L’épithélium intestinal est composé d’une monocouche de cellules épithéliales qui recouvrent à la fois les villi qui projettent dans le lumen et les cryptes invaginées dans le tissu conjonctif sous-jacent. Les cellules souches intestinales prolifèrent dans les cryptes et se différencient en 5 types de cellules différenciées incluant les entérocytes, les cellules de Paneth, les cellules caliciformes, les cellules entéroendocrines et les cellules Tuft. La plupart de ces cellules différenciées migrent vers le pôle apical du villus où elles meurent par apoptose exception faite des cellules de Paneth qui sont présentes uniquement dans les cryptes. Les cellules épithéliales adhèrent à la membrane basale qui sépare l’épithélium du stroma principalement constitué de collagène I et de fibroblastes. L’épithélium intestinal est renouvelé chaque semaine. Plusieurs voies de signalisation biochimiques qui gouvernent l’homéostasie intestinale ont été isolées en utilisant des modèles murins. En complément des études menées in vivo, des systèmes in vitro ont été développés de répondre à des questions difficiles à étudier in vivo, on peut notamment citer les organoides. Malgré leur indiscutable intérêt, les organoides ne reproduisent pas certaines caractéristiques majeures de l’intestin, à savoir que le nombre de total de cellules ne reste pas constant, qu’ils ne forment pas spontanément des villi et que le stroma est absent de ces modèles. Présentement, uniquement deux microsystèmes ont tenté de pallier l’absence de villi de ces modèles en reproduisant des caractéristiques dynamique (i.e le mouvement péristaltique) ou architecturale (i.e la topographie des villi) de l’intestin dans le but d’induire la formation des villi. Cependant, dans ces deux systèmes, les cellules ne reposent pas sur un substrat physiologique et sont directement ensemencées sur un support élastomérique. Quand bien même la surface de ces substrats est traitée avec des molécules constitutives de la matrice extracellulaire (ECM), ils ne reproduisent pas la micro-architecture (e.g sa structure microfibrillaire et la possibilité d’être remodelée par les cellules ensemencées) et les propriétés mécaniques spécifiques de l’ECM intestinale. Il est ainsi fort probable que ces systèmes induisent des phénotypes différents de ceux comprenant un substrat physiologique. Pour éviter ces phénomènes, nous avons développé un système innovant qui reproduit à la fois la composition et la topographie de la matrice intestinale. Le collagène I, en tant que principal composant des matrices extracellulaires, des mammifères a naturellement été choisi comme substrat cellulaire. La composition ainsi que les propriétés rhéologiques du collagène commercial ont été comparées au collagène extrait de queue de rat dans le laboratoire. Les techniques de lithographies ont été adaptées pour microstructurer les hydrogels en collagène en une sinusoïde tridimensionnelle de 400µm de période et 400µm d’amplitude en accord avec les dimensions anatomiques des intestins de souris. Les cellules épithéliales de lignées Caco2 qui sont considérées comme un modèle de cellules intestinales ont été ensemencées à la surface de la structure et ont colonisé les micro-structures en formant une monocouche cellulaire. L’utilisation du collagène I permet l’inclusion de fibroblastes primaires dans la matrice où ils évoluent in vivo. Les forces de tension développées par la monocouche épithéliale à la surface de la matrice mais également par les fibroblastes dans l’hydrogel affaissent les structures. Plus la concentration en collagène des gels est importante moins les structures sont déformées. Cependant, pour des concentrations supérieures à 6mg/mL, les fibroblastes présentent des difficultés pour s’étaler et proliférer dans la matrice probablement dues à une diffusion réduite des nutriments dans de telles matrices mais également à une réduction de la taille du maillage fibrillaire