L’hydrolyse de l’hémoglobine bovine par la pepsine peut être considérée comme une voie importante d’obtention de peptides antimicrobiens face à l’émergence des résistances bactériennes aux divers antibiotiques. Des alcools connus comme des solvants structurants ont été utilisés afin d’aboutir à une hydrolyse ménagée de l’hémoglobine par la pepsine. Le méthanol, l’éthanol, le propanol, le butanol ou le trifluoroéthanol ont été utilisés en vue de préserver ou d’induire de nouvelles modifications structurales de l’hémoglobine. L’hydrolyse pepsique de l’hémoglobine en milieu hydroalcoolique a aboutit à un mélange peptidique moins complexe majoritairement composé de peptides intermédiaires à activité antimicrobienne. L’étude des variations structurales a été réalisée par dichroïsme circulaire, spectrofluorimétrie et spectrophotométrie UV-visible. L’utilisation de 10% de TFE a permis l’obtention d’un hydrolysat moins complexe riche en peptides intermédiaires hydrophobes mais à concentration faible. La présence de 40% de méthanol, 30% d’éthanol, 20% de propanol ou de 10% de butanol a amélioré cette concentration. Ces alcools ont rendu plus spécifique l’activité de l’enzyme par une augmentation de l’hydrolyse préférentiellement en position C-terminale des leucines. Ils ont également rendu accessible le coeur hydrophobe de l’hémoglobine permettant ainsi d’obtenir une nouvelle famille peptidique: la famille α 67-106. Cette famille a montré une activité antimicrobienne vis-à-vis de quatre souches bactériennes (CMI: 35,2-187,1 μM) et une activité antihypertensive potentielle par sa capacité d’inhibition de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (CI50: 42,55-1095 μM). / In view of the emergence of resistant bacteria, hydrolysis of bovine hemoglobin by pepsin can be considered as an important way for the obtaining of antimicrobial peptides. Known alcohols as structural solvents were used to lead to a limited hydrolysis of bovine hemoglobin. Methanol, ethanol, propanol, butanol, or trifluoroethanol were used in order to preserve or induce further structural changes of hemoglobin. Peptic hydrolysis of hemoglobin in hydroalcoholic solution has permitted to obtain less complex hydrolysate mainly composed of intermediate antimicrobial peptides. Structural changes of proteins were investigated using spectroscopic methods, such as, UV-visible spectophotometry, fluorescence spectroscopy and circular dichroïsm. Use of 10% TFE was allowed to less complex hydrolysate, containing intermediate hydrophobic peptides. Neverless, concentration of these peptides was low. Use of 40% methanol, 30% ethanol, 20% propanol or 10% butanol has improved this concentration. These alcohols have induced and increased more specific activity of pepsin, located preferentially in C-terminal position of leucine. They have also made available the hydrophobic core of hemoglobin allowing to a new peptide family: 67-106 α family. This family showed antimicrobial activity against four bacterial strains (MIC: 35.2-187.1 μM) and displayed at the same time ACE inhibitory activity (IC50: 42.55-1095 μM).

La vie en société présente des avantages écologiques et évolutifs, mais augmente les risques de transmission de pathogènes. Pour faire face à ce problème, les insectes sociaux ont développé plusieurs mécanismes de défenses comportementales et physiologiques, et en plus utilisé la protection fournie par des organismes tiers. C’est ainsi que des abeilles et des fourmis se servent de substances antimicrobiennes d’origine végétale ou des fourmis possèdent des bactéries productrices d’antibiotiques. La fourmi est un insecte qui, par définition, ne peut vivre que dans sa société avec des congénères avec lesquels elle entretient des relations nombreuses comme des léchages interindividuels et des échanges en bouche à bouche (appelés trophallaxies). Dans la première partie de la thèse, nous avons étudié les altérations comportementales des ouvrières de la fourmi Camponotus fellah après le déclenchement d’une réaction immunitaire. Nous avons posé l’hypothèse que si les relations sociales sont aussi coûteuses que les défenses immunitaires physiologiques, l’individu devrait être confronté à un choix : où investir son énergie ? Au contraire, suite à une réaction immunitaire les fourmis ont augmenté leur taux de trophallaxie et aucun signe d’isolement de l’ouvrière malade ne fut observé. Ce résultat met en évidence l’importance des relations sociales pour la guérison de l’individu et qui peuvent même avoir une fonction prophylactique. La deuxième partie a été consacrée à l’étude d’un endosymbiote primaire de C. fellah, une bactérie du genre Blochmannia. Cet endosymbiote a un rôle nutritif qui a été déjà montré chez d’autres espèces de Camponotus. Nous avons envisagé qu’il ait aussi d’autres fonctions comme : favoriser le système immunitaire de la fourmi, favoriser le développement des nouvelles colonies et participer à la formation d’odeur coloniale. Nous avons d’abord décrit cette nouvelle bactérie par des techniques de biologie moléculaire. Ensuite, nous avons pu montrer qu’elle favorise la réponse immunitaire des fourmis en augmentant l’encapsulation de particules étrangères. Elle contribue à une plus grande production de larves, aboutissant à une plus grande quantité d’ouvrières. Nous n’avons pas mis en évidence de lien entre la quantité de bactéries et celle d’hydrocarbures cuticulaires, bien que leur élimination par un antibiotique entraînait une surproduction de ces hydrocarbures, probablement une réponse liée au stress. Plus généralement, ces travaux montrent de nouvelles fonctions des endosymbiotes, qui ont probablement contribué au succès écologique de ce groupe de fourmis hautement diversifié et très répandu. / The colonial lifestyle has ecological and evolutionary advantages, but it increases the risks of pathogen transmission. To minimize this problem, social insects have developed several behavioural and physiological defence mechanisms, including using protection provided by other organisms. Bees and ants utilize antimicrobial substances of vegetable origin and ants harbour antibiotics-producing bacteria to control parasites. Ants are insects that cannot live without their nestmates with which they maintain many interactions, such as grooming and trophallaxis. In the first part of this thesis, we studied the behavioural alterations in workers of the ant Camponotus fellah after mounting an immune response. We hypothesized that if social interactions and physiological immune responses are expensive, individual workers should be forced to choose where to invest energy. In fact, after mounting an immune response, the workers increased their trophallaxis rate and no sign of avoidance by nestmates was observed. This result highlights the importance of social relations for individual cure and prophylactic mechanisms. In the second part, we studied the primary endosymbiont of C. fellah, a bacterium of Blochmannia genus. This bacterium plays a role in ant nutrition, a function already demonstrated in other Camponotus species. We considered the possibility that the importance of this association is not exclusively nutritional. The bacterium might improve the host immune system and increase the development rate of incipient colonies. Indeed, it might be involved in colony odour formation. The first step was to describe formally this new bacterium with molecular biology techniques. Next, we showed that it improves the host immune response by increasing the encapsulation rate against foreign particles. It increases host larvae production and the number of adult workers. Though we did not find a relation between the number of bacteria and the amount of cuticular hydrocarbons, when the bacteria was eliminated with antibiotics, cuticular hydrocarbons were overproduced, which could be interpreted as a stress response. This work highlights new functions of Blochmannia endosymbionts in their association with the ants. The bacterium likely contributed to the ecological success of Camponotus ants, a globally widespread genus.

