Les Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICI) regroupent la maladie de Crohn (MC) et la Rectocolite Hémorragique (RCH), deux maladies qui se caractérisent par l’inflammation de la paroi d’une partie du tube digestif, source de lésions destructrices (ulcérations). Ces pathologies complexes sont influencées par de multiples facteurs génétiques et environnementaux. D’une part, de nombreux gènes de susceptibilité pour ces maladies ont été identifiés, mais ils ne permettent d’expliquer qu’une fraction mineure du développement des MICI. D’autre part, certaines études montrent qu’un dysfonctionnement du processus de prise en charge des xénobiotiques dans la muqueuse digestive peut jouer un rôle dans l’initiation et/ou la progression des MICI. Notre travail a consisté, dans un premier temps, en l’étude du profil d’expression de gènes codant pour des protéines impliquées dans le métabolisme et le transport des xénobiotiques. Une stratégie de RT-PCR quantitative en temps réel, permettant l’analyse simultanée de l’expression de 377 gènes, a été utilisée. Cette analyse a été réalisée sur des échantillons de muqueuse intestinale de sujets témoins et de patients atteints de MC, ainsi que sur cinq lignées de cellules épithéliales intestinales.Cette étude a permis d’identifier les systèmes de prise en charge des xénobiotiques présents dans la muqueuse intestinale saine. Des profils d’expression différents ont été mis en évidence entre les tissus intestinaux sains et inflammatoires, mais également entre les tissus intestinaux et les lignées cellulaires intestinales, ce qui suggère des différences majeures dans les processus de prise en charge cellulaire des xénobiotiques, et, par conséquent des différences de susceptibilité à l’effet des composés toxiques exogènes. Dans un second temps, la petite protéine G, Rac1, a été étudiée. Cette protéine est impliquée dans la réparation des ulcérations de l’épithélium intestinal et a récemment été identifiée comme la cible des métabolites actifs des médicaments thiopuriniques, largement prescrits dans le traitement des MICI. La nature et l’étendue de la variabilité de la séquence nucléotidique du gène Rac1 a été évaluée, chez des volontaires sains et des patients atteints de MICI, à l’aide d’une stratégie basée sur le couplage de l’analyse du polymorphisme de conformation de fragments d’ADN simple brin générés par réaction de polymérisation en chaine (PCR-SSCP) et du séquençage. Des études in silico et in vitro des conséquences fonctionnelles des polymorphismes d’intérêts ont ensuite été effectuées dans des lignées cellulaires intestinales (HT29 et Caco-2) et lymphocytaires (Jurkat). Cela nous a conduits à mieux caractériser le promoteur de Rac1 par une analyse de délétion séquentielle et par des techniques de ChIP et d’EMSA.Cette étude nous a permis de démontrer pour la première fois l’existence de polymorphismes génétiques fonctionnels de Rac1 et d’identifier son promoteur minimal, ainsi que des facteurs de transcription à l’origine de la régulation de cette protéine. / Crohn’s disease (CD) and Ulcerative colitis (UC) are chronic inflammatory bowel diseases (IBD) of the gastrointestinal tract. These are multifactorial polygenic diseases with probable genetic heterogeneity. An emerging concept suggesting that dysfunction(s) of the processing of xenobiotics in the intestinal mucosa may be an important event in the initiation and progression of IBD has been discussed. Firstly, in this study, a precise and reliable characterization of the global expression profile of genes which code enzymes, transporters and nuclear factors involved in the processing of xenobiotics has been performed in intestinal epithelium of controls or patients with IBD, and in 5 intestinal cell lines. A quantitative real-time RT-PCR analysis using TaqMan Low Density Arrays (TLDA) was performed to simultaneously measure the expression of 377 genes.This work has identified genes encoding proteins that are involved in the metabolism and the disposition of xenobiotics in the healthy intestinal mucosa. Different genes expression profile between healthy and inflammatory intestinal tissues and between healthy intestinal tissues and intestinal cell lines were found. These tissues will consequently display distinctive susceptibility toward environmental chemicals and their toxic effects.Secondly, the small G protein, Rac1, which regulates cutaneous and mucosal intestinal wound healing and is identified as a target of active metabolites of thiopurine drugs, used in the treatment of IBD, has been studied. We searched for sequence variations by analysing the nucleotide sequence of the promoter and the coding sequence of Rac1 in genomic DNA from healthy volunteers and patients with IBD, using a PCR-single strand conformation polymorphism (SSCP) strategy and sequencing. The functional consequences of variations, that have been identified, were then analysed in silico and in vitro, in human intestinal cell lines (HT29 and Caco-2) and leukemia T-lymphocyte cell line (Jurkat). Via various deletion constructs, a putative regulatory region was identified and characterized further by chromatin immunoprecipitation and electrophoretic mobility shift assays.This work provides the first evidence that a functional genetic polymorphism of Rac1 activity exists. Furthermore, this study characterizes the proximal promoter of Rac1 gene and demonstrates the presence of consensus binding sites for numerous transcription factors, which could influence gene expression.

