L'asthme allergique est caractérisé par une réponse prédominante de typeTh2, mais d'autres profils tels que Th17 et Th22 sont aussi observés dans l'asthme plus sévère. La pollution atmosphérique et notamment les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) contenus dans les particules d'échappement diesel (DEP) contribuent à l'augmentation de la prévalence de l'asthme et jouent un rôle adjuvant dans le développement et l'exacerbation de l'inflammation allergique en orientant la réponse immune vers un profil Th2Dans la première partie de la thèse, nous avons évalué les effets des HAP sur la polarisation Th17/Th22 de PBMC de sujets allergiques asthmatiques et sujets non-allergiques. Les PBMC de patients asthmatiques présentent une augmentation des profils Th17/Th22 par rapport aux sujets non-allergiques. La stimulation par DEP-HAP et le benzo [a] pyrène (B[a]P) induit une augmentation de l’IL-22 mais de façon étonnante diminue la production d'IL-17A dans les deux groupes. Les facteurs de transcription associés aux cellules Th17: RORA et RORC, sont diminués, alors que le gène cible d’AhR, CYP1A1, est augmenté dans les deux groupes. Notch est diminué uniquement chez les patients asthmatiques. La production d'IL-22 induite par les HAP provient principalement de cellules Th22. L'antagoniste d’AhR reverse presque complètement les effets des DEP, mais seulement partiellement les effets de B[a]P, sur la regulation réciproque entre IL-22/IL-17. Les kinases PI3K, JNK et ERK participent à l’augmentation de l’IL-22 induite par le B[a]P, alors que la p38 MAP kinase a un effet inhibiteur. La deuxième partie de la thèse a évalué l'effet combiné des PRRs et des allergènes sur l’activation et leur capacité à induire une polarisation Th17/Th22 chez des sujets sains et des sujets allergiques asthmatiques. Les DCs stimulées par les allergènes de chien induisent une faible production d'IL-22 par les cellules T. L’activation supplémentaire par les ligands de TLR3, TLR9 et NOD2 conduit à une augmentation de la production augmentée de chimiokines pro-Th2 uniquement par les DCs de patients asthmatiques allergiques aux chiens. 7 A l’inverse, un rôle adjuvant est observé sur la maturation et la production de cytokines pro-Th17/Th22 par les DCs de sujets asthmatiques et de sujets non-allergiques. Parmi les cellules T co-cultivées avec des DC stimulées par l'allergène de chien et les ligands de PRR, nous observons un mélange de cellules de type Th2/Th17 et Th22 chez les patients asthmatiques et un profil Th1/Th22 chez les sujets non-allergiques. L’IL-22 est principalement produite par les Th22 dans les deux groupes avec plus de cellules Th22 observés chez les sujets asthmatiques. L’IL-17 et l’IL-22 sont régulées différemment entre les sujets asthmatiques et les sujets sains, le TGF-β ayant un rôle pro-Th17 tandis que l'IL-23 a un rôle pro-Th22. In vivo, un modèle d'asthme chronique induite par l’allergène de chien a été développé et conduit à une augmentation de la résistance des voies aériennes, une production de chimiokines Th2 et de cytokines Th2/Th17/Th22 ainsi qu’au recrutement de neutrophiles mais peu d’éosinophiles dans le poumon. L'expression du gène de l'IL-22 intervient de façon précoce alors que la protéine apparait plus tard. Le ligand de NOD2 induit une augmentation de la résistance des voies aériennes, ainsi que de la production de protéines et l'expression des gènes induits par l'allergène de chien, mais réduit le recrutement des éosinophiles dans les poumons. Ces résultats montrent que chez l'homme, les productions d’IL-22 et d'IL-17 sont régulées différemment entre les sujets asthmatiques allergiques et les sujets