Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2006. / Titre de l'écran-titre (visionné le 18 sept. 2007). Bibliogr.

Thèse (Ph.D.)--Université Laval, 2002. / Thèse présentée sous forme d'un recueil d'articles scientifiques rédigés en anglais avec résumés en français, soumis ou publiés dans différents titres de périodiques. Bibliogr.: f. 132-144. Publié aussi en version électronique.

La recrudescence de maladies infectieuses et le nombre grandissant de bactéries résistantes aux antibiotiques sont des problèmes majeurs de santé publique. Ainsi, le développement d’une nouvelle catégorie d’agents antimicrobiens est de plus en plus pressant. Nous nous sommes tournés vers les bactériophages afin d’en connaître davantage sur les moyens qu’ils utilisent pour tuer les bactéries. Cependant, jusqu’à maintenant il existe très peu de connaissances sur leur activité bactéricide. Nous avons donc caractérisé le mode d’action de la protéine de lyse P1 du phage AP205 à l’aide d’approches in vitro et in vivo. Ce phage a pour hôte Acinetobacter. La protéine P1 cible un élément essentiel à la survie bactérienne, la paroi de peptidoglycane. En fait, nous avons découvert qu’elle inhibe plusieurs enzymes impliquées au niveau de cette voie synthèse. Nous espérons que les connaissances acquises sur cette protéine antibiotique contribueront au développement d’une nouvelle classe d’agents antimicrobiens. / The constant increase of infectious diseases and bacterial resistance to antibiotics are major problems of public health. Thus, development of a new class of antimicrobial agents is very urgent. We have decided to explore bacteriophages to learn more about the way they kill bacteria. Therefore, until now, the knowledge about this bactericidal activity is limited. We have characterized the inhibition mechanism of P1 lysis protein from phage AP205 using in vitro and in vivo approaches. The host of this phage is Acinetobacter. The P1 lysis protein targets an essential element for the bacterial survival, the bacterial cell wall. Actually, we hope that knowledge about this protein will contribute to the development of a new class of antibiotics.

La maladie d'Alzheimer (MA) et l'angiopathie amyloïde cérébrale (AAC) sont les deux formes les plus courantes de démence liée à l'âge qui partagent de nombreuses caractéristiques moléculaires, notamment l'accumulation de bêta-amyloïde (Aβ) dans les parois des vaisseaux sanguins cérébraux. Les cellules du système immunitaire inné, telles que les monocytes patrouilleurs, sont capables de surveiller les vaisseaux sanguins cérébraux et de phagocyter la bêta-amyloïde vasculaire ainsi que d'autres substances. Les monocytes patrouilleurs sont devenus une cible thérapeutique dans la MA, et leur phagocytose de l'Aβ permettrait une redistribution à l'équilibre entre le parenchyme et les espaces périvasculaires et vasculaires, ce qui réduirait ensuite la charge dans le parenchyme. Des recherches antérieures ont démontré que les monocytes peuvent être convertis du phénotype inflammatoire au phénotype de patrouille en utilisant la liaison du MDP à NOD2 (Lessard et al., 2017). Nous émettons l'hypothèse que le développement d'analogues de la MDP ayant des effets immunomodulateurs similaires à ceux de la MDP pourrait conduire à un médicament préventif dans la MA. Nous avons utilisé les lignées cellulaires HEK-Blue NOD2 et HEK-Blue TLR2 pour détecter les analogues qui se lient à NOD2. Nous avons également utilisé le test MTS sur des PBMC et des cellules HepG2 pour évaluer la viabilité cellulaire et la cytométrie perlée pour caractériser les cytokines et les interférons libérés par les cellules exposées aux analogues du MDP. Nous avons effectué des tests de phagocytose pour évaluer si les analogues du MDP modifiaient le taux de phagocytose par les monocytes. De plus, nous avons effectué des tests in vivo sur des souris WT pour évaluer si les analogues de la MDP pouvaient provoquer des changements phénotypiques dans les monocytes et si ces changements phénotypiques se produisaient chez les souris NOD2 KO. Les analogues de la MDP ont le potentiel de devenir un médicament préventif de la MA en augmentant la phagocytose de l'Aβ et en diminuant l'Aβ vasculaire. D'autres recherches sont nécessaires pour mieux comprendre le rôle exact des monocytes patrouillant dans la MA.

Thèse doctorat : Biologie Moléculaire et Cellulaire : Strasbourg 1 : 2006. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 11 p.

