La stimulation de la réponse immunitaire dans les poumons est d’intérêt majeur pour la prévention des infections respiratoires. Nous avons démontré précédemment que les nanoparticules du virus de la mosaïque papaye (PapMV) augmentent les réponses immunitaires spécifiques contre des antigènes et induisent une activation systémique de l’immunité innée. Dans cette étude, l’accumulation d’IL-6, TNF-α, KC, MIP-1α, MIP-1β, MIP-2, IL-9 et IP-10 et le recrutement de neutrophiles, de monocytes/macrophages et de lymphocytes dans les poumons de souris a permis de démontrer la capacité des nanoparticules du PapMV à stimuler l'immunité innée pulmonaire. De plus, cette stimulation est suffisante pour protéger des souris contre une infection létale au virus influenza en absence d’antigènes spécifiques du virus. Ces résultats suggèrent que les nanoparticules du PapMV stimulent efficacement l'immunité innée des muqueuses en établissant un état antimicrobien, et renforcent leur potentiel comme adjuvant mucosal. / Stimulation of immune responses in the lungs is one of the most effective ways to prevent respiratory infections. We previously demonstrated that papaya mosaic virus (PapMV) nanoparticles can increase specific immune responses towards antigens and can induce systemic activation of the innate immunity. In this study, the accumulation of IL-6, TNF-α, KC, MIP-1α, MIP-1β, MIP-2, IL-9 and IP-10 followed by the recruitment of neutrophils, monocytes/macrophages and lymphocytes in the lungs of mice demonstrated the ability of PapMV nanoparticles to stimulate lung innate immunity. In addition, this stimulation was sufficient to protect mice against a lethal influenza virus challenge in the absence of specific antigens. These results suggest that PapMV nanoparticles efficiently stimulate mucosal innate immunity and therefore are promising candidates to establish a non-specific antimicrobial state at mucosal surfaces. Moreover, these data strengthen the potential of PapMV nanoparticles as a mucosal adjuvant.

La surface externe du virus de la mosaïque de la papaye (PapMV) a été caractérisée par deux approches différentes : biochimique et immunologique. Sept régions ont été identifiées. Trois régions de surface (les extrémités N- et C-terminales, ainsi que la région 117 à 136) peuvent être considérées comme étant dominantes puisqu’elles ont été ciblées par les deux approches. Les régions 141-152, 173-184, 189-200 et 205-215 ont été révélées par l’approche immunologique seulement. De plus, un criblage de l’épitope HA11 du virus de l’Influenza à plusieurs sites a permis de valider le potentiel du PapMV à présenter des épitopes en surface. Les extrémités N- et C-terminales et la position 187 supportent l’insertion du peptide HA11 à la surface. Seulement la fusion à l’extrémité N-terminal en position 12 donne des particules stables à température corporelle des animaux et permettent de lever une réponse immunitaire contre le peptide HA11. Donc, la stabilité des nanoparticules est essentielle à l’obtention d’une bonne réponse immunitaire. / Surface-exposed regions of Papaya Mosaic Virus (PapMV) were evaluated by two different methods: immunoblot assay and chemical modifications followed by mass spectrometry. Three regions were targeted by both techniques: the N- and C-termini and region 125-136. These regions are therefore considered to be major surface epitopes. Four other regions were only detected by the immunological technique: regions 117-128, 141-152, 173-184 and 189-200. Sites of fusion using the Influenza virus HA11 peptide were evaluated on the PapMV vaccine platform. Fusions of HA11 at three functional sites located after amino acids 12 and 187 and at the C-terminus led to the production of PapMV particles. It was successfully demonstrated that the HA11 epitope was located at the surface of the particles. The stability and immunogenicity of the nanoparticles were evaluated, and a direct correlation was established between the stability of the particles and their ability to trigger an efficient immune response against HA11.

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Les suppléments antibiotiques dans l'alimentation animale sont sévèrement critiqués. Les probiotiques sont une alternative prometteuse, mais la caractérisation de leurs effets demeure nécessaire. Ce mémoire décrit l'influence de Pediococcus acidilactici (PA) et Saccharomyces cerevisiae ssp. boulardii (SCB) sur 1) le microbiote intestinal avant et après le sevrage et, 2) l'immunité et la colonisation intestinale lors d'une infection à Salmonella Typhimurium DT104. Nos résultats montrent que suite au sevrage PA module le microbiote iléal de façon similaire aux antibiotiques tandis que SCB influence le microbiote colique. De plus, SCB seul ou avec PA module certaines populations de cellules immunitaires du sang avant et après l'infection à S. Typhimurium. Cependant, aucun effet n'a été observé sur les autres paramètres évalués. Même si nous approfondissons la compréhension entourant les effets de PA et SCB sur l'hôte, d'autres études sont nécessaires pour optimiser l'utilisation des probiotiques comme alternative aux suppléments d'antibiotiques dans l'élevage. / Antibiotics as growth promoters in pig feed are severely criticized. Probiotics are a promising alternative, but characterization of their effects on the intestinal microbiota and immunity is still necessary. In this study, the influences of Pediococcus acidilactici (PA) and Saccharomyces cerevisiae ssp. boulardii (SCB) on 1) intestinal microbiota before and after weaning and, on 2) immunity and intestinal colonization during a Salmonella Typhimurium DT104 infection were evaluated. Our results show that following weaning PA modulated ileal microbiota similarly to in-feed antibiotic while SCB influenced the colonic microbiota. Moreover, SCB alone or with PA modulate some immune blood cell populations before and after the S. Typhimurium infection. However, no effects were observed on the other parameters assessed. Although we deepened the understanding surrounding the effects of PA and SCB on the host, further studies are needed to fully optimize the use of probiotics as alternatives to antibiotic supplements in animal husbandry.

