Les causes des Maladies Inflammatoire Chroniques Intestinales (MICI) restent mal comprises et il n’existe aucun traitement curatif. L’une des complications possibles des MICI est l’augmentation du risque de cancer colorectal (CCR). La cadhérine atypique MUCDHL pourrait être impliquée dans les MICI. Nous avons étudié le rôle de MUCDHL dans la pathogénie des MICI, ainsi que les mécanismes moléculaires qui restaurent son expression. Nous avons montré que l’expression de MUCDHL est diminuée dans la muqueuse intestinale inflammatoire. De plus, les 5-aminosalicylés, utilisés pour traiter les MICI et prévenir le CCR associé, augmentent son expression en stimulant celle de PPAR-γ et de CDX2 ou en inhibant celle de la β-caténine. Chez les souris Mucdhl -/-, l’absence de MUCDHL accélère et amplifie l’inflammation colique induite par le Dextran Sulfate de Sodium et retarde la réparation muqueuse. Nos données montrent l’implication de MUCDHL dans la physiopathologie des MICI et suggèrent qu’il pourrait constituer une cible thérapeutique d’intérêt. / The pathogenesis of Inflammatory Bowel Diseases (IBD) remains poorly understood and there is currently no curative treatment. In addition, patients with colonic IBD are at increased risk of colorectal cancer (CRC). The atypical cadherin MUCDHL could be involved in IBD. We studied the role of MUCDHL in the pathogenesis of IBD, as well as the molecular mechanisms that restore its expression. We have shown that MUCDHL expression is decreased in the inflammatory intestinal mucosa. In addition, 5-aminosalicylates, used to treat IBD and prevent associated CRC, increase its expression by stimulating PPAR-γ and CDX2 or by inhibiting β-catenin. In Mucdhl -/- mice, the absence of MUCDHL accelerates and amplifies colonic inflammation induced by Dextran Sodium Sulfate and delays mucosal repair. Our data show MUCDHL's involvement in the pathophysiology of IBD and suggest that it could be a therapeutic target of interest.

Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin sont caractérisées par une inflammation anormale et récurrente du tractus digestif. De nombreuses études ont démontré des effets bénéfiques de souches probiotiques anti-inflammatoires recombinantes ou non. La première partie de cette thèse décrit différentes stratégies d'optimisation de souches de bactéries lactiques en tant que vecteurs de protéines d'intérêt santé. Nous avons ainsi démontré qu'une modification du peptidoglycane de la paroie de Lactococcus lactis influençant la lyse bactérienne ne permettait pas de moduler l'immunogénicité de l'antigène E7 délivré par L. lactis. Nous avons également démontré que la nature du vecteur bactérien était un paramètre essentiel dans la vectorisation de la protéine délivrée : ainsi l'espèce Bifidobacterium infantis induit une réponse immunitaire spécifique à l'antigène E7 supérieure à celle obtenue avec les vecteurs L. lactis et Lactobacillus plantarum. La deuxième partie de cette thèse porte sur l'étude des effets anti-inflammatoires de bactéries recombinantes ou non. Nous avons ainsi démontré que la souche Lb. casei BL23 produisant une superoxyde dismutase à manganèse permettait de diminuer significativement des colites murines induites par administration de dextran sodium sulfate. Enfin, nous avons mis en évidence des propriétés anti-inflammatoires sur divers modèles d'inflammation in vitro / in vivo de Faecalibacterium prausnitzii, première bactérie commensale anti-inflammatoire identifiée sur la base de données cliniques humaines.

