Le collagène occupe une place importante au niveau de plusieurs champs d'étude. En plus d'être reconnu, dans le domaine de la biologie cellulaire, pour ses propriétés adhésives aux cellules environnantes, physiologiquement le collagène contribue au maintien de l'unité fonctionnelle des organes grâce à son rôle de soutien.Le collagène répond également à maints champs d'exploitation, dont la cosmétologie, pour son apport hydrique, la chirurgie, vu sa propriété d'agrégant plaquettaire et de colle lors de suturation des plaies, mais également celui de l'orthopédie où le collagène sert à la régénérescence osseuse. Cependant, les collagènes utilisés dans ces sphères d'activités, sont majoritairement d'origine bovine, ovine, caprine ou murine. Étant donné que le collagène d'origine mammifère est susceptible d'être contaminé par des prions et donc de transmettre à l'humain l'encéphalopathie spongiforme bovine, une maladie mortelle, et que le collagène de queue de rat n'est disponible qu'en petite quantité et sous une forme dénaturée, nous avions pour objectif d'analyser les particularités d'un nouveau collagène natif extrait de la peau de poissons d'eau chaude. Dans cette étude, nous avons utilisé les cellules épithéliales intestinales humaines indifférenciées HIEC comme modèle cellulaire, afin de comparer la morphologie, l'adhésion, la différenciation et la prolifération des cellules cultivées sur le collagène natif marin à celles cultivées sur le collagène de queue de rat standard. Les résultats obtenus par diverses méthodes dont la microscopie à contraste de phase, les tests d'adhésion, l'immunobuvardage de type Western, le RT-PCR et l'immunofluorescence indirecte ont permis de démontrer de grandes similitudes entre les deux types de collagène analysés. Les résultats obtenus démontrent que le collagène natif marin est très semblable au collagène de queue de rat, en ce qui a trait à son aspect adhésif et son incapacité à induire la différenciation cellulaire. D'autre part, le collagène marin adopte une conformation structurale beaucoup plus organisée, sous forme de fibrilles trimériques, alors que la solution de collagène de queue de rat contient principalement que des monomères. De plus, le collagène marin semble être significativement moins proprolifératif [i.e. prolifératif] que le collagène de queue de rat. Cette particularité nous paraît bien intéressante, puisque le collagène natif marin pourrait avoir de nombreuses retombées sur le marché thérapeutique, afin de soulager les patients atteints de maladies associées avec une hyperprolifération comme le psoriasis. Un baume à base de collagène marin serait en mesure de réduire la prolifération des cellules épidermiques et par le fait même limiter la progression des lésions, par exemple. Plusieurs laboratoires de recherche pourront bénéficier des propriétés comparables du collagène natif marin à moindre coût et plus sécuritaire pour la santé.

Les microcystines (MCs), hépatotoxines produites par des cyanobactéries d'eau douce, sont incriminées dans des intoxications humaines et animales. L'ingestion est leur principale voie d'exposition chez l'homme. Parmi les quelques 90 variants décrits, la MC-LR constitue le variant le plus toxique et le mieux connu sur lequel est fondé l'évaluation du risque associé aux MCs. Afin de mieux caractériser le danger pour l'homme par ingestion, nous avons choisi d'étudier et de comparer l'absorption et la toxicité de deux variants, la MC-LR et la MC-RR, sur un modèle cellulaire intestinal humain, les Caco-2. Ces deux variants, de structure quasi identique, sont connus pour leur différence de toxicité aiguë. Nous avons montré que, contrairement aux cellules hépatiques, les Caco-2 absorbent les deux variants de manière similaire. De plus, nos travaux suggèrent l'existence d'un efflux actif de la MC-LR et de la MC-RR par les Caco-2. Enfin, une étude à l'échelle pangénomique a permis de mettre en évidence des différences de réponses cellulaires, avec des atteintes plus marquées de la MC-LR sur la réponse au stress oxydant, la régulation du cycle cellulaire, le stress du réticulum endoplasmique et la dégradation des protéines. Ainsi, les mécanismes de toxicité mis en jeu par les deux variants semblent diverger. Nos travaux soulignent donc la nécessité d'obtenir de données complémentaires sur d'autres variants que la MC-LR pour affiner l'évaluation du risque associé aux MCs.

