Darmepithelzellen entwickeln eine spezielle apikale Oberfläche zur Aufnahme von Nährstoffen aus dem Darminhalt. Diese Oberfläche besteht aus F-Aktin Protrusionen und werden als Mikrovilli (MV) bezeichnet. MV regulieren die kommensalen Bakterien und schützen die inneren Gewebe gegen den Angriff pathogener Mikroorganismen. Dennoch kann das Enteropathogen Salmonella enterica (Salmonella) die MV auslöschen und zerstört durch sein Typ-3-Sekretionssystem und dessen sekretierte Virulenzsproteine die Epithelschicht. Diese Virulenzproteine werden in das Zytoplasma der Wirtzellen injiziert und führen während des Eindringens von Salmonella zur F-Aktin Umlagerung. Durch Untersuchungen des Einflusses einiger T3SS-1 Effektorproteine auf die Zerstörung der MV konnte nachgewiesen werden, dass allein die Translokation von SopE die MV-Auslöschung verursachte und ausreichend für die Wiederherstellung der Invasion war. Echtzeitlebend-zellmikroskopie zeigte, dass MV ausgelöscht werden während Membranausstülpungen (Ruffles) gebildet werden. Diese Ruffle-Bildung vereinfachte ein paralleles Eindringen nicht-invadierender Stämme von Salmonella. Es konnte beobachtet werden, dass die Ausschaltung von Villin und Myosin 1a durch shRNA in C2BBe1 Zellen die Invasionsrate von Salmonella ermäßigte. Darüber hinaus wurde Ezrin zu den intrazellulären Bakterien aber nicht zur apikalen Seite rekrutiert. Außerdem verhinderte die durch das SopE verursachte Umlagerung des F-Aktins, welche die MV-Auflösung zur Folge hatte, die Makropinozytose der infizierten Zellen. Es lässt sich daraus schließen, dass die Zerstörung der MV für eine effiziente Invasion von Salmonella nötig ist. Die F-Aktin Umlagerung begünstigt zudem das Eindringen von nicht-invadierenden Bakterien. Des Weiteren benötigt Salmonella MV-Proteine zur F-Aktin Polymerisierung und Invasion in polarisierten Epithelzellen, was die Makropinozytose der Zellen beeinträchtigt. Möglicherweise tragen diese Phänotypen zur Infektion in vivo bei und verursachen das klinische Bild des Durchfalls.

Les microtubules sont des éléments dynamiques du cytosquelette qui contrôlent à la fois l’organisation du cytoplasme, la polarité, la migration et la division cellulaire. Notre laboratoire a précédemment montré que la kinase de stress JNK (c-Jun NH2-terminal Kinase) régule la dynamique des microtubules dans les cellules épithéliales de mammifères, en augmentant les vitesses de polymérisation, ainsi que les fréquences de sauvetage (transition vers une phase de repolymérisation). Alors que certaines protéines neuronales capables de réguler la dynamique des microtubules ont été identifiées comme des substrats de JNK, leurs équivalents dans les cellules épithéliales sont largement méconnus. Dans le but de comprendre comment JNK module la dynamique des microtubules dans les cellules épithéliales de mammifère, nous avons étudié deux substrats potentiels de JNK : la -tubuline et le facteur de sauvetage CLIP-170. Nous avons bien mis en évidence in vitro, une phosphorylation de la -tubuline par JNK sur une thréonine non-consensus, mais cette phosphorylation n’a pas été retrouvée dans les cellules HeLa, suggérant que la -tubuline n’est pas un substrat naturel de JNK in vivo. Nous avons mis en évidence par ailleurs que CLIP-170 est un nouveau substrat de JNK. Dans les cellules épithéliales, JNK activée phosphoryle trois résidus (Thr25, Thr45 et Ser147) situés dans la partie N-terminale de CLIP-170 de part et d’autre du premier domaine CAP-Gly qui est nécessaire pour l’interaction avec les microtubules. Ces acides aminés présentent des différences aussi bien dans leur phosphorylation basale que dans leurs cinétiques de phosphorylation par JNK sous divers stress. De