La barrière intestinale est la plus grande surface de contact entre le milieu extérieur et le milieu intérieur. Outre ses fonctions d'absorption des nutriments, elle exerce un rôle important de défense contre les agents indésirables (toxines, bactéries) contenus dans la lumière intestinale. Une augmentation de la perméabilité intestinale a été observée chez les patients atteints du syndrome de l'intestin irritable (SII) ou des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI). Cette hyperperméabilité intestinale est contemporaine d'une hypersensibilité viscérale à la distension de la paroi intestinale. Des travaux récents rapportent également une augmentation de l'activité protéolytique du contenu intestinal dans le cadre de ces deux pathologies. Les estrogènes, par leurs propriétés anti-inflammatoires et leur capacité à moduler la perméabilité intestinale par activation de leurs récepteurs (REs) peuvent contribuer à l'amélioration des symptômes associés à ces pathologies digestives. Une variété de traitements médicaux a été utilisée pour la prise en charge thérapeutique du SII et de MICI. Cependant, les patients questionnent les cliniciens sur des conseils diététiques susceptibles d'améliorer leur qualité de vie. Ainsi, l'objectif de ce travail était d'évaluer les effets et les mécanismes d'action impliqués, d'un traitement par du germe de soja fermenté (SG) sur l'hyperalgésie viscérale et l'hyperperméabilité intestinale dans des modèles animaux mimant le SII et les MICI afin de proposer des futures allégations santé à ce produit. Le rationnel de l'évaluation de cet ingrédient était basé sur sa composition intéressante, à savoir, sa teneur en composés à propriétés estrogéniques (isoflavones) et sa capacité à inhiber les protéases (BBI). Dans un premier temps, nous avons montré qu'un traitement oral de 15 jours par le SG diminue de façon significative l'hypersensibilité viscérale, l'hyperperméabilité intestinale ainsi que l'augmentation de l'activité protéolytique induites par un stress de contrainte chez le rat. La diminution de la perméabilité intestinale implique une surexpression de l'occludine, protéine des jonctions serrées. De même, le traitement par du SG réduit la densité des mastocytes au niveau du côlon. Tous les effets préventifs du SG sauf ceux sur l'activité protéolytique sont estrogéno-dépendants car bloqués par l'antagoniste des REs. Dans un second temps, nous avons montré qu'un traitement préventif par le SG pendant 15 jours présente des effets protecteurs vis-à-vis d'une inflammation intestinale induite par du TNBS. Le SG atténue la sévérité de l'inflammation, l'hyperperméabilité, l'hypersensibilité et l'augmentation de l'activité protéolytique induites par la colite. Les effets anti-inflammatoires du SG sont à la fois dépendants des phytoestrogènes et du contenu de l'ingrédient en BBI. En conclusion, ces données sont prometteuses pour une future utilisation du SG dans la gestion thérapeutique du SII et des MICI comme traitement adjuvant / The intestinal barrier is the largest area of contact between the external environment and internal environment. In addition to its function of nutrient absorption, the intestinal barrier plays a key role of defense against noxious agents (toxins, bacteria) contained in the intestinal lumen. An increase in intestinal permeability was observed in patients with irritable bowel syndrome (IBS) or inflammatory bowel disease (IBD). This intestinal hyperpermeability was often associated with visceral hypersensitivity to colorectal distension. Recent studies also report an increase in the proteolytic activity in patients with IBS or IBD. Estrogens, through their anti-inflammatory properties and their ability to modulate intestinal permeability by activating estrogen receptors (ERs), can play an important role in these digestive diseases. A variety of medical therapies have been used for treatment of IBS and IBD. However, patients question clinicians about dietary suggestions to improve their symptoms and quality of life. Thus, the aim of this study was to evaluate the effects and mechanisms of action involved of a treatment with fermented soy germ (SG) on visceral hyperalgesia, intestinal hyperpermeability in animal models mimicking the IBS and IBD. The evaluation of this ingredient was based on its interesting composition, i.e its content of isoflavones and a family of serine protease inhibitors known as BBI. Initially, we demonstrated that an oral treatment of 15 days by SG significantly reduces visceral hypersensitivity, intestinal hyperpermeability and