Le rotavirus est le principal agent étiologique des gastro-entérites infantiles. Après l'assemblage dans le réticulum endoplasmique (RE), les virions sont relargués au niveau du pôle apical des entérocytes selon une voie de trafic atypique ne passant pas par l'appareil de Golgi. Ce travail a pour but d'étudier les mécanismes de sortie du RE et le trafic atypique du rotavirus. Des acteurs de la machinerie réticulaire de repliement et de contrôle qualité des protéines ont été retrouvés associés aux intermédiaires d'assemblage du rotavirus. En corrélation avec cela, l'infection provoque un stress du RE et active une réponse cellulaire spécifique, l'Unfolded Protein Response (UPR). Le rotavirus module de manière différentielle les trois voies de signalisation de l'UPR et seules les voies IRE1 et PERK sont requises pour la morphogénèse virale. L'autophagie, en dehors de son rôle dans la dégradation du matériel cellulaire, a été récemment impliquée dans des voies de sécrétion non conventionnelles. Dans les cellules épithéliales intestinales Caco-2, la différenciation cellulaire se manifeste par l'augmentation de l'expression des marqueurs autophagiques et la diminution du flux autophagique. Quelque soit l'état de différenciation des cellules, l'infection à rotavirus bloque à la fois la formation et la maturation des autophagosomes. Uniquement dans les cellules Caco-2 non différenciées, l'infection induit une lipidation de LC3 qui n'est pas associée à l'autophagie, mais qui corrèle avec un clivage de la protéine ATG3 impliquée dans le processus de lipidation. Ni l'autophagie, ni la lipidation de LC3 ne sont requises pour la morphogénèse du rotavirus dans les cellules Caco-2. / Rotavirus is the major causative agent of severe gastroenteritis in young children worldwide. After assembly steps in the Endoplasmic Reticulum (ER), virions are released without any cellular lysis at the apical side of enterocytes, following an atypical trafficking pathway that bypasses the Golgi apparatus. This work is aimed at understanding the mechanisms of ER exit of rotavirus particles as well as their unconventional trafficking. Components of the protein folding and quality control machinery in the ER were found associated with viral assembly complexes. Consistent with this observation, viral infection induced ER stress, which activates a specific cellular response named the Unfold Protein Response (UPR). Rotavirus infection modulated differently the three UPR signaling pathways and only the IRE1 and PERK pathways were required for viral morphogenesis. Autophagy, besides being a degradative process, has recently been shown to be potentially involved in unconventional secretion pathways. We showed that the differentiation process of human intestinal epithelial Caco-2 cells into enterocyte-like phenotype was marked by the increase in expression of autophagic markers and the reduction of autophagic flux. Rotavirus infection blocked both the initiation and late steps of autophagy, in both undifferentiated and differentiated Caco-2 cells. Surprisingly, only in undifferentiated Caco-2 cells, rotavirus infection induced a lipidation of LC3 that was not associated with autophagy but correlated with a cleavage of ATG3, a protein directly involved in the lipidation process. Neither autophagy nor the lipidation of LC3 were required for rotavirus morphogenesis in Caco-2 cells.

Les bactéries lactiques présentent un grand intérêt économique de par leur large utilisation dans l’industrie agroalimentaire. Parmi elles, Streptococcus thermophilus (ST) est d’une importance majeure puisqu’elle est la plus utilisée après Lactococcus lactis, pour la fabrication de produits laitiers fermentés et de fromages. De plus, cette bactérie est le seul streptocoque à bénéficier du statut GRAS (Generally Recognized As Safe). Outre son intérêt en industrie laitière, ST présente des effets bénéfiques sur la santé intestinale de l’Homme. Bien que ces effets soient largement documentés, le statut probiotique de ST reste encore à conforter. C’est pourquoi des études sont actuellement menées afin de sélectionner des souches de ST à fort potentiel probiotique. Parmi les critères importants figurent leur capacité à survivre aux conditions drastiques du tube digestif (TD) et leur capacité à adhérer aux cellules intestinales. Dans cette optique, les objectifs de cette thèse étaient d’étudier, dans un premier temps, la capacité d’adhésion in vitro de la souche ST LMD-9 à différentes lignées cellulaires intestinales d’origine humaine et d’évaluer la survie de cette souche au stress biliaire. Afin de mettre en évidence un rôle potentiel de certaines protéines de surface dans ces deux processus, trois mutants issus de cette souche et