Les protéines alimentaires se trouvent principalement dans des aliments traditionnels d'origine animale et végétale. L'évaluation de la qualité nutritionnelle de différents sources de protéines alimentaires consiste à mettre en relation les caractéristiques de l'apport alimentaire et les caractéristiques de la demande métabolique concept relatif à l'état de l'individu. La recommandation de base WHO/UNU est de 0,8g /kg /j de protéine de bonne qualité pour l'homme adulte. L'objet de ce travail est d'évaluer les conséquences d'une adaptation à un régime hyperprotéique sur des modifications fonctionnelles et morphologique chez le rat en croissance. Plus particulièrement, on a analysé les effets d'un régime à 50% en protéines sur l'évolution du poids corporel, le poids de certains organes ainsi que sur la structure intestinale du rat. Dans ce but, 96 rats mâles de souche wistar pesant entre 175 et 185g (180±2,27g), sont répartis en 5 groupes : le 1er groupe (n=30) reçoit un régime normoprotéique à base de protéine totale de lait (14%) et constitue le groupe témoin, le 2ème groupe (n=30) reçoit un régime hyperprotéique (50%) à base de protéine totale de lait, le 3ème groupe (n=12) reçoit un régime normoprotéique (14,5%) à base de protéine végétale onab , le 4ème groupe (n=12) reçoit un régime hyperprotéique (50%) à base de protéine de soja, le 5ème groupe (n=12) reçoit un régime hyperprotéique (50%) à base de gluten. Tous ces régimes sont administrés pendant 60 jours, durée de l'expérimentation. Les résultats montrent qu'une surconsommation de protéines s'accompagne d'une diminution significative du poids corporel et d'une modification de la structure histologique de l'épithélium intestinal qui se traduit par une atrophie villositaire et par une augmentation des lymphocytes intra-épithéliaux. Ces modifications seraient la manifestation de phénomènes induits par l'exposition chronique de l'épithélium intestinal à des teneurs élevés en protéines. Nous avons conclu qu'une surconsommation de protéines n'est pas sans conséquence sur la composition corporelle et la fonction intestinale. Il convient donc d'observer une certaine prudence dans l'utilisation à long terme de formules diététiques enrichies en protéines chez l'homme.

L’expansion des maladies métaboliques dans les sociétés modernes exige plus d’activités de recherche afin d’augmenter notre compréhension des mécanismes et l’identification de nouvelles cibles d’interventions cliniques. L’obésité, la résistance à l’insuline (RI) et la dyslipidémie, en particulier sont tous des facteurs de risque associés à la pathogenèse du diabète de type 2 (DT2) et des maladies cardiovasculaires. Ainsi, la dyslipidémie postprandiale, notamment la surproduction des lipoprotéines hépatiques et intestinales, contribue d’une façon significative à l’hypertriglycéridémie. Quoique plusieurs études cliniques et fondamentales chez l’homme et les modèles animaux aient mis en évidence les rôles importants joués par le foie et l’intestin dans la dyslipidémie, les mécanismes moléculaires en cause ne sont pas bien élucidés. L’une des voies principales régulant le métabolisme lipidique est la voie de la protéine kinase AMPK. L’épuisement de l’ATP intracellulaire entraîne une activation de l’AMPK qui va œuvrer pour rétablir l’équilibre énergétique en stimulant des voies génératrices d’ATP et en inhibant des voies anaboliques consommatrices d’ATP. Les effets positifs de l’activation de l’AMPK comprennent l’augmentation de la sensibilité à l’insuline dans les tissus périphériques, la réduction de l’hyperglycémie et la réduction de la lipogenèse, d’où son importance dans les interventions cliniques pour la correction des dérangements métaboliques. Il est à souligner que le rôle de l’AMPK dans le foie et l’intestin semble plus complexe et mal compris. Ainsi, la voie de signalisation de l’AMPK n’est pas bien élucidée dans les situations pathologiques telles que le DT2, la RI et l’obésité. Dans le présent projet, notre objectif consiste à caractériser le rôle de cette voie de signalisation dans la lipogenèse hépatique et dans le métabolisme des lipides dans l’intestin chez le Psammomys obesus, un modèle animal d’obésité, de RI et de DT2. À cette fin, 3 groupes d’animaux sont étudiés (i.e. contrôle, RI et DT2). En caractérisant la voie de signalisation de l’AMPK/ACC dans le foie, nous avons constaté une augmentation de l’expression génique des enzymes clés de la lipogenèse (ACC, FAS, SCD-1 et mGPAT) et des facteurs de transcription (ChREBP, SREBP-1) qui modulent leur niveau d’expression. Nos analyses détaillées ont révélé, par la suite, une nette augmentation de l’expression de l’isoforme cytosolique de l’ACC, ACC1 (impliqué dans la lipogenèse de novo) concomitante avec une invariabilité de l’expression de l’isoforme