Le syndrome métabolique (SMet) est un ensemble de perturbations métaboliques pouvant entrainer le développement de maladies inflammatoires telles que les maladies cardiovasculaires (MCV) ou le diabète de type 2 (DT2). L’un des critères de définition du SMet est la présence d’une obésité abdominale. Etant donné que l’obésité abdominale est très fréquemment associée au SMet, il est important d’approfondir les connaissances sur les mécanismes reliant ces deux conditions. L’obésité et le SMet sont accompagnés d’une inflammation chronique. L’alimentation est un moyen efficace de moduler l’état inflammatoire d’un individu. L’objectif général de ce projet de doctorat est d’étudier le phénomène inflammatoire lié à l’obésité grâce à l’utilisation de diverses méthodes « OMIQUES ». Dans le cadre de cette thèse, un échantillon d’individus comprenant 65 personnes non-obèse et sans SMet, 83 personnes obèses sans SMet ainsi que de 46 personnes obèses avec le SMet a été sélectionné. Une analyse des métabolites plasmatiques a été réalisée. Les personnes obèses, indépendamment de la présence du SMet avaient un profil en métabolites différent des individus non-obèses. La présence du SMet semblait cependant empirer le profil métabolomique des patients obèses. Par la suite, nous avons entrepris de tester les effets des acides gras n-3 sur l’inflammation. L’action anti-inflammatoire des acides gras n-3 d’origine marine, l’acide éiocsapentaénoique (AEP) et l’acide docosahexaénoique (ADH), est reconnue. La consommation de ces derniers est associée à des effets bénéfiques sur les maladies inflammatoires chroniques. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents aux effets anti-inflammatoires de ces acides gras n-3 sont encore peu connus. Nous avons donc testé l’effet de différentes doses d’EPA et de DHA, sur l’expression de gènes inflammatoires, dans des macrophages de type THP-1. Globalement les résultats suggèrent que l’EPA et le DHA modulent l’expression des gènes de l’inflammation de manière spécifique et dose dépendante. / The metabolic syndrome (MetS) is a cluster of metabolic disorders, which are associated with an increased risk of type 2 diabetes and cardiovascular diseases. One of the MetS criterions is the presence of abdominal obesity. Since abdominal obesity is associated with MetS, it is important to understand the mechanisms that link these two conditions. A chronic inflammatory state is common among people suffering from obesity and MetS. Modulating the diet is an effective way of reducing this chronic inflammation. The overall global purpose of this PhD project was to study the inflammatory process using OMICs. The sample of participants was composed of 65 subjects of normal weight (NW) without MetS, 83 overweight/obese (Ov/Ob) subjects without MetS and 46 subjects of Ov/Ob with MetS. An analysis of plasma metabolites was done for each participant. Ov/Ob participants, independently of their MetS status had a different metabolite profile from NW participants. The MetS seems to worsen metabolite profiles.Then, we tested the effects of n-3 fatty acids (FAs) on inflammation. The anti-inflammatory action of n-3 FAs eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) are well known. However, their mechanism of action is not fully understood. We tested the effect of different doses of EPA and DHA on the expression of genes involved in inflammation in THP-1 macrophages. The results suggest that EPA and DHA regulate the expression of genes involved in inflammation in a dose and FAs n-3 dependant manner.

De nos jours, les maladies auto-immunes concernent une part grandissante de la population mondiale et s’accompagnent d’une comorbidité importante, mais aussi d’un lourd fardeau économique. Parmi ces maladies les plus courantes, on distingue l'arthrite rhumatoïde et le psoriasis affectant respectivement les articulations et la peau et qui ne possèdent toujours pas de traitements curatifs. Dans la pathogenèse de ces maladies, une forte réponse inflammatoire est notamment générée et entretenue, contribuant ainsi à la dégradation des tissus ciblés. De nombreux marqueurs de l’inflammation sont sécrétés dans ces tissus, dont les protéines S100A8 et S100A9 qui sont deux motifs moléculaires associés aux dommages cellulaires. Ces deux protéines sont majoritairement exprimées par les neutrophiles et les cellules myéloïdes activées ainsi que les kératinocytes. Plusieurs études démontrent des propriétés pro-inflammatoires pour S100A8 et S100A9. S100A9 stimule la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires par les neutrophiles et les monocytes. La