L’émergence des bactéries résistantes aux béta-lactamines et aux carbapénèmes, a abouti à la réintroduction de la colistine comme agent de dernier recours pour traiter les infections dues à ces germes. Cependant, les résistances chromosomique et plus récemment plasmidique à la colistine ont apparu. Ce problème de bactéries multi-résistantes a par la suite déclenché la publication d’articles alarmants sur les dangers de ces germes. Pour répondre à la dramatisation médiatique liée à ce problème, mon projet de thèse vise à proposer des stratégies thérapeutiques pour traiter les infections dues aux bactéries multi-résistantes. Dans un premier temps, nous avons testé l’activité d’un large panel comprenant des anciens antibiotiques contre les bactéries résistantes aux carbapénèmes et d’autres résistantes à la colistine. Plusieurs familles d’antibiotiques ont été efficaces contre ces 2 types de bactéries résistantes.Dans un deuxième temps, nous avons évalué l’activité d’antibiotiques combinés en vue de détecter une synergie d’action. Deux combinaisons synergiques ont été retenues : colistine + sulfadiazine et colistine + acide fusidique. Ces associations d’antibiotiques ont démontré un effet bactéricide sur une collection de bactéries Gram négatives résistantes à la colistine, et ceci indépendamment du mécanisme de résistance. / The emergence of beta-lactam and carbapenem resistant bacteria, resulted in the reintroduction of colistin as an agent of last resort to treat infections caused by these bacteria. However, chromosomal resistances and more recently plasmidic to colistin appeared. This problem of multidrug-resistant bacteria subsequently triggered the publication of alarming articles on the dangers of these germs. To answer the media dramatization related to this problem, my thesis project aims to propose therapeutic strategies to treat infections due to multiresistant bacteria.Initially, we tested the activity of a large panel including old antibiotics against carbapenem resistant bacteria and others resistant to colistin. Several families of antibiotics have been effective against these two types of resistant bacteria.In a second step, we evaluated the activity of combined antibiotics in order to detect a synergistic action. Two synergistic combinations were retained: colistin + sulfadiazine and colistin + fusidic acid. These combinations of antibiotics have shown a bactericidal effect on a collection of Gram-negative colistin-resistant bacteria, independent of the resistance mechanism.

Le cruor bovin, déchet des abattoirs, est principalement composé d’hémoglobine, protéine riche en peptides antimicrobiens après hydrolyse par la pepsine porcine. L’objectif de cette thèse est de proposer une stratégie de valorisation de ce co-produit en produisant, séparant puis appliquant comme conservateur naturel de la viande un peptide antimicrobien : l’α137-141. L’hydrolyse pepsique de l’hémoglobine bovine purifiée a été validée sur le cruor (pH 3.5, 23°C, E/S = 1/11) et a permis de produire rapidement l’α137-141 selon un mécanisme zipper. L’hydrolyse enzymatique a également été réalisée à hautes concentrations en hémoglobine (1, 2, 5 et 8%, p/p), permettant de produire l’α137-141 à grande échelle.La séparation de l’α137-141 par électrodialyse couplée avec une membrane d’ultrafiltration (EDUF) a ensuite été effectuée selon plusieurs degrés d’hydrolyse, mettant en avant que celui de 5% était le plus favorable à l’enrichissement de l’α137-141. Pour augmenter sa pureté, le maintien du pH au sein de l’EDUF a permis à pH 9 d’enrichir l’α137-141 d’un facteur 75. Afin de valoriser au mieux le co-produit, la concentration peptidique a ensuite été augmentée jusqu’à 8% (p/p), permettant de récupérer jusqu’à 4 fois plus d’α137-141. Cette dernière fraction a montré une activité conservatrice de la viande hachée luttant contre le rancissement et la prolifération des bactéries, moisissures et levures jusqu’à 14 jours à 4°C, d’une manière aussi efficace que l’hydroxytoluène butylé (BHT), conservateur synthétique, prouvant que les fractions d’EDUF enrichies en α137-141 sont de prometteurs conservateurs naturels de la viande et dérivées. / Bovine cruor, a slaughterhouse by-product, is mainly composed by hemoglobin which is a rich source of antimicrobial peptides obtained by pepsic hydrolysis. The goal of this thesis is to valorize cruor by producing, separating and applying an antimicrobial peptide (α137-141) as a natural preservative on meat. Cruor hydrolysis showed the same enzymatic mechanism zipper and the same peptide production as observed during purified hemoglobin hydrolysis with the used parameters (pH 3.5, 23°C, E/S = 1/11). Hydrolysis produced rapidly the α137-141 and was carried out at high hemoglobin concentrations (1, 2, 5 and 8% w/v). Several hydrolysis degrees (DH) were investigated on the selective α137-141 separation by electrodialysis with ultrafiltration membranes (EDUF). The results showed that the most appropriated DH was of 5% to enrich fractions in α137-141. After that, the increase of α137-141 purity was studied by pH controlling. The best control was at pH 9 with a α137-141 purity increase of 75-folds. Then, the increase of feed peptide concentration (from 1 to 8% w/v) was studied on the α137-141 recovery to obtain the best by-product valorization. The 8% feed peptide concentration allowed a recovered concentration increase of 4-folds. This fraction was applied on meat as preservative and showed powerful antimicrobial effects against bacteria, yeasts and molds during 14 days under 4°C and a reduction of lipid oxidation to protect meat against rancidity. These effects were close to those of butylated hydroxytoluene (BHT), known to protect food, and showed that the fractions enrich in α137-141 by EDUF would be promising and natural preservative to protect meat and its derivatives.