sains. Au total, la pollution et certaines infections bactériennes ou virales pourraient participer chez les patients asthmatiques à sévérité de la maladie et la progression du remodelage des voies aériennes. La modèle in vivo développée permettra de mieux disséquer les mécanismes qui participent à la sévérité de l'asthme. / Allergic asthma is characterized by a predominant Th2 response, but additional profiles such as Th17 and Th22 are observed in more severe asthma. Components of the air pollution such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) contained in diesel exhausts particles (DEP) contributes to increased prevalence of asthma and play an adjuvant role in the development and exacerbation of allergic inflammation through the skewing of the immune response towards a Th2 profile. In the first part of the thesis, we evaluated the effects of PAH on the Th17/Th22 polarization of PBMCs from healthy and allergic asthmatic subjects, PBMCs from athmatic patients exhibited an increased Th17/Th22 profile compared with non-allergic subjects. DEP-PAH and Benzo[a]Pyrene (B[a]P) stimulation further increased IL-22 but surprisingly decreased IL-17A production in both groups. Th17 transcription factors RORA and RORC were down regulated, whereas AhR target gene CYP1A1 was up-regulated in both groups. Notch was decreased only in asthmatic patients. PAH-induced IL-22 production originated mainly from Th22 cells. The AhR antagonist reversed almost completely the effects of DEP-PAH, but only partially the effects of B[a]P, on IL-22/IL-17 reciprocal regulation. The kinases PI3K, JNK and ERK participated to the enhancing effect of B[a]P on IL-22 production, whereas p38 MAP kinase had an inhibitory effect.The second part of the thesis evaluated the co-stimulatory effect of combined PRR- and allergen-activated DCs on Th17/Th22 polarization in healthy and asthmatic subjects. Dog allergen stimulated DCs induced a small production of IL-22 in T cells. Additional activation by TLR3, TLR9 and NOD2 ligands led to increased production of pro-Th2 chemokines by DCs only from asthmatic patients allergic to dogs. In contrast, an adjuvant role was observed on the maturation and pro-Th17/Th22 cytokines production by DCs from both asthmatic and non-allergic subjects. In T cells co-cultured with DCs stimulated by dog allergen and PRR ligands, we found a mixed Th2/Th17/Th22 profile in asthmatic patients and a Th1/Th22 profile in non-allergic subjects. IL-22 producing cells were mainly Th22 in both groups with more Th22 cells were observed in asthmatic subjects. IL-17 and IL-22 production was9differently regulated between asthmatic subjects and non-allergic subjects, TGF-β having a pro-Th17 role while IL-23 having a pro-Th22 role.In vivo, a model of chronic dog-induced asthma was developed leading increased airway resistance, Th2 chemokine and Th2/Th17/Th22 cytokine production as well as neutrophil but little eosinophil recruitment in the lung. Gene expression of IL-22 was observed at early time points whereas IL-22 protein appeared later on. NOD2 ligand further increased airway resistance, protein production and gene expression induced by dog allergen challenge but inhibited the small eosinophil recruitment in the lung.These results show that in humans, IL-17 and IL-22 productions are regulated differently between allergic asthmatic and non-allergic subjects. Altogether, pollution and some bacterial or viral infections may contribute in asthmatic patients to the severity of the disease and to progression of airway remodeling. The developed in vivo model will allow dissecting the mechanisms participating to the severity of asthma.