protéineS100A8 est chimiotactique pour les neutrophiles et les monocytes et sa neutralisation in vivo diminue le recrutement de leucocytes dans l’inflammation aiguë. En revanche, des études suggèrent des fonctions anti inflammatoires pour S100A8. Son expression est notamment induite par l’interleukine 10 et les glucocorticoïdes. De plus, S100A8 est sensible à l’oxydation et sa forme oxydée possède des fonctions anti inflammatoires. Cependant, les fonctions de ces deux protéines dans le développement de l’inflammation associées aux maladies auto-immunes sont peu connues. Nous avons effectué la première caractérisation des souris déficientes pour S100a8 et démontré que la protéine S100A8 contrôle la différenciation des cellules myéloïdes et leur capacité à moduler la réponse inflammatoire. À l’aide du modèle d’arthrite induite par le collagène, nous avons démontré que S100A8 est anti-inflammatoire. Elle diminue l’infiltration de neutrophiles et la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires dans les pattes. Également, nous avons démontré que S100A8 atténue l’activité des ostéoclastes in vitro et invivo. Le traitement avec un anticorps contre la protéine S100A8 nous a permis de démontrer que les fonctions anti-inflammatoires de S100A8 sont principalement extra cellulaires. En comparant les souris déficientes pour S100a8 et S100a9, nous avons étudié le rôle de S100A8 et S100A9 dans le psoriasis induit par l’imiquimod chez la souris. Dans ce modèle, S100A8 et S100A9 amoindrissent l’hyperplasie et l’inflammation de la peau. Ces travaux ont montré que S100A8 contrôle la différenciation et la prolifération des kératinocytes. Aussi, S100A8 et S100A9 contrôlent l’infiltration de neutrophiles dans le derme ainsi que la réponse des lymphocytes T producteurs d’IL-17 dans les ganglions lymphatiques et le derme.Les travaux de cette thèse démontrent que S100A8 est anti-inflammatoire dans l’arthrite et le psoriasis, mais que S100A9 possède des fonctions différentes dans l’inflammation dépendamment du type de réaction inflammatoire. Par ailleurs, nous avons révélé que deux alarmines peuvent étonnamment exercer des fonctions anti-inflammatoires. La compréhension de ces nouveaux rôles de modulation de l’inflammation pourrait contribuer au développement de nouvelles thérapies.

De nombreuses répercussions systémiques caractérisent la maladie pulmonaire obstructive chronique et contribuent à augmenter la morbidité de cette pathologie. Parmi celles-ci, la dysfonction musculaire périphérique et, plus particulièrement, l'atrophie du muscle squelettique présentent un intérêt distinctif compte tenu des conséquences néfastes qu'elles engendrent sur la capacité fonctionnelle des patients en plus de réduire l'espérance de vie. Les mécanismes exacts menant à la diminution de la masse musculaire ne sont pas complètement élucidés. Cependant, il apparaît de plus en plus clair que diverses causes agissent de concert avec l'inactivité associée à la MPOC pour induire le phénotype dysfonctionnel. Le maintien de la masse musculaire est régulé au niveau cellulaire pour un contrôle strict des voies de signalisation associées à la synthèse et la dégradation des protéines. Au cours de mes travaux de doctorat, je me suis intéressé, dans un premier lieu, à caractériser la variabilité induite par des outils de laboratoire fort utiles dans l'analyse de la signalisation cellulaire musculaire: la biopsie musculaire de Bergstrôm ainsi que le Western blot. Par la suite, j'ai caractérisé les effets sur la signalisation musculaire de trois causes suggérées dans la littérature pour induire l'atrophie musculaire dans la MPOC: l'hypoxémie, l'inflammation systémique et le tabagisme. Dans un premier lieu, les résultats présentés dans cette thèse démontrent la nécessité de standardiser le plus possible la procédure d'échantillonnage musculaire de façon à minimiser la variabilité induite et ainsi faciliter la détection de changements protéiques par Western blot. Dans un deuxième temps, nous avons mis en évidence les effets néfastes de l'exposition tabagique sur la signalisation musculaire et la nature réversible de ces effets lors de l'arrêt tabagique. Ensuite, nous avons démontré que l'hypoxie chronique induit une diminution de la synthèse et une augmentation de la dégradation protéique dans un modèle cellulaire. Finalement, l'utilisation d'un modèle murin exposé à l'hypoxie nous a permis de confirmer les effets délétères de l'hypoxie chronique sur la masse musculaire, tout en mettant en lumière une légère potentialisation de ces effets lorsque l'hypoxie est combinée à une inflammation systémique.

