Les antidépresseurs ont un effet antiallodynique qui dépend de la stimulation des récepteurs β2-adrénergiques. Ceux-ci stimulent la production d’adénosine monophosphate cyclique (AMPc) régulé par les phosphodiestérases de type 4 (PDE4). Nous avons ici étudié l’effet d’inhibiteurs de PDE (iPDE) sur la douleur neuropathique, grâce à des approches de pharmacologie comportementale chez la souris complétées par de l’imagerie calcium et des approches moléculaires. Nos résultats montrent un effet antiallodynique des iPDE4 et des iPDE5. L’action des iPDE4 est liée à une diminution d’expression du TNFα dans le ganglion rachidien et au recrutement des récepteurs delta des opioïdes. Celle des iPDE5 nécessite à la fois les récepteurs mu et delta. Nous montrons aussi que l’action d’un iPDE4 dépend de la dose, l’activation de cellules gliales semblant corrélée à l’effet antiallodynique à faible dose, alors que celle des neurones à forte dose a un effet pronociceptif via les récepteurs TRPV1. / Antidepressants have an antiallodynic action that is dependent on β2-adrenoceptor stimulation. These receptors stimulate the cAMP production, which is regulated by type 4 phosphodiesterases (PDE4). Here, we studied that action of PDE inhibitors (iPDE) on neuropathic pain, using behavioral pharmacology approaches in mice, completed by calcium imaging and molecular approaches. Our results show the iPDE4s and iPDE5s have an antiallodynic action. The iPDE4s act through a decreased expression of TNFα in dorsal root ganglia and the recruitment of the delta opioid receptors. The action of iPDE5 requires both mu and delta opioid receptors. We also show that the action of an iPDE4 depends on the dose, the activation of glial cells at low dose being correlated with an antiallodynic action, while the recruitment of neurons at higher doses has a pronociceptive action via TRPV1 receptors.

Pregnancy toxaemia (ketosis) is a metabolic disease of ewes which occurs during the late gestation as a result of the inability of the pregnant ewe to maintain an adequate energy balance for the fast growing maternal fetal unit. As a result of energy defi-ciency mobilization of lipid reserves results in a doubling of the plasma free fatty acid (FFA) giving rise to fatty liver and increased ketone bodies β-hydroxybutyrate (BHB) in blood and urine. It is associated with a higher rate of mortality and causes severe economic losses. The objective of this study was directed at investigating the relationship between metabolic parameters and cytokine TNFα, to check the interaction between the TNFα and fat metabolism in late pregnant ewes of different breeds, and whether TNFα play a role in the pathogenesis of pregnancy toxaemia, which may serve as marker to early diagnosis of the disease. In this study, 29 pregnant and clinically healthy ewes (16 Merino, 13 Blackhead) were selected out of a flock of sheep. Blood samples were collected at 5, 3, and 1 week be-fore parturition (b.p.) and also 4 weeks after parturition (a.p.). The average numbers of lambs were 2.18 and 1.58 /ewe for Merino and Blackhead breeds respectively. The blood samples were analyzed for the following:  Concentration of metabolic parameters: glucose, insulin, free fatty acids (FFA), β-hydroxybutyrate (BHB), albumin, total protein (TP), iron (Fe), glutamat-dehydro-genase (GLDH), creatin kinase (CK), gamma-glutamyl-transferase (GGT), choles-terol, haptoglobin.  Haematological parameters: Haematocrite (HK), haemoglobin concentration (HB), erythrocyte count (EC), leukocyte count (LC), mean corpuscular volume (MCV), mean corpuscular haemoglobin (MCH), mean corpuscular haemoglobin concentration (MCHC).  Cytokine TNFα by using ovine TNFα ELISA assay. The results of glucose concentration of pregnant ewes showed significant increase (3.8 mmol/l) in five weeks b.p. and declined with advancing gestation (2.6 mmol/l) one week b.p. Insulin concentration remained constant with an average of 0.11 nmol/l b.p., and then significantly increased to 0.22 nmol/l four weeks a.p. Maximal FFA concentrations were found at five weeks b.p. (976 µmol/l). The levels of FFA showed high levels b.p. compared with reference range (R.R. < 600 µmol/l), and the FFA levels significantly decreased postpartum (four weeks b.p.). while there was significant increasing (p<0.05) in the level of FFA in Merino sheep than in Black-head sheep b.p. On the