur est responsable de la régulation transcriptionnelle de KC/CXCL1. Nous avons, en effet, montré que l'activation par phosphorylation, la translocation nucléaire et la capacité de liaison à l'ADN de NF[kappa]B sont diminuées dans les modèles cellulaires de surexpression de HNF4[alpha]. Nous avons finalement évalué l'effet de HNF4[alpha] sur la dégradation de l'inhibiteur de kappaB (I[kappa]B[alpha]). Dans cette étude, nous avons montré que le facteur de transcription HNF4[alpha] régule de façon négative la production de la chimiokine KC/CXCL1 en modulant l'activité transcriptionnelle de NF[kappa]B via la stabilisation de l'inhibiteur I[kappa]B.

Les histones désacétylases (HDACs) contrôlent l'expression des gènes en modifiant la structure de la chromatine par la désacétylation des histones ou en modulant l'activité transcriptionnelle de facteurs de transcription. L'utilisation d'inhibiteurs ciblant les HDACs, les HDACi, a récemment montré un rôle des HDACs dans l'inflammation. Toutefois, comme les HDACi sont non-spécifiques, il est difficile d'identifier les fonctions spécifiques des différents HDACs. Les rôles des HDACs dans l'épithélium intestinal sont peu connus. Les principaux objectifs de ce travail visaient à déterminer les rôles spécifiques de HDAC1 dans les cellules épithéliales intestinales (CEI) et son implication dans la réponse inflammatoire. L'inhibition de l'expression de HDACI dans les CEI de rat, entraîne une augmentation post-transcriptionnelle de HDAC2, une modification de la morphologie cellulaire, une diminution de la prolifération cellulaire, une diminution de l'activité désacétylase associée au complexe corépresseur Sin3 et une modification de la réponse au HDACi trichostatin A (TSA). De plus, en réponse à l'IL-1[beta], la perte de HDACI diminue l'expression protéique des facteurs de transcription NF-?B et C/EBP[beta] tout en entraînant une prolongation de leur phosphorylation. L'absence de HDAC1 diminue également la phosphorylation et l'expression des MAPKs p38 et JNK, de base ou en réponse à l'IL-1[beta]. Ensuite, l'expression de gènes de réponse inflammatoire en réponse à l'IL-1[beta] a été analysée. Suivant la perte de HDACI, cinq patrons d'expression ont ainsi été obtenus : 1) augmentation des niveaux de base et induits (Hp, Kng 1), 2) réduction des niveaux de base et niveaux induits normaux (Cc12, Cc15, Cc120, Cxcll, C3, iNOS), 3) augmentation des niveaux induits (Cxcl2), 4) réduction des niveaux de base et induits (A2m) et 5) aucune modulation (Lcn2, GAPDH). La sécrétion de cytokines est également perturbée en l'absence de HDAC I : 1) diminution des niveaux de base et augmentation des niveaux induits (Cc12, Cxcl3), 2) diminution des niveaux induits (Cc120, Cxcl5, Cx3c11) et 3) augmentation des niveaux induits (Cxcl2, Timpl). HDACI est aussi impliquée dans le contrôle de la réponse au stress du réticulum endoplasmique puisqu'un délai dans l'induction de la protéine CHOP est observé dans les cellules n'exprimant pas HDACI, en réponse à la tunicamycine. Nos résultats démontrent que HDACI est un régulateur majeur de l'homéostasie épithéliale intestinale, incluant la réponse inflammatoire et le stress du réticulum endoplasmique, et que HDAC1 peut agir autant comme coactivateur ou corépresseur transcriptionnel.