L'efficacité des antibiotiques actuellement utilisés dans le monde entier est en baisse à un rythme inquiétant. La majorité des produits actifs naturels sont isolés des ascomycètes ou des Actinobactéries. Parmi les 10 000 antibiotiques connus, plus de la moitié sont produits par des bactéries du genre Streptomyces. Il est donc intéressant de rechercher de nouvelles molécules actives dans des niches encore sous explorés, tels que les symbioses microbiennes mutualistes. Ainsi, les lichens sont des organismes complexes abritant des communautés bactériennes à la surface et, plus rarement, à l'intérieur de leurs thalles et constituent un modèle d’étude pour la découverte de nouvelles molécules d’intérêts. Une optimisation des conditions d'extraction des lichens a été développée. Le profilage chimique par LC / MS de neuf lichens (2 à algues vertes : Roccella fuciformis et R. phycopsis et de 7 cyanolichens: Lichina confinis, L. pygmaea, Leptogium lichenoides, Synalissa symphorea, Collema auriforme, C. cristatum et C. fuscovirens) ont été effectués et comparés avec des approches de «molecular network". Cela a permis de souligner la similitude chimique entre tous les cyanolichens d’une part et les espèces lichéniques à algues vertes d’autre part. Une étude chimique plus approfondie de R. fuciformis et R. phycopsis a été par la suite effectuée et dix composés différents ont été isolés et identifiés. Neuf d'entre eux ont été isolés et identifiés par RMN et des voies de fragmentation ont été proposés pour cinq d'entre eux. Une étude de localisation in situ de leurs métabolites majeurs respectifs (érythrine et acide roccellique pour R. phycopsis et érythrine, acide léprarique et acetylportentol pour R. fuciformis) a été réalisée et a démontré leur emplacement spécifique au sein des thalles lichéniques. Les communautés bactériennes cultivables associées à trois lichens de la côte bretonne (France) (Roccella fuciformis, Lichina confinis, L. pygmaea) et un lichen terrestre récolté en Autriche (Collema auriforme) ont été étudiées afin de trouver de nouveaux métabolites d'intérêts. L'abondance et la diversité des communautés bactériennes associées à ces lichens a été montré: 247 souches ont été isolées et identifiées par l’étude du gène de l'ARNr 16S. Ainis, plus de 30% de toutes les souches expriment des gènes permettant la production potentielle des composés bioactifs et 12% appartiennent probablement à de nouvelles espèces bactériennes. Les métabolites secondaires de deux bactéries cultivables associées ont été étudiés (MOLA1488, Streptomyces sp. et MOLA1416, Hoeflea sp.) et certains métabolites spécialisés actifs ont été isolés (des dicétopipérazines, des alcaloïdes, des dérivés phénoxazine par exemple ...) présentant des propriétés biologiques intéressantes. Enfin, pour mettre en évidence les interactions possibles entre les lichens et leurs bactéries associées, une approche de culture (extraits lichéniques et bactéries associées) a été réalisée à partir de 4 souches bactériennes les plus abondantes associées à Roccella fuciformis pour (1) évaluer l'impact de ces métabolites sur la croissance de ces quatre souches et également, (2) à évaluer la capacité de bioconversion de l'acide leprarique et de l’érythrine. Ces bactéries ont montré la capacité de bio-converser l’érythrine en acide orsellinique, mais aucun des quatre métabolites testés n’a affecté leur croissance. / Efficiency of currently used antibiotics is worldwide decreasing at a worrying rate, while we are faced with new and emerging pathogens. The majority of active natural products are isolated from the Ascomycetes or from the Actinobacteria. Among the 10000 known antibiotics, more than half are produced by bacteria of one single genus, Streptomyces. It is therefore most interesting to search for novel active molecules in yet under explored niches, such as mutualistic microbial symbioses. Lichens are complex organisms harboring bacterial communities on the surface and, more rarely, inside their thalli and present a model to discover new biomolecules. Optimization of extraction conditions of lichens has been developed. Chemical profiling by LC / MS of nine lichens (2 green algae Roccella fuciformis and R. phycopsis and 7 cyanolichens: Lichina confinis, L. pygmaea, Leptogium lichenoides, Synalissa symphorea, Collema auriforme, C. cristatum and C. fuscovirens) were made and compared with a "Molecular network" approach. This has allowed to identify the chemical similarity between all cyanolichens and between two lichen species containing green algae. On the other hand, further chemical study on R. fuciformis and R. phycopsis was conducted and ten different compounds were isolated. Nine of them have been isolated and identified by NMR and mass fragmentation pathways have been highlighted for five of them. In situ localization of their major respective metabolites (erythrin and roccellic acid for R. phycopsis and erythrin, lepraric acid and acetylportentol for R. fuciformis) was performed and showed a specific location in the lichen thallus. We focused also on the cultivable bacterial communities associated to three lichens from Brittany coast (France) (Roccella fuciformis, Lichina confinis, L. pygmaea) and one inland lichen from Austria (Collema auriforme) to find new secondary metabolites of interest. The abundance and the diversity of the bacterial communities associated to these lichens were showed: 247 strains were isolated and identified by 16S rRNA gene analysis. More than 30% of all strains express potential bioactive compounds and 12% represent probably new species. The secondary metabolites patterns of their cultivable associated bacteria were studied (MOLA1488, Streptomyces sp. and MOLA1416, Hoeflea sp.) and some active secondary metabolites were isolated (e.g. dicetopiperazines, pyrrole alkaloïds, phenoxazine derivatives …) showing biological properties. Finally, to highlight potential interactions between lichens and their associated bacteria, an approach of culture (lichen extracts and bacteria) was performed from 4 most abundant bacterial strains associated with Roccella fuciformis to (1) assess the impact of major metabolites (compounds 4) of this lichen on the growth of these four strains by a an optimized method of viability using MTT; and also to evaluate (2) the ability to bioconversion of these four strains of lepraric acid and erythrin. These bacteria have shown the ability to metabolize erythrin in orsellinic acid, but none of the four tested metabolites has affected their growth.

