L'objectif de la thèse était de regarder l'acétylcholinestérase (AChE) en mouvement. L'AChE est une enzyme très rapide qui met fin à la transmission de l'influx nerveux au sein des synapses cholinergiques. À l'aide de la cristallographie aux rayons X, des sous-états conformationnels de l'AChE de Torpedo californica (Tc) ont été piégés par sa liaison à des drogues anti-Alzheimer putatives. Les formes, non vieillie et vieillie, de la TcAChE conjuguée au soman ont été caractérisées structuralement, éclairant ainsi le mécanisme de vieillissement de la TcAChE inhibée par les organophosphorés (OP). La structure du complexe ternaire du conjugué vieilli avec un réactivateur a également été résolue. Toutes ces structures guideront l'élaboration de médicaments (drogues anti-Alzheimer ou antidotes contre l'empoisonnement par des OP) en prenant en compte la flexibilité de l'enzyme et ses conformations minoritaires. La structure du complexe de la TcAChE avec un inhibiteur de son site périphérique (PAS), l'aflatoxine B1 (AB1), a été résolue dans deux formes cristallines. Ce travail a mis en évidence des artefacts de la cristallographie nuisibles à l'interprétation biologique des structures. La mesure du temps de vie de phosphorescence de l'AB1 a permis de sonder les mouvements du PAS à l'échelle de la seconde et de révéler des différences de flexibilité liées à l'empilement cristallin de la TcAChE. Cette méthode spectroscopique est complémentaire à la cristallographie cinétique. La gamme de températures cryogéniques identifiée pourrait en effet faciliter l'exploration du mécanisme réactionnel de l'AChE, en ralentissant l'enzyme sans pour autant la figer.

Le déoxynivalénol (DON) est une mycotoxine issue du métabolisme secondaire de moisissures, et se retrouve fréquemment comme contaminant naturel de nombreuses denrées d’origine végétale. Les objectifs de nos travaux ont été d’évaluer les propriétés toxiques du DON chez le porc en croissance, sain ou porteur d’agent pathogène, car cette espèce est connue pour sa sensibilité envers la toxine. Nous avons dans un premier temps étudié in vitro les effets du DON sur la réponse immunitaire non spécifique des animaux. Dans un deuxième temps, l’impact de l’ingestion d’un aliment naturellement contaminé sur les performances et la flore intestinale des porcs a été étudié. Enfin, le modèle de portage asymptomatique de salmonelles a été choisi pour caractériser l’effet de l’intoxication sur l’excrétion de ce pathogène. En fonction de la dose de DON utilisée (0,5 - 5µM), la pré-exposition des macrophages à la toxine a entraîné une inhibition de leur activation par l’IFN-? à travers une diminution de l’expression de leurs récepteurs transmembranaires CD14, CD54, CD119 et HLA-DP/DQ/DR, impliqués dans les fonctions de coopération et de signalisation des macrophages. En revanche, le DON n’a pas eu d’effet particulier sur des macrophages préalablement activés par l’IFN-?. L’exposition au DON n’a pas altéré la capacité de phagocytose des neutrophiles. Cependant, le DON (10 - 50 µM) réduit les propriétés de migration de ces cellules, et diminue la production d’IL-8 par les neutrophiles stimulés par du lipopolysaccharide. Nos résultats suggèrent que la diminution de la production d’IL-8 serait due à une inhibition de l’expression de la sous-unité p65 des facteurs de transcription-kB (NF-kB). Dans les études in vivo, nous avons observé une diminution transitoire de la croissance de tous les porcs après une semaine d’ingestion d’un aliment contaminé par le DON (2,7 mg DON/kg d’aliment). Des modifications de profils de flore bactérienne