Au cours des dix dernières années, il a été observé une augmentation des maladies métaboliques (obésité, diabète de type 2…) avec des conséquences dramatiques en santé humaine. Un intérêt scientifique a émergé pour mieux comprendre comment les bactéries lactiques (BLs) régulent la l’équilibre énergétique de leur hôte. PPAR- (peroxisome proliferator activated receptor ), un récepteur nucléaire, et FIAF (fasting – induced adipose factor) une adipokine apparaissent comme deux régulateurs centraux dans l’homéostasie énergétique. Dans cette étude, nous avons examiné les mécanismes de régulation de Fiaf par les BLs. Nous avons identifié une souche L.rhamnosus CNCMI–4317 induisant l’expression de Fiaf dans la cellule épithéliale intestinale. Nous avons déterminé que cet effet était probablement du à une protéine de surface agissant de façon indépendante de PPAR-. Nous avons confirmé cet effet dans un model in vivo. De plus, nous avons réalisé une transcription du génome complet des cellules HT-29 en contact avec la bactérie confirmant une régulation de Fiaf et suggérant une régulation supplémentaire dans le métabolisme des lipides.Nous avons caractérisé un model HT-29 PPAR- rapporteur à la luciférase. Nous avons appliqué une approche de métagénomique fonctionnelle développée au sein de l’équipe pour cribler des banques génomiques de bactéries lactiques (BLs). Nous n’avons pas réussi à identifier des clones d’intérêt parmi les banques testées. Nous avons également développé une méthode de criblage des BLs sur le modèle HT-29 PPAR-mais après avoir caractériser l'effet bactérien, nous n’avons pas pu confirmer celui-ci par une approche classique de RT-qPCR. Nous avons donc émis l’hypothèse que l’effet observé était un effet direct sur le signal luciférase.Ce travail contribue à une meilleure compréhension des mécanismes de régulation du métabolisme de l’hôte par les bactéries. / Over the last decades, an increase of metabolic diseases (obesity, type-2 diabetes…) has been observed with dramatic consequences on human health. Scientific interest has extended for a better understanding of lactic acid bacteria (LAB) regulation of host energy balance. PPAR- (peroxisome proliferator activated receptor ), a nuclear receptor, and FIAF (fasting – induced adipose factor), a secreted adipokine, appear as two major regulators of energy homeostasis.In this study we examined the mechanisms of Fiaf regulation by LAB. We identified a lactobacillus rhamnosus (L.rhamnosus) CNCMI-4317 strain up-regulating Fiaf expression in intestinal epithelial cells (HT-29). We determined that the effect was probably due to a surface exposed protein acting in a PPAR- independent manner. We confirmed this regulation in an in vivo model. Furthermore, we performed a whole genome transcription (of HT-29 in contact with bacteria) confirming the Fiaf regulation and suggesting an additional lipids metabolism regulation. We characterized a HT-29 PPAR- luciferase reporter model. We applied functional metagenomic approach developed inside the team to screen bacteria genomic libraries. We failed to identify clones of interest among tested libraries. We also performed a screening of LABs on PPAR- luciferase reporter model but after characterization of bacterial effect we failed to confirm it using another approach based on RT-qPCR and speculated that it was a direct effect on luciferase activity. This work contributed to a better knowledge of host metabolism regulation by bacteria.

Les bactéries commensales digestives jouent un rôle primordial dans l’homéostasie épithéliale et la santé de l’hôte, avec notamment un rôle modulateur du système immunitaire. Des effets bénéfiques dans le traitement des pathologies inflammatoires intestinales ont été caractérisés chez certaines souches de bactéries commensales. La compréhension de ces effets dans le maintien de l’homéostasie intestinale repose sur la connaissance des interactions entre les bactéries, l’épithélium intestinal et le système immunitaire muqueux. Streptococcus salivarius est l’un des premiers colonisateurs de la cavité buccale et du tractus digestif de l’homme. Cette bactérie a été utilisée comme modèle pour rechercher des mécanismes impliquée dans l’homéostasie.La recherche d’interactions entre des souches de l’espèce S. salivarius et les cellules humaines a été réalisée pour caractériser leurs éventuelles propriétés immunomodulatrices. Nous avons montré que les bactéries vivantes et les surnageants de cultures des souches de cette espèce modulent la réponse inflammatoire in vitro via un effet inhibiteur sur l’activation de la voie NF-B dans les cellules épithéliales intestinales (HT-29 et Caco-2) et les monocytes (THP-1). Cette modulation de l’inflammation a été confirmée par la capacité des surnageants bactériens à inhiber la sécrétion d’IL-8 par les cellules épithéliales. Ces surnageants agissent via une étape impliquant IB-, un inhibiteur du facteur NF-B. Ils inhibent la dégradation de la protéine IB- phosphorylée et diminuent ainsi la translocation nucléaire des composants NF-B. Nous avons également identifié et caractérisé un métabolite bactérien présent dans ces surnageants exerçant cette activité anti-inflammatoire. L’utilisation de ce métabolite et son isomère miment in vitro l’effet inhibiteur des surnageants sur l’activation de la voie NF-B dans les cellules épithéliales et les monocytes. Nous avons ainsi caractérisé un métabolite secrété par la