Notre système immunitaire détecte les microorganismes via des molécules absentes de l’hôte appelées MAMPs. Mais étant donné que les MAMPs sont exprimés par tous les microorganismes indépendamment de leur potentiel pathogène, ce mécanisme n’explique pas comment le système immunitaire distingue les microorganismes pathogènes des non-pathogènes. De récents travaux ont mis en évidence un mécanisme de détection de l’activité des facteurs de virulence bactériens. En utilisant la drosophile, notre laboratoire a précédemment démontré que l’activation de la Rho GTPase Rac2 par la toxine CNF1 d’Escherichia coli induisait une réponse immunitaire innée conservée au cours de l’évolution chez le mammifère et similaire à l’immunité induite par les effecteurs chez la plante. Par la suite, nous avons évalué l’importance de cette réponse immunitaire au cours de la bactériémie chez la souris et démontré le rôle central de la cytokine IL-1β dans l’élimination des bactéries en réponse à la détection de CNF1. Des expériences in vitro nous ont permis d’identifier les mécanismes moléculaires mis en jeu et l’inflammasome responsable de l’activation de la caspase-1 et du clivage de l’IL-1β. De manière intéressante, CNF1 est toujours co-exprimée avec la toxine hémolysine-α (HlyA) dans les souches pathogènes d’E. coli. En outre, nous avons découvert que l’HlyA bloquait l’élimination des bactéries induite par CNF1 au cours de la bactériémie et inhibait la sécrétion de l’IL-1β. Ici, nous avons rapporté le premier exemple d’immunité induite par une toxine (CNF1) et contrecarrée par une autre (HlyA). / Our immune system detects microorganisms via molecules absent from the host called MAMPs. Since MAMPs are shared by all microorganisms regardless of their pathogenic potential, this mechanism does not explain how the immune system distinguishes between pathogenic and non pathogenic microorganisms. The detection of the activities of pathogen-encoded virulence factors has emerged as a new paradigm of pathogen recognition. Using Drosophila we previously demonstrated that the Escherichia coli CNF1 toxin-induced activation of the Rho GTPase Rac2 is sufficient to initiate a defense signal evolutionarily conserved from flies to mammals and similar to Effector-Triggered Immunity in plants. We further addressed the importance of this innate immune mechanism during bacteremia in mice and demonstrated the central role of the IL-1β cytokine in the clearance of bacteria in response to the detection of CNF1. In vitro experiments allowed us to identify the involved molecular mechanisms and the inflammasome responsible of caspase-1 activation and IL-1β maturation. Interestingly, CNF1 is always co-expressed with α-hemolysin toxin in pathogenic E. coli. In addition, we found that HlyA blocked the elimination of bacteria induced by CNF1 during bacteremia and inhibited the secretion of IL-1β. Here, we have reported the first example of immunity induced by a toxin (CNF1) and counteracted by another (HlyA).