L’homéostasie des muqueuses intestinale et cutanée dépend des interactions complexes entre le microbiote, l’épithélium et le système immunitaire de l’hôte. Des mécanismes régulateurs divers coopèrent afin de maintenir l’équilibre physiologique, et un défaut dans ces mécanismes entrainent des situations pathologiques. Le glucagon like peptide 2 (GLP-2) est un neuropeptide caractérisé par des propriétés prolifératives et anti-inflammatoires. Le potentiel thérapeutique des analogues de GLP-2 est actuellement évalué dans des essais cliniques pour des maladies digestives. Les effets du GLP-2 dans l’intestin sont médiés par son récepteur GLP-2 receptor (GLP-2R). Malgré la présence des nombreuses études évaluant l’expression cellulaire et la distribution tissulaire du GLP-2R, celles-ci restent controversées, que ca soit chez l’homme ou les rongeurs. Il est admis que l’expression du GLP-2R était confinée au tube digestif, principalement à l’intestin proximal, malgré des études évoquant une expression extra-intestinale. Une meilleure compréhension de l’expression et de la distribution de GLP-2R est nécessaire pour élucider les fonctions biologiques de GLP-2. Nous avons réalisé une cartographie de l’expression de GLP-2R dans différents organes murins ainsi que dans des lignées immortalisées humaines et murines. Nous avons également évalué l’expression intestinale du GLP-2R dans 2 modèles de colites induites chez la souris et dans des biopsies intestinales des patients atteints de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI). Nous avons démontré que GLP-2R était exprimé en dehors du tube digestif notamment dans la vessie, le système nerveux central, le mésentère, les ganglions mésentériques, la rate et le foie. Nous avons également montré que la plus forte expression de GLP-2R dans le tube digestif était détectée dans le colon proximal et le rectum. Dans les modèles murins de colites et chez les patients atteints de MICI, l’expression du GLP-2R était diminuée, notamment dans les zones inflammatoires. Ceci pose la question le rôle physiopathologique des analogues de GLP-2 dans les maladies inflammatoires digestives. En conclusion, les hypothèses précédentes considérant une expression du GLP-2R majoritaire dans le tube proximal doivent être reconsidérées. Les fonctions physiologiques extra-intestinales du GLP-2 doivent être explorés afin d’anticiper des effets indésirables extra-digestifs des analogues de GLP2. / Intestinal and skin physiologies are quite similar as far as the homeostasis in both depends on complex interactions between the microbiota, the epithelium and the host immune system. Diverse regulatory mechanisms cooperate to maintain the equilibrium, and a breakdown in these pathways may precipitate pathological conditions. Glucagon like peptide 2 (GLP-2) represents one of the hot topics in research in intestinal physiology. Its dual function as an anti-inflammatory agent and growth factor has led to its consideration in therapeutic strategies and GLP-2 analogs are currently in clinical trials for several digestive diseases. The integrative responses to GLP-2 are mediated via the GLP-2 receptor (GLP-2R). Despite extensive research, precise tissue distribution of GLP-2R expression remains controversial both in rodents and humans. It is widely believed that GLP-2R expression is restricted to the gastrointestinal tract, mainly to the proximal bowel, despite the presence of few studies reporting extra-intestinal expression. Thus, to enhance our knowledge concerning the potential functions of GLP-2 analogs, a better understanding for GLP-2R expression is considered necessary. We therefore realized a panel of GLP-2R expression in mice tissues and in several human, murine and rat cells lines. Given the therapeutic beneficial effects of GLP-2 analogs in intestinal disorders, we investigated the intestinal expression of GLP-2R in mice models of chemically-induced colitis and in inflammatory bowel disease (IBD) patients. We demonstrated that GLP-2R is more widely expressed than expected with significant expression in several mice tissues including bladder, central nervous system, mesenteric adipose tissue, mesenteric lymph nodes, spleen, and liver. We also showed that the expression of GLP-2R in the gastrointestinal tract follows an increasing gradient toward the distal gut with highest expression in the colon and rectum. Interestingly, the intestinal expression of GLP-2R is significantly decreased in experimental mice models of colitis and in IBD patients which raised the point of the physiological role of GLP-2 analogs in digestive disease patients. Overall, previous hypotheses limiting GLP-2R expression and function to proximal bowel need to be revisited, and further studies should address the extra-intestinal biological function of GLP-2.

Les MICI (maladies inflammatoires chroniques de l'intestin) invalident 200 000 personnes en France. La région Nord-Pas-de-Calais est particulièrement touchée par ces affections et les traitements disponibles pour ces pathologies demeurent coûteux et peu nombreux. Des études récentes ont suggéré que le système endocannabinoïde, exprimé au seing du tractus gastro-intestinal, est une cible thérapeutique prometteuse pour le traitement des MICI. Ce système se compose des récepteurs aux cannabinoïdes CB1 et CB2, des ligands endogènes de ces récepteurs, notamment l'anandamide et le 2-arachidonoylglycérol et des protéines impliquées dans l'anabolisme et le catabolisme des ligands. L'anandamide a présenté des capacités à prévenir la colite induite par le TNBS à des rongeurs. Toutefois, in vivo ce composé possède un temps de demi-vie court et est rapidement dégradé par une amidase à sérine, la FAAH (Fatty Acid Amide Hydrolase). Nous avons ainsi envisagé la conception, la synthèse et l'évaluation pharmacologique de nouveau inhibiteurs de la FAAH. L'une de nos molécules, le composé 95, présentant une CI50 sur l'enzyme de 88 nM a ensuite été injectée par voie intrapéritonéale à des souris dont la colite a été induite trois jours plus tard par l'injection intrarectale de TNBS. L'évaluation des scores macroscopiques et microscopiques des dommages causés sur le côlon par l'agent irritant a ensuite été effectuée. L'inflammation du côlon a été significativement réduite chez le groupe de souris ayant été traité par le composé 95, montrant que l'inhibition de la FAAH est une stratégie thérapeutique efficace dans le traitement des MICI. / IBD (Inflammatory Bowel Diseases) invalidate 200 000 persons in France. Nord-Pas-de-Calais region is particularly touched by these diseases and the available treatments for these pathologies are few and expensive. Recent studies have suggested that endocannabinoid system expressed in the gastrointestinal tract, was a promising therapeutic target for the IBD treatment. This system is made up of cannabinoids receptors CB1 and CB2, endogenous ligands of these receptors, notably anandamide and 2-arachidonoylglycerol, and proteins involved in ligands metabolism. Anandamide has shown properties to prevent TNBS-induced colitis in mice. However, in vivo, anandamide possesses a short life time and is rapidly hydrolyzed by a serine amidase, the FAAH (Fatty Acid Amide Hydrolase). In this context, we have considered the design, the synthesis and the pharmacological evaluation of new FAAH inhibitors. One of our molecules, compound 95, inhibiting the enzyme with an IC50 value of 88 nM has been injected intraperitonally to mice which the colitis was induced three days later by intrarectal TNBS-administration. The assessment of macroscopic and microscopic scores of colonic damages was undergone. Colonic inflammation was significatively reduced in the group of mice which has been treated by 95, showing evidence that FAAH inhibition was an effective therapeutic target for the treatment of IBD.