qui empêche l’étalement des cellules. / The epithelium of the small intestine is composed of a single layer of epithelial cells lining the villi that project into the lumen of the gut, and the crypts that descend into the underlying connective tissue. Dividing stem cells are contained within the crypts and give rise to five types of specialized epithelial cells including enterocytes, Goblet cells, Paneth cells, enteroendocrine cells and Tuft cells. Most of those cells travel upwards from the crypt towards the villus tip where they shed into the lumen except for Paneth cells that remain confined into the crypt. The basement membrane underlines the basal surface of epithelium and separates it from the stroma mostly composed of collagen I and fibroblasts. The whole intestinal epithelium is renewed every week. Many biochemical pathways that control intestinal homeostasis are discovered using mouse models. In contrast, in vitro models systems, such as organoids, provide a mean to investigate questions hard to be addressed in vivo. Despite their obvious interest, organoids do not fully recapitulate intestinal features: the total number of cells does not remain constant, villi-like structures are missing as well as cells and matrix constitutive of the stroma. Only two microfabricated devices have been developed to overcome this absence of villi by replicating dynamic (i.e the peristaltic motion) or structural feature (i.e the topography of the villus) of the intestine in order to induce the formation of villi. However they both do not provide the cells a physiological substrate as cells are directly seeded on an elastomeric synthetic scaffold. Even though those substrates are coated with ECM molecules, as they miss the micro-architecture specific of ECM (e.g. fibrillar structure and capacity to be remodeled by cells) as well as their mechanical properties; they might induce a different phenotype to the cells than if they were seeded on/in an ECM-like hydrogel. To address this lack, we developed an innovative device that recapitulates both the composition and topography of the intestinal lining. We chose collagen I as the constituent of our substrate since collagen I is the most abundant protein in mammals and the main constituent of all ECM in the body. We first characterized the composition and the rheological properties of commercial rat tail collagen I hydrogel and compared it to the one we extracted from rat tails. To reproduce the 3D structure of the intestine, we microstructured collagen I scaffolds as 3D sinusoids with 400µm period and 400µm height that respect the anatomic dimensions of mice intestine by adapting methods from soft lithography field. Epithelial cells from Caco2 cell line which are considered as an intestinal model were first seeded on the surface of the scaffold and successfully colonized the structure as a monolayer. Primary fibroblasts were embedded in collagen scaffolds were they actually belong in vivo. The force exterted by the epithelial monolayer at the surface of the scaffold but also by the fibroblasts inside the gels flattened the structures. The higher the concentration of collagen was the less the structures were deformed. However, for collagen concentrations higher than 6mg/mL, the fibroblasts experienced difficulties to spread and proliferate in the matrix probably related to a reduced diffusion of nutrients in such matrix or to the reduced mesh size of the fibrillar network that prevent cell spreading. Two main approaches were investigated to stiffen the collagen scaffold while maintaining a porosity suitable for fibroblasts spreading and proliferation. One consisted in the addition of a stiffer biocompatible polymer to generate a hybrid semi-interpenetrating network hydrogel with improved mechanical properties. The other resided in the addition of a cross-linker that covalently bonded the fibrils constitutive of the collagen network.