plus, nous avons trouvé que dans différentes cellules épithéliales, la phosphorylation de ces sites est conservée. In vitro, ces résidus sont directement phosphorylés par JNK, préférentiellement quand le domaine N-terminal de CLIP-170 lie la tubuline. De plus, l’expression de mutants de CLIP-170 phospho-mimétiques et non-phosphorylables a montré que la phosphorylation de chaque site augmente la fréquence des sauvetages microtubulaires. Cette modulation n’est pas corrélée à une augmentation de la capacité de CLIP-170 à former des comètes aux extrémités plus en croissance ou à être retenue aux croissements microtubulaires, qui sont des sites de sauvetage potentiels.Ce travail a permis de décrire les premières phosphorylations de CLIP-170 qui stimulent sa fonction de sauvetage in vivo. Il souligne par ailleurs la complexité des mécanismes de sauvetage, qui demeurent un aspect encore énigmatique de l’instabilité dynamique des microtubules. L’activité de JNK sur CLIP-170 ne permet d’expliquer qu’une partie des effets de la kinase sur la dynamique des microtubules, aussi la recherche d’autres protéines cibles de JNK pouvant réguler notamment leur vitesse de polymérisation, reste à entreprendre. / Microtubules are dynamic cytoskeleton elements, which control cytoplasm organization, cell polarity, migration and division. Our laboratory has previously shown that the stress kinase JNK (c-Jun NH2-terminal Kinase) regulates microtubule dynamics in mammalian epithelial cells, by increasing their growth rates, and their rescue frequencies (transition towards phases of repolymerization). While several neuronal proteins regulating microtubule dynamics have been identified as JNK substrates, their counterparts in epithelial cells are largely unknown. With the aim to understand how JNK modulates microtubule dynamics in mammalian epithelial cells, we studied two putative substrates of JNK: -tubulin and the rescue factor CLIP-170. Regarding -tubulin, using an in vitro kinase assay, we found that a non-consensus threonine is actually phosphorylated by JNK, but we were not able to find this phosphorylation in HeLa cells, suggesting that -tubulin is not a natural JNK substrate. In parallel, we found that CLIP-170 is a new substrate of JNK in epithelial cells. Activated JNK phosphorylates three residues (Thr25, Thr45 and Ser147) located in the N-terminal part of CLIP-170, on each side of the first CAP-Gly domain, which is required for CLIP-170 interaction with microtubules. These residues exhibit differences in their level of basal phosphorylation and their kinetics of phosphorylation by JNK under various stresses. Moreover, we found that in different epithelial cells, the phosphorylation of these sites is conserved. Using an in vitro kinase assay, we found that all these residues are directly phosphorylated by JNK, preferentially when the N-terminal domain of CLIP-170 binds tubulin. Furthermore, using phospho-mimetic and non-phosphorylatable CLIP-170 mutants in epithelial cells, we revealed that the phosphorylation of each site increases microtubule rescues. Such modulation operates without increasing CLIP-170 capability to form comets at the microtubule growing plus ends or to accumulate at microtubule crossings, which are potential rescue sites.This work described the first phosphorylations that enhance CLIP-170 rescue factor function in vivo. It also points out to which extent rescue mechanisms are complex and remain an elusive aspect of dynamic instability. JNK-mediated phosphorylation of CLIP-170 only partly explains the kinase effects on microtubule dynamics. Therefore, identifying other JNK targets that may regulate microtubule polymerization rate, remains to be addressed.