A la différence des mammifères le système nerveux central (SNC) de la sangsue médicinale, possède la faculté de régénérer ses neurites et ses connexions synaptiques suite à une lésion. Notre équipe a démontré que ce processus de régénération était favorisé par une infection bactérienne contrôlée. Le premier axe de ma thèse fut d’étudier le lien entre, l'activation de la réponse neuroimmunitaire et le processus de régénération, par l’étude de trois effecteurs récemment caractérisés au sein de la chaîne nerveuse de sangsue: deux peptides antimicrobiens (PAMs) (l’Hm-lumbricine et la neuromacine) et une cytokine-like, nommée Hm-EMAP II. Les résultats obtenus démontrent pour la première fois (i) une synthèse neuronale de PAMs possedant une activité neurotrophique en plus de leur activité antimicrobienne et (ii) l’effet chimiottractant d’EMAP II vis-à-vis des cellules microgliales humaines et de sangsue, donnant pour la première fois une fonction à cette cytokine dans le SNC humain. En effet, même si EMAP II est décrit comme un marqueur de réactivité des cellules microgliales du cerveau humain lésé, sa fonction dans cet organe n'a pas encore été élucidée. Le contact étroit entre le sang et la chaîne nerveuse nous a conduits dans un second temps, à explorer la participation de ce liquide biologique dans la réparation neuronale de notre modèle. Nos données montrent, qu’en plus d'exercer des fonctions immunitaires périphériques, le sang de sangsue optimise la réparation du SNC, par la libération de substances neurotrophiques. Les cellules sanguines s’avèrent également capables d’infiltrer le site de lésion où, en coopération avec les cellules microgliales, elles limitent la formation d'un manchon cicatriciel. Chez les mammifères, les blessures du SNC conduisent à la mise en place d'une cicatrice gliale, qui bloque le mécanisme de régénération en empêchant la repousse axonale du SNC. Les résultats présentés ici constituent la première description d’une fonction neuro-immunitaire des cellules sanguines chez un invertébré. L'ensemble de ces données présentent le SNC de sangsue comme un modèle intéressant pour étudier le lien entre immunité et réparation neuronale. / Following trauma, the central nervous system (CNS) of the medicinal leech, unlike the mammalian CNS, has a strong capacity to regenerate neurites and synaptic connections that restore normal function. Our team demonstrated that this regenerative process is enhanced by a controlled bacterial infection. As a first step of my PhD, the interaction between the activation of a neuroimmune response and the process of regeneration were explored by studying the role of three effectors newly characterized from the leech nerve cord: two antimicrobial peptides (AMPs) (Hm lumbricin and neuromacin) and one cytokine-like named Hm-EMAPII. Altogether the obtained results allowed reporting for the first time (i) the neuronal synthesis associated with a neurotrophic effect of AMPs and (ii) the ability of EMAPII to exert chemoattractant effect towards both leech and human microglial cells giving a function to this cytokine in the human SNC. Indeed, even if EMAPII is described as a marker of microglial cell reactivity in injured human brain, its function in the neural immunity has not been yet elucidated. As a second step of my PhD, the close contact of the blood with the nerve cord conducted us to explore the participation of blood in neural repair in our model. Our data evidenced that in addition of exerting peripheral immune functions, leech blood optimizes CNS neural repair through the release of neurotrophic substances. Circulating blood cells appeared also able to infiltrate the injured CNS where, in conjunction with microglia, they limit the formation of a scar. In mammals, CNS injury conducts to the generation of a glial scar that blocks the mechanism of regeneration by preventing axonal regrowth. The results presented here constitute the first description of neuroimmune functions of invertebrate blood cells. Altogether these studies introduce the leech CNS as an interesting model for studying the implication of immune molecules in neural repair.

