Nous avons déjà démontré que les probiotiques réduisaient l'apoptose observée dans le système limbique après un infarctus du myocarde (IM), suggérant un rôle anti-dépresseur potentiel des probiotiques. Cette étude a été conçue pour déterminer si les probiotiques pouvaient atténuer le comportement dépressif observé après un infarctus du myocarde. Un autre objectif visait à démontrer qu’une altération de la barrière intestinale pourrait avoir lieu lors d’un IM et que les probiotiques pourraient empêcher cette altération de la perméabilité intestinale. Méthodes: Des rats mâles Sprague-Dawley ont reçu des probiotiques (1 milliard de cellules bactériennes vivantes de Lactobacillus helveticus R0052 et Bifidobacterium longum R0175) ou le véhicule tous les jours en dilution dans leur eau, débutant 1 semaine avant l'induction d'une ischémie myocardique. Un infarctus a ensuite été induit chez la moitié des rats, par l'occlusion de l'artère coronaire antérieure gauche (40 minutes) suivie d'une reperfusion. Les rats témoins, l'autre moitié de la cohorte, ont été soumis à la même procédure sans occlusion coronarienne. Une semaine après l'infarctus, les animaux ont été resoumis au traitement préalable jusqu'au moment du sacrifice. Le comportement dépressif a été évalué par trois tests soit: l'interaction sociale, le test de nage forcée et le test d'évitement passif. Résultats: Les résultats obtenus indiquent qu'en absence d'infarctus, les probiotiques n'ont pas d'effet significatif. Toutefois, en dépit de taille similaire IM, des rats traités avec des probiotiques, ont démontré davantage d'interactions sociales et une meilleure performance dans le test de nage forcée et d'évitement passif, comparativement à des rats du groupe IM sans probiotique (p<0,05). Conclusion: Les probiotiques atténuent le comportement dépressif observé après infarctus du myocarde par un mécanisme qui pourrait impliquer l'intégrité des intestins. / We have already shown that probiotics reduce apoptosis in the limbic system after a myocardial infarct, suggesting a potential anti-depressive role of probiotics. This study was conceived to determine if probiotics could lessen the depressive behaviour observed after a myocardial infarction (MI). We tested the hypothesis that probiotics achieve their central effects through changes in the intestinal barrier. Methods: Male Sprague-Dawley rats received probiotics (1 billion live bacteria of Lactobacillus helveticus R0052 and Bifidobacterium longum R0175) or placebo every day dissolved in drinking water , beginning one week before induction of myocardial ischemia. An infarct has been induced on half of the cohort, by the occlusion left anterior coronary artery (40 minutes) followed by reperfusion. The other half was subjected to the same procedure without coronary occlusion. One week after the infarction, the animals received probiotic treatment until sacrifice after 2 weeks. The depressive behaviour was evaluated by three tests: social interaction, forced swim and foot shock. Results: The obtained results indicate that in the absence of infarction, probiotics have no significant effect. Even though they are of the same MI gravity, the rats treated with the probiotics have shown more social interaction and have a better performance in the forced swim and foot shock tests compared to the untreated MI rats (p<0,05). Conclusion: Probiotics diminish the depressive behaviour observed after a myocardial infarction by a mechanism which could implicate the integrity of the intestine barrier.

L'obésité est caractérisée par un état inflammatoire chronique dit " à bas bruit ", se traduisant par l'augmentation des taux plasmatiques de facteurs inflammatoires qui contribuent au développement des complications métaboliques telles que le diabète de type 2 et la résistance à l'insuline.L'inflammation chronique est initiée par l'accumulation séquentielle et finement régulée de cellules immunes dans le tissu adipeux blanc, contribuant à créer un microenvironnement inflammatoire qui altère la physiologie et l'homéostasie du tissu. Une meilleure compréhension : 1) des mécanismes contrôlant les altérations de la composition en cellules immunes du tissu adipeux blanc et 2) du rôle de ces cellules dans la fonction des principaux tissus métaboliques, pourrait, à terme, permettre de proposer de nouvelles voies thérapeutiques d'immuno-intervention dans le traitement des complications métaboliques associées à l'obésité. Durant mon parcours de thèse, j'ai étudié les conséquences métaboliques et immunologiques du traitement de souris obèses par un agent immuno-modulateur : la rapamycine, ainsi que par des probiotiques ayant des propriétés anti-inflammatoires.Partie 1 : Etude des effets de la rapamycine sur la réponse inflammatoire et l'homéostasie énergétique chez la souris obèse.Cette étude représente la partie principale de mon travail de thèse. L'objectif de mon projet de thèse était de définir les conséquences de l'administration prolongée de rapamycine (ou Sirolimus) sur l'inflammation du tissu adipeux blanc et le métabolisme glucidique de souris obèses. La rapamycine est un inhibiteur spécifique de la voie du mechanistic target of rapamycin (mTOR) possédant des propriétés immunosuppressives et antiprolifératives et qui est fréquemment utilisé chez les patients transplantés afin d'éviter le rejet du greffon. Cependant, la rapamycine a été décrite comme possédant un potentiel diabétogène et pro-inflammatoire : en effet, certains patients traités développent un diabète post-transplantation et sont plus susceptibles de présenter des pathologies inflammatoires et ceci, malgré une perte de poids. Les objectifs de notre étude étaient de : 1) Déterminer les conséquences métaboliques (bénéfiques ou délétères) de l'administration de rapamycine et 2) Définir le profil inflammatoire des souris obèses traitées, notamment dans le tissu adipeux blanc.Partie 2 : Etude des effets des probiotiques sur le développement de l'obésité et la résistance à l'insuline chez la souris obèse.Les effets des probiotiques sur le développement de l'obésité et ses complications métaboliques et immunologiques associées sont contradictoires et restent donc à clarifier. Certaines études ont montré des effets obésogènes de certains probiotiques tandis que d'autres travaux décrivent des effets bénéfiques sur l'homéostasie énergétique. Les objectifs de notre étude étaient de : 1) Déterminer les conséquences métaboliques et immunologiques de l'ingestion prolongée de certaines souches (ou combinaison de souches) de probiotiques dans un modèle de souris obèses et 2) Définir les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-tendant les effets de probiotiques sur le développement de l'obésité et de l'inflammation associée.