other hand there was no significant difference a.p. The mean values of BHB in all periods of sampling, period 1(5 w.b.p.), period 2 (3 w.b.p.), period 3 (1 w.b.p.), and period 4 (4 w.a.p.) were 0.37 mmol/l, 0.23 mmol/l, 0.17 mmol/l and 0.3 mmol/l respectively. The mean of BHB indicated normal levels of BHB before and after parturition compared to subclinical ketosis (BHB > 1 mmol/l) and clinical ketoses (BHB > 1.6 mmol/l), and there was a significant difference (p<0.05) in the values of BHB between Blackhead and Merino breeds before parturi-tion while there was no significant difference after parturition. The concentration of TNFα showed elevated levels in all period of sampling before parturition. The TNFα values were 30.4 (17.2, 785.0) ng/ml (median, first, and third quartiles), 35.6 (13.6, 54.3), and 26.6 (13.0, 39.9) ng/ml in period 1(5 w.b.p.), period 2 (3 w.b.p.), and period 3 (1 w.b.p.) respectively. These values decreased to 19.1 (9.9, 33.8) ng/ml at 4 weeks after parturition. Statistical analysis showed that there was a positive correlation between free fatty ac-ids and TNFα. This correlation means that adipose tissue produces TNFα causing insu-lin resistance, which stimulates the lipolysis and leads to an increase of circulatory free fatty acids levels. It is concluded that fat mobilization occurs in the prepartum clinically healthy ewes with a significant increase in the levels of FFA, and also there is an increase in the proinflammatory cytokine TNFα at late gestation which predisposes ewes to pregnancy toxaemia and can aid in the diagnosis of the disease.:Table of contents 1 Introduction…………….…………………………………………………..1 2 Review of literature……....…………….……………………………….….3 2.1 Metabolic condition of ewes in the late pregnancy………….………………3 2.2 Metabolic disorders subacute and acute pregnancy Toxaemia…….………..4 2.3 The Importance and dynamic of the different biochemical parameters glucose, insulin, free fatty acids, and β-hydroxybutyrate of ewes in the late pregnancy…………………….………..….……………………………10 2.3.1 Glucose……………………………………………………………………..10 2.3.2 Insulin………………………………………………………………………12 2.3.3 β-hydroxybutyrate (BHB)…….……………………………………………16 2.3.4 Free fatty acids……………………………………………………………...20 2.4 TNFα and its role in fat metabolism and pregnancy toxaemia………….….22 3 Animals, material and methods……………………………………..……38 3.1 Animals……………………………………………………………………..38 3.2 Clinical examination………………………………………………………..38 3.3 Collection of blood samples……………………………………………..…38 3.4 Analysis of haematological parameters in blood samples……………….....38 3.5 Determination of biochemical parameters………………………………….39 3.6 Determination of haptoglobin by using haptoglobin assay……………...…39 3.6.1 Haptoglobin assay principle………………………………………………..39 3.6.2 Components………………………………………………………………...40 3.6.3 Additional materials required………………………………………………40 3.6.4 Sample and reagent preparation………………………………….….……..40 3.6.4.1 Samples……………………………………………………………………..40 3.6.4.2 Haemoglobin.................................................................................................40 3.6.4.3 Chromogen/Substrate………………………………………………………40 3.6.5 Manual methods (microplate or spectrophotometric)……………………...41 3.6.5.1 Calibrator…………………………………………………………………...41 3.6.5.2 Test temperature…………………………………………………………....41 3.6.5.3 Procedure………………..………………………………………………….41 3.7 Analysis of TNFα by using ovine TNFα ELISA assay…………………….42 3.8 Statistical analysis…………………………………………………….…….43 4 Results.……………………………………………………………………..44 4.1 Clinical examination (observation)…………………………………….…...44 4.2 Biochemical parameters………………………………………………….…44 4.2.1 Glucose………………………………………………………………….…..44 4.2.1.1 Glucose concentrations in all sheep…………………………..…………….44 4.2.1.2 Glucose concentrations in Blackhead sheep…………………………..…....44 4.2.1.3 Glucose concentrations in Merino sheep………………………...…………45 4.2.2 Insulin……………………………………………………………………….45 4.2.2.1 Insulin concentrations in all sheep………………………………..………...45 4.2.2.2 Insulin concentrations in Blackhead sheep………………………..………..46 4.2.2.3 Insulin concentrations in Merino Sheep…………………………………….46 4.2.3 Free fatty acids……………………………………………………………...47 4.2.3.1 Free fatty acid concentrations in all sheep………………………………….47 4.2.3.2 Free fatty acid concentrations in Blackhead sheep………………………....47 4.2.3.3 Free fatty acid concentrations in Merino sheep………………………….....47 4.2.4 β-hydroxybutyrate (BHB)…….