increased proteolytic activity induced by acute stress in the rat. Decreased intestinal permeability is due to overexpression of occludin, a transmembrane tight junction protein. Similarly, treatment with SG reduces the density of colonic mast cells. All preventive effects of SG except those on the proteolytic activity are estrogen-dependent because blocked by the antagonist of ERs. In a second step, we demonstrated that a treatment for 15 days with SG induces protective effects against intestinal inflammation induced by TNBS. SG reduces the severity of colitis, decreases TNBS-induced hyperpermeability, hypersensitivity and increased proteolytic activity. The anti-inflammatory effects of SG are estrogen and/or BBI dependent. In conclusion, these data are promising for future use of the SG as adjuvant therapy in IBS and IBD management

Des études d'associations pangénomiques ont démontré une relation entre le taux plasmatique de la vitamine B12 et le polymorphisme du gène FUT2 (fucosyltransferase 2). Dans des modèles expérimentaux, le statut sécréteur pour FUT2 a été impliqué dans la susceptibilité à l'infection par Helicobacter pylori (H. pylori). Nous avons évalué l'influence du polymorphisme FUT2 461 G>A sur les marqueurs du métabolisme des monocarbones dans deux populations ambulatoires en Europe et en Afrique de l'Ouest ainsi que la possible association entre l'infection par H. pylori et le polymorphisme de FUT2. Nous avons mis en évidence une influence de FUT2 461 G>A sur le taux plasmatique de la vitamine B12 mais n'avons pas retrouvé d'influence du statut sérologique pour H. pylori sur cette association, du moins chez les sujets ambulatoires en Europe et en Afrique de l'Ouest. L'hyperhomocystéinémie est un marqueur de carence en donneurs de méthyle. Plusieurs travaux ont évalué le taux plasmatique de l'homocystéine au cours des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) et ont abouti à des résultats mitigés. Par ailleurs, l'ampleur de l'association entre le métabolisme de l'homocystéine et les MICI reste méconnue. Nous avons réalisé une méta-analyse afin : (i) d'évaluer l'association entre le métabolisme de l'homocystéine et les MICI et (ii) d'étudier le risque de thrombose lié à l'hyperhomocystéinémie au cours des MICI. Le risque d'hyperhomocystéinémie était significativement plus élevé chez les patients avec une MICI en comparaison aux sujets contrôles. L'évaluation du risque de thrombose associé à l'hyperhomocystéinémie au cours des MICI requiert des études complémentaires. Un statut carencé en folates était associé à un impact plus fort du polymorphisme MTHFR C677T sur le risque primaire de MICI. L'hyperhomocystéinémie et plusieurs polymorphismes sur les gènes du métabolisme des monocarbones sont associés au risque primaire et à la sévérité de la maladie de Crohn (MC). L'hyperhomocystéinémie augmente l'activité de la superoxyde dismutase (SOD), un marqueur fiable et validé du stress oxydatif. A l'aide d'un SNP array Illumina exhaustif du métabolisme des monocarbones, nous avons (i) étudié les déterminants génétiques (single nucleotide polymorphisms, SNPs) associés au taux plasmatique de l'homocystéine et de la SOD chez des patients suivis pour une MC et (ii) recherché les SNPs associés à l'âge du diagnostic de la MC. Deux SNPs étaient indépendamment associés au taux plasmatique de l'homocystéine (MTHFR, AHCY). Cinq SNPs étaient indépendamment associés au taux plasmatique de la SOD. Parmi ces cinq SNPs, trois sont liés à la vitamine B12 (FUT2, CUBN, et TCN2), un aux folates (GGH), et un dernier à la synthèse cellulaire de l'homocystéine (AHCY). Par ailleurs, nous avons mis en évidence deux SNPs associés à un âge précoce du diagnostic de la MC (CHDH, ABCB1). / Genome wide association studies demonstrated an association between plasma vitamin B12 and FUT2 (fucosyltransferase 2). It has been suggested that the association between FUT2 and low plasma vitamin B12 level may be the consequence of an increased susceptibility to Helicobacter pylori (H. pylori) infection. We evaluated the association between FUT2 461G>A polymorphism and vitamin B12 and investigated whether the influence of FUT2 on H. pylori serology is part of the mechanisms that underlie this association, in two populations from Europe and West Africa. In this study we confirmed the influence of FUT2 461 G>A polymorphism on plasma vitamin B12 level and found no influence of H. pylori serological status on this association, at least in ambulatory subjects from Europe and West Africa. The magnitude of the association between homocysteine