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

Les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI), qui comprennent les deux principales formes, la maladie de Crohn (MC) et la rectocolite hémorragique (RCH), sont caractérisées par une inflammation chronique et récurrente de la muqueuse intestinale, ayant un impact considérable sur la qualité de vie. À l'heure actuelle, la prise en charge thérapeutique de la MC n'est pas curative et un tiers des patients ne réagissent pas aux traitements biologiques et aux immunosuppresseurs. Par conséquent, de nouvelles stratégies pour traiter cette maladie sont fortement attendues. La dérégulation de l'interaction entre d'une part les facteurs génétiques et le système immunitaire de l'hôte, et d'autre part le microbiote intestinal et les facteurs environnementaux, est impliquée dans le développement des MICI. Cette perturbation entraîne effectivement une augmentation de la perméabilité intestinale et une inflammation persistante. Restaurer le microbiote «dysbiotique» et les fonctions intestinales altérées représentent donc une thérapeutique alternative intéressante. De ce fait, les probiotiques sont une option intéressante et ont été utilisés avec succès chez des patients souffrant de pouchite et de RCH. Cependant, leur effet protecteur est clairement souche-dépendant et plusieurs souches probiotiques bien connues n’ont pu conduire à un résultat clinique probant, en particulier chez les patients souffrant de MC. Le décryptage des mécanismes moléculaires sera donc la clé pour permettre une recommandation efficace des probiotiques dans le traitement ou la prévention des MICI. La sélection de souches basée sur des critères de sélection bien définis et en utilisant des modèles bien maitrisés est indispensable à ce processus. L'objectif principal de cette thèse était de sélectionner des lactobacilles et des bifidobactéries parmi une collection de souches françaises et libanaises, capables de présenter des propriétés protectrices contre les MICI, en se concentrant sur leurs capacités immuno-régulatrices et leurs capacités à renforcer la barrière épithéliale. Des approches in vitro ont été utilisées pour sélectionner des souches ayant une activité anti-inflammatoire et également capables d'améliorer la fonction de la barrière intestinale. Cinq souches ont été identifiées présentant des caractéristiques différentes, mais avec un potentiel thérapeutique élevé. Deux souches se sont révélées hautement protectrices dans deux modèles différents de colite aiguë et de colite de bas grade. Nos résultats ont confirmé en outre l'hypothèse selon laquelle la capacité des souches à atténuer l'inflammation est en partie due à l'amélioration de la barrière intestinale et à la restauration des protéines de jonction serrés.Un nombre croissant d’études génétiques ont prouvé que l’autophagie peut affecter plusieurs aspects de la réponse immunitaire des muqueuses, notamment via l’élimination de bactéries intracellulaires, la sécrétion de peptides antimicrobiens, la production de cytokines pro-inflammatoires et la présentation des antigènes. Par conséquent, l'autophagie peut être considérée comme un mécanisme de régulation clé impliqué dans la physiopathologie de la MC. Nous avons donc évalué la capacité des souches à activer cette voie et montré que les souches sélectionnées étaient en effet capables d’induire une activation de l’autophagie dans des cellules dendritiques murines. Nous avons démontré in vitro que le blocage de l'autophagie pouvait diminuer la capacité des souches à induire la sécrétion d'IL-10, cytokine anti-inflammatoire et, inversement, à exacerber la sécrétion d'IL-1β, cytokine pro-inflammatoire. Nous avons pu confirmer, à l'aide d'un modèle murin de colite, que la capacité protectrice d’une souche impliquait la machinerie autophagique, et nous avons pu mettre en évidence le rôle des cellules dendritiques dans ce processus [...] / Inflammatory bowel disease (IBD), including the two main types, Crohn’s disease (CD) and ulcerative colitis (UC), is characterized by chronic, relapsing inflammation of the gut mucosa with considerable impact on the quality of life. At present, the therapeutic management of CD is not curative and one third of patients fails to respond to current biologicals and immunosuppressive drugs. Therefore new strategies for treating this disease are imperative.The deregulation of the normal interplay between the genetics and immune system of the host on the one hand, and the gut microbiota and environmental factors on the other hand, is known to be associated with the development of IBD, as this disturbance is leading to increased intestinal permeability and persistent inflammation. Restoring the “dysbiotic” microbiota and the impaired intestinal functions represent an attractive therapeutic alternative. Probiotics represent therefore an interesting option and have been used quite successfully in patients suffering from pouchitis and UC. However, their protective effect is clearly strain-dependent and several well-known probiotic strains failed to fulfill the expected clinical outcome, especially when applied in CD. Deciphering the molecular mechanisms will be the key to the recommendation of probiotics for the treatment