…………………………………………….48 4.2.4.1 β-hydroxybutyrate concentrations in all sheep……..……………………....48 4.2.4.2 β-hydroxybutyrate concentrations in Blackhead sheep……… …………....48 4.2.4.3 β-hydroxybutyrate concentrations in Merino sheep…………………...…...49 4.2.5 Tumor necrosis factor alpha (TNFα)………………….……………….…...50 4.2.5.1 TNFα concentrations in all sheep…………..................................................50 4.2.5.2 TNFα concentrations in Blackhead sheep……………………………….....50 4.2.5.3 TNFα concentrations in Merino sheep………………………………….......51 4.2.6 Haptoglobin………………………………………………………………....51 4.2.6.1 Haptoglobin concentrations in all sheep……………………………..…......51 4.2.6.2 Haptoglobin concentrations in Blackhead and Merino sheep…….………..51 4.2.7 Albumin…………………………………………………………………….52 4.2.7.1 Albumin concentrations in all sheep…………………………..…………...52 4.2.7.2 Albumin concentrations in Blackhead and Merino sheep……………….....53 4.2.8 Creatinkinase (CK)…………………………………………………………53 4.2.8.1 Creatinkinase activity in all sheep………………………………………….53 4.2.8.2 Creatinkinase activity in Blackhead and Merino sheep…………………….53 4.2.9 Gamma-Glutamyl Transferase (GGT)………………………….…………..54 4.2.9.1 GGT activity in all sheep…………………………………………………...54 4.2.9.2 GGT activity in Blackhead and Merino sheep……………………………..55 4.2.10 Glutamat-Dehydrogenase (GLDH)………………………………………...56 4.2.10.1 GLDH activity in all sheep…………………………………………………56 4.2.10.2 GLDH activity in Blackhead and Merino sheep………….…………….......56 4.2.11 Total protein………………………………………………………………..57 4.2.11.1 Total protein concentrations in all sheep………………………………...…57 4.2.11.2 Total protein concentrations in Blackhead and Merino sheep……………..57 4.2.12 Cholesterol……………………………………………………………….…58 4.2.12.1 Cholesterol concentrations in all sheep………………………………...…...58 4.2.12.2 Cholesterol concentrations in Blackhead and Merino sheep…………....….58 4.2.13 Iron………………………………………………………………………….59 4.2.13.1 Iron concentrations in all sheep…………………………...………………..59 4.2.13.2 Iron concentrations in Blackhead and Merino sheep………………….........60 4.3 Haematological parameters………………………………………………...60 4.3.1 Haematological parameters in all sheep……………………………………60 4.3.2 Haematological parameters in Blackhead sheep…………………………...61 4.3.3 Haematological parameters in Merino sheep………………………………61 4.3.4 Statistical analysis of haematological parameters………………………….62 4.3.4.1 Haemoglobin concentration (Hb)…………………………………………..62 4.3.4.2 Haematocrite (HK)…………………………………………………………62 4.3.4.3 Mean corpuscular volume (MCV) …………………………………………62 4.3.4.4 Mean corpuscular haemoglobin (MCH)……………………………………62 4.3.4.5 Mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC)……………………63 4.3.4.6 Thrombocytes volume (THB)……………………..…………………….…63 4.3.4.7 Leukocytes (LC)………..…………………………………………………..63 4.3.4.8 Erythrocytes.……………………………………………………………….63 5 Discussion…………………………………………………………………..65 6 Summary…………………………………………………………………..71 7 Zusammenfassung………………………………………………………...73 8 References…………………………………………………………………75 Acknowledgements.......................................................................................................84

The intestinal microbiota is composed of up to 100 trillion microorganisms of which bacteria are overwhelming majority. The microbiota affects the development of the immune system, defence against pathogens, host nutrition, vitamin synthesis or fat storage and its composition is changing throughout life. Some studies point to an association between microbiota composition and the development of inflammatory bowel disease. One of the treatment options is anti-TNFα antibodies therapy, which uptake or antagonize the TNFα cytokine that otherwise mediates inflammation in the intestinal mucosa. The aim of the thesis was to examine how this treatment affects the composition of the intestinal bacteriome in paediatric patients with Crohn's disease, and to find specific bacterial taxa, whose abundance changes during the treatment. By inclusion of patients with juvenile idiopathic arthritis, also treated with anti-TNFα, the study aims to discern specific effects of therapeutically induced intestinal restitution (observable in patients with Crohn's disease) from general effects of anti-TNFα therapy. Stool samples from healthy children were used to determine "healthy" bacteriome. The composition of the bacteriome was studied by profiling the variable region of the V4 gene of 16S rDNA from patients stool samples...