La stéatose hépatique non alcoolique (NAFLD) est une manifestation du syndrome métabolique dont la prévalence est en constante évolution. Les stratégies thérapeutiques sont soit difficiles à mettre en œuvre soit d’une efficacité limitée. Nous avons étudié une approche nutritionnelle avec 3 acides aminés particuliers : la glutamine, l’arginine et la citrulline (Cit) pour leurs propriétés de pharmaconutriments azotés. Dans un modèle de NAFLD modérée induite par le fructose, seule la citrulline (1 g/kg/j) permettait une amélioration du métabolisme lipidique. Toutefois, l’étude de la cinétique de NAFLD suggérait un effet protecteur du simple apport azoté. L’effet spécifique de la Cit par rapport au simple apport azoté (AANE) a donc été déterminé dans un modèle de NAFLD induite par 8 semaines de régime enrichi en fructose. Ceci a permis de confirmer l’effet protecteur de la Cit et des AANE. Toutefois, la Cit exerce un effet plus spécifique sur l’expression de Srebp1c et de Fas et améliore la disponibilité périphérique en Arg, un élément important de l’insulino-sensibilité. La stéatose est associée à une perte de masse maigre, suggérant une oxydation des AA aux dépens de l’anabolisme musculaire, et une accumulation de lipides à l’origine de la stéatose et du gain de masse grasse viscérale ; la Cit et les AANE en agissant sur la NAFLD préviendraient cet effet du fructose. Nous avons ensuite évalué les effets de la Cit dans un modèle de stéatose plus sévère induite par le western diet. La Cit améliore la fonction hépatique (diminution des lipides et de l’inflammation hépatique) et préserve l’axe intestin-foie (restauration du groupe Bacteroides/Prevotella dans la muqueuse colique, diminution de l’inflammation intestinale et augmentation de l’expression de la Claudine 1) mais ne permet pas de prévenir l’ensemble des altérations liées au western diet. Il serait intéressant d’évaluer la relation effet/dose et l’efficacité de la Cit en association avec d’autres traitements. Par ailleurs, les mécanismes cellulaires restent à élucider. / Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is a manifestation of the metabolic syndrome whose prevalence is constantly growing. Therapeutic strategies are either difficult to implement or of limited effectiveness. We studied a nutritional approach with three specific amino acids: glutamine, arginine and citrulline (Cit) for their pharmaconutrient properties. In a model of moderate fructose-induced NAFLD, citrulline alone (1 g/kg/day) improved lipid metabolism. However, the study of the kinetics of NAFLD suggested a protective effect of nitrogen supply by itself. The specific effect of Cit compared to that of nitrogen (NEAAs) has been determined in a model of 8 week fructose diet-induced NAFLD. This has confirmed the protective effect of Cit and NEAAs. However, Cit exerted a specific effect on the expression of Fas and SREBP1c and improves peripheral Arg availability, an important component of insulin sensitivity. Steatosis was associated with loss of lean mass, suggesting AA oxidation at the expense of muscle anabolism, and lipid accumulation causing steatosis and visceral fat gain; Cit and NEAAs by acting on NAFLD would prevent this effect of fructose. We then evaluated the effects of Cit in a model of more severe steatosis induced by western diet. Cit improved liver function (reduced fat and liver inflammation) and protected the liver-gut axis (restoration of Bacteroides/Prevotella group in the colonic mucosa, decreased intestinal inflammation and increased expression of claudin 1) but did not prevent all western diet-induced alterations. It would be interesting to assess the dose/effect relationship and the effectiveness of Cit in combination with other treatments. Furthermore, the cellular mechanisms remain to be elucidated.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre.

L’objectif de cette étude est de modéliser la digestion dans l’intestin grêle : le transport des aliments par les ondes péristaltiques, la dégradation par les enzymes endogènes et exogènes et l’absorption active et passive. Un modèle mécaniste basé sur les équations différentielles ordinaires a été utilisé pour représenter la digestion. Les équations décrivent l’évolution de la position et de la composition du bolus provenant de l’estomac. Nous montrons ensuite par les méthodes d’homogénéisation mathématiques que ce modèle peut être considéré comme une version macroscopique des modèles plus réalistes, qui contiennent des phénomènes biologiques à des échelles inférieures de l’intestin grêle. Enfin, nous étudions l’influence du changement de la structure de bolus sur la digestion en intégrant les fibres alimentaires dans sa composition. Les deux principales caractéristiques des fibres alimentaires qui interagissent avec la fonction de l’intestin grêle, à savoir, la viscosité et la capacité de rétention d’eau ont été modélisées. / The purpose of this study is to model the digestion in the small intestine : transport of the the bolus by the peristaltic waves, feedstuffs degradation according to the endogenous and exogenous enzymes and nutrients absorption. A mechanistic model based on ordinary differential equations is used to represent the digestion. The equations describe the evolution of the position and composition of the bolus of feedstuffs coming from the stomach. We prove by using the homogenization methods, that this model can be considered as a macroscopic version of more realistic models which contain the biological phenomena at lower scales of the small intestine. Finally, we investigate the digestion of a non-homogeneous feedstuffs matrix by integrating the dietary fibre in the bolus. The two main physiochemical characteristics of dietary fibre which interact with the function of the small intestine, i.e. viscosity and water holding capacity are modelled.