or prevention of IBD. Selecting strains on well-defined selection criteria and using well-studied models is indispensable to this process.The main objective of this thesis was first to select lactobacilli and bifidobacteria from a collection of French and Lebanese strains that exhibited protective properties against IBD, focusing on their immunoregulatory capacities and their capacities to strengthen the epithelial barrier.In vitro approaches were used to select strains with anti-inflammatory activity and also able to enhance intestinal barrier function. Five strains were identified with different characteristics, but entailing a high potential for the management of IBD. Two strains, e.g. were found to be highly protective in two different models of acute and low grade colitis. Our results furthermore support the hypothesis that the capacity of the strains to alleviate inflammation is in part mediated by the improvement of the intestinal barrier and the restoration of tight junction proteins.A growing number of genetic studies provided strong evidence that autophagy machinery can affect several aspects of the mucosal immune response, including intracellular bacterial killing, antimicrobial peptide secretion, pro-inflammatory cytokine production and antigen presentation. Therefore, autophagy can be considered as a key regulator mechanism most likely involved in the physio-pathogenesis of CD.We therefore evaluated the capacity of the strains to activate this pathway and showed that the selected strains were indeed able to induce autophagy activation in dendritic cells. We demonstrated in vitro that blocking the autophagy machinery can abolish the capacity to induce the secretion of the anti-inflammatory cytokine IL-10 after immune cell stimulation, while exacerbating the secretion of the pro-inflammatory cytokine IL-1β. We could confirm, using a murine model of colitis, that the protective capacity of the selected strains indeed involves autophagy mechanisms, and we could highlight the role of dendritic cells in this process. We therefore propose here that autophagy is a novel mechanism through which probiotics can exhibit their immunoregulatory capacities.

La progression tumorale MSI (Microsatellite Instable) est un processus multi-étapes résultant de mutations générées par un processus d'instabilité génétique qui affecte en majorité les motifs répétés en tandem de l'ADN (microsatellites). Ces mutations contribuent à l'oncogenèse lorsqu'elles perturbent la fonction d'oncogènes ou de gènes suppresseurs de tumeurs. Le trait phénotypique MSI est consécutif à l'inactivation du système de réparation des mésappariements de l'ADN (système MMR). Dans ce travail, je me suis intéressé au rôle des microARNs dans l'oncogenèse MSI. Les microARNs régulent l'expression de nombreux gènes pouvant avoir un rôle clé dans le cancer. J'ai donc fait l'hypothèse d'un rôle de ces microARNs lors des différentes étapes du processus tumorigénique MSI. Tout d'abord nous avons mis en évidence une surexpression du miR-155 (ciblant les principales protéines MMR) au niveau de la muqueuse colique non transformée des malades atteints d'une Maladie Inflammatoire Chronique Intestinale, qui pourrait constituer un évènement pré-tumoral favorisant l'émergence de clones MMR-déficients (notion d'effet de champs). Dans une deuxième partie, nous avons pu identifier la première mutation somatique touchant un microARN. Il s'agit du miR-3613 dont la répétition microsatellite est entièrement localisée dans le miR mature. L'instabilité au niveau de ce miR conduit à des changements de séquence à l'extrémité 3' du miR (notion d'IsomiRs). Les isomiRs produits ont un répertoire de cibles qui pour certaines sont communes à la forme sauvage et pour d'autres spécifiques à chacun des variants. / MSI tumor progression (Microsatellite Instability) is depicted as a multistage process that results from mutations generated by a process of genetic instability affecting mostly DNA tandem repeats (known as microsatellites). These mutations contribute to tumorigenesis when they disrupt the function of oncogenes or tumor suppressor genes. As a phenotypic trait, MSI is the consequence of DNA mismatch repair inactivation (MMR). This work focused on the role microRNAs might play in MSI tumorigenesis. MicroRNAs regulate the expression of numerous genes and are deregulated in cancer. I have hypothesized a role of theses microRNAs during the various stages of the MSI tumorigenic process, choosing colorectal cancers (CRC) as a working model. First we demonstrated that overexpression of miR-155 (targeting core MMR proteins) in the non-transformed colonic mucosa of patients with Inflammatory Bowel Disease, might constitute a pre-tumoral event promoting the emergence of MMR-deficient clones (a concept known as ?field effect?). In a second part, we were able to identify the first somatic mutation affecting a mature microRNA sequence. A DNA microsatellite repeat is indeed fully embedded within the mature sequence of miR-3613. Instability at this DNA repeat leads to sequence modifications at the 3?end of miR-3613-5p (IsomiRs). IsomiRs display a signature among which some mRNA targets are common to the wild form, while others are specific to each variant.