Le système immunitaire assure le maintien de l'intégrité de l'organisme, luttant notamment contre les infections. Durant ma thèse, j'ai étudié la réponse immunitaire locale et ses liens avec la réponse systémique chez la Drosophile. La réponse systémique, à l'échelle de l'organisme, est induite dans le corps gras en présence de bactéries dans la cavité générale et la réponse locale a lieu en cas d'accumulation de bactéries au contact d'un épithélium. Certaines infections locales, par voie orale, induisent à la fois une réponse locale et une réponse systémique, en absence de bactéries dans la cavité générale : cela implique l'envoi d'un signal au corps gras par l'intestin. Il a été proposé que ce signal serait le peptidoglycane bactérien diffusant à travers l'intestin. Ma thèse est constituée de deux projets. D'une part, j'ai caractérisé un mode d'infection locale, par voie génitale, induisant une réponse locale et systémique. Par dépôt génital de peptidoglycane, j'ai mis en évidence que cette molécule est le signal induisant la réponse systémique. Selon des données préliminaires, elle diffuserait par transcytose. D'autre part, j'ai étudié la fonction de PGRP-LA. Les PGRP sont des régulateurs et des effecteurs de la réponse immunitaire chez les animaux. L'analyse du transcriptome de trachées larvaires suggère que PGRP-LA participe au maintien d'un niveau basal d'immunité locale. Selon des résultats préliminaires, il serait impliqué dans la réponse du corps gras attenant aux glandes salivaires. Ma thèse apporte donc des informations sur la réponse immunitaire dans les trachées et l'appareil génital et sur la communication entre épithélium génital ou salivaire et corps gras

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / Cette thèse de doctorat présente la problématique de résistance aux antibiotiques parmi les pathogènes bactériens en émergence et en réémergence à travers le monde. En effet, le développement et la propagation des mécanismes de résistance compromet l’efficacité des traitements antibactériens disponibles et met en danger la vie des patients infectés. Cette thèse se concentre sur l’identification de nouvelles cibles antibactériennes et sur le développement de nouvelles classes d’agents antibactériens en utilisant le pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa en tan que modèle d’étude. Le premier chapitre aborde l’exploitation des protéines de division cellulaire FtsZ et FtsA en tant que cibles antibactériennes. Suite à une revue de la littérature détaillée, deux articles scientifiques décrivent la synthèse et la sélection d’inhibiteurs contre FtsZ et FtsA. Ces inhibiteurs représentent des candidats prometteurs en vue du développement d’une nouvelle classe d’agents antibactériens. Le deuxième chapitre du corps de la thèse porte sur l’utilisation des amides ligases MurC, MurD, MurE et MurF essentielles à la biosynthèse de la paroi bactérienne en tant que cibles antibactériennes. Suite à une revue de la littérature sur la biologie de ces enzymes, trois articles scientifiques relatent la sélection d’inhibiteurs peptidiques par présentation phagique contre les enzymes MurD, MurE et MurF. Le mode d’action innovateur de ces inhibiteurs permet d’envisager le développement de nouveaux agents antibactériens par peptidomimétisme. Le dernier chapitre expose le pouvoir antibactérien des endolysines de bactériophages. Une revue de la littérature résume le mode d’action et la biologie des endolysines en tant qu’agents antibactériens efficaces ciblant l’intégrité de la paroi bactérienne. Par la suite, un article décrit la capacité de l’endolysine du phage ΦKZ à hydrolyser la paroi bactérienne des bactéries à Gram-négatif et à outrepasser les membranes bactériennes. Ainsi, cette enzyme possède un potentiel antibactérien fort intéressant. En conclusion, cette thèse fournit plusieurs pistes attrayantes afin de développer de nouvelles stratégies antibactériennes pour contrer la problématique de résistance aux antibiotiques. / This thesis first presents the critical outcome of antibiotic resistance among emerging and re-emerging bacterial pathogens worldwide. The incessant increase and spread of antibiotic resistance mechanisms compromise the efficiency of available antibacterial therapies and increase the impact of bacterial infections on human mortality and morbidity. This thesis focuses efforts to identify new antibacterial targets in order to develop novel classes of antibacterial agents using the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa as a research model. The first chapter of this thesis reports the exploitation of the cell division proteins FtsZ and FtsA as antibacterial targets. A detailed scientific review is presented along with two articles reporting the synthesis and selection of inhibitors against FtsZ and FtsA. These inhibitors represent potent candidates to develop new classes of antibacterial agents targeting the bacterial cell division process. The second chapter describes the use of the essential bacterial cell wall biosynthesis enzymes MurC, MurD, MurE and MurF as antibacterial targets. A scientific review first summarises the biology of these amide ligase enzymes and three scientific articles report the selection of peptide inhibitors against MurD, MurE and MurF by phage display. The novel mode of action of these inhibitors against the unexploited Mur enzymes can be the basis for future development of antibacterial agents targeting the cell wall biosynthesis pathway by peptidomimetism. The last chapter exposes the antibacterial potential of the phage-encoded endolysin enzymes. A review describes the mode of action and the biology of endolysins as efficient antibacterial agents targeting the integrity of the bacterial cell wall layer. Finally, an article presents the peptidoglycan hydrolytic activity of the P. aeruginosa phage ΦKZ gp144 lytic transglycosylase. This endolysin is able to pass through the bacterial membranes and thus represents a strong candidate for developing new antibacterial therapies against Gram-negative bacteria. In conclusion, this thesis provides various attractive ways to develop new antibacterial strategies and face the problem of antibiotic resistance.

