Les différences interindividuelles observées dans les troubles du comportement sous alcool, notamment au cours d’épisodes impulsifs associés à des troubles de la mémorisation (ivresses pathologiques ou IP), pourraient s’expliquer en partie par l’existence de polymorphismes affectant des gènes-clé du métabolisme du tryptophane (Trp), celui-ci étant en effet le précurseur, non seulement de la sérotonine, neurotransmetteur impliqué dans le contrôle de l’impulsivité, mais aussi de la kynurénine et de ses dérivés, dont certains présentent des propriétés neuromodulatrices impliquées dans les phénomènes de mémorisation. Nos travaux ont ainsi consisté à (1) étudier l’hypothèse mécanistique des IP en relation avec un dysfonctionnement du métabolisme du Trp chez des patients alcoolodépendants (AD) présentant ou non une susceptibilité aux IP, (2) étudier les variabilités d’origine génétique de la voie des kynurénines, à l’origine de variations d’expression et/ou d’activité, (3) explorer les interactions entre la voie des kynurénines et les axes biologiques impliqués dans l’addiction à l’alcool dans un modèle animal de stress prénatal. Les principaux résultats de ces travaux ont permis de montrer (1) une différence significative de l’activité de la tryptophane-2,3-dioxygénase (TDO), enzyme catalysant la 1ère étape de la voie des kynurénines, entre les patients AD IP+ et IP-, (2) l’existence d’un polymorphisme génétique affectant les régions promotrices de TDO2 et d’IDO1, gènes-clé de la voie des kynurénines, (3) le rôle des éléments de réponse aux glucocorticoides (GRE) dans l’expression de TDO2, ainsi que l’impact de certains polymorphismes affectant ces GRE, et enfin (4) l’existence d’un élément de réponse de type LEF1, non précédemment décrit, dans le promoteur d’IDO1. L’ensemble de ces résultats confirme l’existence d’une variabilité d’origine génétique du métabolisme du Trp, potentiellement à l’origine d’une vulnérabilité individuelle aux troubles du comportement sous alcool. / Interindividual variability in ethanol-induced behavioural disorders, such as blackouts and violent impulsive behaviours (BOVIB) following binge drinking could partly be explained by polymorphisms in genes encoding enzymes and transporters of the tryptophan (Trp) catabolic pathway. Indeed, Trp is the precursor of serotonin, a neurotransmitter that modulates mood, cognition and impulsivity, and is also transformed into various kynurenine metabolites, most of them displaying neuroactive properties and being involved in cognitive and memory dysfunctions. The aims of our work were (1) to test the BOVIB hypothesis in relation with a dysregulation of Trp metabolism in alcohol-dependent (AD) patients with or without BOVIB history, (2) to analyse the genetic variability of the kynurenine pathway (KP) leading to variations in expression and/or activity of key enzymes, (3) to explore interactions between the KP and the main biological neuroendocrine systems involved in ethanol addiction, using a rodent model of prenatal stress. The main results of our study showed (1) a significant difference in the rate-limiting enzyme tryptophan 2,3-dioxygenase (TDO) activity between AD patients with or without BOVIB history, (2) the existence of polymorphisms in the promoter region of two key genes of the KP, TDO2 and IDO1, (3) the presence of functional Glucocorticoid Responsive Elements (GRE) in the promoter of TDO2 which might be affected by some of the polymorphisms identified, and (4) the identification of LEF-1 response elements in the IDO1 promoter. These findings support the genetic variability of the Trp metabolism, as well as its potential role in individual vulnerability to ethanol-induced behavioural disorders.