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / Cette thèse de doctorat présente la problématique de résistance aux antibiotiques parmi les pathogènes bactériens en émergence et en réémergence à travers le monde. En effet, le développement et la propagation des mécanismes de résistance compromet l’efficacité des traitements antibactériens disponibles et met en danger la vie des patients infectés. Cette thèse se concentre sur l’identification de nouvelles cibles antibactériennes et sur le développement de nouvelles classes d’agents antibactériens en utilisant le pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa en tan que modèle d’étude. Le premier chapitre aborde l’exploitation des protéines de division cellulaire FtsZ et FtsA en tant que cibles antibactériennes. Suite à une revue de la littérature détaillée, deux articles scientifiques décrivent la synthèse et la sélection d’inhibiteurs contre FtsZ et FtsA. Ces inhibiteurs représentent des candidats prometteurs en vue du développement d’une nouvelle classe d’agents antibactériens. Le deuxième chapitre du corps de la thèse porte sur l’utilisation des amides ligases MurC, MurD, MurE et MurF essentielles à la biosynthèse de la paroi bactérienne en tant que cibles antibactériennes. Suite à une revue de la littérature sur la biologie de ces enzymes, trois articles scientifiques relatent la sélection d’inhibiteurs peptidiques par présentation phagique contre les enzymes MurD, MurE et MurF. Le mode d’action innovateur de ces inhibiteurs permet d’envisager le développement de nouveaux agents antibactériens par peptidomimétisme. Le dernier chapitre expose le pouvoir antibactérien des endolysines de bactériophages. Une revue de la littérature résume le mode d’action et la biologie des endolysines en tant qu’agents antibactériens efficaces ciblant l’intégrité de la paroi bactérienne. Par la suite, un article décrit la capacité de l’endolysine du phage ΦKZ à hydrolyser la paroi bactérienne des bactéries à Gram-négatif et à outrepasser les membranes bactériennes. Ainsi, cette enzyme possède un potentiel antibactérien fort intéressant. En conclusion, cette thèse fournit plusieurs pistes attrayantes afin de développer de nouvelles stratégies antibactériennes pour contrer la problématique de résistance aux antibiotiques. / This thesis first presents the critical outcome of antibiotic resistance among emerging and re-emerging bacterial pathogens worldwide. The incessant increase and spread of antibiotic resistance mechanisms compromise the efficiency of available antibacterial therapies and increase the impact of bacterial infections on human mortality and morbidity. This thesis focuses efforts to identify new antibacterial targets in order to develop novel classes of antibacterial agents using the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa as a research model. The first chapter of this thesis reports the exploitation of the cell division proteins FtsZ and FtsA as antibacterial targets. A detailed scientific review is presented along with two articles reporting the synthesis and selection of inhibitors against FtsZ and FtsA. These inhibitors represent potent candidates to develop new classes of antibacterial agents targeting the bacterial cell division process. The second chapter describes the use of the essential bacterial cell wall biosynthesis enzymes MurC, MurD, MurE and MurF as antibacterial targets. A scientific review first summarises the biology of these amide ligase enzymes and three scientific articles report the selection of peptide inhibitors against MurD, MurE and MurF by phage display. The novel mode of action of these inhibitors against the unexploited Mur enzymes can be the basis for future development of antibacterial agents targeting the cell wall biosynthesis pathway by peptidomimetism. The last chapter exposes the antibacterial potential of the phage-encoded endolysin enzymes. A review describes the mode of action and the biology of endolysins as efficient antibacterial agents targeting the integrity of the bacterial cell wall layer. Finally, an article presents the peptidoglycan hydrolytic activity of the P. aeruginosa phage ΦKZ gp144 lytic transglycosylase. This endolysin is able to pass through the bacterial membranes and thus represents a strong candidate for developing new antibacterial therapies against Gram-negative bacteria. In conclusion, this thesis provides various attractive ways to develop new antibacterial strategies and face the problem of antibiotic resistance.