L'activité physique peut diminuer le risque de cancer du sein par un effet anti-inflammatoire. Nous avons examiné: 1. L'association de l'activité physique avec l'expression protéinique des marqueurs pro-inflammatoires (IL-6, TNF-α, CRP, COX-2, leptine, SAA1, IL-8 et STAT3) et anti-inflammatoires (TGF-β, IL-10 et lactoferrine) dans le tissu mammaire normal; 2. L'association de différents niveaux d'expression protéinique des marqueurs inflammatoires avec deux facteurs de risque de cancer du sein: la densité mammaire et l’involution lobulaire liée à l'âge; 3. L'association de l'activité physique avec les deux facteurs de risque de cancer du sein. L'activité physique totale (de domicile, travail et loisir) a été évaluée par un questionnaire validé chez 164 femmes ayant un cancer du sein. L'expression protéinique des marqueurs inflammatoires a été évaluée par immunohistochimie dans du tissu mammaire normal situé à distance de la tumeur. La densité mammaire a été évaluée par une méthode assistée par ordinateur sur le sein non-affecté. L’involution lobulaire liée à l’âge a été évaluée visuellement sur le tissu mammaire normal éloigné de la tumeur. Les associations ont été évaluées par des modèles de régression linéaires multivariés. Nous avons observé une association entre des niveaux élevés de l'activité physique totale et des niveaux d'expression faibles du marqueur pro-inflammatoire TNF-α et des niveaux d'expression élevés du marqueur anti-inflammatoire IL-10 dans le tissu mammaire normal. En outre, les niveaux d'expression plus élevés de certains marqueurs pro-inflammatoires (IL-6, TNF-α, et SAA1) ont été associés à une densité mammaire plus élevée alors que, les niveaux d'expression plus élevés du marqueur anti-inflammatoire TGF-β ont été associés à une densité mammaire reduite. Les niveaux d'expression plus élevés de certains marqueurs pro-inflammatoires (IL-6, TNF-α, CRP, COX-2, leptine, SAA1 et IL-8) et le marqueur anti-inflammatoire IL-10 ont été associés avec des seins moins involués. Nous n’avons observé aucune association significative entre l'activité physique totale et la densité mammaire ou le degré d'involution lobulaire. Bien que l'expression des marqueurs inflammatoires semble être associée à des facteurs de risque de cancer du sein, l'activité physique peut diminuer le risque de cancer du sein pas uniquement par un effet anti-inflammatoire. / Physical activity may decrease breast cancer risk through an anti-inflammatory effect. We aimed to examine: 1. The association of physical activity with the protein expression levels of pro-inflammatory (IL-6, TNF-α, CRP, COX-2, leptin, SAA-1, IL-8 and STAT3) and anti-inflammatory markers (TGF-β, IL-10 and lactoferrin) within normal breast tissue; 2. The association of the protein expression levels of these inflammatory markers with two breast cancer risk factors: mammographic density and age-related lobular involution; 3. The association of physical activity with the two breast cancer risk factors. Total physical activity (household, occupational and recreational) performed during a one-year period was evaluated by a validated questionnaire among 164 women having breast cancer. The protein expression of inflammatory markers was evaluated by immunohistochemistry in normal breast distant from the tumor. Mammographic density was evaluated by a computer-assisted method on the non-affected breast. Age-related lobular involution was visually evaluated on normal breast tissue distant from the tumor. Associations were evaluated by multivariate linear regression models. We observed association between increasing levels of total physical activity and lower expression levels of the pro-inflammatory marker TNF-α and higher expression levels of the anti-inflammatory marker IL-10 in normal breast tissue. Moreover, higher expression levels of some pro-inflammatory markers (IL-6, TNF-α and SAA1) were associated with higher mammographic density whereas, higher expression levels of the anti-inflammatory marker TGF-β were associated with lower percent mammographic density. Higher expression levels of some pro-inflammatory markers (IL-6, TNF-α, CRP, COX-2, leptin, SAA1 and IL-8) and the anti-inflammatory marker IL-10 were associated with less involuted breasts. We observed no significant association between total physical activity and mammographic density or the degree of lobular involution. Although the expression of inflammatory markers seems to be associated with breast risk factors, physical activity may not decrease breast cancer risk solely through an anti-inflammatory effect.

Les études utilisant l'analyse de médiation sont peu nombreuses, plus spécifiquement, celles portant sur l'investigation des mécanismes influençant la susceptibilité génétique à l'obésité. Ces mécanismes ont été explorés au sein des participants de la cohorte CARTaGENE. Certaines habitudes alimentaires et du mode de vie ont été identifiées comme étant des médiateurs partiels, pouvant atténuer ou accroitre l'effet délétère d'un profil génétique défavorable sur le risque de surpoids. Cependant, un effet suppresseur était présent dans l'un de nos modèles de médiation, ce qui suggère que des variables indépendantes n'ont pas été identifiées dans notre modèle de médiation et peuvent influencer nos résultats. Cela illustre également le fait que d'autres mécanismes pouvant influencer la susceptibilité génétique à l'obésité doivent être étudiés dans de futures études. / There are few studies using mediation analysis, particularly those investigating the mechanisms influencing genetic susceptibility to obesity. These mechanisms were explored with in the participants of the CARTaGENE cohort. Certain dietary and lifestyle habits have been identified as partial mediators, which may attenuate or increase the deleterious effect of an unfavorable genetic profile on the risk of overweight. However, a suppressor effect was present in one of our mediation models, suggesting that independent variables were not identified in our mediation model and may influence our results. It also illustrates that other mechanisms may influence genetic susceptibility to obesity need to be investigated in further studies.