inactivés dans les gènes prtS (protéase pariétale), srtA (sortase A) et mucBP (protéine de liaison aux mucines), ont été inclus dans cette étude. Dans un second temps, l’impact de l’adhésion de LMD-9 a été analysé, d’une part sur l’expression de gènes codant certaines mucines dans les cellules eucaryotes, et d’autre part sur l’expression de gènes qui seraient spécifiquement induits durant le processus d’adhésion, ceci en utilisant la technologie R-IVET (Recombinase-based In Vivo Expression Technology). Les résultats obtenus ont permis de montrer que la souche LMD-9 était capable de survivre jusqu’à une concentration de 3 mM en sels biliaires et que les protéines de surface PrtS, SrtA et MucBP seraient impliquées dans la résistance à ce stress. Nos résultats ont également montré que LMD-9 adhérait aux trois différentes lignées cellulaires, suggérant ainsi que la souche pourrait interagir avec les différentes mucines qu’elle peut rencontrer dans le TD. De plus, l’implication de certaines protéines de surface dans l’adhésion de LMD-9 s’est avérée dépendante des caractéristiques de ces lignées, qu’il s’agisse de cellules entérocytaires (Caco-2) ou productrices de mucus (HT29-MTX et HT29-CL.16E). Concernant l’impact de l’adhésion de la souche LMD-9 sur l’expression des gènes MUC2 et MUC5AC, aucun effet sur le taux de transcrits n’a été observé dans nos conditions expérimentales. Par ailleurs, nos résultats ont permis, pour la première fois, d’identifier les gènes spécifiquement induits dans la souche LMD-9 durant l’adhésion aux cellules épithéliales. Nous avons ainsi montré que l’adhésion de la souche LMD-9 ne dépend pas uniquement des protéines de surface, mais d’autres fonctions et voies métaboliques seraient également impliquées. Ce travail de thèse contribue ainsi à apporter de nouvelles connaissances liées (i) au choix du modèle cellulaire dans les études d’adhésion bactérienne in vitro, (ii) à l’aptitude de la souche LMD-9 à survivre au stress biliaire en faisant intervenir certaines protéines de surface et (iii) à la compréhension des mécanismes moléculaires de l’adhésion de LMD-9 aux cellules épithéliales intestinales / Lactic acid bacteria are of great economic interest because of their use in the food industry. Among them, Streptococcus thermophilus (ST) is of major interest since it is the most used after Lactococcus lactis, for the manufacture of fermented dairy products and cheese. In addition, this bacterium is the only streptococcus to benefit from GRAS status (Generally Recognized As Safe). Beside its interest in the dairy industry, ST has beneficial effects on human intestinal health. Although these effects are widely documented, the probiotic status of ST remains to be consolidated. Therefore, studies are currently being conducted in order to select strains of ST with a high probiotic potential. Among criteria that are important to select ST strains include their ability to survive stress the drastic conditions of the digestive tract (DT) and their ability to adhere to intestinal cells. In this context, the aim of this thesis was to investigate firstly the in vitro adhesion capacity of the ST LMD-9 strain to different human intestinal cell lines and to evaluate the survival of this strain to bile salt stress. In order to highlight the potential role of some surface proteins in these two processes, three mutants derived from this strain and inactivated in the genes prtS (parietal protease), srtA (sortase A) and mucBP (Mucin Binding-protein) were also included in this study. Secondly, the impact of LMD-9 adhesion was analyzed, on one hand on the expression of some mucin-encoding genes in eukaryotic cells, and on the other hand on the expression of genes that would be specifically induced during adhesion process using the R-IVET (Recombinase-based In Vivo Expression Technology) approach. The results obtained demonstrated the ability of LMD-9 to survive up to the concentration of 3 mM of bile salts and that the PrtS, SrtA and MucBP surface proteins would be involved in the resistance to this stress. Our results also showed that the LMD-9 strain was capable of adhering to three cell lines used suggesting that this strain could interact with different mucins that may encounter in the DT. Moreover, the involvement of some surface proteins in the adhesion of LMD-9 has been found to be dependent on the surface characteristics of these cell lines, whether they are enterocytic (Caco-2) or mucus-secreting cells (HT29-MTX and HT29-CL.16E). Regarding the impact of LMD-9 adhesion on MUC2 and MUC5AC gene expression, no effect has been observed on the transcript level under our experimental conditions. Furthermore, for the first time, our results allowed us to identify genes specifically induced in the LMD-9 strain during adhesion process to epithelial cells. We have thus shown that the LMD-9 adhesion does not depend solely on surface proteins, but other functions and metabolic pathways are also involved. This thesis work contributes thus to new knowledge related to (i) the choice of the cellular model in in vitro bacterial adhesion studies, (ii) the ability of LMD-9 to survive bile salt stress by involving some surface proteins and (iii) understanding the molecular mechanisms of LMD-9 adhesion to epithelial cells