Les inconvénients associés à l’application des traitements thermiques élevés lors de la conservation des aliments sont nombreux, allant des coûts énergétiques élevés jusqu’à la détérioration de la valeur nutritive et organoleptique des aliments transformés. La tendance des consommateurs se dirige de plus en plus vers la consommation des aliments peu transformés, salubres et de haute valeur nutritive et sensorielle. Ainsi, afin de répondre à leurs besoins et pour minimiser les effets néfastes dus aux traitements thermiques élevés, le recours à de nouvelles techniques de conservation des aliments est devenu nécessaire. Ainsi, l’objectif principal de ce projet de doctorat était de trouver une nouvelle alternative aux traitements thermiques élevés afin de produire des aliments peu transformés ayant deux caractéristiques : une haute valeur nutritionnelle et organoleptique tout en étant salubre. Pour atteindre cet objectif, la technologie de l’électro-activation en solution, en combinaison avec des traitements thermiques modérés et de la nisine, a été mise à l’étude dans ce projet. Pour cela, huit solutions aqueuses (acétate et citrate de potassium avec et sans KCl) ont été électro-activées dans un réacteur d’électro-activation modulé avec des membranes échangeuses d’anions et de cations. Une fois électro-activées, ces solutions ont été combinées avec des températures modérées, entre 25 et 95 C, et d’une bactériocine de source naturelle, la nisine. Ainsi, l’activité synergique de différentes combinaisons impliquant ces trois facteurs a été testée dans des conditions modèles, ainsi qu’avec une matrice alimentaire végétale, sur l’inactivation des spores de Clostridium sporogenes PA 3679 utilisé comme un substitut non pathogène de Clostridium botulinum. Dans un premier temps, des solutions aqueuses d’acétate de potassium et de citrate de potassium, avec ou sans ajout de chlorure de potassium dans les deux cas, ont été électro-activées sous différentes intensités de courant électrique (100, 200, 300 et 400 mA) pendant une heure. Pour chaque type de solution, seules celles qui avaient le plus bas pH et le plus haut potentiel d’oxydoréduction (POR) ont été retenues pour la suite du projet. Par la suite, les solutions électro-activées retenues ont été testées, seules et combinées avec différents traitements thermiques modérés, pour leur effet d’inactivation des spores de C. sporogenes PA 3679 dans des conditions modèles. L’effet sporicide détecté a été validé par observation sous microscope électronique à transmission. Également, l’efficacité des traitements avec des solutions électro-activées, combinées avec la nisine à différentes concentrations, a été testée contre les spores de C. sporogenes PA 3679 dans une purée des haricots verts. Il a été démontré que ces solutions électro-activées induisaient une réduction significative des populations de spores de C. sporogenes PA 3679, mais le pouvoir tampon du milieu, induit par les matières organiques des haricots verts, a provoqué une baisse significative du degré d’inactivation des spores de C. sporogenes PA 3679 par rapport à celui détecté dans des conditions modèles. La combinaison de la nisine avec les solutions électro-activées et les traitements thermiques modérés était capable de récupérer une partie de l’activité sporicide initiale (obtenues dans des conditions modèles). L’activité sporicide finale obtenue a été validée par observation sous microscope électronique à transmission. Finalement, testée dans un milieu contenant des tiges intactes (entières) des haricots verts, une augmentation significative de l’activité sporicide a été détectée en combinant les solutions électro-activées d’acétate de potassium et de citrate de potassium avec la nisine et un traitement thermique modéré représentant le barème thermique utilisé pour le blanchiment des légumes (95 C). Ainsi, le pouvoir protecteur de la purée des haricots pour les spores de C. sporogenes PA 3679 a été mis en évidence. En conclusion, deux combinaisons permettant un traitement efficace contre les spores de C. sporogenes PA 3679 ont été suggérées. La première est une combinaison d’une solution d'acétate de potassium