mitochondrial ACC2 (impliqué dans la régulation négative de la β-oxydation). En dépit d’un état adaptatif caractérisé par une expression protéique et une phosphorylation (activation) élevées de l’AMPKα, l’activité de la kinase qui phosphoryle et inhibe l’ACC reste très élevée chez les animaux RI et DT2. Au niveau de l’intestin grêle des animaux RI et DT2, nous avons démontré que l’augmentation de la lipogenèse intestinale est principalement associée avec une diminution de la voie de signalisation de l’AMPK (i.e. expression protéique et phosphorylation/activation réduites des deux isoformes AMPKα1 et AMPKα2). La principale conséquence de la diminution de l’activité AMPK est la réduction de la phosphorylation de l’ACC. Étant donné que le niveau d’expression totale d’ACC reste inchangé, nos résultats suggèrent donc une augmentation de l’activité des deux isoformes ACC1 et ACC2. En parallèle, nous avons observé une réduction de l’expression protéique et génique de la CPT1 [enzyme clé de la β-oxydation des acides gras (AG)]. L’ensemble de ces résultats suggère une inhibition de l’oxydation des AG concomitante avec une stimulation de la lipogenèse de novo. Enfin, nous avons démontré que l’intestin grêle est un organe sensible à l’action de l’insuline et que le développement de la résistance à l’insuline pourrait altérer les deux voies de signalisation (i.e. Akt/GSK3 et p38MAPK) essentielles dans plusieurs processus métaboliques. En conclusion, nos résultats indiquent que l’augmentation de la lipogenèse qui contribue pour une grande partie à la dyslipidémie dans la résistance à l’insuline et le diabète serait due, en partie, à des défauts de signalisation par l’AMPK. Nos observations illustrent donc le rôle crucial du système AMPK au niveau hépatique et intestinal, ce qui valide l’approche thérapeutique consistant à activer l’AMPK pour traiter les maladies métaboliques. / Understanding the cellular mechanisms involved in the development of insulin resistance, and later on the occurrence of type 2 diabetes and its metabolic complications, is a perquisite step toward the identification of new therapeutic targets to fight against the development of these metabolic diseases. In the present studies, we used the gerbil Psammomys obesus, a well-established animal model of obesity, insulin resistance (IR) and type 2 diabetes (T2D), to characterize the hepatic and intestinal signaling abnormalities associated with lipid metabolism disorders during the pathogenesis of IR and T2D. Thus, we are able to demonstrate that the development of these metabolic diseases in Psammomys obesus animals, is accompanied by increased hepatic and intestinal lipogenesis with very high efficiency to form triglycerides rich-lipoproteins. In the liver, we observed an increase in mRNA levels of key lipogenic enzymes (ACC, FAS, SCD-1 and mGPAT) and transcription factors (SREBP-1, ChREBP), which modulate the expression level of lipogenic enzymes. Thereafter, our detailed analysis of the AMPK/ACC signaling pathway revealed a rise in the gene expression of the cytosolic ACC1 isoform of ACC(involved in de novo lipogenesis) concomitant with a constant expression of the mitochondrial ACC2 (negative regulator of β-oxidation). In spite of an adaptive state characterized by higher protein expression and phosphorylation (activation) of AMPKα, the kinase that phosphorylates and inhibits ACC, the activity of the later remains very high in IR and T2D animals. In the small intestine of IR and T2D animals, we demonstrated that the increase in intestinal lipogenesis is mainly associated with a decrease of AMPK signaling pathway (i.e. reduced expression and protein phosphorylation/activation of the two AMPKα1 and AMPKα2 isoforms). The main consequence of the decline in AMPK activity is the reduction of ACC phosphorylation. Given that, the expression levels of ACC remain unchanged; our results thus suggest an increased activity of both ACC isoforms, ACC1 and ACC2. Next, we observed a reduction in protein and gene expression of CPT1 [key enzyme in fatty acid (FA) β-oxidation]. Taken together, these results suggest an inhibition of FA β-oxidation concomitant with a stimulation of de novo lipogenesis. Finally, we demonstrated that the small intestine is an insulin sensitive organ and that the development of IR affects two signaling pathways (i.e. Akt/GSK3 and p38MAPK) essentials for several metabolic processes. In conclusion, our results indicate that increased lipogenesis, in IR and T2D, which exacerbate the dyslipidemia associated with these diseases, might be, at least partially, a result of AMPK signaling defects. In addition, our observations illustrate the crucial role of AMPK/ACC in the liver and intestine and validate AMPK as a potential target to treat the metabolic diseases.