Les plaques amyloïdes sont l’une des principales caractéristiques pathologiques de la maladie d’Alzheimer (MA). Elles sont composées de peptides amyloïdes-β (Aβ) 1-40 et 1-42 fibrillaires et ont été décrites comme responsable de la réponse inflammatoire et de la neurodégénérescence. L’Herpès simplex virus 1 (HSV-1) a été impliqué comme facteur de risque de la MA et retrouvé à l’intérieur des plaques amyloïdes. Des données récentes suggèrent que les peptides Aβ possèdent une activité antimicrobienne et antivirale in vitro. La première partie des travaux décrits dans cette thèse concerne l’étude du rôle antiviral des peptides Aβ contre les virus HSV-1. Pour cela, des cellules fibroblastiques, épithéliales et neuronales ont été exposées aux peptides Aβ40 et Aβ42 et infectées avec le virus HSV-1. L’analyse quantitative par PCR a montré que les peptides Aβ40 et Aβ42 inhibent la réplication des virus HSV-1, qui possèdent une enveloppe mais n’inhibent pas l’infection par les adénovirus-5 qui n’en possèdent pas. Nos résultats ont aussi montré que les peptides interagissent directement avec les virus HSV-1 dans un modèle acellulaire et inhibent leur entrée dans les cellules. Dans une deuxième partie de l’étude, nous avons utilisé un modèle de cocultures de lignées cellulaires de neuroblastomes (H4) et microgliales (U118-MG) en tant que modèle minimal in vitro afin de déterminer si les cellules H4 produisent des peptides Aβ et si cette production induit une protection antivirale contre le virus HSV-1. Les résultats ont montré que les cellules H4 sécrètent Aβ42 en réponse à une infection par les virus HSV-1 et que les cellules U118-MG internalisent le peptide Aβ42. De plus, le peptide Aβ42 exogène induit une forte production de cytokines pro-inflammatoires mais l’infection des cellules par les virus HSV-1 n’augmente pas significativement cette production. Par ailleurs, la protection antivirale du peptide Aβ42 a été confirmée lors d’expériences de transferts impliquant des milieux de cultures conditionnés provenant de cellules H4 infectées par le virus HSV-1. Ces milieux confèrent une protection Aβ-dépendante, contre les infections par les virus HSV-1 dans des essais de nouvelles cultures de cellules H4. Dans le but de mettre en évidence le mécanisme responsable de l’effet antiviral des peptides Aβ, nous avons proposé que l’homologie de séquence entre les peptides Aβ et la région proximale transmembranaire de la glycoprotéine de fusion B (gB) du virus HSV-1 pourrait être responsable de l’interférence des peptides Aβ avec la réplication des virus HSV-1 en s’insérant dans l’enveloppe externe des virus. Cette explication a été appuyée par des expériences de FRET. Les résultats ont montré que l’interaction peptide Aβ42 et gB-GFP implique une distance de 10 nm ou moins, suggérant que le peptide Aβ42 peut s’insérer dans l’enveloppe virale. L’ensemble de nos données suggère qu’une production de peptides Aβ par les neurones pourrait les protéger lors d’une infection par les virus HSV-1 latents et, contre d’autres pathogènes. Par contre, une surproduction pourrait contribuer à la formation des plaques amyloïdes, expliquant ainsi pourquoi les infections ont un rôle dans la pathogénicité de la forme sporadique de la MA.

La multiplication des résistances aux antibiotiques constitue une grave menace qui nécessite de nouvelles stratégies antimicrobiennes. Le but de ce travail est d'étudier le potentiel des nanocapsules lipidiques (NCLs) pour l'administration de peptides antimicrobiens (PAMs). Les premiers travaux ont porté sur le développement et l'optimisation de NCLs chargées en PAMs. Différentes stratégies d’association ont été testé (adsorption à la surface ou encapsulation dans le coeur de NCLs). Les résultats ont démontré une efficacité d'association comprise entre 20 et 40%, lorsque les peptides sont adsorbés à la surface et plus de 80%,lorsqu’ils sont encapsulés. La deuxième partie s’est concentrée sur l'évaluation de l’activité des complexes PAMs et NCLs ainsi que leur stabilité vis-à-vis des protéases. Les résultats ont montré que l'adsorption entraîne une potentialisation de l'activité antimicrobienne des PAMs, associée à une protection partielle contre la dégradation enzymatique. Inversement, l’encapsulation des PAMs montre une meilleure stabilité aux enzymes, corrélée à une efficacité d'encapsulation supérieure sans amélioration de l'activité antimicrobienne in vitro. Dans une troisième partie, les mécanismes impliqués dans les interactions LNC/PAM ainsi que l'interaction du complexe avec un modèle de membrane bactérienne ont été étudiés. Il a été montré que la structure et la flexibilité des PAMs aux interfaces solide-liquide gouverneraient l'adsorption des peptides à la surface des NCLs, entrainant un changement de leur comportement avec les membranes bactériennes. L’ensemble de ces résultats démontre le potentiel prometteur des NCLs en tant que vecteur de PAMs. / The rapid increase in drug-resistant infections presents an acute problem in the healthcare sector, generating interest in novel antimicrobial strategies. The aim of this work is to explore the potential of lipid nanocapsules (LNCs) for Antimicrobial peptides (AMPs) delivery. Firstly, the experiments were focused on the development and optimization of AMP-loaded LNCs. Different strategies were investigated to deliver AA230,LL37 and DPK060 using LNCs (peptides adsorption atthe surface or encapsulated in the core of modified LNCs). The results demonstrated an association efficiency of 20 to 40%, when peptide is adsorbed, and over 80% encapsulation efficiency, when peptides are encapsulated. The second part concerned the study ofthe influence of peptides loading on their activity and stability against proteases. The results showed that peptides adsorption induced a potentiation of the antimicrobial activity of the native peptides, with a partial protection against proteolytic degradation. Conversely, peptides encapsulation allowed better peptide stability, correlated with higher encapsulation efficiencies and a preservation of the in vitro antimicrobial activity. In a third part, the mechanisms involved in LNC/AMP interactions and the complex interaction with model bacterial membrane have been evaluated. It has shown that structure and flexibility at solid-liquid interfaces govern peptide adsorption on the surface of the LNCs, which in turn is expected to change LNCs properties and interaction with bacterial membranes. Taken together, these results demonstrate the potential of LNCto deliver AMPs as an alternative anti-infective therapy.

