Le superoxyde O2●- est une espèce réactive de l’oxygène produite par de nombreux métabolismes chez les espèces vivant en condition aérobie. Ses propriétés radicalaires font de O2●- une espèce très réactive capable d’endommager les macromolécules présentes dans les cellules, conduisant entre autre au stress oxydant et à de possibles troubles neurodégénératifs. Pour se protéger, la Nature utilise des enzymes, appelées superoxydes dismutases (SOD), qui sont chargées de catalyser la dismutation du superoxyde en oxygène et peroxyde d’hydrogène. La dernière qui fut découverte est la NiSOD qui comporte un ion nickel dans son site actif. Contrairement aux autres types de SOD, celle-ci n’est pas présente chez l’homme et ne l’est que chez certaines bactéries comme Chlamydiae. Ainsi, cibler la NiSOD est une méthode prometteuse pour le développement de nouveaux antibiotiques. De même, le développement de nouveaux complexes biomimétiques des SOD peut conduire à de nouveaux agents thérapeutiques contre les maladies liées au stress oxydant. Notre projet consiste à développer de nouveaux modèles actifs de la NiSOD, avec comme stratégie l’utilisation de ligands peptidiques. Les deux principaux objectifs sont (1) de développer des catalyseurs de type SOD, actifs dans l’eau, mais aussi (2) d’acquérir des informations supplémentaires sur le mécanisme mis en jeu lors de la catalyse par la NiSOD, afin de mettre en évidence les intermédiaires clés et les différences majeures entre la NiSOD et les autres SODs présentes chez l’homme. Nos résultats montrent qu’une bonne activité catalytique peut être obtenue même avec une sphère de coordination différente de celle de l’enzyme, et mettent en évidence des facteurs clés pour l’activité. De plus, des études mécanistiques tendent à montrer un mécanisme en sphère interne pour la réduction du superoxyde. / The superoxide radical anion, O2●-, is generated by many life processes. Its radical properties make it a highly reactive species able to damage all macromolecules contributing to the pathogenesis of many diseases including neurodegenerative disorders. In order to protect cells against O2●-, Nature uses superoxide dismutases (SODs) which catalyze the dismutation of O2●- into hydrogen peroxide and oxygen. The last discovered SOD contains a nickel cofactor. Importantly the NiSOD is found in several pathogenic bacteria but not in humans. Therefore targeting the NiSOD is a promising approach to develop antibiotics. Secondly, the development of novel SOD mimics may have potential uses as therapeutic agents in oxidative stress-related diseases. Our project aims at developing innovative active NiSOD mimics, based on the use of peptide-based ligands with two main objectives: (i) to develop efficient SOD like catalysts, active in water, displaying antioxidant properties for potential therapeutic applications and (ii) to contribute to the full understanding of the catalytic mechanism of the NiSOD to highlight the specific key elements that differentiate NiSOD from the human MnSOD for the design of potential antibiotics. Our results show that, even with a coordination sphere different from the one in the enzyme, a good catalytic activity can be obtained. Key elements for the activity are also determined. Moreover, mechanistic studies indicates an inner sphere mechanism for superoxide reduction.

Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin sont caractérisées par une inflammation anormale et récurrente du tractus digestif. De nombreuses études ont démontré des effets bénéfiques de souches probiotiques anti-inflammatoires recombinantes ou non. La première partie de cette thèse décrit différentes stratégies d'optimisation de souches de bactéries lactiques en tant que vecteurs de protéines d'intérêt santé. Nous avons ainsi démontré qu'une modification du peptidoglycane de la paroie de Lactococcus lactis influençant la lyse bactérienne ne permettait pas de moduler l'immunogénicité de l'antigène E7 délivré par L. lactis. Nous avons également démontré que la nature du vecteur bactérien était un paramètre essentiel dans la vectorisation de la protéine délivrée : ainsi l'espèce Bifidobacterium infantis induit une réponse immunitaire spécifique à l'antigène E7 supérieure à celle obtenue avec les vecteurs L. lactis et Lactobacillus plantarum. La deuxième partie de cette thèse porte sur l'étude des effets anti-inflammatoires de bactéries recombinantes ou non. Nous avons ainsi démontré que la souche Lb. casei BL23 produisant une superoxyde dismutase à manganèse permettait de diminuer significativement des colites murines induites par administration de dextran sodium sulfate. Enfin, nous avons mis en évidence des propriétés anti-inflammatoires sur divers modèles d'inflammation in vitro / in vivo de Faecalibacterium prausnitzii, première bactérie commensale anti-inflammatoire identifiée sur la base de données cliniques humaines.