metabolism and inflammatory bowel diseases (IBD) is unknown while the association between hyperhomocysteinemia and thrombosis remains controversial in IBD. We conducted a systematic review of the literature and performed a meta-analysis to examine these issues. The risk of hyperhomocysteinemia is significantly higher in IBD patients when compared to controls. The risk assessment of hyperhomocysteinemia-related thrombosis in IBD requires further investigation. Deficient folate status is associated with a higher impact of MTHFR C677T polymorphism on IBD risk. Hyperhomocysteinemia and several gene variants of one-carbon metabolism are associated with the occurrence and severity of Crohn's disease (CD). Hyperhomocysteinemia results in part from methyl donors deficiency - which is frequent in patients with CD - and increases the activity of superoxide dismutase (SOD), a validated and reliable marker of oxidative stress. We designed a 384-plex GoldenGate oligo pool assay for the comprehensive one-carbon metabolism genotyping using Illumina platform. The aims of this study were (i) to assess genetic determinants of plasma homocysteine and superoxide dismutase (SOD) levels in patients with IBD and (ii) to look for single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with age at CD onset. Two SNPs were associated with plasma homocysteine level (MTHFR, AHCY). Five SNPs were independently associated with plasma SOD level. Of these five SNPs, three are related to vitamin B12 (FUT2, CUBN, and TCN2), one is related to folate (GGH), and the last one to homocysteine (AHCY). In addition, we identified two SNPs associated with early CD onset (CHDH, ABCB1)

IntroductionLa neurostimulation vagale (NSV) à haute fréquence (30 Hz) est utilisée commethérapeutique de certaines formes d’épilepsie et de dépression réfractaires aux traitements chezl’Homme. De plus, la NSV à basse fréquence (5 Hz) a été expérimentée avec succès chez l’animalpour traiter différentes inflammations périphériques, notamment digestives. Des travaux récents ontmis en évidence que cet effet anti-inflammatoire est induit par l’activation des fibres efférentesvagales, libérant en périphérie de l’acétylcholine, inhibant la sécrétion des cytokines proinflammatoires.Cette voie est connue sous le nom de voie anti-inflammatoire cholinergique.Toutefois, le mécanisme d’action de la NSV 5 Hz reste mal connu et d’autres voies pourraient êtremises en jeu impliquant le système nerveux central (SNC) et le système immunitaire périphérique.ButLes travaux réalisés ont eu pour objectif d’étudier l’implication du SNC et du systèmeimmunitaire dans la modulation de l’inflammation induite par la NSV basse fréquence chez unmodèle de rat anesthésié. Tout d’abord, afin d’étudier l’implication du SNC lors de la NSV 5 Hz, uneétude d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) a été réalisée sur le rat «sain»anesthésié. Ensuite, une étude a été effectuée sur l’effet de la NSV sur les cellules immunitairesspléniques ainsi que sur le tube digestif chez un modèle de rat «sain» puis chez un modèle de ratatteint d’une colite expérimentale induite par une injection intra-colique d’acide trinitrobenzènesulfonique (TNBS).RésultatsLes données obtenues lors de l’étude d’IRMf ont mis en évidence un rôle important desfibres afférentes vagales; elles modulent certaines structures du SNC qui pourraient participer à larégulation de l’inflammation digestive induite par la NSV 5 Hz. Les études réalisées sur les souspopulationslymphocytaires spléniques ont révélé que d’autres cellules immunitaires que lesmacrophages étaient impliquées lors de la NSV. Chez le modèle de rat «sain», les résultats decytométrie en flux ont montré que la NSV 3h 5 Hz induisait une diminution de l’activation deslymphocytes T CD4 ainsi que du pourcentage de NKT par rapport aux lymphocytes T. Ces résultatssont en faveur d’un rôle de la NSV 3h inhibant l’activation lymphocytaire et jouant un rôle sur les NKTpossédant des propriétés immunorégulatrices. La NSV 3h n’a pas le même effet chez le modèle de ratprésentant une colite. En effet, le dosage de cytokines sécrétées par les splénocytes en culturemontre que la NSV augmente le potentiel de sécrétion d’IL-10 (cytokine anti-inflammatoire) dessplénocytes et plus particulièrement des lymphocytes T CD4 spléniques. Parallèlement, l’effet antiinflammatoirede la NSV a été mis en évidence au niveau du côlon transverse (au-dessus de la zonelésée) par une diminution des ARNm de SOCS3 et du TNF-α et de la myéloperoxidase. Ces donnéesont démontré un rôle de la NSV sur la