Le « porcine respiratory disease complex » (PRDC) est un trouble multifactoriel dû à une infection simultanée ou séquentielle de divers micro-organismes pouvant intensifier ou prolonger les signes cliniques des porcs. On retrouve dans ce complexe Mycoplasma hyopneumoniae, un des agents initiateurs du PRDC et agent primaire de la pneumonie enzootique (EP) chez les porcs. Streptococcus suis est l’un des agents pathogènes secondaires du PRDC, c’est également un agent pathogène important induisant principalement des méningites, des septicémies et la mort subite des porcelets post-sevrés. Mycoplasma hyorhinis est également l’un des agents pathogènes secondaires du PRDC, et va induire des inflammations sérofibrineuses chez les porcelets. Comme ces trois pathogènes sont retrouvés au sein du PRDC et au niveau des voies respiratoires supérieures des porcs, il pourrait exister un effet positif des mycoplasmes sur la pathogénèse de S. suis. C’est pourquoi différentes expériences in vitro ont été réalisées avec les cellules épithéliales porcines (NPTr), les macrophages alvéolaires porcins (PAMs) et les cellules dendritiques porcines (BM-DCs) qui ont été pré-infectés par les mycoplasmes puis infectés avec S. suis. Il a été observé que la cytotoxicité et l’inflammation des cellules porcines ont été significativement augmentées lorsqu’elles ont été pré-infectées par les mycoplasmes puis infectées par S. suis. Cependant, la pré-infection des cellules n’a pas joué de rôle sur l’adhésion et l’invasion de S. suis, sur la phagocytose et la survie intracellulaire de la bactérie. Cette étude semble montrer que la pré-infection des mycoplasmes pourraient induire un contexte inflammatoire favorisant la pathogenèse de S. suis. / Porcine respiratory disease complex (PRDC) is a multifactorial disorder due to simultaneous or sequential infection with various microorganisms that can intensify or prolong clinical signs in pigs. Included in this complex is Mycoplasma hyopneumoniae, one of the initiating agents of PRDC and the primary agent of enzootic pneumonia (EP) in pigs. Streptococcus suis is one of the secondary pathogens of PRDC and is also an important pathogen, mainly causing meningitis, septicemia, and sudden death in post-weaned piglets. Mycoplasma hyorhinis is also one of the secondary pathogens of PRDC and will also induce serofibrinous inflammation in piglets. As all three pathogens are found in the PRDC and in the upper respiratory tract of pigs there may be a positive effect of mycoplasma on the pathogenesis of S. suis. Therefore, different in vitro experiments were performed with newborn pig tracheal cells (NPTr), primary porcine alveolar macrophages (PAMs) and porcine bone-marrow-derived dendritic cells (BM-DCs) that were pre-infected with mycoplasma and then infected with S. suis. It was observed that cytotoxicity and inflammation of pig cells were significantly increased when they were pre-infected with mycoplasma and then infected with S. suis. However, pre-infection of the cells did not play a role in the adhesion and invasion of S. suis and in the phagocytosis and intracellular survival of the bacteria. This study suggests that pre-infection with mycoplasma may induce an inflammatory context favoring the pathogenesis of S. suis.

La découverte du virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) en 1983 a été suivie d'avancées majeures dans la compréhension de la pathogenèse de la maladie et la caractérisation moléculaire du cycle de réplication virale. Ces connaissances ont permis la conception et l’implantation de thérapies antirétrovirales (TAR) capables de contrôler efficacement la réplication virale à des niveaux plasmatiques indétectables, réduisant ainsi fortement le risque de transmission et transformant l'épidémie mortelle en une maladie chronique gérable. Malgré ces progrès, l'infection par le VIH-1 demeure un problème de santé important au niveau international. Le principal obstacle à la guérison du VIH-1 comprend la persistance de réservoirs viraux dans les cellules immunitaires à longue durée de vie, nécessitant ainsi un traitement à vie chez les personnes vivant avec le VIH (PVVIH). Au cours de l'infection par le VIH, une déplétion progressive des lymphocytes T CD4+ est observée. Une fraction de ces cellules retrouvée majoritairement aux muqueuses sous l’appellation Th17 représente la première cible de l'infection par le VIH, ce qui mène à leur déplétion dans le tractus gastro-intestinal. Les cellules Th17 sont essentielles au maintien de l'homéostasie intestinale; par conséquent, l'infection par le VIH provoque des altérations majeures de l'immunité