L'ischémie cérébrale induit une réponse inflammatoire aiguë et prolongée caractérisée par la production de cytokines, l'infiltration de leukocytes dans le cerveau, ainsi que l'activation des cellules gliales résidentes dont les microglies. Les microglies sont impliquées dans l'élimination des débris cellulaires, la production de cytokines proinflammatoires et de facteurs trophiques. Un rôle neuroprotecteur des microglies suite à une dégénérescence du SNC est proposé dans la littérature. Cependant, l'activation des cellules microgliales est aussi associée avec la sécrétion de molécules toxiques et l'atténuation de l'activation microgliale est bénéfique dans certaines maladies neurodegeneratives. Dans l'ischémie cérébrale, le rôle de la prolifération microgliale et de la dynamique de la réponse inflammatoire reste méconnu. L'analyse de la souris CDllb-TKmut³⁰ après l'ischémie cérébrale, a permis de montrer que l'élimination sélective des microglies en prolifération amplifie la réponse inflammatoire après l'ischémie cérébrale et augmente la taille de la lésion ischémique. La caractérisation de cette population a permis de déterminer que les premières cellules microgliales à proliférer sont les cellules résidentes exprimant le marqueur d'activation galectine-3. De plus, après l'ischémie cérébrale, cette population sert de source endogène d'IGF-1, une molécule neurotrophique. L'inactivation génétique de la galectine 3 chez la souris a permis de confirmer le rôle bénéfique de cette population microgliale ainsi que de lien potentiel entre la galectine 3 et l'induction de la réponse mitogénique d'IGF-1. De plus, l'étude longitudinale de l'activation des microglies à l'aide la souris transgénique TLR2-Fluc-GFP a permis de montrer que l'activation microgliale après l'ischémie cérébrale est biphasique et perdure plusieurs mois après l'attaque initiale. Deux sites majeurs d'activation ont pu aussi être détectés : la région ischémique et le bulbe olfactif. D'ailleurs, l'augmentation de signal au site de la lésion ischémique est toujours précédée par une augmentation significative du signal TLR2 dans le bulbe olfactif. Par leur position anatomique particulière, les cellules microgliales du bulbe olfactif sont plus sensibles aux signaux provenant autant de l'environnement que de l'intérieur du cerveau et pourraient servir de senseurs et/ou modulateurs de l'inflammation cérébrale. Les résultats obtenus par l'étude de différents modèles de souris transgéniques ont permis de montrer la dynamique de la réponse inflammatoire, le rôle neuroprotecteur des microglies en prolifération et le lien potentiel entre la galectine 3 et le facteur neuroprotecteur IGF-1

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [131]-153. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Les microangiopathies cérébrales regroupent une large variété de maladies de petits vaisseaux dont l'étiologie diffère, mais dont l'une des principales caractéristiques est la neurodégénérescence et le déclin cognitif accompagnés par une activation de la réponse inflammatoire. Les microangiopathies cérébrales sont à l'origine des microlésions qui participeraient à la démence vasculaire (DVa) et dont la prévalence augmente dans la maladie d'Alzheimer (MA). Les démences affectent particulièrement les femmes et malheureusement, il n'existe aucun traitement curatif. L'inflammation associée aux microangiopathies cérébrales engage l'activation des microglies et le recrutement de monocytes. Ces derniers se divisent en deux sous-types, les monocytes classiques qui sont activement retrouvés au niveau des sites inflammés et contribuent à la réponse inflammatoire et les monocytes non-classiques impliqués dans le maintien de l'homéostasie vasculaire. Le rôle des monocytes non-classiques dans la pathogenèse des microangiopathies cérébrales reste cependant inconnu. Ainsi, nous postulons que les microangiopathies cérébrales modulent la cascade neurodégénérative en régulant l'inflammation et les fonctions neurovasculaires dépendamment du sexe biologique. Nous avons développé trois objectifs majeurs, à savoir l'impact des microinfarctus associés aux microangiopathies cérébrales sur l'amyloïdopathie de la MA ainsi que le rôle des monocytes non-classiques dans deux types de microangiopathies cérébrales soit les microangiopathies cérébrales sporadiques et l'angiopathie amyloïde cérébrale (AAC) associée à la MA. Bien que plusieurs études aient montré la présence de microlésions associées aux microangiopathies cérébrales dans la MA aucune ne permet de mettre en évidence une corrélation entre les deux pathologies ce qui fait donc l'objet de notre première étude. C'est pourquoi nous avons induit dans un premier temps des microinfarctus chez des souris transgéniques APP/PS1 mâles et femelles âgés de 5 mois, un âge qui représente le stade précoce de la pathologie amyloïde s'apparentant à la MA chez ces souris, et évalué l'impact sur l'amyloïdopathie, la cognition, le débit sanguin cérébral, l'inflammation et l'expression de Dickkopf-1 (DKK1) à l'aide de techniques variées. Nos résultats indiquent que l'amyloïdopathie de la MA et les microinfarctus associés aux microangiopathies cérébrales évoluent en parallèle. En effet, l'induction des microinfarctus chez les souris APP/PS1 ne développant que l'amyloïdopathie, via l'obstruction des artérioles cérébrales pénétrantes par des microemboles, réduit le dépôt d'amyloïde β (Aβ) chez les deux sexes étudiés. Ceci pourrait être le résultat de l'activation et du recrutement de cellules inflammatoires, microglies et monocytes non-classiques, retrouvées au niveau des plaques d'Aβ et des sites lésionnels associés aux microinfarctus. De plus, le blocage des artérioles perforantes impacte différemment le débit sanguin cérébral chez les deux sexes, dont sa régulation optimale est essentielle au bon fonctionnement cérébral. En effet, les mâles présentent une hypoperfusion en phase aiguë et une hyperperfusion en phase chronique après microlésions, ce qui montre une dérégulation à long