Le tryptophane, un acide aminé essentiel, est soit utilisé pour la synthèse protéique et la synthèse de sérotonine, soit dégradé en plusieurs métabolites appelés collectivement les kynurénines. L’expression et l’activité des enzymes de la voie des kynurénines sont stimulées par l’inflammation. La synthèse des kynurénines est donc susceptible d’être augmentée chez les individus obèses. En effet, l’obésité est caractérisée par une inflammation chronique à bas bruit du tissu adipeux, reflétée par l’augmentation de facteurs inflammatoires circulants qui contribuent à l’apparition de l’insulinorésistance et du diabète de type 2. Plusieurs métabolites de la voie des kynurénines pourraient être des facteurs de risque pour le développement de l’insulinorésistance. La chirurgie bariatrique est actuellement le traitement le plus efficace pour l’obésité sévère, elle permet une perte de poids significative ainsi qu’une diminution des facteurs inflammatoires circulantes et une amélioration de l’insulinorésistance et du diabète. Il a été démontré que l’expression d’IDO1, la première enzyme de la voie des kynurénines, est plus élevée dans le tissu adipeux des individus obèses. Le ratio kynurénine sur tryptophane, qui reflète l’activité D’IDO1, est également augmenté chez les individus obèses.Notre objectif a été de caractériser l’expression des enzymes de la voie des kynurénines dans le tissu adipeux et d’évaluer les concentrations des kynurénines dans les sérums de patientes obèses pour rechercher si certains de ces facteurs pouvaient être reliés à l’apparition du diabète. Ces études ont été réalisées dans une cohorte de femmes obèses normoglycémiques et diabétiques. Puis dans un second temps nous avons étudié les conséquences de la perte de poids induite par la chirurgie bariatrique sur les concentrations circulantes des kynurénines et évalué si les variations des concentrations des kynurénines pourraient expliquer en partie l’amélioration du diabète observée après la chirurgie.Dans cette étude, nous avons montré que plusieurs enzymes de la voie sont plus exprimées dans le tissu adipeux des individus obèses que des minces. L’augmentation de l’expression des enzymes dans le tissu adipeux des individus obèses provient d’une part de la présence de macrophages pro-inflammatoires dans le tissu adipeux et également de la réponse des adipocytes aux stimuli pro-inflammatoires. En parallèle, nous avons montré que les concentrations circulantes des kynurénines et le ratio kynurénine sur tryptophane augmentent avec l’IMC et qu’ils diminuent un an après la chirurgie bariatrique. Dans notre étude, comme attendu, la chirurgie bariatrique est associée à une amélioration voire à une rémission du diabète. Nous avons montré également que le maintien des concentrations d’acide kynurénique et d’acide quinolinique sont associés respectivement à la rémission du diabète et à l’amélioration des traits cliniques qui définissent le diabète. La diminution des concentrations en acide xanthurénique après la chirurgie est associée au contraire à une amélioration des traits cliniques qui définissent le diabète. / Tryptophan, an essential amino acid, is either used in protein synthesis or metabolized via the serotonin or the kynurenine pathway. The kynurenine pathway is the main route of tryptophan degradation and generates several metabolites collectively called “kynurenines”. The expression of kynurenine pathway enzymes is induced by inflammatory mediators. Consequently kynurenine synthesis could be induced in individuals with obesity. In fact, obesity is characterized by a chronic low grade inflammation of the adipose tissue reflected by increased serum levels of inflammatory factors which are known to contribute to the development of obesity-induced insulino-resistance. Some metabolites of the kynurenine pathway have been proposed to be risk factors for the development of insulin resistance. Bariatric surgery is currently the most effective treatment for severe obesity and results in a significant weight loss, a decreased level of inflammatory factors and an amelioration of glucose homeostasis. The first enzyme of the kynurenine pathway, IDO1, is known to be more expressed in the adipose tissue of individuals with obesity compared to lean individuals. The kynurenine over tryptophan ratio reflects the activity of IDO1 and is also increased in individuals with obesity.Our objective was to characterize the expression of the kynurenine pathway enzymes in the adipose tissue of women with severe obesity and to evaluate serum levels of the kynurenine pathway metabolites to determine whether these factors could be associated with the appearance of diabetes. This study was performed in women with severe obesity with or without type 2 diabetes. Then we investigated the consequences of weight loss induced by bariatric surgery on levels of circulating kynurenines in order to evaluate whether these variations could explain the improvement in glucose control and type 2 diabetes remission after one year follow-up.In this study, we have shown that several kynurenine pathway enzymes were more expressed in the adipose tissue of women with obesity compared to lean controls. This increase is due to the presence of pro-inflammatory macrophages in the adipose tissue and also comes from the adipocyte response to inflammatory stimuli. In addition, we observed that the serum level of kynurenine and kynurenine over tryptophan ratio are higher in women with higher BMI and they both decrease one year after bariatric surgery. In addition, we observed that the serum level of kynurenine and kynurenine over tryptophan ratio are higher in women with higher BMI and they both decrease one year after bariatric surgery. As expected, bariatric surgery is associated with the improvement and even the remission of type 2 diabetes. We have shown that higher levels of kynurenic acid and quinolinic acid one year after the surgery are associated respectively with type 2 diabetes remission and better glucose homeostasis and that lower levels of xanthurenic acid are associated with better glucose homeostasis.