Les protéases sont impliquées dans de nombreux processus biologiques et ont des origines très variées (cellules immunitaires, cellules épithéliales...). Leur activité est régulée par des inhibiteurs de protéases. Cette étude s'intéresse a` la balance entre les protéases épithéliales et leurs inhibiteurs dans le contexte de pathologies affectant l'intégrité´ de l'épithélium intestinal. Les conséquences d'un déséquilibre de la balance protéolytique ont été étudiées dans deux maladies chroniques aux composantes différentes, les Maladies Inflammatoires Chroniques de l'Intestin (MICI) (cycles de poussées inflammatoires) et le Syndrome du Côlon Irritable (SCI) (cycles de douleur). La muqueuse colique de patients atteints de SCI sécrète une activité de type trypsine dont l'origine et les fonctions sont mal définies. Cette étude s'intéresse à la source de cette activité trypsique dans le côlon des patients atteints de SCI, sa nature et son rôle dans l'activation neuronale. L'activité trypsique chez les patients atteints de SCI est augmentée majoritairement dans les cellules épithéliales (CEI). La stimulation de monocouches de cellules épithéliales avec du LPS ou de l'épinéphrine induit une augmentation de la quantité de trypsine-3 et de sa sécrétion au pôle basal de la cellule épithéliale stimulée, en corrélation avec une augmentation de l'activité trypsique. L'hyperactivité de la trypsine-3 au pôle basal entraine une perte de la fonction barrière de l'épithélium, anomalie retrouvée aussi chez les patients atteints de SCI. De plus, nous avons mis en évidence que la trypsine-3 est capable d'activer les neurones humains myentériques et les neurones sensitifs murins. In vivo, son administration intra-rectale à des souris induit une hypersensibilité viscérale dépendante du récepteur PAR2 (Protease Activated Receptor-2). Ainsi, les cellules épithéliales intestinales des patients atteints de SCI produisent et sécrètent de la trypsine-3 spécifiquement au pôle basal. Cette activité trypsique active des neurones sensitifs, participant à l'hypersensibilité viscérale, symptôme majeur dont souffrent les patients atteints de SCI. Les pathologies inflammatoires peuvent aussi être source d'un dérèglement protéolytique. Les patients atteints de MICI présentent une dérégulation de la balance élastolytique colique. Notre équipe a montré que l'apport d'ELAFINE (un inhibiteur d'élastase) par la bactérie génétiquement modifiée L.lactis au contact de la muqueuse inflammatoire protège les souris traitées en réduisant l'inflammation intestinale. Cependant les mécanismes protecteurs médiés par L'Elafine restent encore à déterminer. L'ELAFINE est un inhibiteur d'élastases mais possède aussi des propriétés antimicrobiennes. Afin de mettre en lumière quelles fonctions de L'Elafine portent les propriétés anti-inflammatoires des mutants de L'Elafine ont été générés et insérés dans la bactérie L.lactis: une mutation pour annuler sa fonction inhibiteur de protéase, un second mutant de son domaine antimicrobien et un dernier mutant ayant perdu ces 2 fonctions. Dans des monocouches de cellules intestinales épithéliales, l'apport d'ELAFINE protège de l'inflammation médiée par un déséquilibre de l'activité élastolytique : on observe une restauration de la fonction barrière de l'épithélium et une diminution des cytokines pro-inflammatoires (CXCL8 et IP10). La mutation du domaine antimicrobien n'affecte pas ces propriétés. Cependant, l'absence de la boucle inhibitrice annihile les propriétés anti-inflammatoires de L'Elafine. Ces travaux ont pu mettre en évidence l'importance de l'équilibre protéolytique au sein de la cellule épithéliale dans les pathologies intestinales. La balance entre les protéases et leurs inhibiteurs joue donc un rôle dans l'homéostasie épithéliale et les pathologies inflammatoires. / Proteases are involved in some biologic processes and their origins are variable (immune cells, epithelial cells...). Their activity is regulated by antiproteases. This study investigates the balance between proteases and their inhibitors in pathologies which modify epithelium integrity. Consequences of an unbalance in proteolytic activity was studied in two chronic pathologies with different components: Inflammatory Bowel Disease (IBD) (cycles of inflammatory boost) and Irritable Bowel Syndrome (IBS) (cycles of pain symptoms). Colonic mucosa from IBS patients releases trypsin activity. The origin and the functions of this activity are not well defined. This study investigated the source of this trypsin activity in the côlon of IBS patients, its nature and its role in neuronal activation. Trypsin activity from IBS patients is increased mostly in epithelial cells. Stimulation of epithelial cell monolayers with LPS or epinephrine induces an increase of trypsin-3 quantity and its secretion specifically in the basal side of epithelial cells. This is in correlation with the increase of trypsin activity. Trypsin-3 hyperactivity at the basal side provokes a loss of epithelium barrier function, which is also found in colons of IBS patients. Then, we have highlighted that trypsin-3 is able to activate human myenteric neurons and murine sensitive neurons. In vivo, its intra-rectal administration to mice induces a visceral hypersensitivity dependent of PAR2 (Protease Activated Receptors 2). Thus, intestinal epithelial cells from IBS patients produce and release trypsin-3 specifically on their basal side. This trypsin activity activates sensitive neurons which participate to visceral hypersensitivity, a major symptom of IBS patients. Inflammatory pathologies could be a source of proteolytic malfunction. IBD patients have a dysregulation of elastolytic balance in the colon. Our team has shown that ELAFIN (an elastase inhibitor) delivered by the bacteria genetically modified L.lactis near the inflamed