Le stress oxydant joue un rôle majeur dans le développement et l’évolution des maladies inflammatoires de l’intestin. Le corps humain est doté d’une panoplie d’enzymes antioxydantes ayant pour fonction de protéger l’intégrité cellulaire. De nouvelles enzymes au fort potentiel antioxydant, les paraoxonases (PON) 1, 2 et 3, ont récemment été identifiées tout au long du tube digestif, mais leurs rôles y restent inconnus. Les cellules intestinales Caco-2/15, qui ont la capacité de se différencier et d’acquérir les caractéristiques physiologiques de l'intestin grêle, ont été utilisées dans le présent travail pour étudier la régulation des PON. Les cellules ont été traitées avec différents effecteurs physiologiques (cytokines, LPS, stress oxydant) et pharmacologiques (fibrates, thiazolidinédiones) et l’expression des leurs gènes et protéines a été évaluée. Les résultats ont mis en lumière la modulation distincte de l’expression des PON par le stress oxydant et l’inflammation. Ceci suggère que chaque PON peut jouer un rôle différent au niveau intestinal et être impliquée dans le maintien de l’homéostasie. La régulation de l’expression des PON a également été largement explorée dans un article de revue. Pour définir le rôle de PON2, celle-ci étant potentiellement la plus importante pour l’homéostasie intestinale, les cellules Caco-2/15 ont été infectées à l’aide de lentivirus contenant des ARN d’interférence, ce qui a fortement réduit l’expression de PON2. En l’absence de PON2, les cellules Caco-2/15 étaient plus susceptibles face à un stress oxydant, la réponse inflammatoire était exacerbée et la perméabilité cellulaire paraissait altérée. Toutes ces composantes sont majeures dans le développement des maladies inflammatoires de l’intestin chez l’humain. De plus, des cellules Caco-2/15 de la PON2, ce qui a renforcé la force de la défense antioxydante cellulaire. Les résultats suggèrent que les PON jouent un rôle dans le maintien de l’homéostasie intestinale et pourraient être impliquées dans l’étiologie et la pathogenèse des maladies inflammatoires de l’intestin. / Oxidative stress is a major part of the pathogenesis of inflammatory bowel disease (IBD). The endogenous antioxidative defence is formed of multiple enzymes that have to protect cellular integrity. Paraoxonases (PON1, 2 and 3) are antioxidant enzymes that have recently been identified throughout the digestive tract, but their roles remain unclear in the intestine. Intestinal Caco-2/15 cells, which have the capacity to differentiate and exhibit the functionality of the small intestine, were used to study PON’s regulation. Cells were treated with various physiological effectors (cytokines, lipopolysaccharides, oxidative stress) and pharmacological molecules (fibrates, thiazolidinediones) and gene and protein expression were determined. Results obtained showed that PONs are distinctly modulated especially by inflammation and oxidative stress and suggests that they could play different roles in the maintenance of intestinal homeostasis. PONs regulation has also been the main topic of a review article. Our results and the literature pointed to PON2 as the most important PON for intestinal health. To better define PON2 functions in the intestine, PON2 expression was knocked-down using lentiviral infection and plasmids containing anti-PON2 shRNA. In the relative absence of PON2, Caco-2/15 cells were more susceptible towards induction of oxidative stress, the inflammatory response was exacerbated and cell permeability seemed altered. All of these components are major players involved in the development of human IBD. Moreover, Caco-2/15 cells were treated with purified PON2, which increased their antioxidative defence. All of these results suggest that PONs are implicated in the antioxidative and anti-inflammatory response in intestinal epithelial cells and makes them potentially important players for the aetiology and pathogenesis of IBD.