terme du débit sanguin cérébral. Ceci pourrait participer aux déficits cognitifs rapides et prolongés observés. Au contraire, les femelles présentent une hypoperfusion en phase aiguë qui se normalise en phase chronique ce qui montre une dérégulation transitoire du débit sanguin cérébral et expliquerait en partie le recouvrement des capacités cognitives. D'autre part, l'expression de DKK1, une protéine jouant un rôle central dans la MA et les ischémies, est fortement induite au niveau des sites lésionnels dans le cerveau des souris mâles APP/PS1, tandis que son expression était réduite chez les femelles. Cette différence d'expression résulterait en un déclin cognitif rapide et prolongé chez les mâles et un déclin lent et transitoire chez les femelles, puisque DKK1 est une protéine inhibitrice de la voie canonique Wnt impliquée dans le maintien des fonctions cérébrales. Nos résultats suggèrent que les microinfarctus multifocaux aggravent le déclin cognitif associée à l'amyloïdopathie de la MA chez les jeunes mâles comparativement aux jeunes femelles qui sont protégées, probablement par les hormones sexuelles féminines indépendamment de la déposition de l'Aβ via la modulation du couplage neurovasculaire, de la réponse inflammatoire et de l'expression de DKK1 qui est physiologiquement réprimée par les œstrogènes. Le rôle des monocytes non-classiques retrouvés aux sites lésionnels après microangiopathies cérébrales reste méconnu et a fait l'objet des deux études suivantes. Nos investigations ont été menées sur des souris chimériques qui nous permettent de suivre les monocytes dérivés de la moelle osseuse grâce à l'expression d'un gène rapporteur, green fluorescent protein (GFP) et de manipuler leurs fonctions. Nos résultats indiquent que la dérégulation des fonctions des monocytes non-classiques exacerbe le dysfonctionnement neurovasculaire après microangiopathies cérébrales. Toutefois, leur stimulation en utilisant le muramyl dipeptide (MDP) qui est un agent immunomodulatoire synthétique, améliore les fonctions neuronales en préservant l'intégrité microvasculaire, permettant ainsi le recouvrement des capacités mnésiques. Ceci démontre que la stimulation des monocytes non-classiques pourrait être une avenue thérapeutique à explorer pour le traitement des microangiopathies cérébrales. Dans ce sens, la troisième étude dans cette thèse visait à étudier le rôle des monocytes non-classiques dans la modulation de l'AAC associée à la MA chez la souris APP/PS1. En effet, dans cette étude nous résultats montrent que la stimulation des monocytes non-classiques avec l'ARA290 qui est un analogue non-érythropoïétique durant les stades précoces de l'amyloïdopathie associée à la MA réduit l'AAC ainsi que le dépôt d'Aβ dans le parenchyme du cerveau des souris APP/PS1. Ceci a été accompagné par une amélioration des capacités cognitives des souris associée à une augmentation de la fréquence des monocytes non-classiques dans la circulation sanguine. En utilisant l'imagerie intravitale, nous avons démontré que les monocytes non-classiques sont impliqués dans l'élimination des microagrégats vasculaires d'Aβ. La déplétion spécifique des monocytes non-classiques en utilisant des souris chimériques a atténué les effets bénéfiques du ARA290. Ensemble, ces résultats nous communiquent de nouvelles informations quant au rôle des interactions immunovasculaires après microangiopathies cérébrales dans la pathobiologie et le traitement des démences. / Cerebral microangiopathies include a wide variety of diseases of the small vessels whose etiology differs, but one of their main characteristics is neurodegeneration and cognitive decline accompanied by an activation of the inflammatory response. Cerebral microangiopathies are at the origin of the microlesions that contribute to vascular dementia (VaD) and whose prevalence increases in Alzheimer's disease (AD). Dementia particularly affects women and unfortunately, there is no curative treatment. Inflammation associated with cerebral microangiopathies includes activation of microglia and recruitment of monocytes. The latter are divided into two subtypes, classical monocytes which are actively found at the inflamed sites, actively contributing to the inflammatory response, and non-classical monocytes involved in the maintenance of vascular homeostasis. The role of non-classical monocytes in the pathobiology and therapy of cerebral microangiopathies remains unknown. Thus, we postulate that cerebral microangiopathies modulate the neurodegenerative cascade by regulating inflammation and neurovascular functions depending upon the biological sex. We have developed three major objectives, namely the impact of microinfarctions associated with cerebral microangiopathies on amyloid-β (Aβ) pathology in AD as well as the role of non-classical monocytes in two types of cerebral microangiopathies, the sporadic cerebral microangiopathies and cerebral amyloid angiopathy (CAA) associated with AD. Although several studies have outlined the presence of microlesions associated with cerebral microangiopathies in AD, none allows assessing the correlation between the two pathologies, which is therefore the subject of our first study. For this purpose, we induced first microinfarcts in 5-month-old male and female APP/PS1 transgenic mice, an age representing the early stage of AD-like pathology in these mice, and evaluated the impact on Aβ pathology, cognition, cerebral blood flow (CBF), inflammation, and Dickkopf-1 (DKK1) expression using of various techniques. Our results indicate that Aβ pathology and microinfarcts associated with cerebral microangiopathies evolve in parallel. Indeed, the induction of microinfarcts in APP/PS1 mice developing only Aβ pathology, via the obstruction of penetrating cerebral arterioles by microemboli, attenuates Aβ deposition in both sexes studied. This could be the result of the activation and recruitment of inflammatory cells, microglia and non-classical monocytes, found at the level of Aβ plaques and lesion sites