mucosa, protects mice from intestinal inflammation. However, the protective mechanisms induced by ELAFIN need to be investigate. ELAFIN is an elastase inhibitor but have also antimicrobial properties. With the aim to highlight what function of ELAFIN owns anti-inflammatory properties, mutants of ELAFIN have been generated and were insered into L.lactis: a first mutant lacked its antiprotease function, a second lacked antimicrobial properties and a last mutant lacked both properties. In intestinal epithelial monolayers, ELAFIN delivered by L.lactis protects against inflammation: a restauration of epithelial barrier function and a decrease of pro-inflammatory cytokines (CXCL8 and IP10) are observed. Mutation of antimicrobial domain doesn't affected these properties. Nevertheless, the absence of inhibitory loop annihilates anti-inflammatory functions of ELAFIN. This work highlights the importance of proteolytic balance inside the epithelial cell in intestinal pathologies. The balance between proteases and antiproteases plays an important role in epithelial homeostasis.

D’étiologie inconnue, les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin, telles que la maladie de Crohn ou la rectocolite hémorragique, semblent résulter d’une réaction immunitaire inappropriée vis-à-vis de la flore commensale chez des individus génétiquement prédisposés. De ce fait, la modulation du microbiote par des probiotiques, majoritairement des bactéries lactiques commensales (lactobacilles et bifidobactéries), représente une alternative thérapeutique intéressante et a déjà conduit à un certain nombre d’essais cliniques concluants. Cependant, les effets thérapeutiques des bactéries probiotiques se sont avérés spécifiques de la souche utilisée et les mécanismes d’action de ces micro-organismes restent encore méconnus. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés au rôle du peptidoglycane et de la voie de signalisation NOD2 dans les capacités anti-inflammatoires de certains lactobacilles probiotiques. Dans un modèle murin de colite expérimentale mimant la pathologie humaine, nous avons tout d’abord montré que les capacités protectrices de la souche anti-inflammatoire Lactobacillus salivarius Ls33 nécessitent la présence du récepteur NOD2. Ce récepteur reconnaissant les produits de dégradation du peptidoglycane, nous avons préparé du peptidoglycane hautement purifié de la souche Ls33 et montré que l’administration de ce composant, par voie intrapéritonéale ou orale, protège les souris de la colite expérimentale. Nous avons également mis en évidence que l’effet protecteur du peptidoglycane de Ls33 implique la production d’IL-10, la voie immunosuppressive de l’indoleamine 2,3-dioxygénase et le développement, au sein des ganglions mésentériques, de cellules dendritiques régulatrices CD103+ et de cellules T régulatrices CD4+FoxP3+. Nous avons montré que le peptidoglycane de Ls33 favorise, in vitro, la différentiation de cellules dendritiques naïves en cellules dendritiques productrices d’IL-10, capables de protéger, après transfert adoptif, les souris de la colite de façon NOD2-dépendante. Les capacités protectrices n’ayant pas été obtenues avec le peptidoglycane de la souche non anti-inflammatoire L. acidophilus NCFM, nous avons ensuite réalisé une analyse structurale des deux peptidoglycanes. Alors que les deux souches arborent le muropeptide M-tri-Lys-D-Asn, nous avons identifié un muropeptide additionnel libéré uniquement par Ls33, le M-tri-Lys. Bien que les deux muropeptides synthétiques activent NOD2 in vitro, seule l’administration systémique du M-tri-Lys protège les souris de la colite. Cette protection est dépendante du récepteur NOD2 mais ne nécessite pas la présence de l’adaptateur principal des récepteurs de type Toll ou TLR, MyD88. En conclusion, nos résultats indiquent que le peptidoglycane et certains de ses dérivés sont des composants actifs dans la fonctionnalité des lactobacilles probiotiques et représentent une nouvelle stratégie thérapeutique pour le traitement des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. / N genetically susceptible individuals, an inappropriate mucosal immune responseagainst the intestinal microbiota appears to be the principal mechanism leading to thepathogenesis of (including Crohn’s disease and ulcerativecolitis). Therefore, modulation of the luminal contents with probiotics, mainly represented bycommensal lactic acid bacteria (lactobacilli and bifidobacteria), represents an attractivetherapeutic alternative and has already led to successful clinical trials. However, theprotective effect of probiotic bacteria clearly depends on the strains used and the precisemechanisms of action of these microorganisms are still unknown.In this study, we investigated the role of peptidoglycan and NOD2 signalling in the antiinflammatorycapacity of selected probiotic lactobacilli.In a mouse model of experimental colitis mimicking human pathology, we first showedthat the protective capacity of the anti-inflammatory strain Lactobacillus salivarius Ls33require NOD2 signalling. Since this receptor senses peptidoglycan degradation products, weprepared highly purified peptidoglycan from Ls33 and showed that systemic as well as oraladministration of this component was able to rescue mice from experimental colitis. We alsodemonstrated that the protective effect of Ls33 peptidoglycan involved the production of IL-10, the immunosuppressive indoleamine 2,3-dioxygenase pathway and the expansion ofregulatory CD103+ dendritic cells and CD4+FoxP3+ regulatory T cells within mesentericlymph nodes. Furthermore, we showed that the IL-10-producing dendritic cells induced byLs33 peptidoglycan in vitro were able to protect mice from colitis in a NOD2-dependentmanner after adoptive transfer.Since the observed anti-inflammatory properties were not obtained with peptidoglycanderived from the non-anti-inflammatory strain L. acidophilus NCFM, we conducted astructural analysis of the two peptidoglycans. While the two strains exhibited the M-tri-Lys-DAsnmuropeptide, we identified an additional muropeptide released exclusively by Ls33, theM-tri-Lys. Although both synthetic muropeptides activated NOD2 in vitro, only systemicadministration of M-tri-Lys protects mice from colitis. This protective effect was NOD2-dependent but did not require the presence of MyD88, the main adapter used by Toll-likereceptors.In conclusion, our results indicate that purified peptidoglycan and specific derivedmuropeptides are active components in probiotic lactobacilli functionality and represent anew therapeutic strategy for treating inflammatory bowel diseases.