Introduction : L’inflammation intestinale observée dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) est essentiellement située au niveau du côlon et peut sur le long terme provoquer l’apparition du cancer colorectal (CCR). Cette inflammation est étroitement régulée par les cellules immunitaires de la muqueuse intestinale qui sont majoritairement représentées par les macrophages. Ces derniers jouent un rôle clé dans la pathogenèse des MICI et contribuent au maintien de l’inflammation intestinale. A l’heure actuelle, les traitements disponibles proposés pour traiter ces pathologies visent surtout à diminuer l’inflammation. Les travaux menés au cours de cette thèse, s’inscrivent dans ce contexte. En effet, des expériences précédentes réalisées par notre laboratoire avaient montré que des surnageants de biofilms du probiotique Lactobacillus induisaient une réponse anti-inflammatoire chez les macrophages humains. Il avait également été remarqué que l’immunodéplétion de GroEL (une protéine de choc thermique) du surnageant bactérien abrogeait de manière dose-dépendante ces propriétés anti-inflammatoires. Méthodes : Par conséquent, au cours de ce travail de thèse nous nous sommes intéressés aux effets bénéfiques que pourrait exercer GroEL sur l’inflammation intestinale via son action au niveau des macrophages. Pour ce faire, nous avons étudié les effets de GroEL provenant de la souche Lactobacillus reuteri sur des modèles in vitro (macrophages humains), ex vivo (explants tissulaires de côlon) et in vivo (modèles murins d’inflammation intestinale et de polypose). Résultats : Nous avons démontré que la protéine GroEL provenant de la souche L. reuteri prévient la polarisation des macrophages vers un phénotype M1 (pro-inflammatoire) tout en favorisant la polarisation des macrophages vers un phénotype M2 (anti-inflammatoire). De façon similaire, le traitement des macrophages par cette protéine a permis de diminuer l’inflammation et le stress oxydant induits par le LPS. Ces expériences ont été confirmées sur des explants tissulaires de côlon, où le traitement par GroEL a permis de réduire l’inflammation, l’apoptose et le stress oxydant provoqués par le LPS. Par ailleurs, l’effet anti-inflammatoire de GroEL de L. reuteri a pu être démontré sur un modèle murin d’inflammation intestinale induite par le DSS. Dans ce modèle, l’administration intra-rectale de GroEL de L. reuteri a permis de prévenir le raccourcissement du côlon, la dégradation de la muqueuse intestinale et la perte de poids provoqués par le DSS. Enfin, nous avons également remarqué que GroEL de L. reuteri pouvait agir comme un agent prophylactique étant donné que les souris APCMin/+ traitées avec cette protéine présentaient une diminution significative du nombre de polypes sporadiques situés au niveau du côlon. Conclusion : La protéine GroEL de L. reuteri, par ses propriétés anti-inflammatoires, pourrait être un complément thérapeutique intéressant aux traitements disponibles dans la prise en charge des MICI et la prévention du CCR.Mots clés : GroEL, inflammation du côlon, probiotiques, MICI et CCR. / Introduction : Intestinal inflammation observed in inflammatory bowel disease (IBD) is mainly located in the colon and could lead to the onset of colorectal cancer (CRC). This inflammation is tightly regulated by the immune cells of the intestinal mucosa which are predominantly represented by macrophages. These cells play a key role in the pathogenesis of IBD and contribute to the maintenance of intestinal inflammation. Currently, available treatments proposed to treat these pathologies are aimed primarily at reducing inflammation. The work carried out during this thesis is part of this context. Indeed, previous experiments performed by our laboratory showed that supernatants of probiotic Lactobacillus biofilms induced an anti-inflammatory response in human macrophages. It was also noted that this effect was abrogated upon immunodepletion