L’équilibre de l’écosystème microbien du caecum (Ca) et du colon ventral droit (Cn) équin peut être rompu par un changement brusque d’aliments et par une ration riche en amidon, et conduire à l’apparition de coliques. Chez des chevaux soumis à ces deux pratiques alimentaires, nous avons étudié les modifications de ces écosystèmes, de l’écosystème microbien fécal et de paramètres sanguins. Nous avons également testé la supplémentation composée de Saccharomyces cerevisiae et de microalgues Schizochytrium limacinum dans le cadre d’une collaboration avec Alltech. Nous avons montré que les écosystèmes microbiens du Ca et du Cn, stables lors d’un régime foin, pouvaient être rapidement modifiés par le stress provoqué par les deux pratiques alimentaires. Chez les chevaux supplémentés certains taxons bactériens potentiellement fibrolytiques ont augmenté dans le Ca et le Cn, et les dysbioses résultant d’un régime riche en amidon ont été limitées. Nous avons identifié plusieurs paramètres fécaux et sanguins reflétant les variations de l’écosystème microbien du Ca et Cn lors d’un changement de régime: les groupes bactériens fonctionnels, les abondances relatives de taxons bactériens (la famille XIII de Clostridiales, Succinivibrionaceae et des genres appartenant à Ruminococcaceae, Lachnospiraceae ou Prevotellaceae), les proportions et le ratio d’AGV, la concentration de valerate, les lipopolysaccharides fécaux ainsi que le beta-hydroxybutyrate sanguin. Ces paramètres semblent prometteurs pour diagnostiquer les dysbioses du gros intestin équin et prévenir l’apparition des coliques chez le cheval. / The balance of the microbial ecosystem of the caecum (Ca) and the right ventral colon (Cn) of the horse can be disturbed by an abrupt change of feed and by a high-starch diet, and lead to appearance of colic. We investigated the alterations of these ecosystems, of the faecal microbial ecosystem and of blood parameters in horses subjected to these two dietary practices. In addition, we tested a supplementation combining the yeast Saccharomyces cerevisiae and the microalgae Schizochytrium limacinum, in a context of partnership with Alltech. We showed that the Ca and Cn microbial ecosystems were stable under a hay diet, and can rapidly be modified under a stress caused by the two dietary practices. In supplemented horses, some potential fibrolytic bacterial taxa increased in the Ca and Cn, and the dysbiosis resulting from a high-starch diet were limited. We identified several faecal and blood parameters reflecting the variations of the Ca and Cn microbial ecosystem under a change of diet: the bacterial functional groups, the relative abundances of bacterial taxa (family XIII of Clostridiales, Succinivibrionaceae and genera belonging to Ruminococcaceae, Lachnospiraceae or Prevotellaceae), the proportion of acetate and propionate, the VFA ratio, the valerate concentration, the faecal lipopolysaccharides and the blood beta-hydroxybutyrate. These parameters appeared promising to diagnose dysbiosis in the proximal hindgut and thus prevent colic appearance in horses.

Le facteur de transcription homéotique Cdx2 est un suppresseur de tumeurs et son expression est réduite de manière hétérogène dans les tumeurs coliques. Or, le cancer colorectal demeure un problème de santé publique par sa fréquence et sa gravité. Au travers de 3 sous-projets, cette thèse visait à comprendre le mode d’action de Cdx2. Premièrement, la cadhérine Mucdhl a été identifiée et caractérisée en tant que nouvelle cible de Cdx2 : Mucdhl inhibe la croissance des cellules cancéreuses coliques et s’oppose à l’activité de la -caténine. Deuxièmement, un effet inattendu de Cdx2 sur le cytosquelette et la rigidité cellulaire a été montré. Ceci pourrait expliquer comment Cdx2 intervient dans l’organisation structurale des entérocytes ou la migration. En parallèle, une lignée cellulaire rapportrice de l’expression de Cdx2 a été créé qui, après validation, sera un outil précieux pour l’étude des mécanismes moléculaires qui conditionnent l’hétérogénéité tumorale. Par la mise en évidence de nouvelles fonctions et cibles de Cdx2, cette thèse permet de mieux appréhender son rôle physiologique et son action de suppresseur de tumeurs dans l’intestin. / Colorectal cancer is a major public health problem because of its frequency and propensity to metastasize. Cdx2 plays the role of a tumor suppressor and its expression is frequently but heterogeneously reduced in colon tumors. Through three sub-projects, this thesis aimed to better understand the mode of action of Cdx2. First, the Cadherin Mucdhl was identified and characterized as a new direct target gene of Cdx2. Mucdhl was also shown to inhibit the growth of colon cancer cells and to oppose -catenin activity. Second, an unexpected effect of Cdx2 on the cell cytoskeleton and rigidity of a cancer cell monolayer was uncovered. This gives new clues about how Cdx2 contributes to the structural organization and differentiation of enterocytes but also nhibits cell migration. In parallel, a reporter cell line for Cdx2 expression was created. After its validation, this cell line will be a precious tool to study the molecular mechanisms underlying tumor heterogeneity in vivo. Altogether, this thesis unraveled new functions and target genes of Cdx2 that permit to better apprehend its physiological function and its action as a tumor suppressor in the intestine.

