L’athérosclérose est une maladie inflammatoire complexe qui résulte dans la formation de plaques d’athérome à risque de rupture. Le concept récent que ce risque soit lié au contenu de la plaque et non à sa taille se traduit par un nouvel impératif dans le domaine de l’imagerie moléculaire et de la thérapie ciblée. Aujourd’hui l’avènement des approches protéomiques et de criblage à haut débit de banques combinatoires permet l’identification à la fois de nouvelles cibles et d’agents bioactifs. Notre objectif consiste à identifier in situ chez des modèles animaux malades, des fragments d’anticorps capables de cibler spécifiquement les plaques vulnérables d’athérome par phage display in vivo. Ces anticorps seront à la base de nouveaux formats moléculaires pour des études de diagnostic et thérapeutique. / Atheroclerosis is a chronic and progressive inflammatory artery disease. These arteries have morphologically raised lesions: the atherosclerotic plaque. The early atherogenesis is characterized by formation of a lipid-rich core constituted by lipid-laden macrophages. These changes can thin the fibrous cap and render the plaque susceptible to rupture and thrombosis, and eventually if the thrombus occludes the vessels to an acute myocardial infarction. So, there still remains a great need to develop novel diagnosis and therapeutic tools to assess these molecular changes. We have applied a novel in vivo selection scheme to select Antibody-ligands that selectively home into atherosclerotic lesions induced in animal models. Such tissue-specific homing ligands may lead to the characterization of new up-regulated lesion-associated markers and open the way to diagnostic and therapeutic strategies based on non-invasive molecular imaging and selective drug delivery for early lesion detection.

Les polyphénols, micronutriments abondants dans notre alimentation, sont bien connus pour leurs propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires et leur consommation a été associée à un moindre risque de maladies chroniques (maladies cardiovasculaires, cancers…). Ces composés suscitent un intérêt croissant dans le domaine de la santé digestive. En effet, les polyphénols sont faiblement absorbés au niveau de l’intestin grêle et sont présents en quantité relativement importante dans le côlon. Les polyphénols et leurs métabolites pourraient donc exercer des effets bénéfiques à ce niveau. Des études expérimentales récentes suggèrent que les polyphénols pourraient aider à prévenir ou retarder la progression de l’inflammation colique. Le raisin est l’un des fruits les plus riches en polyphénols. Divers co-produits du raisin ont montré des effets bénéfiques vis-à-vis de différentes situations d'inflammation, effets souvent attribués à leur richesse en composés polyphénoliques. Les objectifs de cette thèse étaient tout d’abord d’évaluer l’impact du régime de base sur le développement de l’inflammation colique induite par le sulfate de dextran sodique (DSS) chez le rat (1) puis d’évaluer les effets d’une supplémentation nutritionnelle en extraits de marc de raisin (EMR) riches en polyphénols dans la prévention de l’inflammation colique induite par le DSS (2). Pour cela, des rats Wistar ont été nourris ad libitum durant 21 jours avec un régime standard ou un régime semi-synthétique (1) ou les animaux ont été nourris avec un régime semi-synthétique supplémenté ou non avec un EMR (2). Dans tous les cas, l’inflammation colique a été induite par administration de DSS à 4% dans l’eau de boisson pendant les 7 derniers jours de l’expérimentation. Les effets ont été évalués au niveau colique par analyse histologique, détermination de différents marqueurs de l'inflammation et de la défense antioxydante et évaluation de l'expression de différents gènes impliqués dans l’inflammation et le stress oxydant.La consommation préventive de trois EMRs, issus de deux cépages différents (Alicante et Pinot) exerce des effets bénéfiques sur le développement de l’inflammation colique induite par le DSS. Globalement, la consommation à titre préventif d’EMRs prévient la perte de poids, retarde l’apparition des symptômes de la maladie et limite le développement des atteintes tissulaires induites par le DSS. Les EMRs atténuent l’inflammation comme en témoigne la diminution de l’activité de la MPO et le maintien des taux coliques en cytokines pro-inflammatoires au niveau des