L’oxydation et le développement microbien constituent les paramètres majeurs à l’origine de l’altération des produits alimentaires, notamment des aliments pour animaux. Ces dégradations affectent les qualités nutritionnelles et sensorielles des produits et peuvent avoir des répercussions au niveau sanitaire. Dans ce contexte, différents moyens de prévention sont disponibles pour limiter ces phénomènes. Parmi eux, la valorisation d’ingrédients d’origine végétale à des fins alimentaires représente un enjeu majeur pour la recherche et l’industrie. Leur utilisation en tant que conservateurs naturels pourrait constituer une alternative attractive aux antioxydants et antimicrobiens synthétiques qui souffrent d’une moindre acceptation par le consommateur.Au travers de cette étude nous avons identifié et caractérisé la performance de quinze extraits végétaux d’un point de vue antioxydant et antimicrobien. Après une caractérisation moléculaire des extraits, leur pouvoir antioxydant a été mesuré puis leur pouvoir antimicrobien sur trois souches de Salm onella. Pour cela, une procédure de sélection a été mise en place. Enfin les extraits présentant les caractéristiques les plus intéressantes ont été testés sur une vraie matrice alimentaire : des croquettes. / Oxidation and microbial growth are the major parameters causing the deterioration of food products, including pet food. These degradations affect the nutritional and sensory qualities of the products and may lead to health issues. In this context, various ways of prevention are available to limit these phenomena. Among them, the promotion of plant extracts for food is a major challenge for research and industry. Their use as natural preservatives could be an attractive alternative to synthetic antioxidants or antimicrobials that suffer from lower consumer acceptance.Through this study we have identified and characterized the performance of fifteen plant extracts from an antioxidant and antimicrobial point of view. After a molecular characterization of the extracts, their antioxidant capacity was measured as well as their antimicrobial property on three Salmonella strains. The establishment of a selection procedure was made. Finally, the extracts presenting the most interesting characteristics were tested on a real food matrix: kibbles.

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont des affections immuno-inflammatoires chroniques qui sont liées à de nombreux facteurs de risque. Les défensines et les cathélicidines sont des peptides antimicrobiens considérés comme des effecteurs clés de l'immunité innée, mais aussi des réponses inflammatoires. Il a été postulé que ces peptides sont impliqués dans le développement de l'athérosclérose. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons étudié l'expression des gènes de la cathélicidine LL-37 et des défensines-a DEFA1-3 dans les cellules mononuclées du sang périphérique (PBMCs) dans la cohorte Stanislas. Nous avons démontré que l'expression des ARNm de ces gènes est significativement corrélée avec les indicateurs de risque des MCV, à savoir l'obésité, la pression artérielle, les taux circulants des triglycérides et du glucose, l'hypo-HDL-C et les leucocytes. De plus, des taux élevés des ARNm de ces gènes sont associés au syndrome métabolique. Nous avons aussi démontré que l'expression des gènes des DEFA1-3 et de LL-37 est corrélée avec celle du récepteur chimio-attractant FPR et que le génotype TT du polymorphisme FPR1 c.32C>T est associé à une diminution des taux circulants de la E-sélectine, suggérant que ces peptides pourraient agir via FPR et que le polymorphisme c.32C>T affecte la fonction endothéliale. Enfin, nos études in vitro ont montré que l'expression des gènes des DEFA1-3 et de CRAMP, cathélicidine de la souris, est modulée par le glucose et l'insuline, respectivement dans les neutrophiles HL-60 et les adipocytes 3T3-L1. L'ensemble de ces études suggère que les DEFA1-3 et LL-37 pourraient constituer un lien entre le système immunitaire inné et le risque des MCV et du syndrome métabolique. / Multiple risk factors for atherosclerosis and cardiovascular diseases (CVD) act in a synergistic way through inflammatory pathways. Most of CVD risk factors stimulate the release of inflammatory mediators. Defensins and cathelicidins are antimicrobial peptides (AMPs) produced mainly by inflammatory cells. Beside their role in host defense, AMPs are also considered as effectors of inflammatory responses. They have been suggested to play a role in atherosclerosis. To verify this hypothesis, we studied a-defensins DEFA1-3 and cathelicidin LL-37 in a sample of the STANISLAS cohort. We demonstrated that mRNA levels of LL-37 and DEFA1-3 genes in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of studied subjects are significantly correlated with indicators of obesity, blood pressure, circulating triglycerides and fasting glucose levels, hypo-HDL-C, and leukocytes counts suggesting a role of these genes in CVD. Further analysis revealed that high expression of these genes might be associated with metabolic syndrome. We also showed that expression of LL-37 and DEFA1-3 genes was positively associated with that of FPR receptor gene and that the TT genotype of FPR1 c.32C>T/I11T polymorphism was significantly associated with decreased levels of soluble E-selectin suggesting that these peptides may act through this receptor and such a polymorphism may has an impact on endothelial cells function. In an in vitro model, we found that glucose and insulin modulate the expression of DEFA1-3 and CRAMP cathelicidin genes in human HL-60 neutrophils and mouse 3T3-L1 adipocytes cell lines, respectively. Together, our studies demonstrated that DEFA1-3 and LL-37 could be a potential link between innate immunity and CVD and metabolic syndrome.