fonctionnalité des lymphocytes T CD4 spléniques. La NSV 3h 5Hz orienterait la réponse immunitaire vers une réponse anti-inflammatoire en phase d’initiationd’inflammation digestive. De plus, l’effet anti-inflammatoire de la NSV est retrouvé au niveau du tubedigestif au-dessus de la zone lésée (côlon transverse).ConclusionCes données expérimentales montrent que d’autres voies impliquant différents typescellulaires sont susceptibles d’être mises en oeuvre par la NSV basse fréquence. Elle induitl’implication du SNC par l’activation des afférences vagales et des cellules immunitaires spléniquestelles que les lymphocytes T CD4 et les NKT. Un effet anti-inflammatoire de la NSV est retrouvé auniveau du côlon transverse, mais pas au niveau des lésions dans le côlon distal. Ces résultatsprésentent des implications thérapeutiques : la NSV basse fréquence est actuellement en essaiclinique pour être utilisée comme traitement dans la maladie de Crohn. / Introduction High frequency(30 Hz)vagus nerve stimulation(VNS)has been approved as a treatment for some types of epilepsy and depression in humans. Low-frequency (5 Hz)VNS has also been successful for the treatment of different animal inflammation models, notably digestive inflammation. Recent studies have shown that the anti-inflammatory effect is induced by the activation of the efferent vagal fibers, which secrete acetylcholine in periphery. It links itself to α-7-nicotinic receptors on the macrophages surface, inhibiting the release of pro-inflammatory cytokines. This pathway is known by the name of the cholinergic anti-inflammatory pathway. However, the mechanism of action of low-frequency VNS remains unclear and other pathways could be involved implicating the central nervous system (CNS) and the immune system. Aim The aim of this study was to evaluate the implication of the CNS and the immune system in the modulation of inflammation induced by low-frequency VNS in an anaesthetized rat model. Firstly, to study the implication of the CNS and the contribution of the afferent vagal fibers during 5Hz VNS, a study using functional magnetic resonance imaging (fMRI) on a «healthy» anaesthetized rat model was carried out. Secondly, an experiment on the effect of VNS on splenic immune cells as well as on the digestive tract was fulfilled on a «healthy» rat model followed by a study on a rat model of colitis induced by intracolonic injection of trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS). Results fMRI data brought to light an important role of the afferent vagal fibers. They modulate some structures of the CNS which could contribute to the modulation of digestive inflammation by 5Hz VNS. The studies carried out by FACS on the sub-populations of splenic lymphocytes revealed that other immune cells than macrophages could be implicated by VNS. In the «healthy» rat model, with no digestive inflammation, FACS data show that 3h VNS decreases T CD4 lymphocytes activation and the percentage of NKT in relation to T lymphocytes. These data are in favor of an inhibiting role of VNS on lymphocytes activation and also has an impact on NKT cells which have immunoregulatory properties. 3h VNS does not have the same effect on the rat model of colitis. In fact, the quantification of secreted cytokines by cultured splenocytes show that VNS increases the potential of IL-10(anti-iflammatory)cytokine by splenocytes and particularly splenic T CD4 lymphocytes. In the same way, the anti-inflammatory effect of VNS is seen in the transverse colon (above the lesions): decrease of TNF-α and SOCS3 mRNA and of myeloperoxidase. These results show a role of VNS on the functionality of splenic T CD4 lymphocytes inducing an important secretion of IL-10. 3h low-frequency VNS turns the immune response towards an anti-inflammatory response during the early phase of digestive inflammation. Moreover, VNS anti-inflammatory effect is seen in the transverse colon, above the lesions. Conclusion These results reveal that other pathways implicating different cell types are potentially involved besides the classic cholinergic anti-inflammatory pathway by low-frequency VNS. It implicates CNS by the activation of vagal afferents and splenic immune cells such as T CD4 lymphocytes and NKT cells. An anti-inflammatory effect of VNS is found in the transverse colon (above the lesions) even during the initiation phase of digestive inflammation, but not in the distal colon (in the lesions). These date have therapeutic implications: low-frequency VNS is being clinically tested at the moment as a treatment for Crohn's disease.