Pten est une protéine qui possède des activités lipides phosphatases et tyrosines phosphatases. Certaines de ses fonctions semblent être indépendantes de son activité phosphatase, mais simplement dû à ses interactions protéiques. Des mutations de Pten sont associées à plusieurs syndromes présentant des hamartomes et un risque accru de cancer tel le syndrome de Cowden. La perte d'un seul allèle de Pten entraîne la formation d'hyperplasie et de dysplasie du tractus gastro-intestinal ainsi que de nombreuses tumeurs. Cependant, les rôles de Pten exclusivement au sein de l'épithélium intestinale ne sont pas connus. Nos travaux ont révélé qu'une mutation de Pten exclusivement à l'épithélium intestinal n'est pas suffisante pour induire une tumorigénèse de l'intestin et que lorsque l'on amorce la tumorigénène avec une mutation dans la voie de Wnt, Pten n'entraîne pas d'avancement de la tumorigénène mais une exacerbation du phénotype. Dans l'épithélium intestinal, Pten se révèle être essentiel à la maturation des cellules de Paneth et des cellules caliciformes. Pten entraîne également une modification des cellules des sous populations endocriniennes de l'intestin. Ces dernières semblent être suractivées par la perte de Pten . Le métabolisme du glucose en est d'ailleurs altéré, nous constatons une absorption intestinale plus rapide du glucose avec une disparition sanguine accélérée par la perte de Pten. Nos résultats ont permis de voir que la perte de Pten au niveau de l'épithélium intestinal avait un impact sur l'expression des protéines des jonctions serrées et adhérentes et que certaines modifications des protéines de jonction sont probablement responsable des fusions et fissions des villosités intestinales. Il est probable même que cette modification soit responsable des quelques hamartomes observés dans les souris mutantes pour Pten et pour le phénotype général dés hamartomes dans les syndromes associé à la perte de Pten . Une délétion épithéliale de Pten a un impact important sur les cellules subépithéliales, entraînant une modification des populations cellulaires. Il y a également augmentation des plaques de Peyer et des facteurs associés à la formation des plaques de Peyer. En conclusion Pten , au sein de l'épithélium dans les modèles murins, est important pour la maturation et la différenciation des cellules de l'ensemble de l'intestin. La délétion de Pten influence le métabolisme du glucose dans l'organisme. Il aurait également une influence sur l'accumulation de cellules lymphocytaires dans l'intestin. Finalement, la perte de Pten n'induit pas la tumorigénèse, mais exacerbe le phénotype de celle déjà initiée.

flasque, est produite par des bactéries anaérobies du genre Clostridium. Les BoNTs, classifiées en 7 types (A à G), forment divers complexes avec des protéines non toxiques, dont le composant non toxique non hémagglutinant (NTNH) et les hémagglutinines (HAs). Les gènes sont organisés, au sein du locus botulique, selon deux opérons divergents, ntnhbont/ A et ha34-ha17-ha70 pour le type A, dont l'expression est positivement régulée par le facteur sigma alternatif BotR. Un pic d'expression synchrone de tous les gènes du locus de type A est mesuré par RT-PCR en temps réel lors de la transition entre les phases exponentielle et stationnaire de croissance, en parallèle avec l'augmentation du titre en toxine du surnageant de culture. Dans un modèle d'épithélium intestinal, BoNT/A purifiée est transcytosée après liaison via le domaine Hc/A à des récepteurs apicaux comprenant des gangliosides et des protéines potentiellement apparentées à SV2. L'intensité de liaison et l'efficacité de transport de la toxine sont supérieures dans les cellules intestinales de type crypte plutôt qu'entérocyte. Injectés dans la lumière d'une anse iléale ligaturée, BoNT/A inhibe les contractions des muscles lisses et le domaine Hc/A fluorescent progresse de la muqueuse, via certaines cellules des cryptes, vers la sous-muqueuse et la musculeuse où il cible certaines terminaisons nerveuses, majoritairement cholinergiques. Hc/A entre par des voies distinctes dans les cellules neuronales (voie clathrine dépendante de la dynamine) et les cellules intestinales (voie non-clathrine, dépendante de Cdc42 et de la dynamine).