Les bactéries lactiques (BAL) ont été utilisées par l\'humanité depuis des siècles en raison de leurs propriétés technologiques et de leur capacité à améliorer les propriétés organoleptiques des aliments. En outre, la demande des consommateurs pour des produits laitiers sains et dépourvus de conservateurs chimiques est de plus en plus grande.Dans ce contexte, l\'utilisation de bactéries lactiques utilisées depuis des siècles pour la fermentation des produits laitiers semble pertinente pour améliorer la digestibilité et/ou prolonger la durée de vie des produits laitiers fermentés. L\'une des principales propriétés de ces bactéries est la production de substances antimicrobiennes telles que des bactériocines, des peptides ou des composés non protéiques de faible poids moléculaire (acides organiques, H2O2, et ainsi de suite) qui inhibent la croissance des pathogènes alimentaires et des micro-organismes d\'altération. Les bactériocines sont des peptides antimicrobiens ribosomiques produits entre autre par certaines bactéries lactiques et qui possèdent un spectre d\'inhibition étroit ciblant généralement les bactéries à Gram-positif. Les substances inhibitrices produites par BAL peuvent également inhiber les champignons qui sont en grande partie responsables pour la détérioration des aliments. Un autre propriété importante de BAL est de modifier les protéines du lait au cours du processus de fermentation. Ceci est important pour les personnes allergiques, en raison de la modification du potentiel allergénique de protéines du lait, mais également important pour la production de peptides bioactifs. Récentes découvertes ont montré que des peptides dérivés de l\'hydrolyse des protéines du lait peuvent avoir des activités biologiques, tels que des activités antihypertensives, antioxydantes, antimicrobiennes et immunomodulatrices. En résumé, les BAL sont des outils potentiels pour la production d\'aliments de haute qualité, ce qui stimule la recherche de nouvelles souches ayant des propriétés biologiques intéressantes. Ainsi, l\'objectif de cette étude était d\'isoler et de cribler de nouvelles souches de BAL possédant des activités antimicrobienne et / où protéolytique. Des souches de BAL ont ainsi été isolées de lait de vache, de buffle et de chèvre ainsi que des fromages provenant du sud-est du Brésil. À partir de 156 échantillons de lait et de fromages, 815 isolats ont été obtenus sur des géloses sélectives pour les BAL. La majorité d\'entre elles était des coques ou des bacilles à Gram-positif et négatif pour la production de catalase. La présence d\'activités antimicrobiennes a été évaluée sur des cultures pures de ces nouveaux isolats par des tests d\'antagonisme sur géloses (essai spot-on-the-lawn), et leurs activités protéolytiques on été évaluées par culture sur géloses BHI (Brian Heart Infusion) additionnée de lait écrémé. Les isolats les plus protéolytiques ont été testés par culture dans du lait écrémé suivie d\'une électrophorèse sur gel de polyacrylamide en condition dénaturante (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis SDS-PAGE). Parmi les 815 isolats testés, quatre d\'entre eux, identifiés comme Lactobacillus paraplantarum FT 259 et Streptococcus uberis (FT86, FT126 et FT190) étaient producteurs de bactériocines, tandis que quatre autres, identifiés comme Weissella confusa FT424, Weissella hellenica FT476, Leuconostocs citreum FT671 et Lactobacillus plantarum FT723 ont montré une activité antifongique lors d\'essais préliminaires. Des analyses complémentaires ont montré que la souche la plus antifongique était L. plantarum FT723 qui inhibait Penicillium expansum sur gélose MRS modifiée (de Man, Rogosa, Sharpe, sans acétate) et dans un modèle de lait fermenté. Des activités protéolytiques ont été détectées dans 205 isolats lors des tests sur géloses supplémentées en lait écrémé. Les activités protéolytiques des 123 isolats présentant les activités les plus fortes ont été confirmées en faisant migrer les surnageants de laits fermentés sur SDS-PAGE. Les capacités protéolytiques des trois isolats les plus protéolytiques Enterococcus faecalis (FT132 et FT522) et Lactobacillus paracasei FT700 ont également été testées sur des caséines et sur deux protéines du lactosérum (?-lactoglobuline et d\'?-lactalbumine), les produits de dégradation ont été visualisés par SDS-PAGE. En raison de la grande similitude entre les deux souches d\'Enterococcus, seul E. faecalis FT132 et L. paracasei FT700 ont été sélectionnés pour des études plus poussées sur leurs activités protéolytiques en utilisant des protéines du lait comme substrats lors d\'incubations dans différentes conditions suivies de l\'analyse des produits d\'hydrolyse par SDSPAGE et par chromatographie liquide haute performance (high performance liquid chromatography, HPLC). Tant E. faecalis FT132 que L. paracasei FT700 ont montré des activités protéolytiques à un pH de 6,5, à des températures comprises entre 37 à 42 ºC. Leurs activités protéolytiques étaient dues à des métallo-protéases. Pour évaluer les activités biologiques possibles des peptides dérivés de l\'action d\'E. faecalis FT132 et L. paracasei FT700 sur les protéines du lait, les surnageants des laits fermentés par ces souches ont été purifiés sur colonnes C8 puis lyophilisés. Ces lyophilisats ont ensuite été repris dans du RPMI (Roswell Park Memorial Institute medium) et ajoutés à différentes cultures primaires (monocytes et macrophages) pour évaluer leur cytotoxicité, les mécanismes de la mort celullaire qui y étaient associés, ainsi que leurs propriétés immunomodulatrices (différenciation des monocytes en macrophages et quantification de TNF-?). Les peptides générés par les deux souches testées étaient toxiques (favorisant l\'apoptose des cellules) après 72 h d\'exposition à une concentration de 10 mg/mL. Au-dessous de ces concentrations cytotoxiques, les deux surnageants de laits fermentés produits par E. faecalis FT132 et L. paracasei FT700 ont stimulé la différenciation des monocytes en macrophages, comme observé par l\'expression accrue du