Les maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI) représentent un groupe de pathologies fréquentes. L'apport de l'analyse anatomopathologique des prélèvements dans le cadre de ces pathologies représente un rôle non négligeable dans la prise en charge des patients atteints par ces maladies. Nous avons montré que la présence de lésions de pléxite sur la limite proximale de pièces de résection iléocaecale relative à une atteinte par la maladie de Crohn était prédictive d'une rechute de la maladie nécessitant une seconde chirurgie, pouvant ainsi guider le clinicien pour une prise en charge thérapeutique plus adaptée. D'un point de vue physiopathologique, les MICI sont des maladies dont la pathogénie reste encore en partie à élucider. Dans ce travail nous avons montré l'importance de certains acteurs comme PPAR gamma et NRLP6 dans le maintien d'un fonctionnement normal de l'intestin. Il en est de même pour une carence en donneurs de méthyles : nous avons démontré qu'une telle carence aggravait les lésions de colite induites par DSS (Dextran Sulfate Sodium) chez le rat. Afin de mieux comprendre comment une carence en donneurs de méthyles pouvait intervenir dans la pathogénie de la maladie de Crohn, nous avons étudié l'impact de cette carence sur le fonctionnement et le développement de l'intestin grêle chez des ratons issus de mères carencées en folate et en vitamine B12 durant la gestation et l'allaitement, démontrant ainsi qu'un déficit en donneurs de méthyles entraîne des conséquences sur le fonctionnement de l'intestin grêle, pouvant ainsi créer un état de prédisposition au développement de la maladie de Crohn / Inflammatory bowel diseases (IBD) are very frequent. Pathological examination in IBD management is important for the diagnosis and for the follow-up of the disease. In this study we show that submucosal plexitis in the proximal resection margins and early surgical revision after the first ileocecal resection are associated with CD recidive requiring surgical treatment. It could be very important in order to stratify patients according to their risk, identifying those who can benefit from aggressive medication regimen, possibly modifying the natural course of CD. IBD pathogenesis is not completely clarified. We show the importance of molecules as PPAR gamma and NRLP6 in intestinal homeostasis : a reduced expression of PPAR gamma and NRLP6 could predispose of IBD. The same observation is made for methyl donor deficiency (MDD): methyl deficient diet aggravates experimental colitis induced by Dextran Sodium Sulfate in rat. To understand how MDD could play a part in Crohn?s disease pathogenesis, we investigated whether MDD may affect development and functions of small intestine in rat pups from dams subjected to the MDD during gestation and lactation. MDD has dual effects on small intestine by producing dramatic effects on enterocyte differentiation and barrier function in rats. Our observations could explain how vitamin B12 and folate deficiency can play a role in Crohn?s disease development

Introduction : La résistance aux antibiotiques est une menace de santé, il est donc urgent de développer de nouveaux antibactériens. CIN-102, est un nouvel antibactérien développé par une industrie pharmaceutique. Il possède un large-spectre d’action et aucune résistance n’a été développée jusqu’à présent. Parmi les possibles applications thérapeutiques du CIN-102, notre recherche s’est focalisée sur les Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICIs). Plusieurs facteurs contribuent à l’étiologie des MICIs. Les bactéries intestinales jouent un rôle important dans ces maladies et une augmentation de la charge bactérienne est observée pendant l’inflammation. Les objectifs de ce travail ont été : la caractérisation de l’activité antibactérienne du CIN-102, l’analyse de l’activité antibactérienne des agents anti-inflammatoires et antibiotiques utilisés en cas de MICI et la fabrication des formulations à ciblage colique pour le CIN-102. Le but est de diminuer la charge bactérienne colique par moyen du CIN-102 et améliorer, de cette façon, l’état de l’inflammation.Méthodes: La Concentration Minimale Inhibitrice (CMI), l’Effet Post-Antibiotique (EPA) et le temps de réduction logarithmique du CIN-102 ont été déterminés pour des bactéries aérobies et anaérobies. Les interactions entre le CIN-102 et des antibiotiques sur le marché ont été évaluées. La CMI de l’acide 5-aminosalicylique (5-ASA), GED-0507-34 et antibiotiques ont été déterminées pour des souches anaérobiques. Par rapport aux formulations à libération prolongée : des mini-granules contenant le CIN-102 ont été fabriqués par extrusion-sphéronisation puis pelliculés avec des mélanges de polymères insolubles et polysaccharides. Parallèlement, des mini-comprimés de CIN-102 ont été fabriqués par compression directe. La libération du CIN-102 in vitro, a été mesurée dans des milieux simulant l’estomac et l’intestin grêle. L’efficacité des systèmes à libération prolongée a été évaluée dans un modèle de colite chez la