Le travail décrit dans cette thèse a commencé avec la découverte d’effets anti-inflammatoires chez certaines souches de L. delbrueckii. Il avait été montré que l’effet anti-inflammatoire est souche-dépendant, et implique l’action de protéines exposées à la surface de la bactérie. Dans le but d’identifier l’effecteur bactérien à l’origine de l’effet immuno-modulateur, 8 souches de L. delbrueckii ont été sélectionnées. Deux de ces souches sont à fort effet anti-inflammatoires, et les 6 restantes sont à effet faible ou intermédiaire. Pour l’identification des protéines potentiellement responsables pour l’effet anti-inflammatoire, des études de génomique et transcriptomique comparatives des 8 souches de L.delbrueckii ont été entreprises, ainsi qu’une étude comparative du protéome de surface bactérienne.La première partie de cette thèse décrit les résultats de finition du génome d’une des deux souches hautement anti-inflammatoires. Cette étape a révélé que la partie manquante de la séquence génomique était principalement composée de séquences répétées de type séquences d’insertions (IS), dont le nombre s’avère particulièrement élevé.La deuxième partie de la thèse décrit une étape de valorisation des données génomiques à travers une étude comparative entre souches de la ssp. lactis et souches de la ssp. bulgaricus. Cette étude révèle que les deux ssp. de L. delbrueckii évoluent en adaptation au milieu lait. Toutefois, la ssp. bulgaricus semble avoir atteint un stade d’adaptation plus avancé que celui de la ssp. lactis. L’adaptation des deux ssp. à leur environnement se fait principalement par un phénomène de perte spontanée de gènes devenus superflus.Une étude plus avancée de la structure génomique des deux ssp. révèle deux nouveaux aspects des différences de structure génomique. Tout d’abord, au sein du core génome des deux sous-espèces, les évènements d’échange génétique et recombinaison ont contribué plus à la diversité au sein de la ssp. lactis qu’à la diversité chez la ssp. bulgaricus. Ensuite, une structure inversée répétée de grande taille, rarement observée dans les génomes bactériens, s’avère caractéristique de la ssp. bulgaricus. La troisième partie de thèse décrit les trois approches comparatives menées dans le but d’identifier les protéines bactériennes à l’origine de l’effet anti-inflammatoire. Au bout de ces études, nous avons sélectionné 56 gènes candidats, dont 41 ont été clonés dans un système d’expression hétérologue. Pour l’instant, 17 clones d’expression ont été testés in vitro pour leur potentiel immuno-modulateur. Les résultats préliminaires ont permis l’identification d’une protéine à effet anti-inflammatoire. / The work described in this thesis began with the discovery of anti -inflammatory effects in certain strains of L. delbrueckii. The anti- inflammatory effect had been shown to be strain - dependent, and implicate the action of bacterial surface exposed proteins.In order to identify the bacterial effector responsible for the immunomodulatory effect, eight strains of L. delbrueckii were selected. Two of these strains have a strong anti -inflammatory effect, whereas the remaining strains have a weak to intermediary effect. To identify proteins that may be responsible for the anti- inflammatory effect, comparative genomic and transcriptomic studies of the 8 L.delbrueckii strains were conducted, as well as a comparative study of the bacterial surface proteome.The first part of this thesis describes the genome finishing of one of the highly anti- inflammatory strains. This step revealed that the missing part of the genome sequence was mainly composed of repeated sequences such as insertions sequences (IS), that were present in a particularly high number.The second part of the thesis describes the valorisation of genomic data through a comparative study between ssp. lactis strains and ssp. bulgaricus strains. This study reveals that both L. delbrueckii ssp. are evolving in adaptation to the milk environment. However, the ssp. bulgaricus appears to have reached a more advanced stage of adaptation than the ssp. lactis. The adaptation of both ssp. to their environment is primarily a phenomenon of spontaneous loss of genes that have become superfluous. A more detailed study of the genome structure of the two ssp. reveals two important differences. Firstly, within the L. delbrueckii core genome, genetic exchange and recombination contributed much more to the ssp. lactis diversity than to the ssp. bulgaricus diversity. Furthermore, a large inverted repeat structure, rarely observed in bacterial genomes, appears to be characteristic of the ssp. bulgaricus.The third part of the thesis describes the three comparative approaches used to identify bacterial proteins responsible for the anti- inflammatory effect.We selected 56 candidate genes, of which 41 were cloned in a heterologous expression system. So far, 17 expression clones were tested in vitro for their immunomodulatory potential. The preliminary results allowed the identification of one protein with anti-inflammatory effects.