Des études récentes ont montré que le microbiote participe à l’homéostasie intestinale en contribuant au développement morphologique, à l’éducation du système immunitaire, aux mécanismes de défense de l’hôte et à la régulation du métabolisme. Une dysbiose de ce microbiote ainsi qu’une réduction de la diversité bactérienne a été observé dans diverses pathologies chroniques telles que les maladies inflammatoires chroniques (MICI) et l’obésité. Le microbiote constitue donc une cible thérapeutique de choix dans la prise en charge de ces maladies chroniques. Les probiotiques, microorganismes bénéfiques pour l’hôte représentent une alternative intéressante, mais dont les critères de sélection nécessitent d’être améliorés.Dans une première étude, nous avons pu mettre en évidence les propriétés bénéfiques d’un mélange de deux probiotiques comprenant un bifide et un lactobacille dans un modèle murin d’obésité résultant d’une alimentation riche en graisses (Alard et al, 2016). Ce mélange probiotique a réduit significativement la prise de poids, amélioré les paramètres inflammatoires et métaboliques dont l’insulino-résistance, et augmenté l’expression intestinale des récepteurs aux acides gras à chaine courte (AGCC). Il a également favorisé dans un système d’intestin artificiel la production de butyrate et propionate ; principaux AGCCs. Les effets protecteurs ont été associés à l’amélioration de la dysbiose du microbiote, notamment la restauration de l’abondance d’Akkermansia muciniphila.L’objectif principal de cette thèse a été ensuite de sélectionner au sein d’une collection de 23 souches bactériennes provenant de la société PiLèJe, une ou plusieurs souche(s) probiotique(s) possédant des propriétés protectrices contre les MICI et l’obésité. Les propriétés immuno-modulatrices des souches ainsi que leur capacité à renforcer la barrière intestinale ont été étudiées in vitro à l’aide cellules mononuclées sanguines humaines, puis dans un modèle in vitro de perméabilité membranaire, induite par la sensibilisation d’une monocouche de cellules Caco-2 par de l’eau oxygénée. Six souches ont été sélectionnées, cinq souches induisant de forts niveaux de la cytokine anti-inflammatoire IL-10 et capables de restaurer la barrière intestinale et une souche capable de renforcer fortement cette barrière. Ces souches ont été ensuite évaluées en modèles in vivo de colite chronique et aigüe induite par du TNBS (2,4,6 trinitrobenzene sulfonic acid). De façon intéressante les souches protégeant en colite aigüe ne protègent pas aussi efficacement en colite chronique et inversement.Nous avons poursuivi la sélection de souches ou mélanges de souches dans le contexte de l’obésité et des maladies métaboliques associées. Nous avons utilisé les mêmes critères que précédemment (capacités anti-inflammatoires et à restaurer la barrière intestinale) complétés par l’étude de la capacité des souches à limiter l’accumulation des lipides dans un modèle in vitro de différenciation adipocytaire basé sur l’utilisation de la lignée 3T3-L1 et à induire la sécrétion de peptides entéro-endocrines impliqués notamment dans la satiété par l’utilisation de la lignée murine de cellules entéro-endocrine STC-1. Trois mélanges de souches et une souche seule ont été sélectionnées et évaluées dans un modèle murin d’obésité induite par un régime hyperlipidique à 45% de gras. Nous avons pu mettre en évidence des capacités positives d’un mélange de deux souches et d’une souche seule à réduire la prise de poids, ainsi que l’inflammation dans le tissu adipeux.Ces résultats indiquent que des criblages in vitro basés sur l’étude des propriétés immunomodulatrices, des capacités à restaurer la barrière, à diminuer l’accumulation des lipides et à induire des peptides de satiété, permettent une pré-sélection de souches ou mélanges de souches ayant un effet protecteur et démontrent à nouveau que les capacités bénéfiques des probiotiques sont souche-dépendantes et spécifiques des modèles ciblés. / Recent studies have reported that the microbiota is involved in intestinal homeostasis by contributing to the morphological development, the education of the immune system, the mechanisms of defense, and to metabolic regulation. Dysbiosis of this microbiota as well as reduction in bacterial diversity has been observed in various chronic pathologies such as chronic inflammatory diseases (IBD) and obesity. The microbiota thus constitutes a therapeutic target of choice in the management of these chronic diseases. Probiotics, which are beneficial microorganisms for the host represent therefore an interesting alternative, however their selection criteria need to be improved.In a first study, we were able to highlight the beneficial properties of a mixture of two probiotics comprising a bifidobacteria and a lactobacilli, in a murine model of high fat diet (HFD)-induced obesity (Alard et al., 2016). This probiotic mixture significantly reduced weight gain, improved inflammatory and metabolic parameters including insulin resistance, and increased intestinal expression of receptors involved in short-chain fatty acid (AGCC) recognition. It also promoted in an artificial intestinal system the production of butyrate and propionate, the two main AGCCs. The protective effects were associated with the improvement of microbiota dysbiosis, in particular the restoration of the abundance of Akkermansia muciniphila.The main objective of this thesis was then to select within a