souris. Des prélèvements de selles et tissus coliques ont été soumis à des études bactériologiques. L’expression des cytokines a été mesurée à partir des tissus coliques.Résultats et discussion : Le large-spectre d’action du CIN-102 a été confirmé. Toutes les souches ont été inhibées par le CIN-102. CIN-102 présente un EPA et un temps de réduction logarithmique court. Il présente des interactions synergiques avec plusieurs antibiotiques, notamment la colistine et les aminoglycosides, en les rendant actifs contre des bactéries multirésistantes. Ces résultats in vitro doivent être poursuivis par des études chez l’animal. Des agents anti-inflammatoires utilisés contre les MICIs ne possèdent pas d’activité antibactérienne. Par ailleurs, les antibiotiques testés n’ont pas un large-spectre d’action contre des bactéries anaérobies généralement retrouvées dans l’intestin. Cela confirme le besoin d’un antibiotique à large spectre capable de réduire des charges bactériennes en cas d’inflammation. Dans ce but, des formulations capables de délivrer CIN-102 au niveau du colon ont été étudiées. La libération du CIN-102 des mini-granules pelliculés et mini-comprimés a été réduite dans des milieux simulant l’estomac et l’intestin grêle. Des souris atteintes de colite et traitées avec les formulations du CIN-102 ont eu une diminution des diarrhées et du sang dans les selles. Les concentrations d’entérobactéries adhérentes à la muqueuse colique et dans les selles ont été significativement réduites chez les souris traitées avec le CIN-102. Ces résultats montrent que ces formulations peuvent délivrer CIN-102 dans le tractus gastro-intestinal inferieur, et que la diminution d’entérobactéries semble réduire les symptômes de la colite.Conclusion : CIN-102 est un nouvel antibactérien a large-spectre et des formulations à libération prolongée peuvent délivrer cet agent dans le colon, diminuant la charge d’entérobactéries qui pourrait influencer l’état de l’inflammation. / Introduction: Antibiotic resistance is a major threat to public health and new antimicrobials are urgently needed. CIN-102, a new antibacterial agent which resembles cinnamon essential oils composition, was developed by a pharmaceutical company. CIN-102 had a broad-spectrum of action and resistance was not developed until now. Between all the possible therapeutic applications for CIN-102, a future utilization against Inflammatory Bowel Diseases (IBD) is aimed. IBD are chronic pathologies with a multifactorial etiology. In this context, enteric bacteria are well-known to have an important role, and higher bacterial concentrations are found in the intestine under inflammatory conditions. The objectives of this work were: to characterize the bacteriological activity of CIN-102, to analyze the bacteriological activity of anti-inflammatory agents and antibiotics used in IBD and to fabricate multiparticulate CIN-102 pharmaceutical forms for colonic targeted drug release. The idea is to use CIN-102 to reduce colonic bacterial loads and improve the state of intestinal inflammation. Methodology: The Minimal Inhibitory Concentration (MIC), the Post-Antibiotic Effect (PAE) and the logarithmic reduction time of CIN-102 were determined against several aerobic and anaerobic bacterial isolates. The interactions between CIN-102 and commercialized antibiotics were evaluated. The MIC of 5-aminosalicilyc acid, GED-0507-34 and antibiotics were determined for anaerobic bacterial isolates. Concerning sustained released formulations: CIN-102 pellet cores were fabricated by extrusion-spheronization and subsequently coated with blends of insoluble polymers and natural biodegradable polysaccharides. CIN-102 mini-tablets were fabricated by direct compression. In vitro drug released was measured in simulated gastric and intestinal fluid. The efficacy of best sustained release formulations was assessed in a murine model of colitis. Samples of luminal contents and sections of the colon were taken to perform a bacteriological analysis. Expression of cytokines was analyzed from colonic tissues.Results and discussion: The broad-spectrum activity of CIN-102 was confirmed. All aerobic and anaerobic strains were susceptible to CIN-102. Furthermore, CIN-102 had an important PAE and exerted a fast logarithmic reduction of bacterial inoculum. It interacts synergistically with several antibiotics, mostly with colistin and aminoglycosides, restoring the antibiotic activity against multi-resistant bacteria. The promising in vitro activity of CIN-102 has to be further confirmed by animal studies. Anti-inflammatory agents used against IBD were not provided of antibacterial activity and neither of the antibiotics tested possessed a broad-spectrum of action against anaerobic isolates commonly found in the intestine. These results confirm the need of a broad-spectrum antibiotic capable of reduced increased bacterial loads during inflammation. Following this aim, oral dosage forms able to deliver CIN-102 into the colon were studied. Concerning the sustained release forms, in vitro CIN-102 release from coated-pellets and mini-tablets was reduced in simulated gastric and intestinal fluids. Colitic mice treated with CIN-102 controlled release formulations had less diarrhea and bloody stools. Furthermore, the concentrations of enterobacteria in colonic tissue and stool were significantly reduced in CIN-102 treated mice. These results show that sustained release formulations can effectively deliver CIN-102 in the lower part of the gastrointestinal tract, where the reduction of enterobacteria seems to ameliorate the course of colitis.Conclusion: CIN-102 is novel broad-spectrum antibacterial and sustained release formulations can effectively deliver this agent into the colon, reducing bacterial loads which might influence the state of intestinal inflammation.