Des études d'associations pangénomiques ont démontré une relation entre le taux plasmatique de la vitamine B12 et le polymorphisme du gène FUT2 (fucosyltransferase 2). Dans des modèles expérimentaux, le statut sécréteur pour FUT2 a été impliqué dans la susceptibilité à l'infection par Helicobacter pylori (H. pylori). Nous avons évalué l'influence du polymorphisme FUT2 461 G>A sur les marqueurs du métabolisme des monocarbones dans deux populations ambulatoires en Europe et en Afrique de l'Ouest ainsi que la possible association entre l'infection par H. pylori et le polymorphisme de FUT2. Nous avons mis en évidence une influence de FUT2 461 G>A sur le taux plasmatique de la vitamine B12 mais n'avons pas retrouvé d'influence du statut sérologique pour H. pylori sur cette association, du moins chez les sujets ambulatoires en Europe et en Afrique de l'Ouest. L'hyperhomocystéinémie est un marqueur de carence en donneurs de méthyle. Plusieurs travaux ont évalué le taux plasmatique de l'homocystéine au cours des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) et ont abouti à des résultats mitigés. Par ailleurs, l'ampleur de l'association entre le métabolisme de l'homocystéine et les MICI reste méconnue. Nous avons réalisé une méta-analyse afin : (i) d'évaluer l'association entre le métabolisme de l'homocystéine et les MICI et (ii) d'étudier le risque de thrombose lié à l'hyperhomocystéinémie au cours des MICI. Le risque d'hyperhomocystéinémie était significativement plus élevé chez les patients avec une MICI en comparaison aux sujets contrôles. L'évaluation du risque de thrombose associé à l'hyperhomocystéinémie au cours des MICI requiert des études complémentaires. Un statut carencé en folates était associé à un impact plus fort du polymorphisme MTHFR C677T sur le risque primaire de MICI. L'hyperhomocystéinémie et plusieurs polymorphismes sur les gènes du métabolisme des monocarbones sont associés au risque primaire et à la sévérité de la maladie de Crohn (MC). L'hyperhomocystéinémie augmente l'activité de la superoxyde dismutase (SOD), un marqueur fiable et validé du stress oxydatif. A l'aide d'un SNP array Illumina exhaustif du métabolisme des monocarbones, nous avons (i) étudié les déterminants génétiques (single nucleotide polymorphisms, SNPs) associés au taux plasmatique de l'homocystéine et de la SOD chez des patients suivis pour une MC et (ii) recherché les SNPs associés à l'âge du diagnostic de la MC. Deux SNPs étaient indépendamment associés au taux plasmatique de l'homocystéine (MTHFR, AHCY). Cinq SNPs étaient indépendamment associés au taux plasmatique de la SOD. Parmi ces cinq SNPs, trois sont liés à la vitamine B12 (FUT2, CUBN, et TCN2), un aux folates (GGH), et un dernier à la synthèse cellulaire de l'homocystéine (AHCY). Par ailleurs, nous avons mis en évidence deux SNPs associés à un âge précoce du diagnostic de la MC (CHDH, ABCB1). / Genome wide association studies demonstrated an association between plasma vitamin B12 and FUT2 (fucosyltransferase 2). It has been suggested that the association between FUT2 and low plasma vitamin B12 level may be the consequence of an increased susceptibility to Helicobacter pylori (H. pylori) infection. We evaluated the association between FUT2 461G>A polymorphism and vitamin B12 and investigated whether the influence of FUT2 on H. pylori serology is part of the mechanisms that underlie this association, in two populations from Europe and West Africa. In this study we confirmed the influence of FUT2 461 G>A polymorphism on plasma vitamin B12 level and found no influence of H. pylori serological status on this association, at least in ambulatory subjects from Europe and West Africa. The magnitude of the association between homocysteine metabolism and inflammatory bowel diseases (IBD) is unknown while the association between hyperhomocysteinemia and thrombosis remains controversial in IBD. We conducted a systematic review of the literature and performed a meta-analysis to examine these issues. The risk of hyperhomocysteinemia is significantly higher in IBD patients when compared to controls. The risk assessment of hyperhomocysteinemia-related thrombosis in IBD requires further investigation. Deficient folate status is associated with a higher impact of MTHFR C677T polymorphism on IBD risk. Hyperhomocysteinemia and several gene variants of one-carbon metabolism are associated with the occurrence and severity of Crohn's disease (CD). Hyperhomocysteinemia results in part from methyl donors deficiency - which is frequent in patients with CD - and increases the activity of superoxide dismutase (SOD), a validated and reliable marker of oxidative stress. We designed a 384-plex GoldenGate oligo pool assay for the comprehensive one-carbon metabolism genotyping using Illumina platform. The aims of this study were (i) to assess genetic determinants of plasma homocysteine and superoxide dismutase (SOD) levels in patients with IBD and (ii) to look for single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with age at CD onset. Two SNPs were associated with plasma homocysteine level (MTHFR, AHCY). Five SNPs were independently associated with plasma SOD level. Of these five SNPs, three are related to vitamin B12 (FUT2, CUBN, and TCN2), one is related to folate (GGH), and the last one to homocysteine (AHCY). In addition, we identified two SNPs associated with early CD onset (CHDH, ABCB1)