collection of 23 bacterial strains provided by PiLèJe, one or more probiotic strain (s) possessing protective properties against IBD and obesity. Immunomodulatory properties of the strains and their ability to strengthen the intestinal barrier were studied in vitro using human mononuclear blood cells and an in vitro model of epithelial permeability induced by the sensitization of a Caco-2 cells monolayer with hydrogen peroxide. Six strains were selected, five strains inducing high levels of the anti-inflammatory cytokine IL-10 and capable of restoring the intestinal barrier and a strain capable of strongly reinforcing this barrier. These strains were then evaluated in in vivo models of TNBS (2,4,6 trinitrobenzene sulfonic acid)-induced chronic and acute colitis. Interestingly, strains able to rescue mice from acute colitis did not protect as efficiently in chronic colitis and vice versa.The selection of strains or mixtures was then pursued in the context of obesity and associated metabolic diseases. We used the same criteria as previously (anti-inflammatory capacities and to restore the intestinal barrier) in addition with the capacity of the strains to limit the accumulation of lipids in an in vitro model of adipocyte differentiation based on the use of the 3T3-L1 cell line and to induce the secretion of entero-endocrine peptides, notably involved in satiety, by the use of the murine STC-1 entero-endocrine cell line. Three mixtures and one single strain were selected and evaluated in a mouse model of obesity induced by 45% HFD diet. We demonstrated the positive capacities of a mixture composed of two strains and the single strain to reduce weight gain, as well as adipose tissue inflammation.These results indicate that in vitro screenings based on the immunomodulatory properties, the capacity to restore the gut barrier, to decrease lipid accumulation and to induce gut peptides allow pre-selection of strains or mixtures exhibiting protective effects and demonstrate that the beneficial capacities of probiotics are strain-dependent and specific to the targeted models.

Depuis plusieurs années, il s’avère de plus en plus clair que le microbiote digestif a un impact remarquable sur la santé humaine. Il est affecté par de nombreux facteurs dont l’alimentation. En effet, en fonction du macronutriment majoritaire d’un régime alimentaire, certaines populations et fonctions bactériennes sont stimulées ou inhibées. Plusieurs pathologies de l’intestin ou liées à des troubles nutritionnels ou métaboliques ont un lien causal avec une altération du microbiote digestif parmi lesquelles la malnutrition sévère aigue. En effet, il a été récemment montré que le microbiote digestif des enfants malnutris était différent et colonisé par des Proteobacteria, des Enterococci, des bacilles Gram-négatifs et des espèces pathogènes. Au cours de nos travaux, une dysbiose est également observée chez nos patients malnutris par métagénomique et par culturomics avec un enrichissement en bactéries aérobies, en Proteobacteria et en espèces potentiellement pathogènes telles que Streptococcus gallolyticus et une perte notable en bactéries anaérobies associée à une perte de la capacité antioxydante du tractus gastro-intestinal révélée par une absence totale de Methanobrevibacter smitii, archeae méthanogène et un des procaryotes les plus sensibles à l’oxygène du tractus gastro-intestinal ainsi que un potentiel redox fécal accru. De plus, une perte de la diversité globale, connue et inconnue, est observée. Enfin, par culturomics et métagénomique, nous avons établi un répertoire des bactéries manquantes chez les malnutris dont treize présentent un potentiel probiotique et pourront être testées comme probiotiques dans un modèle expérimental dans un futur proche. / For the last decade, it has become increasingly clear that the gut microbiota has a tremendous impact on human health. It is affected by several factors among which diet that has a big impact. In fact, according to the major macronutrient in a diet type, specific bacterial populations and functions are stimulated or inhibited. Several pathologies of the gut or linked to nutritional or metabolic disorders among which severe acute malnutrition are causally linked to an alteration of the diversity of the human gut microbiota. In fact, it has recently been shown by several studies that the gut microbiota of malnourished patients was different and colonized by Proteobacteria, Enterococci, Gram-negative bacilli and pathogenic species. The analysis of our data regarding the fecal microbiota of children afflicted with severe acute malnutrition from Niger and Senegal showed a dysbiosis observed through metagenomics and culturomics with an increase of aerobic bacteria, Proteobacteria and pathogenic species such as Streptococcus gallolyticus, and a depletion of anaerobic species associated with a loss of the antioxidant capacity of the gastro-intestinal tract exhibited by a total absence of Methanobrevibacter smithii, a methanogenic archaeon and one the most oxygen sensitive prokaryote of the gut microbiota alongside an increased fecal redox potential. Moreover, a loss of the overall diversity, known and unknown, was observed. Finally, through culturomics and metagenomics, we were able to identify a repertoire of missing microbes in malnourished children among which thirteen presented a probiotic potential and will be tested as such in an experimental model in the near future.