L’étiologie exacte des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) reste actuellement méconnue. Mais un déséquilibre de la flore bactérienne, plus connu sous le nom de dysbiose et se traduisant par une augmentation de bactéries potentiellement pathogènes versus une diminution de bactéries bénéfiques, est démontré en permanence. De précédentes études ont permis de mettre en évidence la présence de souches pathogènes d’E. coli chez les patients atteints de la maladie de Crohn (MC). Ces souches appartiennent au pathovar Adherent Invasive E. coli (AIEC) et sont caractérisées par leur capacité à adhérer et à envahir les cellules épithéliales intestinales, à survivre et à se multiplier dans les macrophages en induisant une synthèse intense de TNF. La mise en évidence de ce pathovar a essentiellement été réalisée sur des biopsies de patients présentant une MC. Et bien que les mécanismes de pathogénicité et de virulence de la souche AIEC soient clairement déterminés, il n’existe pas d’études approfondies sur la prévalence des AIEC au niveau des matières fécales chez les patients atteints de MICI en comparaison à des individus sains. Ainsi, ce projet de thèse s’inscrit dans une meilleure compréhension de l’implication de ce pathovar AIEC dans les MICI au niveau luminal. Cette thèse cible différents points: prévalence et détection des AIEC, leur proportion relative par rapport à la flore E. coli totale, leur capacité d'invasion, leur phylogroupe ainsi que leur transmissibilité. A l’issue de ce travail, nous montrons que les AIEC sont retrouvés au niveau luminal chez les patients atteints de la MC mais également chez les patients présentant une rectocolite hémorragique, avec une détection des AIEC chez 33% et 2% respectivement. En outre, ces études ont permis de montrer une prévalence plus forte de ce pathovar dans les matières fécales d’individus sains (51%) en comparaison aux patients atteints de MICI. Et lorsque les AIEC sont présents, que ce soit chez les patients atteints de MICI et chez les témoins, ils représentent en moyenne 20 à 30% de la flore E. coli. Nous avons également pu montrer qu’il n’existe pas de différences significatives des scores d’invasion des isolats AIEC chez les patients atteints de MICI et chez les sujets sains. Certaines souches d’AIEC, isolées chez les patients atteints de MC et chez les sujets sains, ont été caractérisées génétiquement par la technique d’électrophorèse sur gel en champ pulsé. Sur ces souches, différents profils génétiques ont été obtenus attestant de la forte variabilité intra- et interindivuelle des AIEC. En conclusion, les AIEC, au vue de leur forte prévalence chez des sujets en bonne santé, seraient plutôt à reconsidérer comme des pathobionts ce qui définit un symbionte pouvant acquérir des propriétés virulentes chez un hôte prédisposé génétiquement en raison de facteurs environnementaux et/ou diététiques et ainsi favoriser l’inflammation intestinale. / Many studies have reported an imbalance of bacterial flora in patients with inflammatory bowel disease (IBD), which includes Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC), defined as a dysbiosis, and resulting in an increase in potentially pathogenic bacteria versus a decrease in beneficial bacteria. Previous studies have highlighted the presence of pathogenic strains of E. coli in patients with CD. These strains belong to the pathovar Adherent Invasive E. coli (AIEC) and are characterized by their ability to adhere and invade intestinal epithelial cells, to survive and to multiply in macrophages by inducing an intense synthesis of TNF. In recent years, many studies established a link between AIEC pathovar and CD. Many of these studies have been performed on biopsies of patients with CD. And although the mechanisms of pathogenicity and virulence of the AIEC strain are clearly determined, there are no in-depth studies on the prevalence of AIEC in feces in IBD patients in comparison to healthy individuals. Thus, the goal of this thesis project is to better understand the involvement of AIEC pathovars in IBD at the luminal level. This thesis is based more precisely on the study of the prevalence of AIEC in feces of patients with IBD in comparison to healthy subjects, targeting different points: prevalence and detection of AIEC, their relative proportion compared to total E. coli flora, their invasion capacity, their phylogroup as well as their transmissibility. AIEC are found at luminal level in patients with CD but also in patients with UC, with detection of AIEC in 33% and 2% respectively. In addition, a higher prevalence of these pathovar is present in the feces of healthy individuals (51%) compared to patients with IBD. And when AIEC are present, both in IBD patients and in controls, they represent on average 20 to 30% of the E. coli flora. We have also been able to show that there are no significant differences in AIEC invasion scores in patients with IBD and in healthy subjects. Some AIEC strains, isolated in patients with CD and in healthy subjects, have been genetically characterized by pulsed-field gel electrophoresis. Different genetic profiles have been obtained attesting the high intra- and interindividual variability of AIEC strains. In conclusion, because of their high prevalence in healthy individuals, AIEC should be reconsidered as pathobionts, which defines a symbiont acquiring virulent properties in a genetically predisposed host due to environmental and / or dietary factors and thus promoting intestinal inflammation.