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 progrès réalisés en immunologie ont orienté les recherches vers des approches et des stratégies de plus en plus prometteuses et innovantes afin de mieux manipuler la réponse immunitaire. Le but de nos recherches est la prévention et le traitement des maladies liées aux dysfonctionnements du système immunitaire, telles que les maladies auto-immunes, inflammatoires et malignes. Bien que l’inflammation constitue un processus physiologique indispensable au maintien de l’homéostasie suite à une infection ou à une lésion, elle est également associée à des pathologies infectieuses, auto-immunes et tumorales. Les stratégies thérapeutiques les plus utilisées pour traiter l’inflammation sont basées sur la neutralisation des médiateurs inflammatoires par des anticorps, des antagonistes moléculaires, des immunoglobulines intraveineuses, des corticostéroïdes, des médicaments anti-inflammatoires non stéroïdiens. En plus des traitements mentionnés, des produits issus de la phytothérapie ont été largement utilisés afin d’atténuer l'inflammation et la douleur dans plusieurs maladies inflammatoires et dans le cancer. Depuis des décennies, les préparations de Viscum album, connu sous le nom de « gui européen », sont largement utilisées dans le traitement du cancer comme thérapie auxiliaire. Bien que les mécanismes d’action soient partiellement connus, plusieurs hypothèses ont été proposées. En effet, les mécanismes anti-tumoraux du Viscum album impliquent des propriétés induisant une cytotoxicité, l'apoptose, l'inhibition de l'angiogenèse et plusieurs autres mécanismes immunomodulateurs. Ce travail décrit un nouveau mécanisme anti-inflammatoire de Viscum album, qui participe à l’effet thérapeutique de ces préparations. De plus, l’effet bénéfique anti-inflammatoire observé est associé à l’inhibition des voies pro- inflammatoires de COX2 et PGE2 dans les cellules épithéliales issues d’adénocarcinome du poumon. Ce travail a identifié un des mécanismes moléculaires de Viscum album associé à son effet anti-inflammatoire participant à ses bénéfices thérapeutiques. Ainsi, ces préparations pourraient être utilisées en combinaison avec d’autres traitements dans des maladies inflammatoires et dans le cancer. / Recent advances in immunology research have led us towards more promising approaches and strategies to manipulate the immune response to prevent or treat the diseases related to immune dysfunction such as autoimmune, inflammatory pathologies and malignant diseases. Although, immuno inflammation is a basal physiological phenomenon required to eliminate the causative agent and to initiate the healing process, it is a physiopathological symptom in a diverse conditions of infectious, autoimmune and tumoral origin. Various therapeutic strategies have been developed in order to reduce inflammation and pain, including the treatment with cytokine neutralizing antibodies, molecular antagonists, intravenous immunoglobulins, corticosteroids, non-steroid anti-inflammatory drugs (NSAID) and several others. In addition to these well known anti-inflammatory therapeutic strategies, treatment with various phytotherapeutics has also contributed enormously to control inflammation and pain, associated with various severe inflammatory disorders and cancer. Viscum album (VA) preparations, commonly known as European mistletoe, are extensively used as complementary therapy in cancer for decades. However the mechanisms of action have been partially understood. Several mutually non-exclusive mechanisms have been proposed such as anti-tumor properties which involve the cytotoxic properties, induction of apoptosis, inhibition of angiogenesis and several other immunomodulatory mechanisms. This study reveals anti-inflammatory mechanism as another important mechanism of action of these phytotherapeutics, which is responsible for their therapeutic benefit and addresses the molecular mechanisms in the pro-inflammatory axis of COX-2 and PGE2 using in vitro experimental model of human lung adenocarcinoma. The present work contributes for a better understanding of mechanisms of action of Viscum album preparations underlying their therapeutic benefit and allows us to revitalize the therapeutic strategies used in treatment of inflammatory disorders and cancer.

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.

Les progrès réalisés en immunologie ont orienté les recherches vers des approches et des stratégies de plus en plus prometteuses et innovantes afin de mieux manipuler la réponse immunitaire. Le but de nos recherches est la prévention et le traitement des maladies liées aux dysfonctionnements du système immunitaire, telles que les maladies auto-immunes, inflammatoires et malignes. Bien que l'inflammation constitue un processus physiologique indispensable au maintien de l'homéostasie suite à une infection ou à une lésion, elle est également associée à des pathologies infectieuses, auto-immunes et tumorales. Les stratégies thérapeutiques les plus utilisées pour traiter l'inflammation sont basées sur la neutralisation des médiateurs inflammatoires par des anticorps, des antagonistes moléculaires, des immunoglobulines intraveineuses, des corticostéroïdes, des médicaments anti-inflammatoires non stéroïdiens. En plus des traitements mentionnés, des produits issus de la phytothérapie ont été largement utilisés afin d'atténuer l'inflammation et la douleur dans plusieurs maladies inflammatoires et dans le cancer. Depuis des décennies, les préparations de Viscum album, connu sous le nom de " gui européen ", sont largement utilisées dans le traitement du cancer comme thérapie auxiliaire. Bien que les mécanismes d'action soient partiellement connus, plusieurs hypothèses ont été proposées. En effet, les mécanismes anti-tumoraux du Viscum album impliquent des propriétés induisant une cytotoxicité, l'apoptose, l'inhibition de l'angiogenèse et plusieurs autres mécanismes immunomodulateurs. Ce travail décrit un nouveau mécanisme anti-inflammatoire de Viscum album, qui participe à l'effet thérapeutique de ces préparations. De plus, l'effet bénéfique anti-inflammatoire observé est associé à l'inhibition des voies pro- inflammatoires de COX2 et PGE2 dans les cellules épithéliales issues d'adénocarcinome du poumon. Ce travail a identifié un des mécanismes moléculaires de Viscum album associé à son effet anti-inflammatoire participant à ses bénéfices thérapeutiques. Ainsi, ces préparations pourraient être utilisées en combinaison avec d'autres traitements dans des maladies inflammatoires et dans le cancer.