Les hépatopathies métaboliques regroupent les maladies non alcooliques du foie (NAFLD) et les maladies alcooliques du foie (MAF) causées respectivement par l’obésité ou une consommation excessive d’alcool. Ces pathologies vont de la simple stéatose à des formes aggravées pouvant aller jusqu’au carcinome hépatocellulaire. D’autres facteurs que le surpoids ou l’abus d’alcool jouent un rôle dans la susceptibilité des patients à développer une NAFLD ou une MAF. Cette thèse a pour objectif de clarifier et d'étudier les mécanismes et les facteurs participant à l’installation de l’inflammation dans ces deux pathologies. Mes travaux ont porté d’une part sur le rôle de la cellule de Kupffer dans les étapes précoces de la NAFLD et d’autre part sur l’étude du microbiote intestinal comme cofacteur déclenchant de la MAF. La cellule de Kupffer lors de la stéatose, étape précoce de la NAFLD, présente une dérégulation de son homéostasie lipidique qui participe à son phénotype pro-inflammatoire et favorise l’inflammation hépatique. L’impact du fructose, largement utilisé dans notre alimentation actuelle, a été étudié et aggrave l’inflammation hépatique lors d’un régime hyperlipidique et ceci est associé à une dysbiose spécifique. Dans la MAF, une dysbiose intestinale, une diminution des Bacteroides, a été associée aux lésions hépatiques dans un modèle murin d’alcoolisation. L‘utilisation de traitements permettant de maintenir cette population à des taux élevés a corrigé cette dysbiose et protégé les animaux face aux lésions hépatiques. Ces travaux permettent d‘envisager le MI comme une cible prometteuse permettant de contrôler l’évolution des hépatopathies métaboliques vers des formes sévères. / Metabolic hepatopathies is including Non Alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD) and Alcoholic Liver Disease (ALD) due to an excessive consumption of alimentation or alcohol. The pathologies range from simple steatosis to aggravated forms until hepatocellular carcinoma. Other factors than overweight or alcohol abuse play a role in sensitivity of patients to develop NAFLD or ALD. The aim of this thesis is to clarify and study the mechanisms and factors that lead to the installation of inflammation in those pathologies. My work covered in part on the role of Kupffer cell in the early stages of NAFLD and secondly on the study of intestinal microbiota as a cofactor triggering the MAF.The Kupffer cell role in steatosis, the early stages of NAFLD, showed a deregulation of its lipid homeostasis involved in the pro-inflammatory phenotype and promotes liver inflammation. The impact of fructose, widely used in our current diet, was studied and worsening liver inflammation during high fat diet. This is associated with a specific dysbiosis. In ALD, intestinal dysbiosis, a decrease of Bacteroides, leading to liver damage has been established. The use of treatments to maintain this population with high levels corrected the dysbiosis and has protected animals against liver damages. Both works on the NAFLD and ALD establish MI is a promising target to control the evolution of metabolic liver diseases toward aggravated forms.