intestinale. Malgré des stratégies thérapeutiques efficaces capables de supprimer la réplication du VIH, les cellules Th17 ne sont pas reconstituées dans l'intestin, et ce, même lors d’une initiation précoce de la TAR. La perte des cellules Th17 dans l'intestin des PVVIH entraîne une translocation microbienne et une inflammation systémique et, de ce fait, peut contribuer à des comorbidités non liées au SIDA chez des individus virologiquement supprimés. Malgré leur appauvrissement, il a été démontré que des sous-ensembles spécifiques de cellules Th17 à longue durée de vie supportent un réservoir viral chez les PVVIH sous TAR. En effet, nous avons montré qu'une sous-population de cellules CCR6+ Th17 infiltrant le côlon est un réservoir de VIH enrichi chez les PVVIH sous TAR. Cette permissivité à l’infection et cette contribution à la persistance virale appuient l’hypothèse selon laquelle les cellules Th17 jouent un rôle fondamental dans l’immunopathologie du VIH. Afin de mieux comprendre l’interrelation entre ces cellules immunitaires et le VIH, dans la première partie de cette thèse, je me suis intéressé à déterminer l'effet de l'IL-17A, la cytokine clé de ce compartiment cellulaire, sur la capacité des cellules épithéliales intestinales à favoriser l'infection et la réactivation du réservoir viral. Nous avons observé que l'IL-17A agit en synergie avec le TNF pour favoriser la production de CCL20, une chimiokine dont le récepteur, CCR6, est fortement exprimé par les cellules Th17. Cette activité synergique promeut également la trans-infection par le VIH des cellules T CD4 + et l’expansion virale dans les cellules de PVVIH sous TAR. Par ailleurs, l'IL-17A médie une signature moléculaire pro-inflammatoire et provirale caractérisée par une diminution de l'expression des facteurs de restriction du VIH induits par l'interféron de type I. Ces résultats soutiennent que, malgré le rôle bénéfique de l'IL-17A sur l'homéostasie muqueuse, cette cytokine peut contribuer à la dissémination et à la persistance du VIH. Puisque le développement et la différenciation des cellules Th17 dépendent fondamentalement de l'expression du facteur de transcription RORC2, dans la deuxième partie de cette thèse, nous évaluons l’Implication de RORC2 comme facteur de dépendance de la réplication du VIH et de la réactivation virale. Nous avons constaté que RORC2 joue un rôle majeur lors de l'infection par le VIH et que son inhibition pharmacologique à l'aide de petites molécules qui se lient au domaine de liaison du ligand RORC2 réduit la réplication du VIH dans la lignée cellulaire Jukart et dans les cellules primaires T CD4 infectées in vitro. De plus, l’interférence génétique de l’expression de RORC2 prévient la réplication du VIH, tandis que sa surexpression a l’effet opposé. Dans les cellules de PVVIH traitées, il a été constaté que les lymphocytes T CD4 exprimant RORC2 étaient surreprésentés dans le réservoir viral par rapport aux lymphocytes T CD4 RORC2-. Tout comme dans les cellules infectées in vitro, l'inhibition pharmacologique de RORC2 dans les lymphocytes T CD4 de ces participants bloque l'excroissance du VIH. Ces résultats suggèrent que ce régulateur transcriptionnel central aux cellules Th17 représente une cible à ce compartiment cellulaire pour le traitement du VIH. Enfin, la déplétion des cellules Th17 au niveau de la muqueuse intestinale est un moteur crucial de la translocation microbienne et de l'activation immunitaire chronique. Cette activation immunitaire est d’ailleurs associé à la survenue de comorbidités non liées au SIDA. Ainsi, dans la troisième partie de la thèse, nous avons cherché à identifier une signature immunologique liée à l'athérosclérose subclinique chez les PVVIH sous TAR. Nous avons constaté que les PVVIH atteintes d'athérosclérose subclinique présentaient une augmentation des taux plasmatiques de fibrinogène, une réduction de la fréquence des Th17 et des rapports Th17/Treg, ainsi qu'une augmentation de la fréquence des monocytes non classiques à phénotype CCR9low HLADRhigh. En conclusion, les travaux de cette thèse ont permis d’approfondir les connaissances sur l'importance des cellules Th17 au cours de l'évolution de l'infection par le VIH, notamment dans l'établissement de comorbidités non liées au SIDA, telles que les maladies cardiovasculaires. Ces nouveaux résultats se montrent essentiels dans la considération des cellules Th17 comme une nouvelle cible potentielle d'interventions thérapeutiques pour la rémission et la guérison du VIH. / The discovery of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) in 1983 was followed by major advances in understanding