intestinale ont également été mises en évidence par CE-SSCP (Capillary Electrophoresis Single-Stranded Conformation Polymorphism) après 28 jours d’intoxication chronique. Comme attendu, aucun signe clinique ou physiologique important n’a été observé suite à l’inoculation des porcs avec 106 UFC de Salmonella Typhimurium, hormis une augmentation immédiate de la concentration sérique des immunoglobulines A. Une légère accélération de la séroconversion des animaux infectés par Salmonella Typhymurium et exposés au DON a été observée, ainsi qu’une perturbation passagère de la population de coliformes thermotolérants des fécès, deux jours après l’infection. Aucun autre effet synergique de l’intoxication et de l’infection n’a été observé sur la persistance et l’excrétion de la bactérie par les porcs infectés. En conclusion, nos résultats montrent qu’in vitro, le DON diminue les fonctions des cellules phagocytaires (neutrophiles et macrophages) et qu’in vivo, aux doses de DON et de salmonelles administrés, cette mycotoxine altère la flore intestinale des porcs, mais ne semble pas être un facteur aggravant du portage asymptomatique de salmonelles. / Deoxynivalenol (DON), is a mycotoxin produced by several Fusarium species. It is a secondary metabolite and can contaminate all the stages of the food chain. DON is commonly detected in cereal grains and pigs remain the most sensitive animal specie. The aim of the present study was to evaluate the toxicological properties of DON in grower pigs using pathogen-free pigs. In the first place, in vitro studies were performed to evaluate DON effects on the no-specific immune response. In the second place, the impact of the ingestion of naturally DON contaminated food on the performance and pig’s microbiota was explored. Finally, a Salmonella asymptomatic model was used to characterize the effect of DON on pathogen excretion. Depending on the DON dose used (0.5 -5 µM) the preliminary exposition of macrophages with increased concentration of DON inhibited their IFN-y activation, through a decrease in the clusters of differentiation CD14, CD54, CD119, and HLA-DP/DQ/DR, which are implicated in cellular cooperation and signalization of macrophages. However, no DON effect was observed on the preliminary IFN-y activated macrophages. High DON dose (10 - 50 µM) did not affect polymorphonuclear cells (PMNs) phagocytosis but reduced significantly the migration capacity and the IL-8 production of LPS-induced PMNs. Results therefore suggested that IL-8 decrease is due to the inhibition of the p65-NFKB subunit expression. In the in vivo study, consumption of DON-contaminated feed (2.8 mg DON/kg of feed) reduced the animal weight gain during the first week of experiment. Changes in the intestinal microflora were observed by Capillary Electrophoresis Single-Stranded Conformation Polymorphism (CE-SSCP) in DON exposed animals, suggesting an impact of this toxin on the dynamics on the intestinal bacterial communities. In pigs inoculated with Salmonella enterica Typhimurium, DON did not increase the asymptomatic pathogenicity of the bacteria when these animals were fed with the contaminated diet. Only a slight increase of the seroconversion was seen, but no synergistic effects on colonization or excretion of the bacteria was observed during the experiment. It was concluded that low doses of DON have a negative impact on different phagocytics cells functions and could modify the gastrointestinal associated microflora. In contrast, this toxin did not seem to increase an asymptomatic infection of Salmonella enterica Typhimurium in pigs.