Résumé : Le diabète gestationnel (DG), qui peut entraîner des conséquences importantes pour la mère et l’enfant, résulte d’un défaut de compensation de la sécrétion d’insuline par rapport à la résistance à l’insuline. Comme la grossesse représente en elle-même un modèle d’augmentation physiologique de la résistance à l’insuline, il est intéressant d’étudier et de caractériser les facteurs qui sont impliqués dans la résistance à l’insuline et, ultimement, dans le DG, chez la femme enceinte. Le Tumor necrosis factor alpha (TNFα) est soupçonné d’être un de ces facteurs, suite aux études effectuées chez les animaux et les populations humaines non enceintes, mais les résultats obtenus en grossesse sont encore controversés. Nous avons émis l’hypothèse que les niveaux circulants de TNFα sont associés au DG et à la résistance à l’insuline dans une large cohorte de femmes enceintes. Nous avons aussi investigué les variations des niveaux de TNFα en réponse à l’hyperglycémie provoquée par voie orale (HGPO) chez des femmes enceintes. Nous avons montré que de hauts niveaux de TNFα étaient liés à une résistance à l’insuline augmentée au 2e trimestre de la grossesse et ce, indépendamment de l’âge, de l’adiposité, de l’âge gestationnel, des triglycérides et des niveaux circulants d’adiponectine dans notre cohorte. De plus, les niveaux de TNFα varient différemment au cours de l’HGPO selon le statut de résistance à l’insuline. En effet, les niveaux de TNFα augmentent à 1h puis diminuent à 2h chez les femmes les plus sensibles à l’insuline, alors qu’ils diminuent tout au long du test chez les femmes les plus résistantes à l’insuline, mais restent en tout temps supérieurs aux niveaux mesurés chez les femmes les plus sensibles à l’insuline. Toutefois, les niveaux de TNFα n’étaient pas différents entre les femmes avec DG et celles normoglycémiques. De façon intéressante, la variation du TNFα pendant l’HGPO chez les femmes DG est similaire à celle chez les femmes avec haute résistance à l’insuline. Ces résultats suggèrent donc que le TNFα est indépendamment associé à la résistance à l’insuline en grossesse et que les voies inflammatoires peuvent contribuer aux dysfonctions glycémiques retrouvées en DG. // Abstract : Gestational diabetes mellitus (GDM), which can exert important impacts on mothers and offspring, results from an imbalance between insulin secretion capacity and insulin resistance. Pregnancy is a state of physiologically increased insulin resistance, providing a unique model to study and characterize biological factors linked to insulin resistance in humans and, ultimately, GDM, in pregnant women. Based on animal studies and analyses in non-pregnant populations, tumor necrosis factor alpha (TNFα) is suspected of being involved in insulin resistance, but results obtained from pregnant populations are still controversial. Our hypothesis was that circulating TNFα would be associated with GDM and insulin resistance in a large cohort of pregnant women. We also investigated dynamic variations of TNFα levels over the course of an oral glucose tolerance test (OGTT) in pregnant women. We showed that higher TNFα levels were associated with higher insulin resistance at 2nd trimester of pregnancy, independent of age, adiposity, gestational age, triglycerides and adiponectin levels in our cohort. Furthermore, TNFα levels varied differently over the course of the OGTT according to insulin resistance status: they rose at 1h and then decreased at 2h in insulin sensitive women, whereas they consistently decreased in insulin resistant women over the course of the test (even though they remained statistically higher than insulin sensitive women’s levels at each time point throughout the OGTT). However, TNFα levels were not different between GDM and non-GDM women. Interestingly, variation of TNFα levels over the course of the OGTT in GDM women followed the same pattern as the variation observed in OGTT in women classified with high insulin resistance. Those results suggest that circulating TNFα is independently associated with insulin resistance in pregnancy and that inflammatory pathways might contribute to glycemic dysregulation observed in GDM.