of the stress protein GroEL (a heat shock protein). Methods : Therefore, during this thesis work we have been interested in the beneficial effects that GroEL could exert on intestinal inflammation via its action on human macrophages. In order to do this, we used GroEL from the Lactobacillus reuteri strain and its effect in vitro (in human macrophages isolated from buffy coats), ex vivo in colon human explants and in vivo in two different models was analyzed (murine models of intestinal inflammation and polyposis). Results : We found that Lactobacillus reuteri GroEL inhibited the polarization of macrophages towards a M1-like phenotype (pro-inflammatory) while facilitating the polarization of macrophages towards an M2-like phenotype (anti-inflammatory). As a consequence, macrophages treated with L. reuteri GroEL presented a decrease in inflammation and oxidative stress induced by LPS. This was confirmed in colon tissues from biopsies, where L. reuteri GroEL was able to decrease inflammation, apoptosis and oxidative stress induced by LPS. Besides, the beneficial anti-inflammatory effect of Lactobacillus GroEL was demonstrated in a mice model of DSS-induced intestinal inflammation. Rectal administration of L. reuteri GroEL prevented colon shortening and degradation of intestinal mucosa. Further, it abrogated the drastic weight loss induced by DSS. We also showed the potential role of GroEL as a prophylactic agent since APCMin/+ mice treated with L. reuteri GroEL exhibited a significant decrease in the number of sporadic colonic polyps. Conclusion : L. reuteri GroEL protein, by its anti-inflammatory properties, could be an interesting adjunct therapy to the available treatments in the care of IBD and the prevention of CRC.Keywords : GroEL, colonic inflammation, probiotics, IBD and CRC.

Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) se caractérisent par une inflammation sévère de l'intestin grêle et du côlon et comprennent la maladie de Crohn (MC) et la rectocolite hémorragique (RCH). Les MICI sont des maladies complexes faisant intervenir des facteurs génétiques : certains senseurs bactériens, l'autophagie et le stress du réticulum endoplasmique. Un défaut de barrière de l'épithélium digestif est également fortement impliqué dans la physiopathologie du processus inflammatoire. La fonction barrière de l'épithélium digestif est assurée par plusieurs types cellulaires, synthétisant entre autres, des peptides antimicrobiens (PAM) et des mucines. Dans les MICI, une augmentation de la perméabilité intestinale et une perte de muco-sécrétion ont été décrites. Les protéases jouent un rôle fondamental dans la digestion du bol alimentaire mais également dans le maintien de l'homéostasie intestinale en activant ou dégradant divers motifs moléculaires, ou in induisant des signaux spécifiques aux cellules par l'activation de quatre récepteurs : les PARs (Protease-Activated Receptor). Dans les MICI, un excès d'activité protéolytique de type trypsine est observé. L'origine de cette activité est théoriquement attribuée aux cellules immunitaires, à une surproduction pancréatique ou au microbiote, mais les cellules épithéliales intestinales semblent également être une source majeure de protéases. L'objectif de mon projet de thèse visait à étudier l'impact des principales voies impliquées dans les MICI sur l'homéostasie des protéases épithéliales et le rôle de celles-ci dans la déstabilisation de la fonction de barrière. Nos résultats ont confirmé un excès de protéases à sérine dans les cellules épithéliales de patients atteint de MC ou de RCH. In vitro, sur des monocouches de cellules Caco-2, l'induction de l'autophagie diminuait la libération apicale de protéase de type trypsine, alors que le senseur bactériens NOD2 n'avait aucun effet. A l'inverse, une stimulation du Stress du réticulum endoplasmique (SRE) par la Thapsigargin, induisait une libération accrue de protéases actives de type trypsine