L’utilisation d’agents anti-TNF a grandement amélioré la prise en charge de certaines maladies inflammatoires chroniques comme la polyarthrite rhumatoïde (PR) ou les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI). Cependant, le quart des patients environ ne vont pas répondre au traitement ou présenteront une perte de réponse secondaire. Des marqueurs prédictifs de réponse sont nécessaires afin limiter les effets secondaires et les coûts inutiles en ciblant les patients qui pourraient être améliorés par les anti-TNF. Ces travaux de recherche se sont dans un premier temps concentrés sur l’importance de l’immunogénicité de ces traitements. Des anticorps anti-médicaments (ADAs) étaient bien associés à un taux bas d’anti-TNF avec des conséquences cliniques en termes de perte de réponse clinique et d’absence de cicatrisation muqueuse dans les MICI. Des seuils cliniques d’interprétation des tests biologiques pour la détection du médicament et de ses anticorps ont pu être définis et correspondent à 4.9 μg/ml pour l’infliximab et 200 ng/ml pour les ADAs. Ces résultats obtenus par ELISA sont bien corrélés avec les tests fonctionnels réalisés en parallèle et confirment l’intérêt de cette technique dans ce dépistage. Les ADAs étaient diminués par traitement immunosuppresseur concomitant. Ensuite, la persistance d’une infection chronique mise en évidence par des anticorps anti-bactériens a été évaluée en tant que marqueur prédictif de réponse aux anti-TNF. Aucun résultat statistiquement significatif n’a pu être relevé sur ces premières données, que ça soit pour les anticorps dirigés contre la flore intestinale pour les MICI ou contre le microbiote oral dans la PR. Seul un taux élevé de MMP-3 à l’initiation de l’infliximab chez les patients PR prédisait d’une bonne réponse clinique selon les critères de l’EULAR par la suite / The use of anti-TNF agents has greatly improved the management of chronic inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis (RA), or chronic inflammatory bowel disease (IBD). However, about a quarter of patients will not respond to treatment or will present a secondary loss of response. Predictive biomarkers of response are needed to reduce side effects and unnecessary costs by targeting patients that could be improved by anti-TNF. This research work was initially focused on the importance of immunogenicity of these treatments. Anti-drug antibodies (ADAs) were well associated with low levels of anti-TNF with clinical consequences in terms of loss of clinical response and absence of mucosal healing in IBD. Clinical thresholds for drug and ADAs have been defined and correspond to 4.9 μg/ml for infliximab and 200 ng/ml for ADAS. These results obtained by ELISA correlate well with functional tests done in parallel, and confirm the value of this technique for screening. The ADAs were decreased with concomitant immunosuppressive therapy. Then, the persistence of chronic infection as evidenced by anti-bacterial antibody was evaluated as a predictive marker for response to anti-TNF. No statistically significant results could be raised on these first data, for antibodies against the intestinal flora in IBD or against the oral microbiota in RA. Only high levels of MMP-3 at the initiation of infliximab in RA patients predicted a good clinical response according to the EULAR criteria

Le diagnostic des pathologies du tube digestif pouvant favoriser la survenue du cancer colorectal(CCR) telle que les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) est un enjeu majeur de santé public. Un meilleur suivi du patient – impactant notamment le pronostic vital – et une meilleure compréhension de la physiopathologie de ces maladies reposent en partie sur l'émergence de nouvelles techniques diagnostiques. Dans ce contexte, ce manuscrit décrit les développements instrumentaux et méthodologiques combinant séquentiellement au sein d'un même protocole un examen par IRM endoluminale avec un examen associant l'endoscopie conventionnelle, la spectrophotométrie optique et l'endomicroscopie confocale. Les capteurs et procédures développés ont été caractérisés in vitro sur des modèles organiques puis évalués au cours de deux suivis longitudinaux sur un modèle de colite induite chimiquement chez le petit animal. Cette démarche s'inscrit dans les développements récents de techniques multimodales applicables chez des modèles animaux pour des études méthodologiques ou chez l'Homme. La première partie du manuscrit décrit un panorama de l'anatomie rectocolique ainsi que des MICI et du CCR. Les moyens diagnostics actuels utilisés de manière régulière en clinique sont également présentés. La seconde partie décrit précisément les développements instrumentaux et méthodologiques réalisés en IRM et en optique ainsi que les différentes études in vivo qui ont été menées afin d'évaluer le potentiel de la multimodalité IRM – optique. Enfin, la troisième partie de ce manuscrit présente et discute les résultats obtenus au cours de ces différentes études pour les différentes modalités. En conclusion, l'apport de nouveaux outils diagnostiques tels que présentés dans ce manuscrit permettant d'accroître la sensibilité de détection et de caractérisation des lésions tissulaires colorectales est démontré / The diagnosis of gut-inflammatory conditions such as inflammatory bowel disease (IBD), that may lead into colorectal cancer (CRC), is a major public health issue. The emergence of novel imaging-based diagnosis technics helps to improve patients’ following-up but also the growth mechanisms of such conditions. In this context, the present manuscript describes a protocol that includes sequentially endoluminal MRI examination with conventional endoscopy, optical spectroscopy and confocal endomicroscopy. The dedicated developed instrumentation has been first characterized on organic models and then evaluated in vivo on a mouse model of colitis during two longitudinal studies. This project aims to propose methodological developments offering new ways of investigating complex mechanisms on mouse models and that could be further transposed to Human. The first part of this manuscript describes an overview of the colon and rectum anatomy as well as the main characteristics of IBD and CRC. The diagnostic imaging tools that are mainly use in clinical environment for the detection, description and staging of colorectal abnormalities are then presented. The second part describes the development of endoluminal MRI with dedicated coils and the development of optical modalities. In order to assess the potential of the proposed protocol, the different in vivo studies carried out during this project are detailed. Finally, the last part of the document shows and discusses the results obtained for each and cross modalities in this context. In conclusion, bringing new ways of imaging gut diseases to increase the sensitivity of the diagnosis and enhance the morphological description of colorectal abnormalities was demonstrated