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les plus grandes interfaces avec l'environnement extérieur sont la peau, et les muqueuses gastro-intestinales. Ces barrières, sont constamment menacées par des attaques physico-chimiques ou par des tentatives d'invasion de micro-organismes. Les phagocytes mononucléés qui comprennent les DCs, les monocytes et les macrophages et sont issus de la lignée myéloïde possèdent des propriétés distinctes de phagocytose de pathogènes et de cellules apoptotiques, d'apprêtement des antigènes et de présentation de ces derniers aux lymphocytes T. d'activation. La distinction de ces différentes cellules est un enjeu majeur pour la compréhension des mécanismes de la réponse immune et pour sa modulation dans des buts thérapeutiques. En utilisant des marqueurs cellulaires Ly-6C, CD64 et ainsi que le fait que les monocytes dépendent du récepteur de chimiomokine CCR2 pour émigrer de la moelle osseuse et les DCs de l'engagement du récepteur Flt3, nous avons montré pour la première fois qu'il existe dans la peau et l'intestin une cascade de différenciation qui conduit à des monocytes et des macrophages tissulaires et est distincte de celle donnant naissance aux DCs. Nous avons ensuite étudié le comportement de ces cellules dans une inflammation stérile dans la peau médiée par le DNFB (dinitrofluorobenzène) et dans une maladie inflammatoire de l'intestin (IBD) et montré que leurs capacités de migration vers les ganglions lymphatiques et de présentation antigénique à des lymphocytes T sont dépendantes du modèle utilisé. Cette déconvolution des populations tissulaires de cellules monuclées nous permet ainsi de disséquer le rôle de chacun de ces acteurs lors de la réponse immune. / The skin and the gastrointestinal mucosa that are the largest interfaces with the external environment. These barriers are the guardians of the body's integrity and are constantly threatened by physicochemical or microorganisms attacks. They have a dense network of effector cells dedicated to the defense of the body. Among them, mononuclear phagocytes which include DCs, monocytes and macrophages are all derived from the myeloid lineage and possess distinct properties of pathogens and apoptotic cells phagocytosis, antigens processing and presentation to T cells. However, DCs, monocytes and macrophages share common ancestry and functions and are hard to differentiate from each other in tissues and lymphoid organs. The distinction of these cells is a major challenge for understanding immune response's mechanisms and its modulation for therapeutic purposes.Using Ly-6C, CD64 and CCR2 as cell markers, as well as the CCR2 dependent emigration from bone marrow of monocytes and DCs dependency to Flt3-L, we have shown for the first time a cascade of monocytes differentiation, and separate populations of tissue monocytes, macrophages and DCs within the skin and the intestine. We then studied the behavior of these cells in a sterile skin inflammation mediated by DNFB (dinitrofluorobenzène) and in an inflammatory bowel disease (IBD) and showed that their ability to migrate to lymph nodes and to present antigens to naïve T lymphocytes are model dependent. Disentangling those tissue populations allows us to dissect the role of each of these actors in the immune response.