marqueur CD71. Cette stimulation du système immunitaire n\'était pas inflammatoire en raison de la faible production de TNF-?. Certaines BAL peuvent contribuer à la santé des consommateurs et sont utilisées comme probiotiques. Cependant, les effets biologiques des souches ainsi que leur innocuité doivent être vérifiés avant leur utilisation comme probiotiques. Contrairement aux entérocoques, plusieurs espèces de lactobacilles sont reconnues comme GRAS (Generally Recognized as Safe). Dans cette étude, il a été montré que la souche E. faecalis FT132 hébergeait trois gènes de virulence asa1, as et gelE, et qu\'elle était résistante à l\'érythromycine et à la tétracycline, ce qui signifie que cette souche ne peut pas être ajoutée à des produits alimentaires. Cependant, L. paracasei FT700 pourrait d\'avéré un candidat potentiel pour être utilisée en tant que probiotique, ainsi que L. paraplantarum FT259, la souche bacteriocinogénique décrite précédemment. Afin d\'évaluer leur capacité de survie dans le tractus digestif en vu d\'une éventuelle utilisation comme probiotiques, les souches ont été incubées dans des milieux de culture acidifiés (pH 2,0, 2,5 et 3,5), dans des sels biliaires, dans des conditions simulant les conditions gastriques et leur capacité de survie a été testée ainsi que leur sensibilité à différents antibiotiques. En outre, la bactériocine produite par L. paraplantarum FT259 a été partiellement purifiée sur colonne remplie de résine XAD-16, suivie d\'une extraction en phase solide sur colonne C18, suivie d\'une analyse par SDS-PAGE. Des PCR avec différentes amorces ciblant la plantaricine NC8, la plantaricine S et la plantaricine W ont été effectuées suivie du séquençage des amplicons afin d\'idéntifier des gènes pour la production de bactériocines. Les résultats ont montré que L. paraplantarum FT259 tolérait des expositions à un pH de 3,5, et à une concentration en sels biliaires de 0,3% pendant une durée maximum de 180 minutes. En revanche, il n\'était plus possible de détecter de cellules viables (limite de détection de la méthode : 100 UFC / mL) après une exposition à des pH de 2,0 et de 2,5 pendant 90 minutes. Lors des expériences simulant les conditions gastriques, le nombre de cellules viables de L. paraplantarum FT259 a diminué de 8,6 log UFC/mL à 4,4 log UFC/mL après 180 minutes d\'incubation. Les résultats obtenus pour la souche L. paracasei FT700 ont montré que celle-ci a survécut à presque toutes les conditions. Après 180 minutes dans un pH de 2,0 et dans le jus gastrique simulé, la population bactériennes ont respectivement diminué de 4 et de 3 log UFC/mL. Il a également été démontré que L. paraplantarum FT259 et L. paracasei FT700 étaient sensibles à la majorité des antibiotiques testés. L\'analyse par SDS-PAGE a indiqué que la bactériocine partiellement purifiée présentait une masse moléculaire d\'environ 3900 Da et que le séquençage des amplicons d\'ADN suite aux PCR a montré que la souche possédait le gène de la plantaricine NC8. L\'ensemble de ces résultats indique que les deux souches de lactobacilles isolées lors de cette étude (L. paraplantarum FT259 et L. paracasei FT700) possèdent des caractéristiques pouvant leur conférer un intérêt d\'utilisation en tant queprobiotiques. La production de bactériocines (L. paraplantarum FT259), et l\'activité protéolytique (L. paracasei FT700) pourraient également être des caractéristiques intéressantes pour des applications alimentaires. En conclusion, les BAL obtenues dans cette étude pourraient être utiles dans l\'industrie alimentaire pour la production de nouveaux produits laitiers à durée de conservation prolongée et une digestibilité accrue, ou encore pour la production de peptides bioactifs. / As bactérias láticas (BAL) têm sido utilizadas pela humanidade há séculos devido às suas propriedades tecnológicas e potencial para conferir características sensoriais agradáveis aos alimentos. Além disso, é cada vez maior a demanda por alimentos de qualidade. Neste contexto, BAL tem grande potencial para serem utilizadas na produção de alimentos. Uma das principais características destas bactérias é a produção de substâncias que inibem a multiplicação de agentes patogênicos e micro-organismos deteriorantes em alimentos, tais como ácidos orgânicos, H2O2 e bacteriocinas. Estas últimas são um peptídeos antimicrobianos produzido via ribossomo por algumas bactérias e possuem pequeno espectro inibição. As bacteriocinas podem reduzir a multiplicação de bactérias-alvo, aumentando a segurança alimentar e a vida de prateleira de alimentos. Essas substâncias inibitórias produzidas por BAL podem também inibir fungos, que são em grande parte responsáveis pela deterioração dos alimentos. Outra importante propriedade das BAL é capacidade de modificar as proteínas do leite durante o processo de fermentação. Isto é importante para indivíduos alérgicos devido à alteração de potencial alergênico das proteínas do leite, e também é importante para a produção de peptídeos bioativos. Recentemente, resultados demonstraram que os peptídeos obtidos a partir da hidrólise de proteínas do leite podem ter diferentes atividades biológicas, tais como anti-hipertensiva, antioxidante, antimicrobiana e imunomodulatória. Em resumo, BAL apresentam potencial para a produção de alimentos de alta qualidade, o que estimula a busca de novas linhagens com propriedades tecnológicas de interesse. Assim, no presente estudo, BAL com atividade antimicrobiana e / ou proteolítica foram isoladas de leite e queijo de vaca, búfala e cabra, obtidos na região sudeste do Brasil. A partir de 156 amostras de leite e queijo, foram obtidos 815 isolados em ágar seletivo para BAL. A maioria eram cocos ou bacilos Gram-positivos, e não produziam a enzima catalase. Culturas puras destes novos isolados foram avaliadas quanto a atividade antimicrobiana por testes de antagonismo em ágar (spot-on-the-lawn), e quanto a atividade proteolítica sobre proteínas do leite pelo cultivo em placas de ágar BHI (Brain Heart Infusion suplementado com leite desnatado). Os isolados com