Les douleurs abdominales, reflet d’une hypersensibilité viscérale (HSV), sont l’un des premiers motifs de consultation en médecine générale et en gastro-entérologie. Ces douleurs abdominales, généralement passagères, peuvent également être causées par des pathologies sous-jacentes plus graves. Parmi ces maladies sont retrouvés notamment le Syndrome de l’Intestin Irritable (SII), et les Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICI) qui regroupent la maladie de Crohn (MC) et la RectoColite Hémorragique (RCH).Bien que le SII et les MICI diffèrent sur de nombreux points, des facteurs communs à ces deux pathologies peuvent contribuer au symptôme majeur de ces maladies, à savoir la douleur abdominale. En effet, les facteurs environnementaux (alimentation, stress, etc.) prennent une part importante dans l’étiologie du SII, mais il s’avère aujourd’hui qu’ils participent également à l’aggravation des symptômes associés aux MICI. De même, si de nombreux polymorphismes génétiques et l’atteinte inflammatoire sont les bases de la physiopathologie des MICI, des études récentes montrent que de telles modifications peuvent également être retrouvées au cours du développement du SII (identification de gène de susceptibilité et présence de micro-inflammation). Enfin, les récentes études menées sur le microbiote intestinal mettent en évidence des perturbations de celui-ci aussi bien chez des patients atteints du SII que de MICI.Les MICI se caractérisent par des phases d’inflammation sévère au niveau du tube digestif, pour lesquelles la pharmacopée actuelle, qui consiste à réduire cette inflammation, est plutôt satisfaisante. Ces phases sont entrecoupées par des phases dites « de rémission », durant lesquels l’HSV reste un problème chez un grand nombre de patients (environ 38%). Ces douleurs abdominales, diffuses et irradiantes, peuvent être assimilées à celles retrouvées chez les patients atteints du SII (symptômes SII-like). La prise en charge thérapeutique de ces douleurs est limitée, puisque basée sur d’anciens médicaments qui présentent un ratio bénéfice/ risque faible.Les antiépileptiques, sont des molécules qui ciblent l’excitabilité neuronale en modulant l’activité des canaux ioniques, de récepteurs ou encore de voies de signalisation intracellulaires. Parmi ces molécules, la gabapentine (GBP) et la prégabaline (PGB) (regroupées sous le terme de gabapentinoïdes) sont des ligands des sous-unités α2δ des canaux calciques voltage-dépendants (CCVD). Ces ligands α2δ sont actuellement prescrits dans le cadre de douleurs neuropathiques, au même titre que les antidépresseurs, qui sont également utilisés pour le traitement de l’HSV. / Abdominal pain, which can reflect visceral hypersensitivity (VHS), is one of the primary reasons for consultations in general medicine and gastroenterology. These abdominal pain, usually transient, can also be caused by more serious underlying pathologic conditions, such as irritable bowel syndrome (IBS) and chronic inflammatory bowel disease (IBD), which include Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC).Although IBS and IBD differ on many points, common factors to these two conditions may contribute to the major symptoms of these intestinal disorders, the abdominal pain. Indeed, environmental factors (diet, stress) play an important part in the etiology of IBS, but it turns out today that they are also involved in the worsening of symptoms associated with IBD. Similarly, if many genetic polymorphisms and inflammatory disorders are the basis of the IBD pathogenesis, recent studies show that such changes can also be found in the development of IBS (identification of susceptibility gene and the presence of micro-inflammation). Finally, recent studies on intestinal microbiota reveal some disturbances, called dysbiosis, as well in IBS or IBD patients.Inflammatory bowel disease is characterized by short phases of severe intestinal inflammation, for which the current pharmacopoeia consisting of reducing this inflammation is rather satisfactory. These phases are interspersed with so-called "remission" phase, during which the VHS remains a problem for many patients (about 38%). These abdominal, diffuse and radiating pain can be similar to the one observed in IBS patients. The therapeutic management of this pain is limited, as it is based on old drugs that are of low benefit / risk ratio.Antiepileptics are molecules that target neuronal excitability by modulating the activity of ion channels, receptors or intracellular signaling pathways. Among these molecules, gabapentin (GBP) and pregabalin (PGB) (grouped under the term gabapentinoids) are ligands of the α2δ subunit for voltage gated calcium channel (VGCC). These α2δ ligands are currently prescribed for neuropathic pain, as well as antidepressants, which are also used for the treatment of VHS.About visceral pain, current data only relate to the treatment of VHS associated with IBS. Two clinical studies show a profit of GBP or PGB on symptoms associated with IBS. These data have also been found in preclinical animal models of various non-inflammatory VHS. In addition, the analgesic effects of these molecules is been highlighted on somatic inflammatory pain models, but no study is looking into the potential beneficial effect of these ligands on models of inflammatory visceral pain or in patients with IBD.