Les neurotoxines botuliques (BoNTs), produites par C. botulinum, sont responsables du botulisme humain et animal. Dans sa forme naturelle, le botulisme résulte le plus souvent d’une absorption des toxines botuliques à partir du tube digestif après ingestion d’aliments contaminés par la toxine et C. botulinum. L’intoxination peut être divisée en 4 grandes étapes : production de toxine par la bactérie, ingestion d’aliments contenant la toxine préformée, passage de la neurotoxine à travers la barrière intestinale et action protéolytique aux terminaisons nerveuses. La régulation de la production des toxines et le passage des neurotoxines botuliques à travers la barrière intestinale sont mal compris. BoNT s’associe à des protéines non toxiques (NAPs) pour former des complexes de différentes tailles. Les gènes codant les BoNTs et NAPs sont regroupés sur le locus botulique et leur expression est contrôlée positivement par le facteur sigma alternatif BoTR/A. La toxinogénèse chez C. botulinum est contrôlée par un réseau complexe de régulateurs incluant au moins 3 systèmes à deux composants (TCS), identifiés pas la méthode d’ARN antisens, qui régulent positivement la production de complexe botulique indépendamment de BoTR/A. D’autre part, l’entrée de BoNT/B dans la barrière intestinale a été suivie à l’aide du fragment HcB marqué en fluorescence dans une anse intestinale ligaturée de souris. Des analyses en microscopie à fluorescence, immunohistochimie et microscopie électronique ont permis de mettre en évidence que HcB transcytose à travers les entérocytes par une voie d’endocytose dépendante de la dynamine. HcB cible les terminaisons nerveuses acétylcholinergiques de la lamina propia des villosités et gagne les neurones acétylcholinergiques et sérotoninergiques de la sous-muqueuse et de la musculeuse en seulement 10 minutes. Une étude in vitro réalisée sur cellules intestinales (m-ICcl2) montre que l’entrée de HcB est dépendante de récepteurs gangliosidiques GD1b/GT1b présents à la surface des cellules mais pas de la synaptotagmine II qui est requise pour l’entrée de BoNT/B dans les cellules neuronales. / Botulinum neurotoxins (BoNTs), produced by C. botulinum, are responsible for animal and human botulism. In its natural form, botulism is mostly acquired after absorption of BoNTs in the digestive tract after ingestion of food contaminated with C. botulinum and its toxins. The intoxination can be divided in 4 major steps: toxin production, ingestion of food contaminated with BoNTs, passage of BoNTs through the intestinal barrier, and proteolytic activity on nerve endings. Regulation of toxin production and passage of BoNTs through the intestinal barrier are poorly understood. BoNT associates with non toxic protein (NAPs) to form complexes of various sizes. The BoNTs and NAPs genes are clustered in the botulinum locus and are positively regulated by an alternative sigma factor BotR/A. Toxinogenesis in C. botulinum is regulated by a complex regulatory network containing at least 3 two components systems (TCS), identified by antisens RNA strategy, which regulate the production of botulinum complex independently of BotR/A. On the other hand, BoNT/B entry was monitored with fluorescent HcB fragment in ligatureted mouse intestinal loop. Fluorescent imaging analysis, immunohistochemistry and electron microscopy, have evidence that HcB is transcytosed through enterocytes cells by an endocytosis dynamin dependant. HcB targets acetylcholinergic nerves localized in lamina propria of villi then reaches serotoninergic and acetylcholinergic nerve endings in the submucosa and musculosa within 10 minutes. In vitro experiments performed on intestinal cell line (m-ICcl2) shows that the endocytosis of HcB is dependent on the GD1b/GT1b gangliosidic receptors on the cell surface but not on the synaptotagmine II protein which is recquiered HcB entry in neuronal cells