maior atividade proteolítica também foram testados pelo cultivo em leite desnatado seguido de análise do leite fermentado por eletroforese em gel de poliacrilamida com dodecil sulfato de sódio (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis SDS-PAGE). Entre os 815 isolados testados, quatro deles foram identificados como produtores de bacteriocinas, Lactobacillus paraplantarum FT259 (uma linhagem) e Streptococcus uberis (três linhagens, FT86, FT126 e FT190), enquanto quatro outros identificados como Weissella confusa FT424, W. hellenica FT476, Leuconostoc citreum FT671 e Lactobacillus plantarum FT723, os quais apresentaram atividade antifúngica em ensaios preliminares. Análises complementares mostraram que a linhagem com maior atividade antifúngica foi L. plantarum FT723, o qual inibiu Penicillium expansum em ágar MRS modificado (De Man, Rogosa, Sharpe, sem acetato) e em iv modelo de leite fermentado. No entanto, nenhuma inibição foi observada contra Yarrowia lipolytica. A atividade proteolítica foi detectada em 205 isolados por testes em ágar, sendo que 123 isolados com intensa atividade proteolítica foram submetidos a confirmação da atividade por SDS-PAGE. As atividades proteolíticas de três isolados identificados como Enterococcus faecalis (FT132 e FT522) e Lactobacillus paracasei FT700 foram confirmadas por SDS-PAGE, como visualizado pela digestão de caseínas e proteínas de soro de leite (?-lactoglobulina e ?- lactalbumina). No entanto, devido à alta semelhança entre as linhagens, apenas E. faecalis FT132 (juntamente com L. paracasei FT700) foram selecionados para os próximos estudos utilizando proteínas do leite como substratos em diferentes condições, seguidas de análises por SDS-PAGE e cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC, high-performance liquid chromatography). Ambos E. faecalis FT132 e L. paracasei FT700 apresentaram atividades proteolíticas em pH 6,5, entre 37 e 42 °C. A atividade proteolítica das linhagens foi devida à presença de metaloproteases. Em seguida, para avaliar as possíveis atividades biológicas dos peptídeos derivados da atividade proteolítica de E. faecalis FT132 e L. paracasei FT700 em proteínas do leite, o sobrenadante de leite fermentado produzido por estas linhagens foi purificado em cartucho C8 e liofilizado. Desse modo, os sobrenadantes de leite fermentado produzidos por estas linhagens foram adicionados às culturas de células (monócitos e macrófagos) para avaliar a sua citotoxicidade, os mecanismos de morte celular, propriedades imunomoduladoras (diferenciação de monócitos em macrófagos) e quantificação de TNF-? (do inglês tumor necrosis factor). Os sobrenadantes apresentaram toxicidade após 72 h de exposição a 10 mg/mL por apoptose. Abaixo das concentrações citotóxicas, ambos os sobrenadantes de leite fermentado estimularam a diferenciação de monócitos em macrófagos, como observado pelo aumento da expressão do marcador CD71. Esta estimulação imune não foi inflamatória visto que houve pouca produção de TNF-?. BAL também podem contribuir para a saúde dos consumidores quando utilizadas como probióticos. No entanto, algumas características das linhagens devem ser verificadas antes de serem utilizadas como probióticos, especialmente com relação aos fatores de virulência. Lactobacilos geralmente possuem um status GRAS (do inglês generally recognized as safe), ao contrário dos enterococos. Neste estudo, foi demonstrado que E. faecalis FT132 possuía três genes de virulência, asa1, ace e gelE, e que era resistente à eritromicina e à tetraciclina, indicando que esta linhagem não pode ser adicionada em alimentos. No entanto, L. paracasei FT700 seria um potencial candidato para ser utilizada como probiótico, bem como a linhagem bacteriocinogênica descrita anteriormente, L. paraplantarum FT259. As linhagens foram testadas quanto à sobrevivência em meio ácido (pH 2,0, 2,5 e 3,5), tolerância in vitro aos sais biliares, viabilidade em suco gástrico sintético e sensibilidade a antibióticos. Além disso, o peptídeo antimicrobiano produzido por L. paraplantarum FT259 foi parcialmente purificado em coluna preenchida com resina XAD-16, seguido de extração em fase sólida com cartucho de C18, e analisados por SDSPAGE. Reações em cadeia da polimerase (PCR, do inglês polymerase chain reaction) com primers para os genes estruturais da plantaricina NC8, plantaricina S e plantaricina W, seguidas de sequenciamento de DNA, foram realizados para detectar genes responsáveis pela produção de bacteriocinas. Os resultados mostraram que L. paraplantarum FT259 foi resistente ao pH 3,5 e a 0,3% de sais biliares por até 180 minutos, mas a população bacteriana em pH 2,0 e 2,5 após 90 minutos estava abaixo do limite de detecção do método (2 log UFC/mL). Em testes utilizando suco gástrico sintético, a população de L. paraplantarum FT259 reduziu de 8,6 log UFC/ v mL para 4,4 log UFC/mL após 180 minutos. Por outro lado, L. paracasei FT700 sobreviveu bem em quase todas as condições. Depois de 180 minutos em pH 2,0 e em suco gástrico sintético, a população bacteriana reduziu 4 e 3 log UFC/mL, respectivamente. Também foi demonstrado que L. paraplantarum FT259 e L. paracasei FT700 foram sensíveis à maioria dos antibióticos testados. A análise de SDS-PAGE indicou que a bacteriocina parcialmente purificada apresentava uma massa molecular de aproximadamente 3900 Da, e o sequenciamento de DNA do produto de amplificação obtido por PCR mostrou a presença do gene que codifica a produção da plantaricina NC8. De modo geral, os resultados indicaram que ambas as linhagens possuem potencial probiótico. Além disso, a produção de bacteriocinas (L. paraplantarum FT259) e a atividade proteolítica (L. paracasei FT700) podem ser características interessantes para aplicações em alimentos. As BAL obtidas neste estudo podem ser úteis na indústria de alimentos para a produção de novos produtos lácteos com maior vida de prateleira e aumento da digestibilidade de proteínas do leite, assim como para a produção de peptídeos bioativos comercializados como fórmulas parcialmente purificadas.