INTRODUÇÃO: A deiscência das anastomoses colorretais continua uma grave complicação da cirurgia colorretal. Pouco se sabe sobre as alterações moleculares que podem influenciar esse processo, mas entende-se que a síntese do colágeno é fundamental para uma adequada cicatrização. As Heat Shock Proteins (HSP) estão expressas em situações de estresse, tais como a hipovolemia, além de participarem da síntese do colágeno. Além disso, há poucas informações sobre a expressão da HSP70 nos processos cicatriciais. OBJETIVOS: Determinar a expressão da HSP70 no intestino grosso e nas anastomoses intestinais de ratos normo e hipovolêmicos, bem como a quantidade do colágeno total e a qualidade das células inflamatórias envolvidas nesse processo, além de correlacioná-las. MÉTODOS: Utilizaram-se 40 ratos Wistar que foram divididos em seis grupos. Submeteram-se 24 animais a cateterização da artéria carótida, seguida de sangramento (20% da volemia); destes, 8 foram submetidos somente à hipovolemia e, os outros 16, à hipovolemia seguida de colectomia (direita e esquerda). Dividiram-se os outros 16 animais em dois grupos: em oito realizou-se colectomia direita e nos outros oito, esquerda. Os espécimes foram avaliados no 7º e no 14º dia de pósoperat ório (PO). Pela coloração de Hematoxilina-eosina, avaliaram-se as células inflamatórias e a presença de necrose nas anastomoses, pelo método de Picrossírius, a quantidade de colágeno e por imunohistoquímica, a expressão da HSP70. RESULTADOS: A expressão da HSP70 no intestino grosso diminuiu com a hipovolemia (p<0,05). Não houve diferença estatística entre as células inflamatórias encontradas nas anastomoses dos grupos estudados. A quantidade de colágeno foi menor no 7º que no 14º dia de pósoperat ório (p<0,05), diferentemente da expressão da HSP70, que foi maior no 14º que no 7º dia (p<0,05). No 7º dia, a quantidade de colágeno estava menor no grupo desafio que no grupo controle (p<0,05), fato que não se repetiu no 14º dia de pós-operatório. Em relação à expressão da HSP70 nas anastomoses intestinais, não houve diferença estatística entre o grupo desafio e o controle, mas no à direita, tanto no 7º quanto no 14º dia houve tendência à diferença significativa. CONCLUSÕES: A expressão da HSP70 no intestino grosso é afetada pela hipovolemia, aumenta na cicatrização das anastomoses e é mais evidente quando a quantidade de colágeno é menor. A expressão da HSP70 pode ser um potencial marcador biológico das complicações das anastomoses intestinais. / INTRODUCTION: The anastomotic leakage remains a serious complication in surgery of large bowel. The influence about the molecular mechanisms involved at this process is barely known, but its well known that collagen synthesis is essential for good healing. The Heat Shock Proteins (HSP) are expressed at stress situations, such as hypovolemia, also they are involved at the process of collagen synthesis. Besides, there are a few information about HSP70 expression at the healing process. OBJECTIVES: To determine the HSP70 expression at large bowel and intestinal anastomoses in normal and hypovolemic rats, as well as the amount of collagen and the quality of the inflammatory cells involved at this process, and correlate them. METHODS: It was used fourty Wistar rats divided into six groups. Twenty-four rats were submitted to catheterization of carotida artery followed by withdraw of 20% of their blood volume; eight of them were underwent just to hypovolemia and the others sixteen to hypovolemia followed by colectomy (right and left). The remaining sixteen rats were divided into two groups: eight of them were underwent to right colectomy and eight to the left. The specimens were analyzed at the seventh and fourteenth postoperative (PO) days. The inflammatory cells were assessed by Hematoxilin-eosin, the amount of collagen was stained by red Picrossirius and the HSP70 expression was determined by immunohistochemical study. RESULTS: The HSP70 expression at the large bowel gets lower when there is hypovolemia (p<0.05). There was no statistic difference on the inflammatory cells found in the groups. The amount of collagen was lower at the seventh than the fourteenth day (p<0.05), unlikely the HSP70 expression, which was the opposite (p<0.05). At the seventh day, the amount of collagen was lower at the study group than at the control group (p<0.05), otherwise at the fourteenth postoperative day. There was no statistic difference in HSP70 expression at the anastomoses of the groups, but at the right colon, there was disposition to significative difference at both days. CONCLUSION: The HSP70 expression at the large bowel is modified by hypovolemia, increases at the anastomoses healing and is more evident when the amount of collagen is lower. The HSP70 expression can be a potential biological marker of the complication of these anastomoses