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Tableau d'honneur de la FÉSP

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L'objectif général de cette thèse était d'isoler et d'identifier de nouvelles souches de levures ayant une activité antagoniste contre des pathogènes alimentaires tel que Listeria sp. à partir des produits laitiers du terroir québécois. L'utilisation potentielle de ces souches comme agent naturel pour la biopréservation des aliments a également été explorée. Au total, 95 levures isolées de lait et de fromage du terroir québécois ont été criblés pour leur activité inhibitrice notamment contre Listeria monocytoenes. Parmi celles-ci, quatre levures, à savoir Candida tropicalis LMA-693, Debaryomyces hansenii LMA-916, Pichia fermentans LMA-256 et Wickerhamomyces anomalus LMA-827 ont montré une activité inhibitrice liée à la production de substances extracellulaires hydrophobes facilement extraites à partir du surnageant de culture. Les extraits concentrés réalisés à partir de surnageant de ces souches ont montré une forte inhibition contre Listeria ivanovii HPB28 avec des réductions de compte microbiens de 97, 92, 84 et 78 % pour les souches LMA-693, LMA-916, LMA-256 et LMA-827, respectivement. Des essais visant à purifier et à caractériser des peptides antilisteria produits par W. anomalus LMA-827 ont été effectués à partir des surnageants de culture. Deux pics HPLC ayant démontré une inhibition significative de L. ivanovii HPB28 ont été alors identifiés et purifiés. Dans la deuxième partie de la thèse, l'effet protecteur contre L. monocytogenes LMA-1045 des souches D. hansenii LMA-916 et de W. anomalus LMA-827 a été évaluée dans un caillé modèle de type Camembert, en co-culture et en utilisant les extraits acétone concentrés provenant de ces souches. Les analyses microbiologiques des différents caillés modèles ont révélé une inhibition significative de L. monocytoenges LMA-1045 par les extraits acétone à partir du premier jour de maturation jusqu'au cinquième. Les observations en microscopie électronique ont révélé une forte proportion de cellules en processus de lyse ainsi que la formation de pores. Finalement, la survie de D. hansenii LMA-916 aux gastro-intestinales a été étudiée grâce à un simulateur dynamique in vitro du tube digestif (TIM-1). Cette souche a montré une tolérance au stress digestif et un taux de survie (nombre de UFC de l'extrant / nombre de UFC de l'intrant du TIM-1 multiplié par 100) de 2,08 % en comparant avec 1,85 % de Saccharomyces boulardii. / The overall objective of this thesis was to isolate and identify new yeast strains from Quebec dairy products with antagonistic activity against food-borne pathogens such as Listeria sp. It also aims to evaluate the potential of these strains to be used as a natural food biopreservation. A total of 95 isolates of yeasts isolated from milk and cheese of Quebec were screened. Four yeasts, in particular, namely Candida tropicalis LMA-693, Debaryomyces hansenii LMA-916, Pichia fermentans LMA-256, and Wickerhamomyces anomalus LMA-827 selected for their inhibitory activity against Listeria monocytogenes. The inhibitory activity of these strains appears to be related to the production of an extracellular hydrophobic substances extracted from the culture supernatant. The evaluation of the inhibitory activity of these strains showed a strong inhibition against L. ivanovii HPB28 with microbial reduction of 97, 92, 84 and 78 %, respectively. Attempts to purify and characterize peptides produced by W. anomalus were conducted from the culture supernatant. Two protein HPLC peaks have demonstrated significant inhibition of L. ivanovii HPB28 were then identified and purified. In the second part of the thesis, the protective effect of D. hansenii LMA-916 and W. anomalus LMA-827 was analyzed as well as their acetone extracts concentrated against L. monocytogenes LMA-1045 in Camembert cheese model curd. Microbiological analyzes of different curds models showed significant inhibition of L. monocytogenes LMA-1045 in Camembert curd models containing the acetone extracts from the first day of ripening up to the fifth and ninth days. The electron microscopy observations revealed an extensive cell lysis, with the formation of pores. Finally, the survival of D. hansenii LMA-916 in a Camembert curd model under the gastrointestinal stress was studied using dynamic simulator in vitro gastrointestinal tract (TIM-1). The behavior of this strain showed a digestive stress tolerance and survival rate (number of CFU in the effluent from the TIM-1 / number of CFU input to the TIM-1 multiplied by 100) 2.08 % comparing with 1.85 % for Saccharomyces boulardii.

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