Les différences interindividuelles observées dans les troubles du comportement sous alcool, notamment au cours d'épisodes impulsifs associés à des troubles de la mémorisation (ivresses pathologiques ou IP), pourraient s'expliquer en partie par l'existence de polymorphismes affectant des gènes-clé du métabolisme du tryptophane (Trp), celui-ci étant en effet le précurseur, non seulement de la sérotonine, neurotransmetteur impliqué dans le contrôle de l'impulsivité, mais aussi de la kynurénine et de ses dérivés, dont certains présentent des propriétés neuromodulatrices impliquées dans les phénomènes de mémorisation. Nos travaux ont ainsi consisté à (1) étudier l'hypothèse mécanistique des IP en relation avec un dysfonctionnement du métabolisme du Trp chez des patients alcoolodépendants (AD) présentant ou non une susceptibilité aux IP, (2) étudier les variabilités d'origine génétique de la voie des kynurénines, à l'origine de variations d'expression et/ou d'activité, (3) explorer les interactions entre la voie des kynurénines et les axes biologiques impliqués dans l'addiction à l'alcool dans un modèle animal de stress prénatal. Les principaux résultats de ces travaux ont permis de montrer (1) une différence significative de l'activité de la tryptophane-2,3-dioxygénase (TDO), enzyme catalysant la 1ère étape de la voie des kynurénines, entre les patients AD IP+ et IP-, (2) l'existence d'un polymorphisme génétique affectant les régions promotrices de TDO2 et d'IDO1, gènes-clé de la voie des kynurénines, (3) le rôle des éléments de réponse aux glucocorticoides (GRE) dans l'expression de TDO2, ainsi que l'impact de certains polymorphismes affectant ces GRE, et enfin (4) l'existence d'un élément de réponse de type LEF1, non précédemment décrit, dans le promoteur d'IDO1. L'ensemble de ces résultats confirme l'existence d'une variabilité d'origine génétique du métabolisme du Trp, potentiellement à l'origine d'une vulnérabilité individuelle aux troubles du comportement sous alcool.

P. aeruginosa est un pathogène opportuniste capable d'infecter un large spectre d'hôtes. Elle possède un vaste arsenal de facteurs de virulence. Le système de sécrétion de type III (SSTT) est un facteur de virulence majeur dont la régulation est complexe pour permettre une adaptation la plus précise possible de la bactérie au cours de l'infection. Nous nous sommes intéressés à déterminer le rôle potentiel de nouveaux acteurs de l'adaptation de P.aeruginosa au cours de l'infection. La porine OprF qui représente la protéine la plus abondante de la membrane externe de P. aeruginosa lui permettrait d'évaluer l'état d'activation du système immunitaire de son hôte afin d'adapter sa virulence. Chez P. aeruginosa, le tryptophane est le précurseur des kynurenines qui sont également produites par l'hôte à partir du tryptophane et qui, dans ce dernier contexte, sont des immunomodulateurs. Peu ou pas d'études ont été réalisées pour mettre en œuvre un éventuel rôle d'immunomodulation ou dans la virulence des kynurénines bactériennes. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à un signal anciennement découvert au laboratoire et qui réprime l'expression du SSTT à haute densité bactérienne. Nous avons montré que ce signal exerce une régulation post-transcriptionnelle en plus d'une inhibition de la transcription des gènes du SSTT. Le métabolisme du tryptophane et de l'anthranilate semble être au cœur de ce processus de régulation. En inactivant des voies du catabolisme du tryptophane, nous avons montré que la production de ce signal dépend partiellement de la voie des kynurénines mais ne dépend pas ni des voies classiques du quorum sensing ni de l'opéron phnAB, impliqué dans la synthèse de l'anthranilate. Cependant, la voie des phénazines pourrait être impliquée dans la production de ce signal. Par CLHP couplée à la spectrométrie de masse, nous avons pu séparer des espèces moléculaires réprimant le SSTT et qui sont contenues dans ce signal, mais l'identification précise nécessite plus d'investigations. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux kynurénines produites par la bactérie. Nous avons confirmé que P. aeruginosa produit des kynurénines et le gène kynA est le gène clé de la voie de synthèse de ces métabolites. En utilisant des fusions transcriptionnnelles, nous avons montré que le tryptophane et la kynurénine régulent positivement la production des kynurénines en agissant sur l'expression des gènes clés. D'autres parts, nous avons remarqué que la bactérie module l'activité de la voie métabolique des kynurénines issue du tryptophane en fonction de son état de croissance. Nous avons montré qu'au cours du dialogue interrègne bactérie/hôte, la voie des kynurénines de P. aeruginosa est stimulée par certains composants du système immunitaire. Grâce à un modèle d'infection pulmonaire aiguë, nous avons prouvé que les kynurénines produites par la bactérie sont importantes pour sa virulence. Selon notre hypothèse les kynurénines pourraient avoir une action sur la réponse immune, mais cela reste à déterminer. Dans un troisième temps, nous nous somme focalisés sur la porine OprF. Nous avons montré que la mutation ∆oprF est à l'origine d'une altération de la production mais vraisemblablement pas de la sécrétion des exotoxines du SSTT. Un ligand connu d'OprF, l'interféron gamma, module la voie des kynurénines. OprF pourrait donc avoir un rôle central dans les différents aspects de la régulation de la virulence. Nous avons donc produit des anticorps monoclonaux anti-OprF. Ces derniers se sont révélés capables de reconnaître spécifiquement la protéine OprF. Afin de vérifier l'efficacité de ces anticorps, des expériences de neutralisation de la bactérie in vitro puis in vivo seront réalisées. Mots clés : Pseudomonas aeruginosa, Système de Sécrétion de Type III, régulation, catabolisme du tryptophane, kynurénines, OprF.

P. aeruginosa est un pathogène opportuniste capable d'infecter un large spectre d'hôtes. Elle possède un vaste arsenal de facteurs de virulence. Le système de sécrétion de type III (SSTT) est un facteur de virulence majeur dont la régulation est complexe pour permettre une adaptation la plus précise possible de la bactérie au cours de l'infection. Nous nous sommes intéressés à déterminer le rôle potentiel de nouveaux acteurs de l'adaptation de P.aeruginosa au cours de l'infection. La porine OprF qui représente la protéine la plus abondante de la membrane externe de P. aeruginosa lui permettrait d'évaluer l'état d'activation du système immunitaire de son hôte afin d'adapter sa virulence. Chez P. aeruginosa, le tryptophane est le précurseur des kynurenines qui sont également produites par l'hôte à partir du tryptophane et qui, dans ce dernier contexte, sont des immunomodulateurs. Peu ou pas d'études ont été réalisées pour mettre en œuvre un éventuel rôle d'immunomodulation ou dans la virulence des kynurénines bactériennes. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à un signal anciennement découvert au laboratoire et qui réprime l'expression du SSTT à haute densité bactérienne. Nous avons montré que ce signal exerce une régulation post-transcriptionnelle en plus d'une inhibition de la transcription des gènes du SSTT. Le métabolisme du tryptophane et de l'anthranilate semble être au cœur de ce processus de régulation. En inactivant des voies du catabolisme du tryptophane, nous avons montré que la production de ce signal dépend partiellement de la voie des kynurénines mais ne dépend pas ni des voies classiques du quorum sensing ni de l'opéron phnAB, impliqué dans la synthèse de l'anthranilate. Cependant, la voie des phénazines pourrait être impliquée dans la production de ce signal. Par CLHP couplée à la spectrométrie de masse, nous avons pu séparer des espèces moléculaires réprimant le SSTT et qui sont contenues dans ce signal, mais l'identification précise nécessite plus d'investigations. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux kynurénines produites par la bactérie. Nous avons confirmé que P. aeruginosa produit des kynurénines et le gène kynA est le gène clé de la voie de synthèse de ces métabolites. En utilisant des fusions transcriptionnnelles, nous avons montré que le tryptophane et la kynurénine régulent positivement la production des kynurénines en agissant sur l'expression des gènes clés. D'autres parts, nous avons remarqué que la bactérie module l'activité de la voie métabolique des kynurénines issue du tryptophane en fonction de son état de croissance. Nous avons montré qu'au cours du dialogue interrègne bactérie/hôte, la voie des kynurénines de P. aeruginosa est stimulée par certains composants