Le macaque rhésus infecté par le virus de l’immunodéficience simienne (SIV) fait l’objet de nombreuses études en tant que modèle de la pathogenèse induite par le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1). Il existe deux sous-espèces de macaque rhésus définies notamment d’après leur origine géographique. Le macaque rhésus indien montre une progression pathologique particulièrement rapide, caractérisée par une déplétion massive de la population lymphocytaire T CD4+ intestinale les jours suivant l’infection. Cette déplétion a été associée à la translocation des bactéries commensales à travers l’épithélium intestinal en phase chronique. En revanche, chez le macaque rhésus chinois la vitesse de développement de la maladie est comparable à celle des patients infectés par le VIH-1. En périphérie, les données virales et immunologiques sont également plus proches de ce qui est documenté chez l’Homme infecté. Toutefois, la cinétique de dégradation de la muqueuse intestinale les jours suivant l’infection reste peu explorée dans ce modèle. Dans un premier temps, mes travaux de doctorat ont permis de confirmer la dissémination rapide du SIV dans le tractus gastro-intestinal du macaque rhésus d’origine chinoise. L’intestin grêle, notamment l’iléon, est la cible d’une réplication virale soutenue et très précoce. Malgré une réplication virale intense, le nombre de lymphocytes T CD4+ dans la muqueuse de l’iléon reste constant durant les deux premières semaines suivant l’infection par le virus dans ce modèle. Nous observons en revanche une augmentation conséquente du nombre de cellules T cytotoxiques et de macrophages, suggérant la mise en place d’une forte réponse immune in situ. Nous démontrons que l’augmentation du nombre de ces cellules et le maintien du nombre de lymphocytes T CD4+ dans la muqueuse iléale sont certainement liés, du moins en partie, au recrutement de cellules circulantes. En effet, nous décrivons pour la première fois une augmentation significative de l’expression de nombreuses chimiokines par cette muqueuse dès les premiers jours suivant l’infection. En parallèle nous décrivons, dans le sang périphérique, une diminution transitoire du nombre de lymphocytes T CD4+ et CD8+. Enfin, nous avons décelé une augmentation de l’expression d’interleukine 7 (IL-7) après infection. Cette augmentation, spécifiquement observée dans la muqueuse de l’intestin grêle, est corrélée à l’expression des chimiokines. Ces résultats apportent de nouveaux éléments sur la contribution de l’IL-7 dans la régulation de l’expression des chimiokines par la muqueuse intestinale suite à l’infection par le SIV. L’ensemble de nos résultats démontre que la population de lymphocytes T CD4+ de l’intestin grêle est préservée au cours de l’infection aiguë par le SIV chez le macaque rhésus chinois. En parallèle, l’exacerbation de l’expression locale de chimiokines laisse supposer une relocalisation des cellules du système immunitaire vers la muqueuse intestinale. Ces migrations pourraient avoir des effets délétères pour l’hôte en apportant de nouvelles cibles nourrissant la réplication virale. A l’opposé, le recrutement localisé de cellules immunitaires clés pour le déclenchement des réponses antivirales innées et adaptatives pourrait limiter la réplication du virus. Il est donc crucial de mieux définir l’impact de ce recrutement sur l’immunité muqueuse et la progression de la maladie. Nos découvertes apportent également de nouveaux arguments en faveur de l’utilisation du macaque rhésus d’origine chinoise en tant que modèle de choix pour l’étude de la physiopathologie de l’infection humaine par le VIH-1. / As a model to study type 1 human immunodeficiency virus (HIV-1) pathogenesis, rhesus macaques infected with the simian immunodeficiency virus (SIV) are under extensive investigation. Two subspecies of rhesus macaques have been defined, based on a different geographic origin. Indian rhesus macaques exhibit a rapid disease progression and acute infection is characterized by a massive CD4 T-cell loss in the intestinal mucosa. This was associated to the translocation of bacterial products through the gut epithelium during the chronic stage. Contrary to the animals of Indian origin, the pathogenesis of Chinese rhesus macaques infected with SIV is similar to HIV-1 infected patients. Viral and immunological settings in periphery are also closer to what is described in infected humans. However, the kinetics of mucosal disruption is poorly documented in this model. As a first step, I confirmed the rapid SIV dissemination in the gastro-intestinal tract of Chinese rhesus macaques. The small intestine, in particular the ileum, undergoes an early and high viral replication. Despite this high viral load, the numbers of CD4+ T cells in the ileum mucosa remains unchanged during the first two weeks following infection in this model. On the other hand, we noticed a substantial augmentation of cytotoxic T-cell numbers and macrophages, suggesting the establishment in situ of a strong immune response. We demonstrated that this augmentation of CD8+ T cells and macrophages together with the maintenance of helper T-cell numbers in the ileum mucosa are most probably related, at least in part, to the recruitment of circulating cells. Indeed, we describe for the first time a significant augmentation of numerous