En France, la récente apparition et implantation de l’espèce Fusarium langsethiae sur les orges de brasserie est devenue une source d’inquiétude. Ce champignon étant connu comme producteur de toxines T-2 et HT-2 cela pose le problème de la présence éventuelle de ces mycotoxines dans la bière. Des études ont proposé la levure Geotrichum candidum comme possible outil de contrôle du niveau de contamination par ces molécules. Par contre, le mécanisme d’action est encore inconnu. L’objectif de ce travail était de comprendre l’interaction entre F. langsethiae et G. candidum pour évaluer l’effet sur le développement de F. langsethiae et sur sa production de la toxine T-2. Nous avons évalué l’interaction entre ces micro-organismes en utilisant des cultures séquentielles et des co-cultures. Dans ce dernier cas la différentiation des deux micro-organismes a été faite par DOPE-FISH et par quantification de l’ADN. Les résultats ont montré que la croissance de F. langsethiae n’est pas inhibée dans un milieu pré-fermenté par G. candidum. Par contre, la présence d’un agent actif thermorésistant produit lors du développement de G. candidum affecte la concentration de la toxine T-2. Uneréduction supérieure à 90% est observée en comparaison au témoin. Dans les co-cultures on obtient le même pourcentage de réduction de la concentration de la toxine par rapport au témoin. Dans ce cas les deux micro-organismes se développent mais en moindre quantité que dans leur culture pure, F. langsethiae semblant plus inhibé que G. candidum. / F. langsethiae has been recently installed and detected in French barley used for malting. This species is known as a T-2 and HT-2 mycotoxin producer and for this reason, the possible presence of these mycotoxins in beer is a concern. G. candidum has been suggested to have a control activity in this issue, however the mechanisms is not yet described. The aim of this work was to understand the interaction between F. langsethiae and G. candidum to identify any effect in F. langsethiae growth and the T-2 toxin production. In this work, the interaction was evaluated using sequential cultures and co-cultures. Differentiation of these microorganisms in co-culture was achieved using DOPE-FISH and DNA quantification. Results showed that in the medium prefermented by G. candidum F. langsethiae growth was not inhibited but a thermoresistant active agent affected the T-2 toxin concentration during F. langsethiae development. A reduction over 90% of the T-2 toxin was observed in comparison to the concentration detected in the control. For mixed cultures the same toxin concentration reduction was observed while both microorganisms grew but at a lesser extent compared to pure cultures. In this case the growth of F. langsethiae was more affected than the one of G. candidum.

Depuis les 15 dernières années, de nombreuses études ont mis en évidence le rôle majeur de l’architecture nucléaire dans la régulation de l’expression des gènes et ceci dans une grande diversité de processus biologiques. Bien que la réponse immunitaire soit un de ces processus, peu de données existent sur l’organisation spatiale du génome dans les cellules immunitaires et son impact sur la régulation des gènes dans le contexte d’une réponse à l’infection bactérienne. En utilisant le porc comme organisme modèle, nous avons concentré notre étude sur les macrophages dérivés de monocytes, premières lignes de défense contre les pathogènes. Les cellules immunitaires étant les cibles des mycotoxines, nous nous sommes également intéressés aux effets de la toxine T-2 sur les macrophages et leur réponse induite par les récepteurs TLR. Un effet cytotoxique de la T-2 à une dose de 10 nM, ainsi que des effets inhibiteurs sur certaines réponses liées aux récepteurs TLR ont été mis en évidence. Nous avons ensuite examiné si les changements dans l'expression des gènes dus à l'activation impliquent un repositionnement dans l'espace nucléaire. Une analyse du transcriptome a permis d’identifier les gènes différentiellement exprimés dans les macrophages activés par le mélange LPS-IFNγ et de mettre en évidence des réseaux de gènes impliqués lors de l’activation. Les 4 gènes les plus sur-exprimés (IL1β, IL8, CXCL10 et TNFα) et les 4 gènes les plus sous-exprimés (VIM, LGALS3, TUBA3 et IGF2) ont été sélectionnés pour analyser leur comportement dans l'espace nucléaire au cours de l’activation des macrophages en utilisant la technique FISH 3D. Parmi les 4 gènes sur-exprimés, 3 présentent des modifications de leur position durant le processus d'activation alors que les 4 gènes sous-exprimés ne montent pas de variation de leur position. L'analyse de la position des gènes par rapport à leurs territoires chromosomiques (TC) a été étendue à un second type de cellules immunitaires : les neutrophiles. Des résultats similaires ont été obtenus. Les analyses ont été ensuite complétées par l'étude des 4 gènes sur-exprimés dans un type cellulaire indépendant de la réponse immunitaire (fibroblastes). Nos données suggèrent que les relocalisations dans l'espace nucléaire des gènes différentiellement exprimés dans les cellules immunitaires activées sont gène spécifique, type cellulaire spécifique et concernent essentiellement ceux qui sont sur-exprimés. / For the past 15 years, numerous studies have highlighted the role of nuclear architecture in regulating gene expression in a variety of biological processes. Although the immune response is one of these processes, few data exist on the spatial organization of the genome in immune cells and its impact on gene regulation in the context of a response to bacterial infection. Using pigs as a model organism, we focused our study on monocytederived macrophages, the first lines of defence against pathogens. As immune cells are the targets of mycotoxins, we also studied the effects of T-2 toxin on macrophages and on their responses induced by TLRs. A cytotoxic effect of T-2 at a dose of 10 nM, and an inhibitory effect on some responses related to TLRs have been demonstrated. We then examined whether changes in gene expression due to activation involve a repositioning within the nuclear space. A transcriptome analysis allowed us to identify differentially expressed genes in macrophages activated by LPS-IFNγ and to analyze gene networks involved during activation. The top 4 up-regulated genes (IL1 beta, IL-8, CXCL10 and TNF) and the top 4 down-regulated ones (VIM LGALS3, TUBA3 and IGF2) have been selected to analyze their behaviour in nuclear space during macrophages activation using 3D FISH technique. Among the 4 up-regulated genes, 3 show changes in their position during the activation process while the 4 down-regulated ones did not reposition. The analysis of gene behaviours towards their chromosome territories (CT) was extended to neutrophils and similar results were obtained. The analyses were then completed by the study of the 4 up-regulated genes in a non immune cell type (fibroblast). Our data suggest that relocation in the nuclear space of genes differentially expressed in activated immune cells is gene and cell type specific and mostly concerns those that are up-regulated.