La clairance des cellules apoptotiques par les macrophages est à l’origine d’un microenvironnement pro-résolutif composé de différents facteurs solubles, permettant de stopper la réaction inflammatoire et d’engager la réparation tissulaire. La résolution de l’inflammation est parfois défaillante et concourt au développement de pathologies inflammatoires chroniques, comme les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI), qui regroupent la maladie de Crohn (MC) et la rectocolite hémorragique (RCH). Dans ce contexte, nous proposons d’évaluer l’efficacité thérapeutique de l’injection de ces facteurs pro-résolutifs dans le traitement des MICI. Ce produit issu de la culture de macrophages avec des cellules apoptotiques, appelé SuperMApo (Supernatant issued from Macrophage Apoptotic cell culture) (Brevet # WO2014106666-A1, 2013) contient des facteurs pro-résolutifs semblables à ce qu’on retrouve dans le processus physiologique de résolution de l’inflammation, et qui peuvent être absents ou inefficaces chez ces patients.Lors de ce travail, nous avons mise en évidence une efficacité thérapeutique de SuperMApo à l’aide de deux modèles expérimentaux de colite. Pour évaluer la pertinence de ces modèles par rapport à la pratique clinique, nous avons mise en place la vidéo-endoscopie souple. On a montré que l’efficacité de SuperMApo se traduit par diminution du score clinique, endoscopique et histologique des souris colitiques, accompagnée d’une amélioration de la perméabilité intestinale, et de la cicatrisation muqueuse. Cette efficacité thérapeutique est liée en partie à une reprogrammation des cellules présentatrices d’antigènes (APC) notamment de cDC et de macrophages qui présentent moins de réponse aux ligands de TLR, favorisent l’induction de Treg et inhibent la production de Th1. Par ailleurs, SuperMApo induit une cicatrisation nette de la muqueuse intestinale associée à la fois à une activation des myofibroblastes (la forme active des fibroblastes) et des cellules intestinales épithéliales (IEC). Concrètement, SuperMApo augmente les propriétés de migration, de prolifération et de cicatrisation de ces deux types cellulaire. Cet effet dépend en partie des facteurs de croissance au sein de SuperMApo comme le TGF-β, l’IGF-I et le VEGF. Finalement des résultats préliminaires montrent que SuperMApo induit un profil réparateur sur des fibroblastes issus de patients atteints de MICI. L’ensemble de ces résultats montrent, que l’injection de ces facteurs pro-résolutifs permet de mettre en œuvre des mécanismes capables de mettre en place un processus de résolution de l’inflammation et ouvre vers une utilisation clinique de cette approche dans le traitement de MICI. / Inflammation is a natural body defence reaction in response to injuries. The clearance of apoptotic cells by macrophages is at the origin of a pro-resolving microenvironment composed of various soluble factors, allow the arrest of the inflammatory response and to initiate tissue repair. The resolution of inflammation is sometimes defective and contributes to the development of chronic inflammatory diseases, such as chronic inflammatory bowel disease (IBD), which include Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC). In this context, we propose to evaluate the therapeutic effect of these pro-resolving factors in the treatment of IBD. This factors derived from the culture of macrophages with apoptotic cells, and called SuperMApo (Supernatant issued from Macrophage Apoptotic cell culture) (Patent # WO2014106666-A1, 2013) contains pro-resolving factors similar to those found in the physiological process of inflammatory resolution, and which may be absent or ineffective in these patients.In this work, we have demonstrated the therapeutic effect of SuperMApo using two experimental models of colitis. To assess the relevance of these models to clinical practice, we have implemented flexible video endoscopy. The therapeutic effect of SuperMApo has been shown to decrease the clinical, endoscopic and histological score of colitis mice, accompanied by improved intestinal permeability and mucosal healing in vivo. This therapeutic effect is related in part to reprogramming of antigen presenting cells (APC), in particular cDC and macrophages, which exhibit less response to TLR ligands, promote induction of Treg and inhibit Th1 production. In addition, SuperMApo induces a marked tissue repair of the intestinal mucosa associated with activation of myofibroblasts, the active form of fibroblasts, and the epithelial intestinal cells (IEC). In particular, SuperMApo increases the migration, proliferation and wound healing properties of these two cell types. This effect depends in part on the growth factors contained in SuperMApo such as TGF-β, IGF-I and VEGF. Finally, preliminary results show that SuperMApo induces a repairing state on fibroblasts from patients with IBD. This opens widely the use of SuperMApo as a clinically approach to propose this new therapeutic option to refractory patients suffering from IBD