électro-activée à 400 mA pendant 60 minutes combinée avec de la nisine à une concentration de 1000 UI/mL et un traitement thermique modéré de 95 °C pendant 15 minutes. La seconde consiste à combiner une solution de citrate de potassium électro-activée à 400 mA pendant 60 minutes avec la nisine à une concentration de 1000 UI/ml et un traitement thermique de 115 °C pendant 15 minutes. / The severe heat treatments used for the preservation of foods, especially the canned, is associated with different disadvantages ranging from high energy costs of the process to the deterioration of the nutritional and organoleptic value of the processed foods. Currently, consumers are increasingly turning their attention to the consumption of safe, low-processed foods with high nutritional value and organoleptic value. Thus, in order to meet their needs (requirements) and to minimize the negative effects of the processing technologies, due to the high heat treatments, the search of new food preservation techniques is necessary. Thus, the main aim of this work was to find an alternative method of food preservation in order to produce low-processed foods with respect to two main characteristics: high nutritional value and microbial safety. To reach this objective, four aqueous solutions; namely potassium acetate and potassium citrate with or without KCl added, were electro-activated in an electro-activation reactor composed of three section separated by anion and cation exchange membranes. Once electro-activated, these solutions were combined with moderate heat treatments and nisin at different concentrations. The synergistic activity of all these factors (hurdles) was tested under model conditions and in a food matrix on the inactivation of Clostridium sporogenes PA 3679 spores, used as a non-pathogenic surrogate of Clostridium botulinum. First, the selected aqueous solutions were electro-activated at different current intensities (100, 200, 300 and 400 mA) during one hour. For each type of solution, only solutions with the lowest pH and highest oxido-reduction potential (ORP) were selected to be used in the present study. After that, the selected electro-activated solutions were tested, alone and in combination with moderate heat treatments, for their inactivation effect towards C. sporogenes PA 3679 spores under model conditions (direct contact between the electro-activated solutions and the spores). The obtained results showed high effectiveness of these solutions and the detected sporicidal effect was validated by observation under transmission electron microscope. Finally, the efficacy of the combined treatments was tested against C. sporogenes PA 3679 spores in a green bean puree. The obtained results showed some buffering capacity induced by the organic matter of the puree which was able to significantly decrease the degree of inactivation of C. sporogenes PA 3679 spores compared to the effect we detected in the model conditions. The combination of nisin with the electro-activated solutions and moderate heat treatments was able to recover the initial sporicidal activity which was obtained under the model conditions. The final sporicidal activity detected was validated under transmission electron microscopy. Moreover, this study showed that when tested in intact stems of green beans, the sporicidal activity was very high. These results permitted to validate the protective effect induced by the bean puree to the C. sporogenes PA 3679 spores. In conclusion, two combinations that can be successfully used as effective hurdle were selected. The first one is a combination of an electro-activated potassium acetate solution under 400 mA during 60 min, nisin at a concentration of 1000 IU/mL and a moderate heat treatment of 95 °C applied during 15 minutes. The second hurdle consists of combining an electro-activated solution of potassium citrate under 400 mA during 60 min with 1000 IU/ ml of nisin and a heat treatment of 115 °C applied during 15 minutes. Thus, according to the obtained results, it can be suggested that under appropriate canning conditions, the process can be limited to the blanching step which be conducted at 95 °C.