animaux témoins. De plus, ces EMRs modulent les activités des enzymes antioxydantes. Les EMRs limitent également la surexpression de plusieurs gènes impliqués dans la réponse inflammatoires et le stress oxydant (COX-2, iNOS, ICAM-1, MMP-9…). De plus, nous avons montré que les EMRs provenant du cépage Alicante exercent des effets protecteurs plus marqués que l’EMR Pinot.Ainsi, ces résultats soulignent d’une part l’influence du régime alimentaire de base dans l’induction de l’inflammation colique. D’autre part, la consommation à titre préventif d’EMRs exerce des effets protecteurs sur le développement de l'inflammation colique induite par le DSS via la modulation de marqueurs de l’inflammation et de la défense antioxydante. Ces résultats pourraient permettre d’envisager de nouvelles stratégies nutritionnelles dans la prévention des maladies inflammatoires de l’intestin. / Polyphenols are abundant micronutrients in plant foods, where they have been associated with lower risk of chronic diseases from cancer to cardiovascular disease. The beneficial health effects of polyphenols have been attributed to their antioxidant and anti-inflammatory properties. Several studies point to a promising role of these micronutrients in inflammatory bowel disease (IBD), as given that a large fraction of dietary polyphenols reach the colon, polyphenols and their metabolites could exert beneficial effects locally at this level. Recent experimental data suggest that polyphenols could help prevent or delay the progression of intestinal inflammation. Grape is one of the richest sources of polyphenols, and various grape products have demonstrated beneficial effects in various chronic diseases. These effects are often attributed to grape polyphenolic compounds.This thesis aimed (1) to evaluate the impact of purified and non-purified basal diets on the development of dextran sodium sulfate (DSS)-induced colitis in the rat, then (2) to evaluate the effects of preventive consumption of polyphenol-rich red grape pomace extracts (GPEs) on DSS-induced colitis. Rats were fed for 21 days with (1) a non-purified or purified diet or (2) GPE-enriched purified diet, and colitis was induced by DSS administration in drinking water (4% w/v) during the last 7 days of the experimental design. The effects on colitis development were assessed by histological analysis, determination of various markers of inflammation and oxidative stress, and evaluation of the expression of various genes implicated in this disorder.DSS induced a more marked colitis in rats receiving the purified diet than the non-purified diet. Indeed, rats receiving the purified diet, the inflammation was characterized by decreased appetite and weight gain, early onset of disease (diarrhea and rectal bleeding), and colon shortening. In rats fed the purified diet, DSS also induced marked histological colonic damage and increased MPO activity. In these animals, DSS also modulated oxidative status by affecting antioxidant enzyme activities. Furthermore, DSS-induced inflammation was associated with increased pro-inflammatory cytokine levels and decreased anti-inflammatory cytokine levels in colonic tissue, together with upregulation of the expression of various genes (iNOS, ICAM-1 and MMP-9).Preventive consumption of three GPEs from two different grape varieties (Alicante and Pinot) showed beneficial effects on DSS-induced colitis development. Overall, preventive dietary GPE supplementation delayed the onset of colitis symptoms and limited the extent of weight loss and colonic mucosa damage. GPE administration reduced inflammation (as evidenced by a decrease in MPO activity) and kept colonic pro-inflammatory cytokines at near-control levels. In addition, the three GPEs modulated antioxidant enzyme activities and limited the overexpression of several genes involved in DSS-induced inflammatory response and oxidative stress (COX-2, iNOS, ICAM-1, MMP-9). Moreover, Alicante-variety GPEs exerted stronger protective effects than Pinot-variety GPEs.These results highlighted (1) the influence of basal diet on induction of colonic inflammation and (2) that preventive consumption of GPEs exerted protective effects against colitis development by modulating inflammatory processes and oxidative stress markers. These findings open up perspectives for new preventive nutritional strategies in colonic inflammation management.