La mucoviscidose est la maladie génétique récessive la plus fréquente dans les populations caucasiennes. Elle est dûe à des mutations dans le gène CFTR qui code pour une protéine qui a une fonction canal chlorure et qui est exprimée au pôle apical des épithéliums sécrétoires. La mutation la plus fréquente F508del altère le repliement de la protéine, induisant sa dégradation précoce par le protéasome et son absence à la membrane plasmique. La recherche fondamentale se focalise sur la protéine mutée et cherche à découvrir des molécules capables d’adresser celle-ci au pôle apical des cellules épithéliales où elle pourra remplir sa fonction de canal chlorure. Au sein du laboratoire, nous nous intéressons aux interactions de la protéine CFTR/ F508del-CFTR avec d’autres protéines. Nous avons déjà montré l’existence d’une interaction non voulue entre F508del-CFTR et un filament intermédiaire, la cytokératine 8. En combinant une approche in-silico et du criblage haut débit, nous avons identifié des molécules capables d’interrompre ces interactions. Des tests fonctionnels sur des lignées cellulaires ainsi que sur des modèles murins ont montré une restauration de la fonction canal chlorure après traitements avec ces molécules. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à l’une d’entre elles qui est la molécule « c407 ». L’objectif de ma thèse était de comprendre les mécanismes d’action de cette molécule. J’ai également évalué l’efficacité des traitements actuels dans le contexte des allèles complexes de F508del-CFTR. Dans une seconde partie de ma thèse, j’ai étudié l’effet d’une cytokine (TNFα) sur la protéine mutée F508del-CFTR. De façon inattendue, j’ai observé que le TNFα, à des concentrations physiologiques, corrige le défaut de routage de la protéine F508del-CFTR. Cette observation pourrait expliquer une fonction résiduelle de la F508del-CFTR chez certains patients atteints de mucoviscidose. En conclusion, mes travaux ont permis de préciser les mécanismes d’action d’un correcteur et de découvrir un effet inattendu d’une cytokine pro-inflammatoire. Ces travaux permettent de relier la correction d’un défaut de routage au processus inflammatoire ouvrant ainsi un nouveau champ d’investigation. / Cystic fibrosis is due to the loss of epithelial chloride transport caused by mutations in the CFTR gene, the most frequent mutation being F508del. One of the strategies developed to find new treatment for Cystic fibrosis (CF) is to discover compounds that correct the trafficking of F508del-CFTR to the plasma membrane. Using hypothesis-driven approach and combining modeling of NBD1, molecular docking and functional assays, we identified 4 compounds that correct F508del-CFTR function in cells (including human primary bronchial cells in culture) and F508del mice. New correctors probably act by interrupting the interaction between F508del-CFTR with keratin 8 (Odolczyk et al EMBO Mol Med 2013). During my PhD, I focused on one of those molecules, the "c407" molecule. The aim of my thesis was to investigate the mechanisms of action of this molecule. I have also evaluated the effectiveness of current treatments in the context of complex alleles F508del-CFTR. In the second part of my thesis, I studied the effect of a cytokine (TNFα) on the protein F508del-CFTR. Unexpectedly, I observed that the TNFα at physiological concentrations, corrects the trafficking of F508del-CFTR protein. This observation could explain a residual function of F508del-CFTR in some CF patients. In conclusion, my thesis helped to clarify the mechanisms of action of new correctors of F508del-CFTR.

La mucoviscidose est la maladie génétique récessive la plus fréquente dans les populations caucasiennes. Elle est dûe à des mutations dans le gène CFTR qui code pour une protéine qui a une fonction canal chlorure et qui est exprimée au pôle apical des épithéliums sécrétoires. La mutation la plus fréquente F508del altère le repliement de la protéine, induisant sa dégradation précoce par le protéasome et son absence à la membrane plasmique. La recherche fondamentale se focalise sur la protéine mutée et cherche à découvrir des molécules capables d’adresser celle-ci au pôle apical des cellules épithéliales où elle pourra remplir sa fonction de canal chlorure. Au sein du laboratoire, nous nous intéressons aux interactions de la protéine CFTR/ F508del-CFTR avec d’autres protéines. Nous avons déjà montré l’existence d’une interaction non voulue entre F508del-CFTR et un filament intermédiaire, la cytokératine 8. En combinant une approche in-silico et du criblage haut débit, nous avons identifié des molécules capables d’interrompre ces interactions. Des tests fonctionnels sur des lignées cellulaires ainsi que sur des modèles murins ont montré une restauration de la fonction canal chlorure après traitements avec ces molécules. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à l’une d’entre elles qui est la molécule « c407 ». L’objectif de ma thèse était de comprendre les mécanismes d’action de cette molécule. J’ai également évalué l’efficacité des traitements actuels dans le contexte des allèles complexes de F508del-CFTR. Dans une seconde partie de ma thèse, j’ai étudié l’effet d’une cytokine (TNFα) sur la protéine mutée F508del-CFTR. De façon inattendue, j’ai observé que le TNFα, à des concentrations physiologiques, corrige le défaut de routage de la protéine F508del-CFTR. Cette observation pourrait expliquer une fonction résiduelle de la F508del-CFTR chez certains patients atteints de mucoviscidose. En conclusion, mes travaux ont permis de préciser les mécanismes d’action d’un correcteur et de découvrir un effet inattendu d’une cytokine pro-inflammatoire. Ces travaux permettent de relier la correction d’un défaut de routage au processus inflammatoire ouvrant ainsi un nouveau champ d’investigation. / Cystic fibrosis is due to the loss of epithelial chloride transport caused by mutations in the CFTR gene, the most frequent mutation being F508del. One of the strategies developed to find new treatment for Cystic fibrosis (CF) is to discover compounds that correct the trafficking of F508del-CFTR to the plasma membrane. Using hypothesis-driven approach and combining modeling of NBD1, molecular docking and functional assays, we identified 4 compounds that correct F508del-CFTR function in cells (including human primary bronchial cells in culture) and F508del mice. New correctors probably act by interrupting the interaction between F508del-CFTR with keratin 8 (Odolczyk et al EMBO Mol Med 2013). During my PhD, I focused on one of those molecules, the "c407" molecule. The aim of my thesis was to investigate the mechanisms of action of this molecule. I have also evaluated the effectiveness of current treatments in the context of complex alleles F508del-CFTR. In the second part of my thesis, I studied the effect of a cytokine (TNFα) on the protein F508del-CFTR. Unexpectedly, I observed that the TNFα at physiological concentrations, corrects the trafficking of F508del-CFTR protein. This observation could explain a residual function of F508del-CFTR in some CF patients. In conclusion, my thesis helped to clarify the mechanisms of action of new correctors of F508del-CFTR.

La mucoviscidose est la maladie génétique récessive la plus fréquente dans les populations caucasiennes. Elle est dûe à des mutations dans le gène CFTR qui code pour une protéine qui a une fonction canal chlorure et qui est exprimée au pôle apical des épithéliums sécrétoires. La mutation la plus fréquente F508del altère le repliement de la protéine, induisant sa dégradation précoce par le protéasome et son absence à la membrane plasmique. La recherche fondamentale se focalise sur la protéine mutée et cherche à découvrir des molécules capables d’adresser celle-ci au pôle apical des cellules épithéliales où elle pourra remplir sa fonction de canal chlorure. Au sein du laboratoire, nous nous intéressons aux interactions de la protéine CFTR/ F508del-CFTR avec d’autres protéines. Nous avons déjà montré l’existence d’une interaction non voulue entre F508del-CFTR et un filament intermédiaire, la cytokératine 8. En combinant une approche in-silico et du criblage haut débit, nous avons identifié des molécules capables d’interrompre ces interactions. Des tests fonctionnels sur des lignées cellulaires ainsi que sur des modèles murins ont montré une restauration de la fonction canal chlorure après traitements avec ces molécules. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à l’une d’entre elles qui est la molécule « c407 ». L’objectif de ma thèse était de comprendre les mécanismes d’action de cette molécule. J’ai également évalué l’efficacité des traitements actuels dans le contexte des allèles complexes de F508del-CFTR. Dans une seconde partie de ma thèse, j’ai étudié l’effet d’une cytokine (TNFα) sur la protéine mutée F508del-CFTR. De façon inattendue, j’ai observé que le TNFα, à des concentrations physiologiques, corrige le défaut de routage de la protéine F508del-CFTR. Cette observation pourrait expliquer une fonction résiduelle de la F508del-CFTR chez certains patients atteints de mucoviscidose. En conclusion, mes travaux ont permis de préciser les mécanismes d’action d’un correcteur et de découvrir un effet inattendu d’une cytokine pro-inflammatoire. Ces travaux permettent de relier la correction d’un défaut de routage au processus inflammatoire ouvrant ainsi un nouveau champ d’investigation. / Cystic fibrosis is due to the loss of epithelial chloride transport caused by mutations in the CFTR gene, the most frequent mutation being F508del. One of the strategies developed to find new treatment for Cystic fibrosis (CF) is to discover compounds that correct the trafficking of F508del-CFTR to the plasma membrane. Using hypothesis-driven approach and combining modeling of NBD1, molecular docking and functional assays, we identified 4 compounds that correct F508del-CFTR function in cells (including human primary bronchial cells in culture) and F508del mice. New correctors probably act by interrupting the interaction between F508del-CFTR with keratin 8 (Odolczyk et al EMBO Mol Med 2013). During my PhD, I focused on one of those molecules, the "c407" molecule. The aim of my thesis was to investigate the mechanisms of action of this molecule. I have also evaluated the effectiveness of current treatments in the context of complex alleles F508del-CFTR. In the second part of my thesis, I studied the effect of a cytokine (TNFα) on the protein F508del-CFTR. Unexpectedly, I observed that the TNFα at physiological concentrations, corrects the trafficking of F508del-CFTR protein. This observation could explain a residual function of F508del-CFTR in some CF patients. In conclusion, my thesis helped to clarify the mechanisms of action of new correctors of F508del-CFTR.

