Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La maladie de Crohn (MC) est une affection inflammatoire chronique du tube digestif dont l’étiologie est multifactorielle. Les lésions intestinales des patients atteints de MC sont anormalement colonisées par des souches pathogènes d’Escherichia coli appartenant au pathovar AIEC pour «Adherent-Invasive Escherichia coli ». Ces souches sont capables d’adhérer et d’envahir les cellules épithéliales intestinales, et ont la capacité de survivre et de se multiplier en macrophages en induisant une synthèse intense de cytokines pro-inflammatoires. Les AIEC pourraient ainsi être impliquées dans l’induction et/ou l’entretien de l’état inflammatoire de la muqueuse intestinale.L’objectif de ce travail est d’identifier les déterminants bactériens des AIEC qui vont intervenir dans les étapes précoces de l’implantation des AIEC au niveau intestinal et de définir quel est le rôle des facteurs micro-environnementaux de l’hôte dans cette implantation.Nous montrons que l’AIEC LF82 possède une activité mucinolytique qui est portée par le gène vat-AIEC et qui favorise la traversée du mucus et la colonisation intestinale. Nous avons retrouvé ce gène chez 42% des souches AIEC isolées de patients atteints de MC, et chez 97% des souches AIEC appartenant au phylogroupe B2. Par ailleurs, nous avons montré que les sels biliaires augmentent l’expression de cette mucinase.Nous avons ensuite étudié l’influence des sels biliaires sur l’expression globale des gènes de la souche LF82. Les sels biliaires modifient profondément le métabolisme de la souche, induisant une diminution globale des voies de biosynthèse (protéines, lipides) et une augmentation des voies de dégradation (alcools, acides carboxyliques, polyamines, …). L’étude du catabolisme de l’éthanolamine et du propanediol indique que les AIEC pourraient se servir de ces substrats pour s’implanter au sein de la flore iléale. De plus, les analyses transcriptomiques révèlent que les sels biliaires augmentent l’expression de gènes codant des facteurs de virulence comme l’invasine IbeA, les systèmes de sécrétion de type VI et la yersiniabactine. Nous montrons également qu’ils favorisent la formation de biofilm chez les souches AIEC.Ces données indiquent que les sels biliaires constituent un signal permettant à la souche AIEC LF82 de mettre en place différentes voies métaboliques et déterminants bactériens nécessaires à son implantation au niveau intestinal.Mots-clé : Escherichia coli, maladie de Crohn, mucines, serine protéase, mucinase, AIEC, / The etiology of Crohn's disease (CD) involves disorders in host genetic factors and intestinal microbiota. Ileal mucosa of CD patients is often abnormally colonized by adherent-invasive Escherichia coli (AIEC). These strains isolated from the intestinal mucosa of CD patients are able to adhere to intestinal epithelial cells (IECs). This adhesion to IECs promotes the invasion of cells by the bacteria. Furthermore, the invasive ability of AIEC strains allows bacteria to translocate across the human intestinal epithelium, move into the deep tissues and activate immune cells continuously upon arrival. Thus AIEC could be involved in the inflammatory state of the intestinal mucous membrane. The aim of this study was to identify components of AIEC virulence, which might favor their implantation in the gut of CD patients and to define the role of several chemical factors from the ileal environment. Here, we reported a protease called Vat-AIEC from AIEC which favors the penetration of AIEC through the mucus layer and enhances gut colonization. The screening of E. coli strains isolated from CD patients revealed a preferential vat-AIEC association with AIEC strains belonging to the B2 phylogroup. Besides, Vat-AIEC transcription was increased with bile salts from the ileum environment. Then a global RNA sequencing (RNA-seq) of E. coli LF82 has been used to observe the impact of bile salts on the expression of bacterial genes. The results demonstrate the explosive effect of bile salts with a dysregulation of about 40% of the genome, with a global upregulation of genes involved in degradation and downregulation of those implicated in several biosynthesis. Our results show that LF82 use ethanolamine as a nitrogen source and propane diol as a carbon source, which can favor their colonization in the gut compared to the other bacteria. We also studied virulence genes expression in the presence of bile salts. They increase the expression of several virulence factors like the IbeA invasion, the type 6 secretion systems and the yersiniabactin. Furthermore, we noticed an increased expression of genes implicated in biofilm formation. These results improve the understanding of the global regulatory network in the presence of bile salts and thus of AIEC implantation in the human gut of CD patients.