L'unité structurale de la chromatine, nommée nucléosome, est composée d'un double brin d'ADN enroulé autour d'un octamère d'histone, et subit une pléthore de modifications post-traductionnelles. Les conséquences biologiques de l’acétylation des lysines et de l’isomérisation des liaisons peptidyl-prolyl ont été étudiées à travers une analyse à l’échelle atomique par RMN de systèmes d'intérêt reconstitués in vitro. Les liaisons peptidyl-prolyl du domaine N-terminal de l'histone H3 sont substrats in vitro d’une isomérase chez S. cerevisiae nommée Fpr4p, laquelle exerce un contrôle catalyse-dépendant de la transcription. La résolution de la structure du domaine catalytique de Fpr4p, à partir de contraintes géométriques mesurées par RMN, révéla un domaine canonique de la famille FKBP (FK506-binding protein). Grâce à l'analyse de la séquence primaire et aux expériences RMN, nous proposons un modèle structural préliminaire de Fpr4p entière. L'analyse fonctionnelle est réalisée grâce à trois décapeptides construits à partir de la séquence primaire de H3 chez S. cerevisiae. Ils sont tous substrats de Fpr4p et la catalyse est équivalente pour Pro16 et Pro30. La proportion à l'équilibre du conformère cis fut déterminée pour les trois peptides et celle-ci n'est pas affectée par l'activité catalytique de Fpr4p. Les structures en solution des substrats en conformation trans ont été résolues par spectroscopie RMN, et seront utilisées pour des appariements moléculaires in silico sur le domaine catalytique de Fpr4p. Pour étudier le rôle biologique de l'acétylation des histones, une méthodologie de production de protéines acétylées a été développée. Le protocole repose sur la mutation d'une lysine en cystéine d'une protéine recombinante, suivie d'une alkylation contrôlée exploitant la nucléophilie du groupe thiol préalablement introduit. La production de l'agent alkylant adéquat est simple, rapide, réalisable dans un laboratoire de biologie et permet différents marquages isotopiques du groupe acétyle. L'alkylation d'une protéine repliée fut réalisée avec succès en conditions natives. Le dimère d'histone H2A-H2B, un intermédiaire de l'assemblage du nucléosome et siège d'acétylation in vivo, fut reconstruit in vitro. Les déplacements chimiques des domaines N et C-terminaux de H2A sont cohérents avec un état intrinsèquement déstructuré bien que leurs dynamiques moléculaires ne soient pas équivalentes. / The structural unit of chromatin, the nucleosome, is composed of double-stranded DNA wrapped around a histone octamer and is subject to a plethora of post-translational modifications. The biological consequences of peptidyl-prolyl isomerization and lysine acetylation were investigated at atomic scale through analysis of in vitro reconstituted systems by NMR. Peptidyl-prolyl bonds of histone H3 N-terminal domain are substrates in vitro of an isomerase from S. cerevisiae named Fpr4p, which underlies transcriptional control dependent on its catalytic activity. The solution structure of the catalytic domain of Fpr4p was calculated based on restraints from NMR spectroscopy, and reveals a canonical catalytic domain belonging to the FK506-binding protein (FKBP) family. Based on primary sequence analysis and NMR experiments, a preliminary structural model of full length Fpr4p is also presented. Functional analyses were performed with three decapeptides designed from the primary sequence from the N-terminal tail of S. cerevisiae histone H3. All three constitute substrates of Fpr4p, with equivalent catalysis observed for Pro16 and Pro30. The equilibrium proportion of the cis-proline conformer has been determined for all three decapeptides, and these populations are unaffected by Fpr4p catalytic activity. Structural ensembles of the substrates with proline in the trans conformation were determined by using NMR spectroscopy, and will be subsequently used for in silico molecular docking onto Fpr4p. To study a second form of histone regulation, a semi-synthetic method to produce acetylated protein was developed. The protocol relies on the site-specific mutation of lysine to cysteine in recombinant proteins followed by controlled alkylation thanks to nucleophilicity of the introduced thiol. The production of the required alkylation reagent is easy, quick, and suitable for biology laboratory and allows diverse isotopic labeling within the acetyl group. Alkylation of folded proteins has also been achieved in native conditions. As one target of acetylation in vivo, the histone H2A-H2B dimer is an intermediate of nucleosome assembly and was reconstituted in vitro. Chemical shift values of the N- and C-terminal domains of H2A are in agreement with an intrinsically disordered state although they display differences in dynamic mobility.