au pôle apical des cellules. [...] / Crohn's disease (CD) and Ulcerative colitis (UC) are two forms of Inflammatory Bowel Disease (IBD), a chronic inflammatory pathology affecting the digestive tract. Patients suffer from relapsing flares, diarrhea, abdominal pain and bleeding. Although the molecular mechanisms of IBD are poorly understood, recent data suggest that IBD occurs in genetically predisposed individuals developing an abnormal immune response to intestinal microbes after, being exposed to specific environmental triggers. Genetic studies have reported more than 170 polymorphisms susceptible to be involved in IBD pathogenesis. The strongest associations have highlighted three main pathways altered in IBD including bacterial sensing (NOD2, CD), autophagy (ATG16L1 and IRGM, CD) and endoplasmic reticulum stress (ER-Stress) (XBP1, UC). The role of intestinal barrier function is also strongly implicated in IBD pathogenesis, and is modulated by factors present in the lumen derived from microbiota, food or at a molecular level, by factors such as proteases. In IBD pathophysiology, the inflammatory process is characterized by impaired intestinal biology including disruption of tight junctions and leaky gut, decreased amount of Paneth and Goblet cells, and translocation of luminal antigens triggering inflammation. Previous studies have demonstrated an increased level of active serine proteases in the stools and tissues of IBD patients, supposing that proteases originate from infiltrated immune cells, pancreatic secretion or microbiota. However, our team has reported that intestinal epithelial cells are a major source of serine proteases, in particular trypsin-like enzymes, are released by a stressed epithelium in pathogenic context such as irritable bowel syndrome. In this project, we aimed at better understanding whether the three main pathways involved in IBD (Nod2, autophagy, ER-stress) could be linked to an epithelial release of trypsin and reciprocally, if epithelial trypsin is able to induce or modulate these three IBD pathways. We confirmed that trypsin-like activity was significantly higher in biopsies from UC and CD patients compared to healthy controls. In Caco-2 monolayers cultured in transwells, secreted trypsin-like proteolytic activity remained stable upon NOD2 stimulation but decreased under autophagy induction. Thapsigargin (Tg) stimulation a well-known ER-stress inducer, enhanced the apical release of trypsin-like activity in Caco2 cells. [...]

The main forms of inflammatory bowel diseases (IBD) are Crohns disease and ulcerative colitis. These are chronic diseases, with periods of progression and remission. They are mostly characterized by digestive symptoms such as diarrhea, abdominal pain and weight loss. They affect young individuals and their frequencies have increased for the last decades. The etiology of these pathologies is not well understood, however genetic and environmental factors are involved. The treatment of IBD aims to control the inflammation and to extend periods of clinical remission. Infliximab is an anti-TNF-α antibody, leading to a clear improvement of the symptomatology. However, about 30 % of the patients do not response to this treatment. Genetic factors are certainly involved in these inter-individual differences. The purpose of our work was to find: 1- genetic factors implicated in the response to Infliximab in Crohns disease and 2- genetic factors predisposing to IBD. First we could show that both genes LTA and TNF, which are closely related, are not associated with the answer to Infliximab in Crohns disease. However, different polymorphisms of the ADAM17 gene were associated with a response to the treatment in our Belgian cohort. Second, we could demonstrate an association between an insertion/deletion in the IRF5 gene and IBD. The insertion allele, predisposing to IBD, is expected to create a new binding site for the SP1 transcription factor.