Le microbiote intestinal joue un rôle important dans la santé des chiens. Les changements dans la composition du microbiote conduisent au déséquilibre de ces micro-organismes qui est appelé dysbiose. Les objectifs de cette étude étaient d’évaluer l’impact de l’administration orale de Saccharomyces cerevisiae sur le microbiote fécal des chiens en bonne santé et d’évaluer le potentiel de Saccharomyces cerevisiae dans la prévention de la dysbiose induite par les antibiotiques. Les chiens ont été divisés en un groupe témoin (n=10) et un groupe probiotique (n=10). Le groupe probiotique a reçu 1 g/kg de S. cerevisiae par jour de D0 à D31. Les deux groupes ont reçu 15 mg/kg de métronidazole par voie orale toutes les 12h, de D11 à D17. Des écouvillons fécaux ont été prélevés sur les échantillons D0, 3, 11, 17, 20, 24 et 31 pour analyse du microbiote. Du sérum sanguin a été prélevé sur D0 et D24 pour des cytokines IL-2, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IFN-Υ et TNF-α. Le séquençage de l’ADN pour l’analyse du microbiote a été effectué à l’aide de la plateforme Illumina MiSeq et les données ont été analysées à l’aide du logiciel Mothur. La supplémentation en S. cerevisiae a été associée à des changements dans la composition du microbiote après 3 jours (p-value=0,002). Comme on pouvait s’y attendre, le métronidazole a considérablement modifié la composition du microbiote des deux groupes à partir de D11 jusqu’à D17 (valeur p < 0,001). Même si les deux groupes ont changé de façon marquée de D11 à D17, il y avait une différence significative entre les groupes de D17 (p-value=0,012) et de D20 (p-value=0,036), suggérant que le probiotique utilisé a la capacité de moduler le microbiote des chiens confrontés à la dysbiose. Il n’y avait pas de différence significative entre les groupes pour le D24 (p-value=0,388), mais pour le D31, les chiens du groupe probiotique ressemblaient à leur microbiote de référence, tandis que certains animaux du groupe témoin demeuraient dans l’état dysbiotique (p-value=0,002). Le TNF-α avait considérablement diminué dans le groupe des probiotiques à partir de D0 jusqu’à D24 (p-value=0,002). La quantité de TNF-α observée dans le groupe témoin par rapport au groupe probiotique de D24 était également significativement plus élevée (p-value=0,04). Il n’y avait aucune différence significative entre les autres cytokines mesurées dans le sang. On a également observé qu’un sous-ensemble des échantillons de référence (avant la supplémentation en probiotiques) présentait une abondance plus élevée de pathobiogènes (bactéries potentiellement pathogènes comme Escherichia, Helicobacter et Pseudomonadaceae)., tandis que les autres chiens avaient une plus grande abondance d’organismes bénéfiques (tels que Fusobacteriaceae, Bacteroides, Faecalibacillus, Bacterioidaceae, et Ruminococcaceae). Trois jours après la supplémentation en probiotiques, les chiens transportant plus de pathobiogènes se sont rapprochés d’un profil microbiote plus sain. En conclusion, on a observé que l’utilisation de S. cerevisiae était associée à des changements dans la composition du microbiote chez un groupe de chiens malades. Il a également été observé que la supplémentation avec S. cerevisiae a été en mesure de moduler les changements dans le microbiote intestinal pendant la dysbiose induite par les antibiotiques chez les chiens. Mots clés : Saccharomyces cerevisiae, manipulation du microbiote, microbiote intestinal du chien, antibiotiques. / The gut microbiota plays an important role in the health of dogs. The changes in the microbiota composition lead to the imbalance of these microorganisms which is called dysbiosis. The objectives of this study were to evaluate the impact of oral administration of Saccharomyces cerevisiae on the fecal microbiota of healthy dogs and to evaluate the potential of S. cerevisiae in preventing dysbiosis induced by antibiotics. Dogs were divided in a control (n=10) and a probiotic group (n=10). The probiotic group received 1 g/kg of S. cerevisiae per day from D0 to D31. Both groups were given oral metronidazole 15 mg/kg every 12h from D11 to D17. Fecal swabs were collected on D0, 3, 11, 17, 20, 24, and 31 for microbiota analysis. Blood serum was collected on D0 and D24 for measurements of cytokines IL-2, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IFN-Υ, and TNF-α. DNA sequencing for microbiota analysis was performed using the Illumina MiSeq platform and data was analyzed using the software Mothur. Supplementation with S. cerevisiae was associated with changes in the microbiota composition after 3 days (p-value=0.002). As expected, metronidazole markedly changed the microbiota composition of both groups from D11 to D17 (p-value<0.001). Even though both groups changed markedly from D11 to D17, there was a significant difference between groups on D17 (p-value=0.012) and on D20 (p-value=0.036), suggesting that the probiotic used has the capacity to modulate the microbiota of dogs facing dysbiosis. There was no significant difference between groups on D24 (p-value=0.388) but on D31, dogs from the probiotic group resembled their baseline microbiota while some animals from the control group remained in the dysbiotic state (p-value=0.002). TNF-α was significantly decreased in the probiotic group from D0 to D24 (p-value=0.002). The amount of observed TNF-α in the control group compared to the probiotic group on D24 was also significantly higher (p-value=0.04). There were no significant differences in the other measured cytokines from the blood. It was also observed that a subset of the dogs at baseline (before probiotic supplementation) carried higher abundances of pathobionts (potentially pathogenic bacteria such as Escherichia, Helicobacter, and Pseudomonadaceae), while the other dogs had higher abundances of beneficial organisms (such as Fusobacteriaceae, Bacteroides, Faecalibacillus, Bacterioidaceae, and Ruminococcaceae). Three days after probiotic supplementation, dogs carrying more pathobionts converted into a healthier microbiota profile. In conclusion, the use of S. cerevisiae was associated with beneficial shifts in the microbiota in a group of heathy dogs and the supplementation was able to modulate the dysbiosis caused by the use of antibiotics. Keywords: Probiotics, microbiota manipulation, intestinal dysbiosis, canine microbiome, antibiotics.