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires des moisissures qui peuvent naturellement contaminer de nombreux supports (céréales, fruits, papiers peints, compost). Dans ces travaux de thèse, nous avons focalisé notre intérêt sur deux mycotoxines produites principalement par les champignons du genre Fusarium, appartenant toutes deux au même groupe des trichothécènes, le déoxynivalénol (DON) et la toxine T-2 (T-2). Les objectifs de cette thèse ont été de déterminer les effets de ces deux toxines sur la mise en place des réponses immunitaires au sein de la muqueuse respiratoire et intestinale. L’ensemble de ces études a été réalisé chez le porc, espèce cible de ces contaminants et animal modèle pour l’Homme. Les résultats de ces travaux ont montré que ces deux toxines affectent la réponse immunitaire. Au niveau du tractus respiratoire, une faible dose de toxine T-2 altère l’activation des macrophages alvéolaires lorsqu’ils sont stimulés par les agonistes des TLRs -4, -2/6 (lipopolysaccharides et acides lipoteichoïques, respectivement) en diminuant la synthèse du composé antimicrobien NO et des cytokines pro-inflammatoires IL-1β et TNF-α. Cette immunosuppression pourrait alors conduire à une susceptibilité plus accrue des porcs à des infections opportunistes. Au niveau du tractus intestinal, à l’état basal, nous avons mis en évidence que le DON comme la toxine T-2 induit une forte réponse inflammatoire innée associée à la stimulation de la voie IL-17 en inhibant le développement des cellules T régulatrices. Des études mécanistiques ont permis de déterminer que les cytokines associées à la voie IL-17 suite à une exposition aux trichothécènes, sont produites par une des sous-populations de cellules T innées, les cellules Tγδ productrices d’IL-17. La troisième partie de ce travail a porté sur l’utilisation de la souche Lactobacillus sobrius DSM 16698T dans le but de lutter contre les effets immunomodulateurs générés lors d’une exposition aux trichothécènes. Les résultats de ce travail ont montré que cette souche bactérienne est capable de réduire les effets inflammatoires IL-17 et de rétablir les paramètres impliqués dans les fonctions de la barrière intestinale, suite à une exposition ex vivo et in vivo au DON. En revanche, cette souche a peu d’effet contre la toxine T-2. L’ensemble de ce travail de thèse suggère donc qu’une exposition à de faibles doses de trichothécènes pourrait accroître la susceptibilité des animaux aux perturbations de nature infectieuse ou inflammatoire. / Mycotoxins are fungi secondary metabolites that can contaminate a lot of environments worldwild such as cereals, fruits, wallpapers, and compost heaps. Throughout this phD work, we focused on two mycotoxins mainly produced by Fusarium species, both belonging to the trichothecenes group: the deoxynivalenol (DON) and the T-2 toxin (T-2). The aims of this study were to determine the effects of these two toxins on the immune response implementation in respiratory and intestinal mucosa. Studies were performed on swine being a target species of these contaminants and a model species for Humans. The results of these works proved that these two mycotoxins can affect the immune response. In the respiratory tract, a low dose of T-2 toxin alters the activation of the alveolar macrophages when they are stimulated by the agonists of TLRs -4 and -2/6 (lipopolysaccharides and lipoteichoic acids, respectively). This alteration is due to the decrease of the synthesis of the anti-microbial compound NO and the pro-inflammatory cytokines such as IL-1β and TNF-α. This immunosuppression can induce the emergence of opportunist infections in pig. In the intestinal tract, in background level, we demonstrated that DON as well as T-2 toxin induces a strong inflammatory immune response associated with stimulation of IL-17 pathway by inhibiting of the development of regulatory T cells. Mechanistic studies were used to determine the production origin of the cytokin associated to the IL-17 pathway. This cytokine is produced by one of the subpopulations of Tregs, the Tγδ cells IL-17 producing when exposed to trichothecenes. The third part of this work was about the use of Lactobacillus sobrius DSM 16698T strain to counteract the immunomodulatory effects induced after trichothecen exposure. The results of this study showed that this bacterial strain is able to reduce IL-17 inflammatory effect and is also able to re-etablish the parameters involved in the intestinal barrier functions in ex vivo and in vivo response to DON. Nevertheless, this strain is less effective against the T-2 toxin. Taken together, results of this phD suggest that an exposure to low doses of trichothecens could be intensify the susceptibility of animal to infectious or inflammatory disease.