Les espèces réactives de l'oxygène (ROS) sont produites en continu dans tous les organismes aérobies et sont impliquées dans la signalisation cellulaire, les défenses contre les pathogènes, mais aussi le stress oxydant. Ce dernier correspond à un déséquilibre entre la production des ROS et leur prise en charge par les défenses anti-oxydantes de la cellule. Le stress oxydant est associé à de nombreuses pathologies, notamment les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI). Parmi les métallo-enzymes qui contrôlent la concentration en ROS, les superoxide dismutases (SOD) jouent un rôle essentiel. Ces enzymes sont responsables de la régulation du superoxyde le premier ROS produit lors de la réduction du dioxygène. Dans ces travaux, des complexes de Mn(II) mimant l'activité de la Mn-SOD (SODm) ont été conçus en utilisant une approche biomimétique. Leur intérêt pour limiter le stress oxydant et l'inflammation dans un modèle cellulaire des MICI a été examiné. En particulier, leur activité biologique a été étudiée au vu de leurs propriétés physico-chimiques et de leur biodisponibilité. Les résultats obtenus avec un complexe parent ont mené à la conception d'une deuxième génération de SODm couplés à une sonde multimodale, à des peptides pénétrants, ou à des peptides adressant aux mitochondries. L'étude du complexe parent fonctionnalisé par des peptides polyarginines a démontré l'influence de charges positives portées par le ligand sur la constante de vitesse. Dans la continuité de l'approche biomimétique développée ici, la conception de SODm de novo est présentée et constitue un premier pas vers l'imitation de l'influence de la seconde sphère de coordination. / Reactive oxygen species (ROS) are produced continuously in all aerobic organisms and are involved in cell signaling, defenses against pathogens, but also oxidative stress. This latter corresponds to an imbalance between ROS production and their consumption by the antioxidant defenses of the cell. Oxidative stress is associated with numerous pathologies, such as inflammatory bowel diseases (IBD). Among the metalloenzymes controlling the concentration of ROS, superoxide dismutases (SOD) play a crucial role. These enzymes are responsibles for the regulation of superoxide, the first ROS produced by the reduction of oxygen. In this work, Mn(II) complexes mimicking the activity of the Mn-SOD (SODm) were designed using a biomimetic approach. Their relevance to limit oxidative stress and inflammation in a cellular model of IBD was investigated. In particular, their biological activity was studied in light of their physico-chemical properties and of their bioavailability. The results obtained with a parent complex led to the design of a second generation of SOD mimics conjugated with a single core multimodal probe, cell-penetrating peptides, or mitochondria-penetrating peptides. An effect of electrostatic interactions on the catalytic rate constant of the parent complex functionalized with polyarginines peptides was demonstrated, similarly to what is observed for the enzyme. In the continuity of the biomimetic approach envisioned here, the design of de novo SOD mimics is presented and constitutes a first step toward the mimicry of second sphere influence.

A l`heure où le cancer a supplanté les maladies cardiovasculaires en tant que première cause de mortalité en France, le CCR représente la deuxième cause de mortalité par cancer. Longtemps dominé par la génétique, le paradigme du cancer colorectal a récemment évolué laissant une place prépondérante aux facteurs environnementaux. Il est néanmoins difficile d’étudier l’impact de l’environnement sur la carcinogénèse colorectale de façon exhaustive compte tenu de la multiplicité de ces facteurs environnementaux. Dans la présente étude, nous avons essayé d’appréhender la contribution de la composition du microbiote intestinal, de la composition métabolomique des eaux fécales et des altérations épigénétiques de l’hôte comme témoin de ces facteurs environnementaux au cours de la carcinogénèse colorectale et d’en évaluer le bénéfice en tant que marqueur diagnostique non invasif. Nous avons ainsi pu montrer au sein d’une population de patients à risque moyen de cancer colorectal qu’il existait une signature microbiologique, métabolomique et épigénétique spécifique du cancer colorectal. Nous avons également pu montrer que ces marqueurs présentaient des performances diagnostiques supérieures au test colorimétrique au guaiac utilisé dans le dépistage organisé du cancer colorectal. / Colorectal cancer (CRC) is a significant cause of morbidity and mortality in developed countries. The majority of CRC are called sporadic, meaning they are due to environmental factors rather than constitutional genetic alterations. Indeed, the role of environment, i.e. western lifestyle, is also underlined by dramatic geographic variations in CRC incidence in both sexes. However, it is difficult to take into account the totality of human environmental exposures for a better understanding of the colorectal cancer pathogenesis. In the present work, we tried to highlight the contribution of the environment in the development of colorectal cancer by studying the role of the intestinal microbiota together with the role of the fecal metabolites and the presence of epigenetic alterations of the host. We also investigated the performance accuracy of the latter changes for colorectal cancer diagnosis as compared to the guaiac fecal occult blood test which is widely used as a non-invasive test in several screening program. We demonstrated a specific signature associated with advanced colorectal neoplasia for the intestinal microbiota and the fecal metabolite profile for colorectal cancer as well as a link between colorectal cancer and Wif-1 gene methylation in urine and/or fecal samples. Those specific signatures disclosed higher diagnostic accuracy compared to guaiac fecal occult blood test as colorectal cancer screening test.