Afin de stabiliser le microbiote intestinal et prévenir ou traiter les infections entériques, il est suggéré depuis des décennies d’utiliser certaines bactéries lactiques dites ‘probiotiques’. La consommation de ces bactéries, qui sont des composants normaux du microbiote intestinal, aurait des effets bénéfiques sur la santé. Cependant, leur éventuel rôle prophylactique ou thérapeutique n’a été que très peu étudié. Dans une première partie, cinq bifidobactéries probiotiques isolées de fèces de nouveaux-nés ont été sélectionnées et caractérisées. Parmi celles-ci, une souche de Bifidobacterium thermacidophilum (RBL71) démontrant une forte résistance aux conditions retrouvées dans le tractus intestinal, une forte adhésion aux cellules intestinales Caco-2 et une inhibition de l’adhésion d’Escherichia coli O157:H7 (50%) aux cellules Caco-2 a été administrée par voie orale à des souris BALB/c. Ce gavage probiotique avant infection à E. coli O157:H7 a diminué les comptes fécaux de ce pathogène ainsi que les dommages histologiques intestinaux comparativement au groupe témoin. Une plus forte production d’anticorps spécifiques anti-E. coli O157:H7 a également été détectée chez les souris recevant la souche probiotique. Dans une seconde partie, l’efficacité de trois autres souches de bifidobactéries a été vérifiée contre des entéropathogènes viraux. Une souche de B. thermophilum (RBL67) démontrant la plus forte inhibition de l’attachement du rotavirus (98%) aux cellules intestinales Caco-2 et HT-29 a été administrée par voie orale à des souris néonatales CD-1 infectées par un rotavirus. La concentration de virus dans le contenu intestinal était significativement moins élevée à 48 heures post-infection chez le groupe recevant des probiotiques avant infection par rapport au groupe témoin. De plus, la durée de la diarrhée a été plus courte et une production d’anticorps spécifiques anti-rotavirus a été détectée chez les souris recevant des probiotiques avant l’infection. Ces résultats suggèrent que la souche RBL67 pourrait avoir un impact positif sur l’évolution des infections causées par des pathogènes viraux invasifs tel que rotavirus et que la souche RBL71 pourrait ainsi jouer un rôle dans la prévention ou le traitement d’infections entériques aux pathogènes bactériens non invasifs tel que E. coli O157:H7. Dans ces deux cas, l’inhibition de l’adhésion du pathogène serait le mécanisme d’action le plus probable. Cette démonstration de l’activité de ces nouvelles souches de bifidobactéries d’origine humaine contre E. coli O157:H7 et rotavirus, en interférant sur le mécanisme d’infection de ces entéropathogènes, soutient leur utilisation potentielle chez l’humain pour prévenir les infections entériques transmises par voie orale. / For decades, the use of certain lactic acid bacteria as so-called probiotics has been suggested in order to stabilize the intestinal microbiota and thus prevent or treat enteric infections. Consumption of these bacteria, which are normal components of human intestinal microbiota, is reputed to be beneficial to health. However, their possible role as therapeutic or prophylactic agents has been studied very little. Five probiotic bifidobacteria isolated from the feces of newborn infants were first selected and characterized. Among these, a strain of Bifidobacterium thermacidophilum (called RBL71) demonstrating strong resistance to the conditions prevailing in the digestive tract, strong adhesion to Caco-2 intestinal cells and inhibition of the adhesion of Escherichia coli O157:H7 (50%) to Caco-2 cells was administered via the oral route to BALB/c mice. Mice thus treated before challenge had reduced fecal counts of E. coli O157:H7 and less intestinal histological damage than the control group. Greater production of O157:H7-specific antibody was detected in mice receiving the probiotic. In a second study, the effectiveness of three other strains of bifidobacteria against viral enteropathogens was examined. A strain of B. thermophilum (called RBL67) demonstrating the strongest inhibition (98%) of rotavirus attachment to Caco-2 and HT-29 intestinal cells was administered via the oral route to neonatal CD-1 mice infected with rotavirus. The viral concentration of the intestinal contents 48 hours after infection was significantly lower in the probiotic-treated group than in the control group. In addition, the diarrhea was of shorter duration and rotavirus-specific antibody production was detected in the mice receiving the probiotic before infection. These results suggest that strain RBL67 has a positive impact on the evolution of infections by invasive viral pathogens such as rotavirus and that strain RBL71 could thus have a role to play in the prevention or treatment of enteric infections by non-invasive bacterial pathogens such as E. coli O157:H7. In both cases, inhibition of adhesion of the pathogen seems to be a plausible mechanism of action. This demonstration of the activities of these new bifidobacterial strains of human origin against E. coli O157:H7 and rotavirus suggests their potential for interfering with the mechanism of infection of enteropathogens and supports their use in humans as possible agents for preventing enteric infections transmitted by the oral route.

Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida est une bactérie à Gram négatif responsable de la furonculose, une infection opportuniste des salmonidés d'élevage représentant en moyenne de 30 à 60 % des diagnostics annuels posés au Québec chez l'Omble de fontaine aquicole (Salvelinus fontinalis). Les méthodes de traitement actuelles contre la furonculose reposent essentiellement sur l'antibiothérapie et l'immunoprophylaxie. Cependant, l'usage intensif d'antibiotiques en aquaculture contribue à l'émergence de souches pathogènes d'A. salmonicida antibiorésistantes (certaines résistant à jusqu'à 8 antibiotiques). De plus, les effets secondaires associés à l'antibiothérapie et la vaccination peuvent causer des altérations maladaptives des interactions hôte-microbiote, en défaveur des bactéries résidentes de l'hôte qui contribuent à la résistance aux infections. C'est pourquoi l'administration de symbiontes bactériens endogènes à des hôtes sensibles en tant que traitement probiotique semble être une solution prometteuse. L'objectif de ce projet de maîtrise était d'initier la recherche et le développement d'un traitement à base de probiotiques endogènes pour prévenir et traiter la furonculose chez l'Omble de fontaine. Dans le cadre de ce projet, des souches de Pseudomonas spp. endogènes de l'Omble de fontaine ont été découvertes sur la base de leur effet d'antagonisme marqué et inductible vis-à-vis A. salmonicida. L'analyse bio-informatique du génome de ces souches a permis de prédire qu'elles appartiennent à l'espèce P. fluorescens, qu'elles sont a priori non pathogènes et qu'elles ne portent aucun gène horizontalement transférable de résistance à des antibiotiques homologués au Canada pour usage en aquaculture. Ces souches seraient donc des candidats probiotiques prometteurs pour prévenir et traiter la furonculose chez l'Omble de fontaine. / Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida is a Gram-negative bacterium causing furunculosis, an opportunistic disease of farmed salmonids that accounts for 30 to 60% of yearly diagnoses emitted for the brook charr (Salvelinus fontinalis) in the Quebec province, Canada. Current treatment methods against furunculosis include antibiotherapy and immunoprophylaxis. However, the intensive use of antimicrobials in aquaculture contributes to the emergence of resistant A. salmonicida strains (some of which can resist up to 8 antimicrobials). Moreover, the adverse effects of antibiotherapy and vaccination may cause maladaptive changes in host-microbiota interactions, in disfavour of resident bacteria that contribute to enhance disease resistance. Therefore, using bacterial symbionts as a probiotic treatment appears to be a promising solution to treat furunculosis. The purpose of this Master's project was to pioneer research and development of an endogenous probiotic-based treatment strategy for brook charr against furunculosis. In this project, endogenous Pseudomonas spp. strains from brook charr were identified on the basis of their strong and inducible in vitro antagonistic effect against A. salmonicida. Bioinformatic analyses of those strains' genome sequence predicted that: (i) they belong to the P. fluorescens species group, (ii) they are non-pathogenic a priori, and (iii) they harbor no horizontally-transferable genes that confer resistance to antibiotics approved for use in aquaculture in Canada. These P. fluorescens strains therefore are promising probiotic candidates for in vivo trials on live brook charr.

L'Infarctus du myocarde (IM) provoque, chez le rat, une augmentation de l'apoptose dans le système limbique en plus d'induire des symptômes qui s'apparentent à la dépression chez l'humain. Nous avons démontré qu'une diète élevée en oméga-3 ou la prise de probiotiques pouvaient être efficaces pour réduire ces effets si ces interventions débutaient avant l'induction de l'ischémie myocardique. Cette étude a pour objectif de déterminer l'efficacité de ces interventions si elles débutent après l'ischémie myocardique. L’IM a été induit chez le rat mâle Sprague-Dawley par l’occlusion de l’artère coronaire descendante antérieure gauche pendant 40 minutes. À la suite de l’ischémie, les rats ont reçu des probiotiques (1 billion de bactéries vivantes de L. helveticus R0052 et de B. longum R0175) ou un véhicule dans leur eau de boisson en présence d'une diète élevée ou faible en oméga-3. À 3 jours post-IM, l’activité enzymatique de la caspase-3 et le nombre de cellules dUTP nick-end labelling (TUNEL) positives sont diminués dans les régions CA1 et le corps godronné de l’hippocampe ainsi que dans l’amygdale en présence de la diète élevée en oméga-3. La prise de probiotiques atténue également l’activité de la caspase-3 et le nombre de cellules TUNEL positives dans le corps godronné et l’amygdale médiane. À 2 semaines post-IM, le comportement dépressif évalué par 3 tests comportementaux (test d’interaction sociale, test de nage forcée et test d’évitement passif) a été observé chez le groupe recevant la diète faible en oméga-3 sans probiotiques et le comportement dépressif a été atténué avec la diète élevée en oméga-3 et/ou la prise de probiotiques. Les probiotiques ont augmenté les niveaux plasmatiques d’interleukine-4 (IL- 4) tandis que la diète élevée en oméga-3 a montré une diminution