O avestruz (Struthio camelus), embora compartilhe de muitas adaptações evolucionárias de outros pássaros, possui algumas características anatômicas relacionadas com o seu tubo digestivo que são únicas, entre as quais podemos citar o cólon que se apresenta maior que o ceco (aparece duplicado) . Há algum tempo esta ave têm sido explorada economicamente, principalmente na alimentação como uma carne alternativa para o consumo humano. O presente trabalho tem como objetivo estudar as estruturas anatômicas e histológicas do intestino ligadas a distribuição do tecido linfóide . No estudo foram utilizados vinte e quatro avestruzes, com idade entre 2 meses e 2,5 anos, sendo animais destinados ao abate. Para a descrição morfológica utilizou-se a metodologia preconizada Bezuindenhout (1986) e o método de rotina para coloração hematoxilina e eosina. Esperamos contribuir na multiplicação de conhecimentos na área da estrutiocultura. / Although the ostrich shares a lot of evolutionary adaptation with other birds, it presents some anatomical characteristics concerning its digestive tube that are unique, like the colon for instance. The ostrich?s colon is bigger than its caecum. The caecum is doubled. The caecum is folded. This bird has been economically exploited, mainly because of its meat as an alternative food for humans. The purpose of the present research is to study the anatomical and histological structures connecting them to the lymphoid tissue distribution. In this study, 24 ostriches between the ages of 2 months and 2 years and a half ? when they?re ready to be slaughtered ? were used. In order to describe the study, the Bezuindenhout methodology and the routine method for printing H. E. and eosine were used.

L’inflammation de bas grade est un trait commun aux maladies cardiométaboliques (CMDs). Dans l’obésité et le diabète de type-2 (DT2) en particulier, l’insulino-résistance a été associée à une inflammation dans plusieurs tissus. L’objectif de ce travail est d’évaluer les interactions entre les altérations des cellules immunitaires et les perturbations du métabolisme dans les CMDs. Dans une première étude, nous avons étudié l’immunité intestinale et la production cytokinique des lymphocytes T (LT) jéjunaux de sujets minces et obèses et évalué la relation fonctionnelle entre LT et entérocytes. Nous montrons que la densité des LT est augmentée dans la muqueuse dans l’obésité et que l’augmentation de la production de cytokines par les LT de sujets obèses induit une résistance à l’insuline sur les entérocytes in vitro. Dans une deuxième étude, nous avons caractérisé les cellules MAIT (mucosal-associated invariant T cells), une sous-population de LT qui reconnait des métabolites bactériens dérivés de la vitamine B, dans le sang de 5 groupes de patients présentant différentes CMDs par rapport à des sujets contrôles. Dans tous les groupes de patients, nous observons une diminution des cellules MAIT circulantes qui est corrélée avec l’HbA1c. Nous montrons ex vivo que cette diminution pourrait être liée à une plus forte apoptose provoquée par une glucotoxicité. Nos résultats indiquent que l’environnement immunitaire intestinal pourrait participer aux perturbations métaboliques locales et systémiques dans l’obésité humaine. De plus, l’abondance de certaines cellules immunitaires, comme les MAIT, pourrait servir de marqueur précoce de la dysfonction cardiométabolique. / A common feature between cardiometabolic diseases (CMDs) is a state of chronic low-grade inflammation. In obesity and type-2-diabetes (T2D) notably, insulin resistance has been linked to inflammation in several tissues. The objective of this project is to evaluate the interactions between immune cell alterations and metabolic perturbations in CMDs. In a first study, we investigated intestinal immunity and cytokine production of intestinal T cells in a cohort of lean and obese subjects and evaluated the functional relationship between T cells and enterocytes. We demonstrated that T cell density and cytokine production was increased in the jejunal mucosa of obese subjects and promoted insulin resistance in enterocytes in vitro. In a second study, we characterized mucosal-associated invariant T (MAIT) cells, a subset of T cells recognizing bacterial vitamin B derivatives, in 5 groups of patients with different forms CMDs (metabolic syndrome, obesity, T2D, coronary artery disease with or without heart failure) compared to healthy subjects. We demonstrated that MAIT cell decrease is correlated with HbA1c and is a common feature in all CMD groups. In an ex vivo study, we show that their depletion in the blood could be explained by a higher propensity to apoptosis under high glucose concentrations. Altogether, our findings suggest that the jejunal immune microenvironment could participate in local and systemic metabolic perturbations in human obesity. We also demonstrate that the abundance immune cells, such as circulating MAIT cells could serve as an early marker of cardiometabolic dysfunction.