La maladie de Crohn (MC) et la rectocolite hémorragique (RCH) sont les deux principales formes cliniques des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) responsables d’une atteinte inflammatoire de la paroi du tube digestif avec des ulcérations extensives. Ce sont des maladies fréquentes en Europe et en Amérique du Nord avec plus de 2.5 millions de malades. Du fait de l’augmentation importante de leur prévalence, de leur morbidité, du retentissement sur la qualité de vie des malades et du coût de leur prise en charge médicale, les MICI sont devenues un problème majeur de santé publique. Au cours de ces maladies, l’inflammation intestinale peut être contrôlée par les traitements médicamenteux ou la chirurgie sans pour autant obtenir de guérison complète et définitive. Bien que leur origine reste mal connue, l’hypothèse actuelle présente les MICI comme des maladies multifactorielles, secondaires à une réponse immunitaire muqueuse anormale dirigée contre la flore intestinale, survenant chez des individus génétiquement prédisposés et entrainant une inflammation intestinale. Le but du travail était d’explorer les mécanismes à l’origine de cette inflammation intestinale associée au développement des MICI en étudiant plus particulièrement certains facteurs environnementaux, moléculaires et microbiens. Nous avons étudiés tout d’abord l’aluminium comme facteur environnemental en démontrant qu’il pouvait participer au développement et à l’aggravation de l’inflammation intestinale sur des modèles de colite chez la souris. Nous avons ensuite étudié un facteur moléculaire important pour l’apoptose des cellules, la caspase-8. Nous avons montré que cette caspase-8 maintenait l’homéostasie intestinale des cellules épithéliales intestinales et que sont absence entraînait une inflammation intestinale ressemblant à la maladie de Crohn. Finalement nous nous sommes intéressés à un facteur microbien, Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3856 qui est une levure. Nous avons démontré que cette levure était capable d’induire un effet anti-inflammatoire et analgésique chez l’animal en activant PPARγ dans le colon. Chez l’homme nous avons montré dans une étude randomisée que Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3856 réduisait les douleurs abdominales chez les patients atteints du syndrome de l’intestin irritable. En conclusion, l’exploration de ces trois facteurs environnementaux, moléculaires et microbiens permet de mieux comprendre le développement de l’inflammation intestinale. La perspective de ce travail est le développement dans un futur proche des nouvelles thérapeutiques ciblées permettant de lutter contre l’inflammation intestinale. / Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC) are the two main clinical forms of chronic inflammatory bowel disease (IBD) responsible for intestinal inflammation with extensive ulceration of the mucosa. These are common diseases in Europe and North America with over 2.5 million patients. Due to the significant increase in their prevalence, their morbidity, the impact on quality of life of patients and the cost of their medical care, IBD has become a major public health problem. In these diseases, intestinal inflammation may be controlled by drug treatment or surgery without obtaining a complete and final cure. Although their origin remains unclear, the current hypothesis presents IBD as multifactorial diseases secondary to an abnormal mucosal immune response directed against the intestinal flora, occurring in genetically predisposed individuals and causing intestinal inflammation. The aim of this work was to explore the mechanisms behind this intestinal inflammation associated with the development of IBD studying some particular environmental, molecular and microbial factors. We studied first the aluminum as an environmental factor and demonstrated that he could participate in the development and exacerbation of intestinal inflammation in models of colitis in mice. We then studied an important factor in molecular cell apoptosis, caspase-8. We have shown that caspase-8 was maintaining intestinal homeostasis in intestinal epithelial cells and that absence of caspase-8 leads to intestinal inflammation mimicking Crohn's disease. Finally we studied a microbial factor, Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3856 which is yeast. We demonstrated that this yeast was capable of inducing an anti-inflammatory and analgesic effect in animals by activating PPARgamma in the colon. In humans we have shown in a randomized study that Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3856 reduced abdominal pain in patients with irritable bowel syndrome. In conclusion, the exploration of these three environmental molecular and microbial factors helps to better understand the development of intestinal inflammation. The perspective of this work is the development in the near future of new targeted therapies directed against intestinal inflammation.