disease pathogenesis and the elucidation of the viral replication cycle at the molecular level. This knowledge allowed the design and implementation of antiretroviral therapy (ART) that efficiently controls viral replication at undetectable plasma levels, thus robustly reducing the risk of transmission and transforming the deadly epidemic into a manageable chronic disease. Despite these advances, HIV-1 infection remains a significant health issue at the international level. The major barrier to HIV-1 cure is the persistence of viral reservoirs in long-lived immune cells, therefore requiring life-long treatment in people living with HIV (PLWH). During HIV infection, there is a progressive depletion of CD4+ T-cells. A subset of mucosal CD4+ T-cells denominated Th17 cells are the first targets of HIV infection and are depleted in the gastrointestinal tract. Th17 cells are critical for maintaining intestinal homeostasis; therefore, HIV infection causes major disruptions of intestinal immunity. Despite effective ART regimens able to suppress HIV replication, Th17 cells are not replenished in the intestine, not even when ART is initiated during the early phases of acute infection. The depletion of Th17 cells in the gut of PLWH leads to microbial translocation and systemic inflammation and, therefore, may contribute to non-AIDS co-morbidities in fully virological suppressed subjects. Despite their depletion, specific subsets of long-lived Th17 cells were demonstrated to carry viral reservoirs in ART-treated PLWH. Previous studies by our group and others have shown that CD4+ T-cells expressing the Th17 marker CCR6 are enriched in HIV reservoirs in the blood and the colon of ART-treated PLWH. This evidence supports the hypothesis that Th17 features play a pivotal role in HIV immunopathology and viral reservoir persistence during ART. Considering the importance of Th17 cells in HIV infection, in the first part of this thesis, I was interested in determining the effect of IL-17A, the Th17 hallmark cytokine, on intestinal epithelial cells (IEC) ability to promote HIV trans infection and viral reservoir reactivation in CD4+ T-cells. We observed that IL-17A acts in synergy with TNF to promote the production of CCL20, a Th17-attractant chemokine, and promote HIV trans-infection of CD4+ T cells and HIV outgrowth from cells of ART-treated PLWH. IL-17A-mediated a pro-inflammatory and pro-viral molecular signature. The pro-viral molecular signature was characterized by a decreased expression of type I interferon-induced HIV restriction factors. These results demonstrate that despite the beneficial role of IL-17A on mucosal homeostasis, it also contributes to HIV dissemination and viral reservoir reactivation. Since Th17 development and differentiation depend on the expression of the master transcriptional regulator RORC2, in the second part of this thesis, we evaluate RORC2 as a positive regulator of HIV replication and viral reactivation. We found that RORC2 is a critical host dependency factor during HIV infection. The pharmacological inhibition of RORC2 using small molecules that bind to the RORC2 ligand-binding domain (LBD) reduced HIV replication in Jurkat cells and primary CD4+T cells in vitro. Additionally, the genetic interference with RORC2 expression inhibited HIV replication, while RORC2 overexpression boosted it. In people living with HIV receiving ART, RORC2+ were enriched in HIV reservoirs compared to RORC2- CD4+ T-cells. The pharmacological inhibition of RORC2 blocked HIV outgrowth in CD4+ T-cells from ART-treated PLWH. These results suggest that the Th17 master transcriptional regulator RORC2 represents a novel putative Th17-specific target for HIV therapy. Finally, Th17 cell depletion at the intestinal mucosal level is a crucial driver of microbial translocation and chronic immune activation. The latest was associated with the occurrence of non-AIDS comorbidities. Thus, in the third part of the thesis, we sought to identify an immunological signature associated with subclinical atherosclerosis in PLWH receiving ART. We found that PLWH with subclinical atherosclerosis had increased plasma fibrinogen levels, reduced Th17 frequency and Th17/Treg ratios, and increased frequencies of CCR9lowHLADRhigh nonclassical monocytes. In conclusion, the work of this thesis extends the knowledge of the relevance of Th17 cells during the course of HIV infection, including the establishment of non-AIDS comorbidities such as cardiovascular disease. This knowledge is vital when considering Th17 cells as a novel potential target of therapeutic interventions for HIV remission and cure.