associated with microinfarctions. In addition, blockage of perforating arterioles impacts differently the CBF in the two sexes, whose optimal regulation is essential for cerebral functions. Indeed, males exhibit acute-phase hypoperfusion and chronic-phase hyperperfusion after microlesions, indicating long-term deregulation of the CBF. This could contribute to the rapid and prolonged cognitive deficits observed. In contrast, female mice exhibit hypoperfusion in the acute phase that normalizes in the chronic phase, outlining a transient deregulation of the CBF and would partly explain the recovery of cognitive abilities. On the other hand, the expression of DKK1, a protein playing a central role in AD and ischemic injury, is strongly induced at the lesion sites in the brain of male APP/ PS1, while its expression was reduced in females. This difference in expression would result in a prolonged cognitive decline in males and a slow and transient decline in females, as DKK1 is an inhibitor of the canonical Wnt pathway involved in maintaining cerebral functions. Our results suggest that multifocal microinfarcts worsen cognitive decline associated with amyloid Aβ pathology in AD in young males compared to young females who are protected, probably by female sex hormones independently of amyloid deposition via modulation of neurovascular coupling, inflammation, and expression of DKK1 that is physiologically repressed by estrogens. The role of non-classical monocytes found at the lesion sites after cerebral microangiopathy remains unknown and was the subject of the two following studies. Our investigations were carried out in chimeric mice which allow tracking monocytes derived from the bone marrow through the expression of a reporter gene, green fluorescent protein (GFP) and to manipulate their functions. Our results indicate that deregulation of the function of non-classical monocytes exacerbates neurovascular dysfunction following cerebral microangiopathies. However, their stimulation using muramyl dipeptide (MDP), which is a synthetic immunomodulatory agent, improves neuronal functions by preserving microvascular integrity, thus allowing the recovery of memory capacities. This demonstrates that stimulation of non-classical monocytes could be a therapeutic avenue to explore for the treatment of cerebral microangiopathies. In this direction, the third study in this thesis aims to investigate the role of non-classical monocytes in the modulation of CAA associated with AD in APP/PS1 mice. Indeed, in this study our results show that stimulation of non-classical monocytes using ARA290 that is a non-erythropoietic analogue during the early stages of Aβ pathology in AD, reduces CAA as well as Aβ deposition in the brain parenchyma of APP/PS1 mice. This was accompanied by an improved cognitive capacity of APP/PS1 mice associated with an increased frequency of non-classical monocytes in the blood circulation. Using intravital imaging, we demonstrated that non-classical monocytes are involved in the clearance of vascular Aβ microaggregates. Specific depletion of non-classical monocytes using chimeric mice attenuated the beneficial effects of ARA290. Together, these results allow us to provide new insights into the role of immune-vascular interactions after cerebral microangiopathies in the pathobiology and treatment of dementia.

Les infections au virus herpès simplex I (VHS-1) sont souvent bénignes mais peuvent être responsables de pathologies sévères, telle que l'infection du système nerveux central, telle que l'encéphalite herpétique (EH). Cette dernière représente l'encéphalite virale sporadique la plus répandue dans les pays développés. Malgré la disponibilité des antiviraux, le taux de mortalité est de plus que 30%. De plus, la majorité des survivants souffrent des séquelles neurologiques. Le mécanisme par lequel l'encéphalite herpétique est létale n'est pas encore clairement établi. Bien que la réplication virale cause des dommages importants, de plus en plus d'évidences suggèrent que l'inflammation induite en réponse à l'infection joue également un rôle dans la pathogénèse de cette maladie. L'hypothèse principale de notre équipe est que la réponse immunitaire cérébrale innée induite au cours de cette infection est une arme à double tranchant car elle est critique pour contenir la réplication virale dans le cerveau durant la phase précoce de la maladie, mais si elle est incontrôlée, elle peut résulter en une réponse inflammatoire exacerbée qui peut être néfaste. Les microglies sont les seules cellules immunitaires résidentes du cerveau. Plusieurs études ont rapporté que ces cellules qui forment la première ligne de défense, jouaient un rôle clé dans le contrôle des infections du SNC. En revanche, la microglie réactive semblerait contribuer à la neuroinflammation. De plus, il est proposé que ces microglies réactives participent à la perturbation de la barrière hématoencéphalique au cours de l'EH, que nous avons également pu constater chez la souris BALB/c infectée par la voie intranasale, décrite dans la première partie de nos travaux. Cependant, le rôle exact des microglies dans l'EH n'a pas encore été élucidé. Alors, nous avons décidé de mener des travaux dans le but de comprendre l'implication des microglies dans le contrôle de l'EH et de caractériser les mécanismes exploités par ces cellules. Pour atteindre nos objectifs, nous avons d'abord évalué l'effet de l'activation des microglies par le « macrophage colony-stimulating factor » (M-CSF) administré avant l'infection. Ce traitement a significativement augmenté la survie des souris et diminué les titres viraux cérébraux au J6 p.i. En parallèle, l'augmentation du nombre de microglies CD68⁺ observée dans les cerveaux des souris traitées avec du M-CSF a mené à l'hypothèse que la microglie CSF1R⁺ était responsable de cette amélioration du pronostic de l'EH. Pour répondre à cette question, nous avons déplété la microglie chez des souris CSF1R-loxP-CX3CR1-cre/ERT2. Le taux de survie réduit et des titres