La cicatrisation complète de la muqueuse, définie comme l'absence de lésions visibles par endoscopie, est considérée comme un objectif thérapeutique dans la prévention des complications associées aux Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICI).Dans ce contexte, le rôle de l’apport protéique alimentaire et les besoins protéiques nécessaires à la cicatrisation ont été peu étudiés. L’objectif de cette thèse était d’évaluer l’effet du niveau d’apport protéique alimentaire sur la réparation épithéliale après un épisode inflammatoire intestinal dans un modèle murin de colite chimio-induite. Dans un premier temps, l’analyse de la progression de certains modulateurs impliqués dans le processus cicatriciel a mis en évidence que la réparation colique s’initiait et se consolidait avant que l’inflammation ne soit résolue et cela, dans un contexte où la composition du microbiote adhérent à la muqueuse était altérée de manière persistante. Les effets de trois régimes alimentaires ayant un niveau d'apport protéique différent (moyen, modérément élevé et élevé) ont ensuite été évalués sur la réparation de la muqueuse colique, ce qui a permis de montrer qu’au-delà d’un certain seuil, le niveau d’apport protéique aggravait et perpétuait l’inflammation colique. En revanche, un apport modérément élevé en protéines était bénéfique par rapport à un apport moyen, de par ses effets sur la perméabilité colique, l'hyper-prolifération cryptique, l’expression de plusieurs gènes codant pour des facteurs de réparation et sur la modulation de la composition du microbiote adhérent. Enfin, ces travaux ont montré que l’inflammation et le niveau d’apport en protéines affectaient le métabolisme protéique dans des organes non-cibles de l’inflammation colique en association avec une endotoxémie persistante.Ce travail a ainsi permis de mieux comprendre les événements locaux et périphériques impliqués dans la cicatrisation de la muqueuse colique et leur modulation par un apport majoré en protéines suite à un épisode inflammatoire aigu. / Advanced mucosal healing, defined by endoscopy as the absence of visible lesions, is considered as a therapeutic goal in the prevention of complications associated with IBD.In this context, the role of dietary protein intake and the protein requirements for mucosal healing have been poorly studied. The aim of this thesis was to evaluate the effect of dietary protein intake level on epithelial repair after an acute intestinal inflammatory episode in a murine model of colitis. Firstly, the progression analysis of several modulators involved in the repairing process showed that colonic repair can be initiated and consolidated in the context of inflamed mucosa, associated with persistent alterations of the colonic luminal environment. The effect of three diets with different levels of protein intake (average, moderately high and high) on colon mucosa repair were evaluated in the same model. This study showed that, beyond a threshold, the level of protein intake aggravated and perpetuated colitis. However, a moderately high protein intake was beneficial due to its effect on colonic permeability, cryptic hyper-proliferation, expression of multiple genes encoding repair factors, and composition modulation of the mucosal-adherent microbiota. Finally, both inflammation and dietary protein intake levels altered protein metabolism of other organs at the periphery of the inflammation in association with persistent endotoxemia.This work deepened the understanding of the events involved in the epithelial repair process and their modulation by an increase in the dietary protein intake after an acute episode of colitis.