bactérie commensale S. salivarius qui est capable d’inhiber une des voies centrales de signalisation impliquée dans la réponse inflammatoire intestinale. Enfin, une capacité anti-inflammatoire de S. salivarius a également été montrée dans un modèle murin d’inflammation digestive dans lequel les bactéries métaboliquement actives ont protégé les animaux de colites induites avec du TNBS. Ces travaux ouvrent la voie pour le développement d’applications thérapeutiques dans le traitement de pathologies inflammatoires de l’intestin basées sur ce composé actif ou l’utilisation de S. salivarius comme probiotique. / Commensal bacteria play a vital role in epithelial homeostasis and host health, including a modulatory role of the immune system. Their beneficial effects in the treatment of inflammatory bowel disease have been characterized in some strains of commensal bacteria. Understanding these effects in maintaining intestinal homeostasis is based on the knowledge of interactions among bacteria, the intestinal epithelium and the mucosal immune system. Streptococcus salivarius is one of the first colonizers of human oral cavity and digestive tract. This bacterium was used as a template to investigate mechanisms involved in homeostasis.The research for interactions between strains of S. salivarius species and human cells was performed to characterize their possible immunomodulatory properties. We have shown that living bacteria and culture supernatants of strains of this species modulate the inflammatory response in vitro via an inhibitory effect on the activation of NF-B in intestinal epithelial cells (HT-29 and Caco-2) and monocytes (THP-1). This modulation of inflammation was confirmed by the ability of bacterial supernatants to suppress the secretion of IL-8 by epithelial cells. These supernatants act via a step involving IκB-α, an inhibitor of NF-B. They inhibit the degradation of IκB-α phosphorylated protein and thus decrease the nuclear translocation of NF-B components. We also identified and characterized a bacterial metabolite present in these supernatants exercising this anti-inflammatory activity. Use of this metabolite and its isomer in vitro mimic the repressive effect of supernatants on activation of NF-B in epithelial cells and monocytes. We have characterized a metabolite secreted by commensal bacterium S. salivarius that is capable of inhibiting one of the central signaling pathways involved in the intestinal inflammatory response. Finally, an anti-inflammatory capacity of S. salivarius was also shown in a mouse model of gastrointestinal inflammation in which the metabolically active bacteria protected the animals from colitis induced with TNBS.This work paves way for the development of therapeutic applications in the treatment of inflammatory bowel disease based on the active compound or the use of S. salivarius as a probiotic.

Les bactéries commensales digestives jouent un rôle primordial dans l'homéostasie épithéliale et la santé de l'hôte, avec notamment un rôle modulateur du système immunitaire. Des effets bénéfiques dans le traitement des pathologies inflammatoires intestinales ont été caractérisés chez certaines souches de bactéries commensales. La compréhension de ces effets dans le maintien de l'homéostasie intestinale repose sur la connaissance des interactions entre les bactéries, l'épithélium intestinal et le système immunitaire muqueux. Streptococcus salivarius est l'un des premiers colonisateurs de la cavité buccale et du tractus digestif de l'homme. Cette bactérie a été utilisée comme modèle pour rechercher des mécanismes impliquée dans l'homéostasie.La recherche d'interactions entre des souches de l'espèce S. salivarius et les cellules humaines a été réalisée pour caractériser leurs éventuelles propriétés immunomodulatrices. Nous avons montré que les bactéries vivantes et les surnageants de cultures des souches de cette espèce modulent la réponse inflammatoire in vitro via un effet inhibiteur sur l'activation de la voie NF-B dans les cellules épithéliales intestinales (HT-29 et Caco-2) et les monocytes (THP-1). Cette modulation de l'inflammation a été confirmée par la capacité des surnageants bactériens à inhiber la sécrétion d'IL-8 par les cellules épithéliales. Ces surnageants agissent via une étape impliquant IB-, un inhibiteur du facteur NF-B. Ils inhibent la dégradation de la protéine IB- phosphorylée et diminuent ainsi la translocation nucléaire des composants NF-B. Nous avons également identifié et caractérisé un métabolite bactérien présent dans ces surnageants exerçant cette activité anti-inflammatoire. L'utilisation de ce métabolite et son isomère miment in vitro l'effet inhibiteur des surnageants sur l'activation de la voie NF-B dans les cellules épithéliales et les monocytes. Nous avons ainsi caractérisé un métabolite secrété par la bactérie commensale S. salivarius qui est capable d'inhiber une des voies centrales de signalisation impliquée dans la réponse inflammatoire intestinale. Enfin, une capacité anti-inflammatoire de S. salivarius a également été montrée dans un modèle murin d'inflammation digestive dans lequel les bactéries métaboliquement actives ont protégé les animaux de colites induites avec du TNBS. Ces travaux ouvrent la voie pour le développement d'applications thérapeutiques dans le traitement de pathologies inflammatoires de l'intestin basées sur ce composé actif ou l'utilisation de S. salivarius comme probiotique.