viraux cérébraux plus élevés pour ces souris déplétées des microglies ont souligné l'importance de la réponse microgliale dans la phase précoce de l'infection. Suivant ces observations, les mécanismes impliqués dans la réponse immunitaire microgliale au cours de l'EH ont été étudiés à l'aide de la microscopie électronique et du séquençage d'ARNm sur une cellule unique. Dans cette partie, nous avons étudié uniquement les microglies situées dans le noyau postéro-ventral (VPL, pour « Ventral posterolateral nucleus »), qui a été identifié, à l'aide du VHS-1 recombinant neurovirulent que nous avons décrit dans la première partie des travaux, comme la région la plus infectée du cerveau chez des souris C57BL/6 au J6 p.i. Nos analyses ont confirmé que ces cellules limitaient l'infection à l'aide de la phagocytose et de la présentation d'antigènes. En outre, nous avons pu décrire une nouvelle réponse transcriptionnelle, associée à une population cellulaire rare, que nous avons appelées des microglies « en transition ». L'expression élevée des transcrits viraux par ces cellules pourrait correspondre à la réponse immunitaire antivirale intrinsèque des microglies infectées par le VHS-1 dans le VPL. Enfin, l'analyse de ce transcriptome révélant l'augmentation d'expression des gènes impliqués dans la production d'interleukine IL-1β médiée par l'inflammasome NLRP (pour « Nucleotide-binding oligomerization domain, Leucine rich Repeat and Pyrin domain containing ») 3, a suggéré que ces microglies « en transition » infectées favoriseraient l'exacerbation de l'inflammation au cours de l'EH L'ensemble de nos données montrent que les microglies sont nécessaires en phase précoce pour un meilleure contrôle de l'EH. Ceci peut évoluer vers un phénotype pro-inflammatoire et contribuer ensuite à l'exacerbation de l'inflammation. De plus, nos résultats suggèrent que l'infection de ces microglies du VPL par le VHS-1 pourrait ainsi induire l'acquisition de cette réponse transcriptionelle pro-inflammatoire. / Herpes simplex virus I (HSV-1) infections are often mild, but can be responsible for severe pathologies, such as the infection of the central nervous system, also called herpes simplex encephalitis (HSE). The latter is the most common sporadic viral encephalitis in developed countries. Despite available antivirals, the mortality rate is higher than 30%. In addition, most survivors suffer from neurological sequelae. The mechanism by which herpes encephalitis is lethal is not yet clearly established. Although viral replication causes significant neural damage, growing evidence suggests that the inflammatory response also plays a major role in the pathogenesis of HSE. The main hypothesis of our team is that the innate immune response induced by HSV-1 infection is a double-edged sword. We believe that this immune response, critical to limit viral replication in the brain during the early phase of the disease, become later uncontrolled, and result in an exacerbated inflammatory response which is deleterious. Microglia are the only resident immune cells in the brain. Several studies reported that these cells, which form the first line of defense, play a key role in controlling CNS infections. In contrast, reactive microglia appear to contribute to neuroinflammation. In addition, it is proposed that these reactive microglia participate in the disruption of the blood-brain barrier during HSE, which we have also been able to observe in intranasally-infected BALB/c mice, as described in the first part of our work. However, the exact role of microglia in HE has not yet been elucidated. So, we decided to conduct this research to understand the involvement of microglia in the control of HE and to characterize the mechanisms exploited by these cells. We first evaluated the effect of microglial activation by macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) administered prior to the infection. This treatment significantly increased survival rate and decreased brain viral titers at day 6 pi. In parallel, the increased number of CD68⁺ microglia found in the brains of M-CSF treated mice led the question whether CSF1R⁺ microglia were responsible for this improvement of HSE prognosis. To answer that question, we depleted microglia using CSF1R-loxP-CX3CR1-cre/ERT2 mice. The reduced survival rate and higher brain viral titers for these microglia-depleted mice highlighted the importance of the microglial response during the early phase of infection. Following these observations, the mechanisms involved in the microglial immune response during HSE have been investigated using electron microscopy and single cell mRNA sequencing. In this part, we studied only the microglia located at VPL, which was identified as the most infected region of the infected C57BL/6 brain on day 6 p.i. using a new neurovirulent recombinant HSV-1 that we described in the first part of our work. Our results confirmed that microglia limit the infection by phagocytosis and antigen presentation. Furthermore, we described a new transcriptional response, associated with a rare cell population in VPL (Ventral posterolateral nucleus), which we called "in transition" microglia. The high expression of viral transcripts by these cells suggested that this distinct transcriptome might correspond to the intrinsic antiviral immune response of HSV-1-infected microglia in the VPL. Finally, the analysis of this transcriptome revealing the increased expression of genes involved in the production of interleukin IL-1β mediated by the NLRP3 inflammasome, suggested that these infected "in transition" microglia would promote the exacerbation of the inflammation in HE. Altogether, our work shows that the microglia, necessary in the early phase for a better control of HSE, can evolve towards a pro-inflammatory phenotype and contribute to the exacerbation of inflammation. Moreover, our results suggest that the infection of microglia by HSV-1 in VPL could thus induce the acquisition of this pro-inflammatory transcriptional response.