L'homéostasie des muqueuses intestinale et cutanée dépend des interactions complexes entre le microbiote, l'épithélium et le système immunitaire de l'hôte. Des mécanismes régulateurs divers coopèrent afin de maintenir l'équilibre physiologique, et un défaut dans ces mécanismes entrainent des situations pathologiques. Le glucagon like peptide 2 (GLP-2) est un neuropeptide caractérisé par des propriétés prolifératives et anti-inflammatoires. Le potentiel thérapeutique des analogues de GLP-2 est actuellement évalué dans des essais cliniques pour des maladies digestives. Les effets du GLP-2 dans l'intestin sont médiés par son récepteur GLP-2 receptor (GLP-2R). Malgré la présence des nombreuses études évaluant l'expression cellulaire et la distribution tissulaire du GLP-2R, celles-ci restent controversées, que ca soit chez l'homme ou les rongeurs. Il est admis que l'expression du GLP-2R était confinée au tube digestif, principalement à l'intestin proximal, malgré des études évoquant une expression extra-intestinale. Une meilleure compréhension de l'expression et de la distribution de GLP-2R est nécessaire pour élucider les fonctions biologiques de GLP-2. Nous avons réalisé une cartographie de l'expression de GLP-2R dans différents organes murins ainsi que dans des lignées immortalisées humaines et murines. Nous avons également évalué l'expression intestinale du GLP-2R dans 2 modèles de colites induites chez la souris et dans des biopsies intestinales des patients atteints de maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI). Nous avons démontré que GLP-2R était exprimé en dehors du tube digestif notamment dans la vessie, le système nerveux central, le mésentère, les ganglions mésentériques, la rate et le foie. Nous avons également montré que la plus forte expression de GLP-2R dans le tube digestif était détectée dans le colon proximal et le rectum. Dans les modèles murins de colites et chez les patients atteints de MICI, l'expression du GLP-2R était diminuée, notamment dans les zones inflammatoires. Ceci pose la question le rôle physiopathologique des analogues de GLP-2 dans les maladies inflammatoires digestives. En conclusion, les hypothèses précédentes considérant une expression du GLP-2R majoritaire dans le tube proximal doivent être reconsidérées. Les fonctions physiologiques extra-intestinales du GLP-2 doivent être explorés afin d'anticiper des effets indésirables extra-digestifs des analogues de GLP2.

Les interactions entre l’épithélium et le microbiote jouent un rôle central dans la mise en place et le maintien de l’homéostasie intestinale notamment via la production de facteurs qui influencent le microenvironnement. L’ecto-pantéthéinase épithéliale Vanin-1 (Vnn1) produit du pantothénate (vitB5) et de la cystéamine dans la voie de dégradation du Coenzyme A. Dans des modèles expérimentaux chez la souris nous avons révélé un rôle de Vnn1 dans l’inflammation intestinale, et chez l’homme nous avons décrit la surexpression de VNN1 chez les patients atteints de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI). Afin de comprendre l’impact de l’expression de Vnn1 sur l’homéostasie et l’inflammation intestinale, nous avons généré la souris transgénique ViVA (Villin-Vanin) qui surexprime de façon constitutive Vnn1 sous le contrôle du promoteur Villin dans les cellules épithéliales intestinales. La souris ViVA est protégée de la colite induite au DSS et cette protection est associée à une diminution des dommages épithéliaux plutôt qu’a une réduction de l’inflammation. Une étude en microarrays sur la muqueuse colique micro-disséquée au laser nous a permis d’identifier des signatures géniques témoignant d’une meilleure préservation de l’intégrité de la muqueuse au cours d’une colite induite au DSS chez les souris ViVA; ainsi qu’un meilleur état de santé des colonocytes ViVA à l’état physiologique par rapport à des contrôles. / The interaction between microbiota and the epithelium play a key role in establishing and maintaining intestinal homeostasis by the production of factors influencing the environment. The ecto-pantetheinase Vanin-1 (Vnn1) produces pantothenate (vitB5) and cysteamine in the coenzyme A degradation pathway. Using mouse models, we highlighted the role of Vnn1 in intestinal inflammation and we described the overexpression of VNN1 in IBD patients. Thus, VNN1 is a marker of IBD. To understand the impact of Vnn1 expression on intestinal homeostasis, we developed the ViVA transgenic mouse (Villin-Vanin) constitutively overexpressing Vnn1 under the control of the villin promoter. The ViVA mouse is protected from DSS induced colitis with less epithelial damage rather than a reduction of inflammation. A microarray study on microdissected colonocytes allowed us to identify genes expression signatures associated to the preservation of mucosal integrity in the ViVA mouse under DSS treatment and a better health status on ViVA colonocytes at the basal state.