Le Deoxynivalenol (DON) est une mycotoxine majeure retrouvée dans l’alimentation animale et celle-ci est connue pour réduire la fertilité des truies en inhibant la sécrétion de progestérone par les cellules de granulosa. Chez le bétail, DON est métabolisée en de-epoxy DON (DOM-1) dans le rumen, et DOM-1 peut atteindre des concentrations élevées dans le sang et les liquides folliculaires. Une des voies majeures de signalisation activée par DON est le ribotoxic stress response (RSR), lequel induit une auto-phosphorylation de la protéine kinase R (PKR) et réduit l’activation des MAP kinases incluant la MAPK3/1. Il n’a pas encore été démontré que ces mycotoxines affectent la reproduction chez les bovins. Les objectifs de cette thèse sont (1) de déterminer comment et à quelles doses DON affecte la fonction des cellules de granulosa et d’élucider les mécanismes d’action entrant en jeu; et (2) déterminer comment et à quelles doses la mycotoxine majeure DON et son métabolite DOM-1, affectent la fonction des cellules de la thèque chez le bétail. Les résultats sont présentés dans trois articles distincts. Dans le premier article, nous explorons les effets de DON sur les cellules de granulosa bovines; les traitements avec DON résultant en une inhibition significative de la sécrétion d’oestradiol et de progestérone (P4), et en une augmentation de la proportion de cellules apoptotiques après 4 jours de traitement. Les expériences de Western-Blot démontrent une stimulation significative de la phosphorylation de ERK1/2 et de MAPK14 entre 15 et 30 minutes après le début du traitement des cellules par DON. Par la suite, nous avons déterminé les effets de DON sur les gènes cibles de ERK1/2. En effet, les niveaux d’ARNm de EGR1 et FOS sont transitoirement augmentés avec des niveaux maximum à 1h de traitement par DON, tandis que les niveaux d’ARNm de iv COX2 et GADD45B sont augmentés mais plus de 24h après le début du traitement par DON. Dans le second article, les effets de DON et DOM-1 sur les cellules de thèque ont été étudiés. Le traitement des cellules par DOM-1 résulte en une inhibition dosedépendante de la sécrétion de P4 et de testostérone, et en une augmentation de la proportion de cellules apoptotiques, tandis que DON inhibe la sécrétion de P4 sans altérer celle de la testostérone ou bien le pourcentage de cellules mortes. Les deux mycotoxines sont effectives de manière maximale à des concentrations de 1 ng/ml (en revanche, DON affecte les cellules de granulosa à 100 ng/ml). Les résultats de Western-Blot démontrent la phosphorylation rapide de MAPK3/1, PKR et de JUN kinase après un traitement par DON ou DOM-1. En présence d’un inhibiteur spécifique de PKR, DON et DOM-1 sont incapables d’induire la phosphorylation de MAPK3/1, et l’effet inhibiteur de DON sur la phosphorylation de MAPK14 est en partie abrogé. Néanmoins, l’inhibiteur de PKR augmente davantage la phosphorylation de MAPK14 induite par DOM-1. Ensemble, ces résultats suggèrent que DON active le RSR dans les cellules de thèque et les cellules de granulosa bovines, et que les cellules de la thèque sont plus sensibles que les cellules de granulosa aux effets de DON. Ces données démontrent pour la première fois l’habilité de DOM-1 à affecter les fonctions et la survie cellulaires. / Deoxynivalenol (DON) is a major mycotoxin found in animal feed and is known to reduce fertility in pigs by inhibiting progesterone secretion from granulosa cells. In cattle, it is metabolized to de-epoxy DON (DOM-1) in the rumen, and DOM-1 can reach high concentrations in blood and follicular fluid. One of the major pathways activated by DON is the ribotoxic stress response (RSR), which involves autophosphorylation of protein kinase R (PKR) and downstream activation of MAP kinases including MAPK3/1. It is not known if these mycotoxins affect bovine reproduction. The objectives of present thesis were (1) to determine how and at what doses DON affects ovarian granulosa cell function and to elucidate its mechanism of action; and (2) to determine how and at what doses major mycotoxin DON and its metabolite DOM-1 affect theca cell function in cattle. The results are separated into three articles. In the first article the effects of DON on granulosa cells were explored; treatment with DON resulted in a significant inhibition of estradiol and progesterone (P4) secretion, and an increase in the proportion of apoptotic cells after 4 days of treatment. Western blot demonstrated significant upregulation of ERK1/2 and MAPK14 phosphorylation within 15-30 minutes of adding DON. We then determined the effect of DON on ERK1/2 target genes; EGR1 and FOS mRNA levels were transiently stimulated with maximum levels at 1 h of adding DON, whereas COX2 and GADD45B mRNA levels were upregulated but not until 24 h after DON treatment. In the second article, the effects of DON and DOM-1 on theca cells were assessed. Treatment with DOM-1 resulted in a dose-dependent inhibition of P4 and testosterone secretion, and an increase in the proportion of apoptotic cells, while DON inhibited P4 but did not alter testosterone secretion or the percentage of dead cells. Both ii DON and its metabolite were maximally effective at concentrations of 1 ng/ml (in contrast, the effects of DON on occur at 100ng/ml). Western blot demonstrated rapid phosphorylation of MAPK3/1, PKR and of JUN kinase after addition of DOM-1 or DON. Interestingly, phosphorylation of MAPK14 was significantly increased by DOM-1 but decreased by DON. The addition of a PKR inhibitor abrogated the ability of DON and DOM-1 to increase phosphorylation of MAPK3/1, and partly abrogated the inhibitory effect of DON on MAPK14 phosphorylation, however, the PKR inhibitor further increased the phosphorylation of MAPK14 caused by DOM-1. Together, these results suggest that DON activates the RSR in bovine granulosa and theca cells, and that theca cells are more sensitive than granulosa cells to the effects of DON. The data also demonstrate for the first time in any cell type the ability of DOM-1 to affect cell function and health.