Gallic acid is a known antioxidant and has anti-inflammatory activity in addition to other biological activities, but GA efficiency is restricted due to low permeability and low oral bioavailability. This study was designed to investigate the solubility, permeability, oral bioavailability, enzymatic stability with cytochrome CYP2D6, antioxidant and anti-inflammatory activity of novel gallic acid sulfonamide derivatives; TMBS, and THBS. In addition, a novel in silico permeability model was designed to predict the permeability and bioavailability of eighty derivatives of GA. In sillico prediction of intestinal permeability of GA derivative indicated an increase in permeability with increased lipophilicity and decreased aqueous solubility, replacing the carboxylic group with sulfonamide group has increased intestinal permeability. A significant (P <0.01) increase was observed in the permeability of TMBS and THBS over GA, in both gastric fluids and HIEC cells. TMBS was O-demethylated by CYP2D6. TMBS had greater ROS scavenging activity than GA in HIEC-6 cells. There was a significant (P< 0.05) increase in anti-inflammatory activity of THBS, and TMBS compared to ibuprofen. TMBS, and THBS had better oral bioavailability than GA. This data suggests that the in silico permeability model can be used in the future to study new candidate of gallic acid, and further in vivo and clinical investigations are required to introduce TMBS and THBS as a new antioxidant and anti-inflammatory drugs.

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Background: Mechanical ventilation (MV) inflicts stress on the lungs, initiating or increasing lung inflammation, so-called ventilator-induced lung injury (VILI). Besides overdistention, cyclic opening-and-closing of alveoli (atelectrauma) is recognized as a potential mechanism of VILI. The dynamic stretch may be reduced by positive endexpiratory pressure (PEEP), which in turn increases the static stretch. We investigated whether static stretch modulates the inflammatory response of rat type 2 alveolar epithelial cells (AECs) at different levels of dynamic stretch and hypothesized that static stretch increases pro-inflammatory response of AECs at given dynamic stretch. - Methods: AECs, stimulated and not stimulated with lipopolysaccharide (LPS), were subjected to combinations of static (10, 20, and 30%) and dynamic stretch (15, 20, and 30%), for 1 and 4 h. Non-stretched AECs served as control. The gene expression and secreted protein levels of interleukin-6 (IL-6), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), and macrophage inflammatory protein 2 (MIP-2) were studied by real-time polymerase chain reaction (RTqPCR) and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), respectively. The effects of static and dynamic stretch were assessed by two-factorial ANOVA with planned effects post-hoc comparison according to Šidák. Statistical significance was considered for p < 0.05. - Results: In LPS-stimulated, but not in non-stimulated rat type 2 AECs, compared to nonstretched cells: 1) dynamic stretch increased the expression of amphiregulin (AREG) (p < 0.05), MCP-1 (p < 0.001), and MIP-2 (<0.05), respectively, as well as the protein secretion of IL-6 (p < 0.001) and MCP-1 (p < 0.05); 2) static stretch increased the gene expression of MCP-1 (p < 0.001) and MIP-2, but not AREG, and resulted in higher secretion of IL-6 (p < 0.001), but not MCP-1, while MIP-2 was not detectable in the medium. - Conclusion: In rat type 2 AECs stimulated with LPS, static stretch increased the proinflammatory response to dynamic stretch, suggesting a potential pro-inflammatory effect of PEEP during mechanical ventilation at the cellular level.