La résistance développée par les bactéries aux antibiotiques est un problème d'échelle mondiale qui a récemment attiré beaucoup d'intérêt. En effet, particulièrement chez les bactéries à Gram-négatif, on constate une depletion rapide de la quantité d'antibiotiques efficaces. De nos jours, les programmes de recherche de nouveaux antibiotiques commencent souvent par le criblage de cibles cellulaires. Les enzymes Mur, impliquées dans la biosynthèse de la paroi, sont uniques aux cellules bactériennes et nécessaires à leur survie. Le présent mémoire décrit l'utilisation des méthodes de bio-informatique structurale pour mettre en lumière un possible mécanisme d'action pour deux inhibiteurs des Mur ligases précédemment découverts : MurDpl etMurFpl. De plus, les recherches ici présentées ont permis de découvrir une grande similarité entre MurDpl et une famille de peptides antimicrobiens naturels, les tigerinines. Leur capacité à pénétrer les cellules bactériennes et la difficulté pour les bactéries de développer une résistance aux peptides antimicrobiens en général en font des composés de départ prometteurs. Nous suggérons que MurD pourrait être une cible intracellulaire des tigerinines et proposons un mécanisme d'action. De plus, par des moyens informatiques, nous évaluons les possibilités de raffiner MurDpl, MurFpl et les tigerinines de façon à augmenter leur activité.

La symbiose est un phénomène ubiquitaire dans la nature et joue un rôle évolutif majeur. Alors que la communauté scientifique reconnaît désormais l’importance des associations symbiotiques dans de nombreux processus biologiques et pathologiques chez les animaux, la compréhension des mécanismes de contrôle, de tolérance et de modulation des populations symbiotiques est un enjeu majeur. Pour aborder ces questions, j’ai étudié l’association entre le charançon Sitophilus et la bactérie intracellulaire Sodalis pierantonius. Sitophilus héberge son endosymbiote dans des cellules spécialisées, les bactériocytes, regroupées en un organe, le bactériome. En retour, S. pierantonius fournit à son hôte des nutriments présents en faibles quantités dans son alimentation, les céréales. S. pierantonius étant immunogène pour son hôte, dans un premier chapitre, j’ai étudié les régulations immunitaires spécifiques au bactériome assurant le maintien de l’homéostasie immunitaire. J’ai dans un premier temps montré que la compartimentalisation des endosymbiotes, limitant les contacts immunitaires avec l’hôte, repose sur l’expression IMD-dépendante d’un peptide antimicrobien, une régulation similaire aux réponses immunitaires aux pathogènes. Ensuite, j’ai montré comment l’immunogénicité des endosymbiotes, via son peptidoglycane, est limitée par des Protéines de Reconnaissance du PeptidoGlycane (PGRP). Le peptidoglycane symbiotique ne semble pas être reconnu dans le bactériome, et sa reconnaissance systémique est contenue par l’action locale de PGRP-LB. Cette protéine clive le peptidoglycane symbiotique, empêchant ainsi l’activation chronique du système immunitaire systémique. Dans un deuxième chapitre, j’ai étudié comment, au cours de la métamorphose, le bactériome se réorganise complètement. Le bactériome larvaire se dissocie, les bactériocytes migrent le long de l’intestin et forment de multiples nouveaux bactériomes. Une approche de dual-RNAseq nous a permis de révéler l’implication à la fois de l’hôte et du symbiote dans ce remodelage morphologique. Les résultats obtenus durant cette thèse montrent l’impact incommensurable des bactéries sur des processus immunitaires et développementaux, et sur l’évolution des animaux en général. / Symbiosis is ubiquitous in nature and plays a crucial role in evolution. As the scientific community is becoming increasingly aware of the importance of such associations in both biological and pathological processes in animals, understanding how symbiotic populations are controlled, tolerated, and modulated, is becoming a major stake. To address these questions, I studied the mutualistic association between the weevil Sitophilus and the intracellular bacterium Sodalis pierantonius. Sitophilus houses S. pierantonius in specialized host cells, the bacteriocytes, which group together in an organ, the bacteriome. In return, S. pierantonius provides its host with nutrients scarecely present in its cereal-based diet. S. pierantonius being immunogenic for its host, I studied in a first chapter how specific bacteriome immune regulations ensure the maintenance of host immune homeostasis. In a first part, I showed that endosymbiont compartmentalization, which limits host-endosymbiont immune contacts, relies on the IMD-dependent expression of one antimicrobial peptide, a regulation similar to that of immune responses in pathogenic conditions. Then, I showed how endosymbiont immunogenicity, via its peptidoglycan, is tamed by PeptidoGlycan Recognition Proteins (PGRPs). While symbiotic peptidoglycan would not be recognized within the bacteriome, its systemic recognition is circumscribed by PGRP-LB local action. PGRP-LB cleaves symbiotic peptidoglycan, thereby preventing a chronical and detrimental activation of the host systemic immunity. In a second chapter, I studied how, during metamorphosis, the bacteriome is completely remodeled. The larval bacteriome dissociates, bacteriocytes migrate along the midgut, and settle in multiple new bacteriomes. A dual-RNAseq approach allowed us to pinpoint both host and symbiont implication in this drastic morphological reorganization. The results obtained during this PhD show the immeasurable impact bacteria bear on host immune and developmental processes, and more generally on animal evolution.