L’acide docosahexaénoïque (DHA) est un acide gras polyinsaturé oméga-3 avec des propriétés anti-inflammatoires et anti-tumorales. L’effet du DHA dans le cadre du cancer colorectal pourrait être la conséquence d'une action anti-proliférative directe sur les cellules cancéreuses et de sa capacité à réduire l’inflammation propice au développement de la tumeur. Le Tumor Necrosis Factor-alpha (TNFa) est une cytokine pro-inflammatoire et présente des effets paradoxaux. En fonction du contexte cellulaire, le TNFa activera une voie de signalisation dépendante de la kinase RIP1 engageant la cellule cancéreuse vers la prolifération ou la mort cellulaire. Notre objectif fut d'évaluer le rôle du TNFa dans l'effet anti-prolifératif du DHA sur des cellules cancéreuses coliques et de préciser les mécanismes moléculaires régulant l'expression de cette cytokine. Le DHA induit l'expression de TNFa et sa sécrétion par les cellules cancéreuses. Nous avons montré que des anticorps neutralisant l'action autocrine du TNFa sur les cellules cancéreuses prévenait l'effet pro-apoptotique du DHA et abolissait l'effet anti-cancéreux observé dans des souris nude avec tumeurs HCT-116 sous régime DHA. L’induction de l'expression de TNFa par le DHA prend son origine à un niveau post-transcriptionnel par la répression du microARN miR-21 perdant sa capacité à dégrader l'ARNm TNFa. Le DHA par l'activation des kinases AMPKa et RIP1 déclenche la translocation nucléaire du facteur de transcription FOXO3a se fixant sur le promoteur miR-21 et diminuant l’expression de ce microARN. Nos travaux mettent en évidence un nouveau mécanisme moléculaire soutenant l'action anti-tumorale du DHA. / Docosahexaenoic acid (DHA) is an omega-3 polyunsaturated fatty acid with anti-inflammatory and anti-tumoral properties. The anti-tumor effect of DHA in colorectal cancer might be attributed to direct anti-proliferative action on cancer cells and to its ability to reduce inflammatory status involved in tumor growth. Tumor Necrosis Factor-alpha (TNFa) is an inflammatory cytokine with paradoxical effect in cancer biology. According to the cellular context, TNFa activates RIP1 kinase dependent signaling pathway leading to proliferation or cell death. Our aim was to evaluate the role of TNFa in anti-proliferative effect of DHA in colon cancer cells and to precise the molecular mechanisms regulating TNFa expression.DHA treatment increased TNFa expression and secretion by cancer cells. We have shown that neutralization of autocrine TNFa action prevented the pro-apoptotic effect of DHA colon cancer cells and abolished anti-cancer effect in tumor HCT-116 bearing nude mice fed a DHA-enriched diet. Induction of TNFa expression by DHA occured at post-transcriptional level through microRNA miR-21 repression reducing its ability to induce TNFa mRNA degradation. DHA activates AMPKa and RIP1 kinases triggering nuclear translocation of the transcription factor Foxo3a which bound to miR-21 promoter and repressed the microRNA expression. Our works highlight a new molecular mechanism supporting the anti-cancer action of DHA.

Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) sont caractérisées par une sécrétion exagérée de cytokines pro-inflammatoires, une hyperactivation des lymphocytes T effecteurs (Teff) et un contrôle insuffisant par les lymphocytes T régulateurs (Treg). Nous avons montré que le traitement par anti-TNFbetas'accompagne d'une augmentation significative des Treg Foxp3+ dans le sang de patients atteints de MICI en poussée. L'infliximab est associé à une potentialisation de leur fonction suppressive. Dans un 2ème travail nous montrons que les Treg sont incapables de prévenir la colite même s'il existe une augmentation du nombre de Treg dans les ganglions mésentériques ainsi qu'une majoration du nombre et de la fonction suppressive ex-vivo des Treg issus du colon inflammatoire. Cet impact fonctionnel positif sur les Treg issus des ganglions mésentériques était sélectif de la sous-population de Treg NRP1- correspondant aux Treg induits. La diminution significative aussi bien in vitro qu'in vivo de la conversion des LT naïfs en Treg en condition inflammatoire contribue probablement à leur incapacité à contenir la colite. Dans un 3ème travail, nous avons étudié la dynamique des LT Th1, Th17 et Treg et des sous-populations de LT CD4+ co-exprimants IL-17/IFNgamma, IL-17/Foxp3 et IFNgamma/Foxp3 chez des patients MICI en rémission clinique suivis tous les 3 mois. Une élévation des LT Foxp3/IL-17 du sang précédait la rechute de la maladie suggérant un rôle potentiel pathogénique de cette sous-population de LT. Ces éléments illustrent les concepts de conversion et plasticité des Treg au cours des MICI mais aussi leur rôle comme cible pour optimiser et développer de nouvelles biothérapies / Inflammatory bowel disease (IBD) are characterized by an excessive secretion of pro-inflammatory cytokines, hyperactivation of effector T cells (Teff) and insufficient control by regulatory T cells (Treg). We showed that treatment with anti-TNFbeta is accompanied by a significant increase in Foxp3+ Treg in the blood of patients with IBD. Infliximab is also associated with a potentiation of Treg suppressive function. In a second study, we showed that Treg are unable to completely prevent colitis, even as we have shown a significant increase in the number of Treg in the mesenteric lymph nodes and also an increase in number and the ex-vivo suppressive function of Treg cells from the inflammatory colon. The positive impact of intestinal inflammation on the suppressive function of Treg from the mesenteric lymph nodes was selective in the sub-population of Treg NRP1- majority representing iTreg. The significant decrease both in vitro and in vivo neo-conversion of LT to naïve Treg in inflammatory conditions, contributing to the inability of Treg to contain colitis. In a third study, we systematically studied the dynamics of LT Th1, Th17 and Treg as well as subpopulations of CD4+ T cells that co-express IL-17/IFNgamma, IL-17/Foxp3 and IFNgamma/Foxp3 from a cohort of IBD patients in clinical remission followed every 3 months. A rise in the blood of a Treg Foxp3+ mixed population producing IL-17 preceded the onset of a relapse of IBD suggesting a pathogenic potential of this subpopulation of LT. All these elements illustrate the concepts of conversion and plasticity of Treg in IBD but also the key role of Treg as a target to optimize and develop new biological therapies

Die vorliegende publikationsbasierte Dissertationsschrift erörtert auf der Basis experimenteller Untersuchungen im Tiermodell die Auswirkungen von Stress auf die Zytokinproduktion und depressionsähnliches Verhalten. Außerdem wird getestet, ob die Blockade des Zytokins Tumornekrosefaktor-α (TNF‑α) eine Möglichkeit zur antidepressiven Intervention darstellt. Einleitend werden die Zusammenhänge von Stress, Zytokinen und Depression referiert sowie das hypothetische Modell erläutert, das den publizierten Untersuchungen zugrunde liegt. Es wird hypothetisiert, dass Stress zur Erhöhung der Produktion proinflammatorischer Zytokine führt und dass die vermehrte Zytokinproduktion depressive Verhaltensweisen hervorruft. Aus dieser Annahme leitet sich die Möglichkeit ab, durch Blockade der Wirkung des proinflammatorischen Zytokins TNF‑α antidepressive Effekte zu erzielen. In den beiden Arbeiten „The impact of social isolation on immunological parameters in rats“ (Archives of Toxicology) und „Stress-induced cytokine changes in rats“ (European Cytokine Network) wurde der Einfluss von sozialer Isolation, chronischem, milden und akutem Stress auf die Zytokinproduktion untersucht. In diesen Untersuchungen führten die verschiedenen Stressarten zu einer Modulation der Produktion proinflammatorischer Zytokine. Die dritte Publikation „Antidepressant effects of TNF‑α blockade in an animal model of depression“ (Journal of Psychiatric Research) berichtet von einem Experiment, in dem untersucht wurde, ob der TNF‑α-Inhibitor Etanercept antidepressive Effekte aufweist. Tatsächlich zeigte sich unter Etanercept ein Rückgang des depressionsähnlichen Verhaltens im forced swim test (FST) analog zu Verhaltensänderungen durch das in Tierversuchen als Standard-Antidepressivum geltende Imipramin. Die Autoren schlussfolgern, dass das Zytokinsystem durch Stress moduliert wird und so in die pathophysiologische Entwicklung einer Depression involviert sein könnte. Zytokininhibitoren könnten eine neue Klasse der Antidepressiva bei Therapieresistenz werden, wenn sich die Ergebnisse dieser Tierversuche in Studien an Probanden und an Patienten replizieren lassen.