L’inflammation chronique peut jouer un rôle important durant le développement de la pathogenèse associée à l’obésité. Il a été démontré que certains probiotiques (Lactobacillus, Bifidobacterium) pouvaient prévenir l’obésité et l’inflammation en réduisant la libération de lipopolysaccharides (LPS) par les cellules épithéliales intestinales. Ces probiotiques ont réduit le poids des cellules adipeuses (le nombre et la grosseur) en diminuant la libération des cytokines pro-inflammatoire (IL-6, TNF-α). Aucun produit laitier contenant des probiotiques avec des effets anti-inflammatoires et anti-obésité sont présentement disponibles en Amérique du Nord. La viabilité des probiotiques est importante durant la fabrication et l’entreposage des produits laitiers puisqu’un fromage (50 g) et un yogourt (100 g) doivent contenir au moins 109 unité formant une colonie (ufc) d’une souche spécifique de probiotique avec des allégations santé. Ainsi, cette étude se concentre sur la viabilité et les propriétés technologiques, anti-inflammatoire et anti-obésité de nouvelles souches probiotiques dans un yogourt et un fromage cheddar faibles en gras. Pour obtenir une bonne viabilité, il est essentiel de sélectionner les meilleures combinaisons de souches thermophiles (ferment du yogourt) ou de souches mésophiles (ferment du fromage) afin qu’ils soient compatibles avec les probiotiques. Durant la fabrication, les souches de bifidobactéries ont eu plus de difficulté à maintenir leur population cible de 109 bactéries par portion de fromage ou de yogourt que les souches de lactobacilles. Parmi les cinq candidats probiotiques, Bifidobacteria animalis ssp. lactis Bf141 et Lactobacillus rhamnosus Lb102 ont démontré les meilleurs effets anti-obésité et propriétés technologiques dans les produits laitiers. Les deux souches probiotiques ont survécu au passage gastro-intestinal. Les laits probiotiques ont permis de réduire le gain de poids corporel et le tissu adipeux blanc des souris comparativement au lait sans probiotique. La réduction de poids était plus importante avec la souche Bf141. L’effet anti-obésité a été plus important avec les laits qu’avec les yogourts. Le lait a donc été un meilleur vecteur que le yogourt pour les bactéries probiotiques ayant un effet anti-obésité. / Chronic Inflammation can play an important role in the development of the pathogenesis related with obesity. It has been demonstrated that some probiotics (Lactobacillus, Bifidobacterium) can prevent obesity and inflammation by reducing the liberation of LPS by intestinal epithelial cell. Probiotic have reduced adipose cells weight (size) by decrease the liberation of pro-inflammatory cytokine (IL-6, TNF-α). No dairy product containing anti-inflammatory and anti-obesity probiotics are currently available in North America. The viability of probiotic is important during the manufacture and the storage of dairy product since cheese (50 g) and yogurt (100 g) must contain at least 109 colony forming unity (cfu) of the specific probiotic strain with health claims. This study focuses on the viability and technological, anti-inflammatory and anti-obesity properties of new probiotic strains in low-fat yogurt and Cheddar cheese. To obtain a good viability, it is important to select the best combination of thermophilic strains to constitute a yogurt starter or Lactococcus strains to constitute a cheese starter to be compatible with probiotics. Bifidobacteria strains had more difficult to maintain a target population of 109 bacteria per serving cheese or yogurt than lactobacilli strains. Among five probiotic candidates, Bifidobacteria animalis ssp. lactis Bf141 and Lactobacillus rhamnosus Lb102 have demonstrated the best anti-obesity and technological properties in dairy products. The both probiotic strains survived to the gastrointestinal passage. The reduction of body weight gain and white adipose tissue of mice was more important with probiotics milks than milk without probiotic. Weight reduction was greater with Bf141 strain. The anti-obesity effect was greater with milks than with yogurts. Milk was therefore a better vector than yogurt for probiotic bacteria with anti-obesity effect.