de la protéine chimiotactique monocytaire 1 (MCP-1). Ces résultats indiquent qu’une diète élevée en oméga-3 ou la prise de probiotiques, débutant à la suite de l’IM, s’avèrent bénéfiques pour atténuer la dépression et l’apoptose dans le système limbique. / Proinflammatory cytokines play a central role in depressive-like behavior and apoptosis in the limbic system after myocardial infarction (MI). Polyunsaturated fatty acids (PUFA) omega-3 diet or the combination of Lactobacillus helveticus R0052 and Bifidobacterium longum R0175 probiotics, when given before ischemic period, reduce circulating proinflammatory cytokines as well as apoptosis in the limbic system. This study was designed to determine if the same nutritional interventions maintain their beneficial effects when started after the onset of the reperfusion period and attenuate depressive-like behavior. MI was induced by the occlusion of the left anterior descending coronary artery for 40 minutes in rats. After the onset of reperfusion, animals were fed with a high or low PUFA omega-3 diet, combined or not with 1 billion live bacteria of L. helveticus R0052 and B. longum R0175. At 3 days post-MI, caspase-3 enzymatic activities and terminal dUTP nickend labelling (TUNEL)-positive cells were decreased in the CA1, dentate gyrus and amygdala with the high PUFA omega-3 diet as compared to the other diet. Probiotics attenuated caspase-3 activity and TUNEL-positive cells in the dentate gyrus and the medial amygdala. At 2 weeks post-MI, depressive-like behaviour, evaluated by 3 behavioural tests (social interaction, passive avoidance and forced swim test), was observed in the low PUFA omega-3 diet without probiotics and this behavior was attenuated with the high PUFA omega-3 diet or/and probiotics. Probiotics increased interleukin-4 plasmatic concentrations while high PUFA omega-3 diet decreased monocyte chemotactic protein 1 (MCP-1). These results indicate that a high PUFA omega-3 diet or the administration of probiotics, starting iii after the onset of reperfusion, are beneficial to attenuate post-MI depression and apoptosis in the limbic system.

Nous avons démontré la présence d'apoptose dans le système limbique suivant un infarctus du myocarde. Cette mort cellulaire serait partiellement reliée à l'augmentation de cytokines pro-inflammatoires. Des études démontrent que certains probiotiques ont des effets bénéfiques en diminuant le ratio de cytokines pro/anti-inflammatoires. La prise de probiotiques en prévention, avant l’occlusion d’une artère coronarienne, pourrait-elle diminuer l’apoptose dans le système limbique? Méthodes : La combinaison de probiotiques Lactobacillus helveticus R0052 et Bifidobacterium longum R0175 ou son véhicule fut additionné dans l’eau des rats pendant 28 jours consécutifs. Un infarctus du myocarde fut provoqué par l’occlusion de l’artère coronaire gauche. Après 40 minutes d'occlusion, les régions ischémiques ont été reperfusées pour 72 heures. Les animaux furent sacrifiés et la taille de l'infarctus mesurée. L'amygdale et l'hippocampe furent prélevés pour déterminer l'activité de la caspase-3 (pro-apoptotique), le ratio Bax/Bcl2(proapoptotique/ anti-apoptotique) et l'activité d'Akt (survie cellulaire). Résultats : La taille de l’infarctus n'est pas diminuée dans le groupe probiotique (45% de la région à risque)comparé au groupe placebo. Nos marqueurs d’apoptose démontrent une diminution dans les régions du gyrus denté, de l’amygdale latérale et médiane dans le groupe probiotique par rapport au placebo. L’activité de la caspase-3 et le ratio Bax:Bcl2 furent réduits dans le groupe probiotique de 50% et 40% respectivement (p < 0.05) et phosphorylation d’Akt fut augmentée de 35% (p<0.05). Aucune différence fut observée pour les régions Ca1 et Ca3. Conclusion : La combinaison de probiotiques utilisée réduit l’apoptose dans différentes régions du système limbique 72 heures après un IM. / Apoptosis is observed in limbic system after a myocardial infarction (MI). This cell death is due to the release of pro-inflammatory cytokines. Since probiotics reduce the pro/anti-inflammatory cytokine ratio, we hypothesise that probiotics will lessen apoptosis in the limbic system following MI. Methods: Rats were given probiotics or placebo for 4 consecutive weeks. Rat in the probiotic group received a daily dose of over 1 billion live bacterial cells of Lactobacillus helveticus R0052 and Bifidobacterium longum R0175 in combination. A MI was then induced in anesthetised rats by a 40-minute occlusion of the left anterior coronary artery followed by a 72 hours of reperfusion. Infarct size was measured and apoptosis was determined in the amygdala and hippocampus in both groups. Results: Infarct size was not diminished in the probiotic group (45% of the risk area), apoptosis was lessened in the dentate gyrus (DG), the lateral (LA) and medial (MA)amygdala compared to the placebo group. Caspase-3 and Bax/Bcl2 ratio were reduced in the probiotic group by about 50% and 40% respectively. Akt activity was increased by 35% in these regions. No difference was observed in the hippocampus Ca1 and Ca3 regions. Conclusion: This probiotic combination can reduce the apoptosis found in specific regions of the limbic system following a MI, which may have significance for post-MI depression.