du système immunitaire. Grâce à un modèle d'infection pulmonaire aiguë, nous avons prouvé que les kynurénines produites par la bactérie sont importantes pour sa virulence. Selon notre hypothèse les kynurénines pourraient avoir une action sur la réponse immune, mais cela reste à déterminer. Dans un troisième temps, nous nous somme focalisés sur la porine OprF. Nous avons montré que la mutation ∆oprF est à l'origine d'une altération de la production mais vraisemblablement pas de la sécrétion des exotoxines du SSTT. Un ligand connu d'OprF, l'interféron gamma, module la voie des kynurénines. OprF pourrait donc avoir un rôle central dans les différents aspects de la régulation de la virulence. Nous avons donc produit des anticorps monoclonaux anti-OprF. Ces derniers se sont révélés capables de reconnaître spécifiquement la protéine OprF. Afin de vérifier l'efficacité de ces anticorps, des expériences de neutralisation de la bactérie in vitro puis in vivo seront réalisées. Mots clés : Pseudomonas aeruginosa, Système de Sécrétion de Type III, régulation, catabolisme du tryptophane, kynurénines, OprF. / P. aeruginosa is an opportunistic pathogen capable of infecting a wide host range. It possesses a large arsenal of virulence factors. The type III secretion system (TTSS) is a major virulence factor whose regulation is complex to allow the most accurate adaptation of the bacteria during infection. We were interested to determine the potential role of new actors in the adaptation of P. aeruginosa during infection. OprF represents the most abundant protein of the outer membrane of P. aeruginosa. This protein allows bacteria to assess the activation status of the host's immune system to adapt its virulence. In P. aeruginosa, tryptophan is the precursor of kynurenines that are also produced by the host from tryptophan and in the latter context, are immunomodulators. Little or no studies have been done to determine a possible role of bacterial kynurenines in immune modulation or virulence. Initially, we were interested in a signal previously discovered in the laboratory and which suppresses the expression of TTSS at high bacterial density. We have shown that this signal exerts a post-transcriptional regulation in addition to inhibition of TTSS genes transcription. The metabolism of tryptophan and anthranilate appears to be at the heart of this regulatory process. By inactivating pathways of tryptophan catabolism, we showed that production of this signal depends partly on the kynurenines pathway but does not depend neither classical ways of quorum sensing or phnAB operon involved in the synthesis of anthranilate. However, the phenazines pathway could be involved in the production of this signal. By HPLC coupled with mass spectrometry, we were able to separate molecular species suppressing the TTSS and which are contained in this signal, but accurate identification requires further investigation. In a second time, we were interested to kynurenines produced by the bacterium. We confirmed that P. aeruginosa produces kynurenines and KynA is the key gene in the synthesis of these metabolites. We showed that tryptophan and kynurenine upregulate the production of kynurenines by acting on the expression of key genes. Other shares, we found that the bacterium modulates the activity of the kynurenines pathway depending on its state of growth. We showed that during the dialogue bacteria / host, the pathway of kynurenines in P. aeruginosa is stimulated by certain immune system components. With an acute lung infection model, we proved that kynurenines produced by the bacterium are important to its virulence. We hypothesized that the kynurenines could have an effect on the immune response, but this remains to be determined. In a third time, we focused on the protein OprF. We showed that mutation ΔoprF is causing an alteration in production but probably not the secretion of TTSS exotoxins. One known ligand of OprF is the gamma interferon. It modulates the pathway of kynurenines. OprF could therefore have a central role in various aspects of the regulation of virulence. So, we produced monoclonal anti-OprF which recognizes specifically the protein OprF. To verify the effectiveness of these antibodies, neutralization experiments of the bacteria in vitro and in vivo will be realized.