Les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) sont des pathologies incurables et de surcroit associées à un risque élevé de cancer colorectal (CCR). Les thérapies actuellement disponibles pour le traitement des MICI et la prévention du CCR associé, sont loin d’être optimales. Récemment la thérapie photodynamique (PDT) utilisant de faibles doses de photosensibilisateur et/ou de lumière, appelée alors LDPDT (Low dose-PDT), est apparue comme une nouvelle modalité de traitement pour des pathologies inflammatoires telles que le psoriasis ou l’arthrite rhumatoïde. Dans cette étude, nous avons évalué sur modèles murins l’effet thérapeutique de la LDPDT à l’aide d’une formulation liposomale de mTHPC (méta-tetra-hydroxyphenylchlorine, connu sous le nom de Foslip®), dans le traitement des MICI et la prévention du CCR. Des analyses endoscopiques, macroscopiques et histologiques ont été réalisées et le taux de myéloperoxidase (MPO) au sein de la muqueuse colique a été quantifié par test ELISA. L’expression des cytokines a été quantifiée par RT-PCR, la perméabilité de la barrière intestinale a été évaluée par immuno-marquage et une analyse du microbiote intestinal a été effectuée par pyrosequençage. La LDPDT-Foslip® a significativement réduit la sévérité de la colite en supprimant l’inflammation intestinale notamment par diminution des cytokines pro-inflammatoires et suppression de l’infiltration par les neutrophiles. Elle a également permis de corriger la perméabilité de la barrière intestinale. De plus, la LDPDT-Foslip® a clairement démontré un effet préventif sur le développement du cancer colorectal en supprimant l’inflammation chronique et en corrigeant la dysbiose. En conséquence, la LDPDT-Foslip® pourrait être considérée comme une nouvelle modalité de traitement pour supprimer l’inflammation intestinale et prévenir le développement du cancer colorectal chez les patients atteints de MICI / Inflammatory bowel diseases (IBD) are chronic, incurable diseases associated with a high risk of colorectal cancer. Currently available therapies for the treatment of IBD and CRC prevention are far from optimal. Recently, photodynamic therapy (PDT) using low doses of photosensitizer and/or light, called LDPDT (Low-dose PDT) has emerged as a new treatment modality for inflammatory diseases such as psoriasis or rheumatoid arthritis. In this study, we assessed the therapeutic effect of LDPDT using a liposomal formulation of mTHPC (meta-tetra-hydroxyphenylchlorin, called Foslip®) in the mouse model for the treatment of IBD and prevention of CRC.Endoscopic, macroscopic and histological analyzes were performed and the rate of myeloperoxidase (MPO) in the colonic mucosa was quantified by ELISA. Cytokine expressions were quantified by RT-PCR, the permeability of the intestinal barrier was evaluated by immunolabeling and intestinal microbiota analysis was done by pyrosequencing. LDPDT-Foslip® significantly reduced colitis severity by suppressing intestinal inflammation including reduction of proinflammatory cytokines and suppression of neutrophil influx. Moreover, LDPDT restores the integrity of the intestinal barrier. In addition, LDPDT-Foslip® has clearly demonstrated a preventive effect on colorectal cancer development by suppressing chronic inflammation and changing the composition of intestinal microbiota. Accordingly, LDPDT-Foslip® could be considered as a new treatment modality to abrogate intestinal inflammation and prevent the development of colorectal cancer in patients with IBD