chemokine expressions by this mucosa the first days post-infection. At the same time, we described a transient diminution of CD4+ and CD8+ T-cell numbers in the blood. Finally, we detected a significant upregulation of interleukine 7 (IL-7) expression after SIV infection. This increase, specifically observed in the small intestine mucosa, is correlated to chemokine expressions. These results highlight new evidences on IL-7 contribution in the regulation of chemokines expression following SIV infection. All together, our results revealed the preservation of CD4+ T cell population in the small intestine mucosa during the acute phase of SIV infection in Chinese rhesus macaques. Furthermore, the exacerbation of local chemokine expressions let us think that immune cells are relocated to the intestinal mucosa the first days after infection. These migrations could have deleterious effects to the host, bringing new targets for viral replication. On the other side, this localized recruitment of immune cells that are key players in intestinal immunity could restrict the replication of the virus. Consequently, it is of major importance to better define the impact of immune cells trafficking on intestinal mucosa integrity and disease progression. Our findings bring new arguments in favor of Chinese rhesus macaque as a suitable model to study HIV-1 pathogenesis.

Le tractus gastro-intestinal, interface initiale pour la détection, la digestion et l'absorption des nutriments, joue un rôle critique dans la régulation de l'homéostasie énergétique. Les signaux qui proviennent du tractus gastro-intestinal sont nécessaires au contrôle de la fonction intestinale et de la régulation de la prise alimentaire. Les neurones afférents vagaux (NAV) sont une voie importante via laquelle les informations sur les nutriments ingérés atteignent le système nerveux central pour influencer ces deux fonctions. Les NAVs expriment les récepteurs pour la plupart des peptides régulateurs libérés par l'intestin impliqués dans la régulation de la prise alimentaire et du poids corporel. Cette thèse porte sur le rôle de deux peptides de l'intestin, la leptine et le glucagon-like peptide-1 (GLP-1), qui agissent au niveau des NAVs pour inhiber la prise alimentaire. Tout d'abord, nous expliquons le mécanisme d'action du GLP-1 sur les NAVs. La satiété induite par le GLP-1 nécessite un état post-prandial ; les données confirment que le statut nutritionnel régule la localisation du GLP-1R du cytoplasme vers la membrane des cellules neuronales. De plus, la ghréline et son récepteur GHSR1, exprimés par les NAVs, sont impliqués dans la régulation de la translocation du GLP-1R. Deuxièmement, ’utilisation de souris knockout pour le recepteur a la leptine sur les NAVs nous a permis de montrer l’importance de ce recepteur dans la physiopathologie de l’obésité et de l’hyperhagie. En effet, ces souris KO présentent un phénotype obésogène. L'obésité et ses conséquences sur la santé sont des problèmes majeurs de santé dans le monde entier. Les traitements efficaces de prévention ou de l'obésité sont limités. Nos résultats ont apporté des connaissances sur le mécanisme du GLP-1 et sur la signalisation de la leptine au niveau es NAVs. Comprendre la physiologie de la régulation de la prise alimentation est impératif dans le développement des traitements non-invasifs contre l’obésité. / As the initial interface for nutrient sensing, digestion and absorption, the gastrointestinal (GI) tract plays a critical role in the regulation of energy homeostasis. Information that arises from the GI tract is key to normal physiological responses controlling gut function and regulating food intake. Vagal afferent neurons (VAN) are a major pathway by which information about ingested nutrients reaches the central nervous system to influence GI function and food intake behavior. VAN express receptors for many of the regulatory peptides released from the gut that are involved in regulation of food intake and body weight. This dissertation addresses the role of two gut peptides, leptin and glucagon-like peptide-1, acting at the level of VAN, to inhibit food intake. First, the mechanism of action of glucagon-like peptide-1 (GLP-1) on VAN is addressed. GLP-1-induced satiation requires a postprandial state; the data support that feeding changes the localization of GLP-1Rs from the cytoplasm to the neuronal cell membrane. Further, ghrelin and its receptor GHSR1 expressed by VAN is involved in regulating GLP-1 receptor translocation. Second, the importance of leptin receptor expression by VAN in the development of hyperphagia and obesity was demonstrated by selective knockout of the leptin receptor (LepR) in VAN; mice express an obesogenic phenotype. Obesity and its resultant health consequences are a major worldwide health problem. Effective or preventative treatments for obesity are limited. Our findings have filled the gap in our knowledge of the mechanism of GLP-1 and leptin signaling on VAN. Understanding the physiology regulating feeding behavior is imperative in developing non-invasive anti-obesity treatments.