Un des dangers chimiques les plus importants relevés par l'OMS concerne la contamination des céréales par les mycotoxines et notamment les aflatoxines et les fumonisines. La réglementation recommande des contaminations maximales d'aflatoxines dans les céréales inférieures à 20 mg/kg ; cependant on relève couramment des taux supérieurs à 200 mg/kg dans le maïs au Mexique. Bien qu'il ait été évalué que le processus de nixtamalisation détruit plus de 90 % des fumonisines et de 80 à 95 % des aflatoxines, le taux résiduel peut encore être élevé : certaines publications rapportent des concentrations jusqu'à 100 mg/kg dans les tortillas, ce qui représente un risque avéré vue la grande consommation de tortillas au Mexique (325g/j). Le JECFA (2001) a établi une dose maximale acceptable de 2μg/kg pc/j pour la fumonisine et recommande de réduire l'exposition aux aflatoxines au plus faible niveau possible en considérant que le seuil de 1 ng/kg pc/j ne devrait pas être atteint. Au cours de cette thèse 3 enquêtes aléatoires et représentatives ont été menées dans 40 tortillerias de la ville de Veracruz. La consommation de maïs de la population a été évaluée à partir d'un questionnaire de consommation. L'analyse des mycotoxines a été réalisée par HPLC-FD par utilisation de colonnes à immunoaffinité selon la réglementation européenne (CIRAD-Montpellier). L'analyse des données obtenues a été effectuée selon une méthode probabiliste permettant de construire une fonction de distribution de probabilités à partir de la méthode de Monte Carlo (UBO). La représentativité de la population a été validée à partir d'évaluation de quotas de population après échantillonnage aléatoire initial. La contamination des tortillas a été mesurée à 0.54-1.96 mg/kg pour les aflatoxines et à 65-136 mg/kg pour les fumonisines. La consommation moyenne de tortillas a été mesurée à 148 g de maïs par jour. L'exposition de la population aux aflatoxines apparaît alors comprise entre 0,94 et 3,14 ng/kg pc/j et celle aux fumonisines entre 146 et 315 ng/kg pc/j. Les échantillons les plus contaminés proviennent des tortillerias réalisant elles-mêmes leur procédure de nixtamalisation. L'analyse des résultats montre que 60 % de la population de Veracruz serait à risque selon les préconisations du JECFA. L'exposition aux fumonisines atteint 5 % de la dose maximale acceptable, du fait d'une relativement faible contamination du maïs à cette mycotoxine. Les résultats montrent donc un risque sanitaire pour la population de la ville de Veracruz. Une extension de ce travail à la totalité de l’Etat de Veracruz, incluant la population rurale, devrait être menée du fait du risque probablement accru de cette dernière catégorie de population en lien avec sa plus forte consommation de maïs. / One of the chemical hazards that WHO has reported more frequently is cereals contamination with mycotoxins, mainly aflatoxins and fumonisins. NOM-188-SSA1-2002 establishes that aflatoxin concentration in grain should not exceed 20 mg kg-1 ; however, there are reported concentrations > 200 mg kg-1 in maize. Although it has been documented that nixtamalizacion removes more than 90% of fumonisins and between 80 and 95% of aflatoxins, the residual amount could be important, finding reports concentrations higher than 100 mg kg-1 of aflatoxin in tortilla, representing a risk due to the high consumption of tortillas in Mexico (325 g d-1). The JECFA (2001) establishes a maximum intake of 2 mg kg-1 pc d-1 for fumonisin and aflatoxin recommends reducing “as low as reasonably achievable” levels. 