ABCB11/BSEP est le transporteur des acides biliaires, localisé au niveau du pôle canaliculaire des hépatocytes. Les mutations de ce gène sont responsables de la cholestase familiale intrahépatique progressive de type 2.Au cours de ma thèse, j’ai évalué la capacité des aminoglycosides et du PTC124 à induire la translecture de codons stop prématurés, l’adressage et la fonction de mutants non-sens et faux sens de Bsep ainsi que l’effet d’une bithérapie (translecture+chaperone).Dans nos modèles cellulaires, la gentamicine était capable d’induire la translecture du codon-stop prématuré du mutant non-sens BsepR1090X dans les lignées NIH3T3, HEK293 et Can 10. La protéine entière générée était partiellement détectée aux membranes plasmiques des cellules HEK293 et canaliculaires des cellules Can 10 et était partiellement fonctionnelle puisqu’elle était responsable d’une augmentation de l’activité de transport de 3H-taurocholate (3H-TC) dans les clones MDCK. Ces effets étaient potentialisés par l’addition de drogues chaperones telles que le 4-phenylbutyrate (4-PB).J’ai également mis en évidence la capacité de nouveaux composés dérivés du 4-PB (MHMPB, OTNC et HMPB) à corriger l’adressage et à augmenter le transport de 3H-TC du mutant faux sens BsepR1128C à des concentrations plus faibles que le 4-PB. Enfin, j’ai pu montrer que d'autres drogues chaperones (GPB, PA, SAHA et C18), pouvaient corriger l’adressage canaliculaire de BsepR1128C et augmenter son activité de transport de 3H-TC dans les clones MDCK. / ABCB11/BSEP is the main bile acids transporter located at the canalicular pole of hepatocytes. Mutations of ABCB11 are responsible for progressive familial intrahepatic cholestasis type 2.During my phD, I evaluated the ability of aminoglycosides and PTC124 to induce readthrough of premature termination codons, targeting and function of nonsense and missense mutants of Bsep and also the effect of combined therapy (readthrough + chaperone).In our expermental models, gentamicin increased readthrough of p.R1090X mutation NIH3T3, HEK293 and Can 10 lines. The resulting full-length protein was detected at the plasma membrane of HEK293 and at the canalicular membrane of Can 10 cells; and was partially functional since it was responsible for increasing the transport activity of 3H-taurocholate (3H-TC) in MDCK clones. These effects were potentiated by the addition of chaperone drugs such as 4-phenylbutyrate (4-PB).I have also demonstrated the ability of new 4-PB derived compounds (MHMPB, OTNC and HMPB) to correct mistrafficking and to increase 3H-TC transport of BsepR1128C missense mutant at lower concentrations than 4-PB. Finally, I showed that other chaperone drugs (GPB, PA, SAHA, and C18) were able to correct mistrafiking of BsepR1128C and to increase its 3H-TC transport activity in MDCK clones.

La biodisponibilité des nutriments lipidiques dépend d'un processus physico-chimique et enzymatique complexe : digestion par les lipases dans l'estomac puis l'intestin, absorption par les entérocytes et transport vers les cellules utilisatrices. L'altération physiologique (nouveau-né, personne âgée) ou pathologique (mucoviscidose, pancréatite) de ce processus réduit la biodisponibilité des acides gras essentiels, indispensables au développement et au fonctionnement des cellules de l'organisme. Ce mémoire présente des stratégies permettant d'améliorer la biodisponibilité des nutriments lipidiques chez l'insuffisant pancréatique, en utilisant les propriétés physico-chimiques des lipides. En effet, elles déterminent des caractéristiques primordiales de l'interface lipidique (superficie, composition), au niveau de laquelle se déroule l'hydrolyse enzymatique. Nos travaux montrent, in vitro dans des conditions proche de la physiologie, que le type de phospholipide entrant dans la composition d'une émulsion de trioléine, ou l'ajout d'un type donné d'acide gras libre dans le mélange lipidique avant l'émulsification, modifie la taille et le potentiel zêta des globules lipidiques, influence l'action des lipases gastrique, pancréatique et stimulée par les sels biliaires, et module l'absorption des acides gras par des cellules Caco-2. Un effet majeur est obtenu avec le lysophosphatidylinositol, rendant ce lipide potentiellement utilisable en nutrition clinique. Il présente un comportement interfacial étonnant (aire moléculaire, compressibilité) et son mécanisme d'action associe des effets indirects (modifications de l'interface lipidique) et directs (interactions avec les lipases).