Résumé confidentiel / Résumé confidentiel

Plusieurs méthodes de capture antigénique ont été décrites dans l’intestin grêle, surtout en cas d’infection: échantillonnage direct par les cellules dendritiques (DC), capture par les macrophages qui délivrent ensuite l’antigène aux DC du stroma, passage des antigènes à travers les cellules caliciformes. Des travaux antérieurs in vitro dans le laboratoire ont montré l’importance de la myosine IIA dans la coordination de la migration des DC avec la capture et de l’apprêtement antigénique. L’objectif de ma thèse était de combiner plusieurs méthodes d’imagerie telle que la microscopie intravitale, la microscopie confocale ex vivo et l’immunofluorescence sur tissus à la cytométrie en flux pour déterminer l’impact de la myosine IIA sur la capture antigénique in vivo. Cette étude montre que les DC patrouillent en permanence dans l’épithélium de l’intestin grêle, y compris hors conditions infectieuses. Elles sont recrutées dans la lamina propria (LP) et pénètrent dans l’épithélium par transmigration à travers la membrane basale qui sépare ces deux compartiments. La myosine IIA est indispensable à la transmigration de CD103+CD11b+DC. Ces événements de transmigration surviennent plus fréquemment dans les parties proximales de l’intestin grêle, duodénum and jéjunum, que dans l’iléon. Chez les souris adultes, ces DC ne sont pas recrutées sous l’influence du microbiote mais sont sensibles au rétinal, un métabolite de la vitamine A qu’elles transforment en une molécule active l’acide trans-rétinoïque (AtRA). D’après notre analyse transcriptomique, les DC intra-épithéliales constituent une population homogène dont le profil est distinct de celui de leurs homologues de la LP. Elles sont enrichies en ARN des voies liées à l’apprêtement antigénique, l’autophagie et les lysosomes. Ces résultats suggèrent qu’elles ont une fonction différente des CD103+CD11b+DC de la LP: elles n’agissent pas sur la prolifération ni la différenciation des lymphocytes T mais contrôlent spécifiquement l’effectif des lymphocytes intra-épithéliaux CD8+αβ. Ces découvertes reflètent l’importance de l’épithélium comme première ligne de défense contre les pathogènes. Elles soulèvent également de nouvelles questions concernant la régulation de la réponse immune dans l’épithélium et les interactions mutuelles entre la lumière intestinale, l’épithélium et le stroma des villosités. / Several routes for antigen capture have been described in the small intestine, mainly upon pathogenic infection: direct sampling by Dendritic Cells (DCs), sampling by macrophages that deliver antigens to DCs in the stroma, antigenic passage through goblet cells. Previous in vitro work in the lab showed that myosin IIA is essential to coordinate antigen uptake and processing with DC migration. The objective of my thesis was to combine several imaging methods including intravital microscopy, ex vivo confocal microscopy and immunofluorescence on gut tissue to flow cytometry in order to unravel the impact of myosin IIA on DC physiology in vivo. My work shows that CD103+CD11b+ DCs, which are unique to the gut, constantly patrol the epithelium of the small intestine at steady state: they are recruited from the lamina propria (LP) and penetrate into the epithelium by transmigrating through the basal membrane that separates these two compartments. DC transmigration requires myosin IIA in vivo. Remarkably, we found that DC transmigration into the epithelium occurs mainly in the upper parts of the small intestine, the duodenum and the jejunum, but is not observed in the ileum. DC transmigration does not require the gut microbiota but relies on retinal, a vitamin A metabolite of that they convert into its active form all-trans retinoic acid (AtRA). Strikingly, single cell RNA-seq showed that intra-epithelial CD103+CD11b+ DCs constitute a homogenous cell population with a distinct transcriptomic signature from their LP counterpart. They are enriched with RNA related to antigen presentation, autophagy and lysosome pathways. Our results further suggest that these cells have a different function from LP CD103+CD11b+ DCs, as they do not significantly impact proliferation or differentiation of T helper lymphocytes but control the CD8+αβ intraepithelial lymphocytes (IELs) pool. These findings highlight the importance of the epithelial tissue as a first line of defense against pathogens in the upper parts of the small intestine. They also raise new questions about the regulation of the immune response in the epithelium and the mutual influences between lumen, epithelium and intestinal lamina propria.