3 random and representative sampling in Veracruz city, each in 40 tortillerias, were made. Corn intake and weight of the population were estimated using a consumption questionnaire. Mycotoxins analysis were performed by HPLC-FD using immunoaffinity columns according to European standard UNE-EN ISO 14123 : 2008 for aflatoxins and UNE-EN 13585 : 2002 for fumonisin in the CIRAD (Montpellier, France). Statistical analysis were performed under a probabilistic approach in collaboration with the University of Bretagne Occidentale (Brest, France), building probability density function (PDF) and using the Monte Carlo method. PDF parameters of the weight of the population was 74.15kg for men (which coincides with reported by CANAIVE) and 65.83kg for women ; the pollution aflatoxin tortilla was 0.54 – 1.96mg kg-1 and fumonisin from 65.46 – 136.00mg kg-1 ; the tortilla consumption was 148.3g of corn per person per day ; the daily intake of aflatoxins was 0.94 – 3.14ng kg-1 bw d-1 and fumonisin of 146.24 – 314.99ng kg-1 bw d-1. Samples with higher aflatoxin contamination came from tortillerias that make the nixtamalization in situ. In assessing exposure it was found that up to 60% of the population could be consuming more than the recommended by JECFA (2001) for aflatoxin dose (1ng kg-1 bw d-1). Exposure to fumonisins intake was < 5% due to low contamination by these mycotoxins. The results suggest that the population of the city of Veracruz could be in food risk by eating contaminated corn tortillas AFT. It is advisable to extend this study in rural communities, where risk factors could increase.

Le but de ce travail a été de mieux comprendre les défenses mises en œuvre par l’hôte infecté par le champignon opportuniste humain Aspergillus fumigatus (Af). 1) Un modèle d’infection a été redéveloppé chez l’organisme modèle Drosophila melanogaster. Seules les mouches mutantes pour le gène MyD88 de la voie immunitaire Toll succombent à l’injection d’une poignée de conidies, sans toutefois qu’Af dissémine dans l’hôte. Ce travail a révélé que ce n’est pas la réponse immunitaire qui joue un rôle prépondérant dans la défense de l’hôte, mais sa capacité de résilience à l’exposition à des mycotoxines sécrétées par Af. 2) Un crible génétique d’envergure a été établi pour identifier des lignées transgéniques mutantes ARNi sensibles à l’infection par Af. 6.471 lignées ont été criblées et 241 gènes-candidats identifiés, dont peu fonctionnent dans la réponse immunitaire. Ainsi, ce travail a contribué à identifier de nombreux gènes impliqués dans la résilience de l’hôte à Af et ses mycotoxines. / The overarching goal of this work is to better understand host defenses against the human opportunistic fungus Aspergillus fumigatus (Af). 1) An infection model has been reestablished in the genetic model organism Drosophila melanogaster. Only flies mutant for the immune response Toll pathway gene MyD88 succumb to the injection of a handful of conidia even though Af is unable to disseminate throughout its host. This work revealed that it is not the immune response that plays a cardinal role in host defense but its resilience capacity to the exposure to some mycotoxins secreted by Af. 2) A large-scale genetic screen has been implemented to identify transgenic RNAi mutant lines susceptible to Af infection in survival experiments. 6,471 lines have been screened and 241 candidate genes identified, few of which are known to act in the immune response. Thus, this work has contributed to identifying numerous genes involved in host resilience to Af and to some of its mycotoxins.