L'approche écotoxicologique ne se limite pas à l'évaluation des risques de toxicité de pesticides sur les organismes, elle s'élargit à la nécessité d'évaluer, à l'échelle de l'écosystème aquatique, les conséquences de la perturbation sur les communautés et les descripteurs de bio-indication associés. Dans ce contexte, les biofilms phototrophes d'écosystèmes aquatiques constituent un modèle d'étude pertinent de par la complexité des structures de communautés microbiennes, leur dynamique spatiale et temporelle, et la variété des fonctions hébergées. Par une première approche écologique, la manipulation de la structure de communautés microbiennes de biofilms phototrophes a été explorée en conditions " naturelles " dans des rivières, et en conditions " contrôlées " avec un prototype de bioréacteur photosynthétique à écoulement hydrodynamique du type Taylor - Couette. Ces expériences soulignent que la structure des communautés microbiennes résulte de processus de successions écologiques, gouvernés par des facteurs allogènes et/ou autogènes en fonction de leur stade de maturation. Enfin par une seconde approche écotoxicologique, les réponses structurelles et fonctionnelles de biofilms phototrophes exposés à l'alachlore ont été évaluées en intégrant le stade de maturation (facteurs autogènes) et l'histoire (facteurs allogènes) des biofilms phototrophes. Les résultats désignent les biofilms phototrophes comme des outils prometteurs en tant que bio-indicateurs de la qualité des eaux lorsqu'ils sont caractérisés par une approche multi-métrique composée de descripteurs fonctionnels et structurels

Les différents agents pathogènes ont développé de multiples stratégies pour contourner ou modifier les mécanismes de défense de l'hôte. La bactérie intracellulaire Brucella n'est pas une exception à la règle, car elle a développé des mécanismes qui lui permettent d'échapper à la surveillance immunitaire, persister pendant de longues périodes dans l'hôte et établir une infection chronique. En effet, Brucella responsable de la brucellose ou fièvre de Malte. La brucellose est une zoonose en réémergence ; dans cette maladie l'homme infecté représente une impasse épidémiologique. Il est indispensable de mieux connaître l'immunité développée contre Brucella qui est un excellent modèle d'étude d'autres maladies chroniques bactériennes. Le projet de thèse a été centré sur le développement et la modulation des réponses immunes par Brucella et les molécules bactériennes. Dans la première partie de cette thèse, nous avons analysé les réponses immunitaires innées et adaptatives lors de l'infection avec Brucella. D'une part, nous avons étudié l'influence des neutrophiles dans la réponse immunitaire lors de l'infection, en étudiant le cours de brucellose dans les modèles de souris neutropéniques. D'autre part, nous avons identifié et caractérisé in vivo une population des cellules CD4+ cytotoxiques au cours des infections avec Brucella. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés dans les modèles murins et humains aux propriétés immunomodulatrices des différentes molécules bactériennes telles que les glucans cycliques et des lipopolysaccharides (LPS). / Various successful pathogens have evolved multiple mechanisms to overcome or alter many normally very effective host defense mechanisms, including both innate and acquired immunity. The intracellular pathogen Brucella is not an exception to the rule as it displays mechanisms that allow it to evade immune surveillance and that are required to establish persistent infections in mammals. In this work, we studied the induction and modulation of immune responses by the intracellular bacteria Brucella and bacterial components. In the first part of this thesis, we have performed a systemic analysis of the innate and adaptive immune responses upon Brucella infection. On the one hand, we investigated the influence of polymorphonuclear neutrophils (PMNs) in the immune response during Brucella infection by exploring the course of brucellosis in antibody neutropenic mouse models. On the other hand, we identified and characterized in vivo a cytotoxic CD4+ T cell population upon Brucella abortus and Salmonella thyphimurium infections. In the second part, we focused on the immunomodulatory properties of various bacterial components such as cyclic glucans and lipopolysaccharides (LPS) both in mouse and human models.

Le travail présenté dans ce manuscrit inclut la synthèse organique des différents types de calixarènes, l'étude de leurs propriétés optiques, des simulations théoriques pour déterminer leurs conformations favorables et leurs utilisations pour stabiliser des nanoparticules. Des nanoparticules d’argent, d’or, de platine et des nanoparticules bimétalliques (Ag-Au) ont été synthétisées en utilisant par réduction radiolytique ainsi que la synthèse la photochimique. Ces nanoparticules sont stabilisées en utilisant des calixarènes et divers polymères. Les nanomatériaux ont été caractérisés par spectroscopie d’absorption UV-Visible et spectroscopie de fluorescence et par des observations en microscopie électronique en transmission. Comme les nanoparticules métalliques sont connues pour leurs applications dans divers domaines, des propriétés antibactériennes de nanoparticules d'argent et des propriétés électrocatalytiques des nanoparticules d'or ont été testées. / The work presented in this manuscript includes the organic synthesis of different types of calixarenes, the study of their optical properties, computational studies for determination of their favourable conformations and their use in the stabilisation of nanoparticles. Silver, gold, platinum and bimetallic (Ag-Au) nanoparticles were synthesised using radiolytic reduction as well as photochemical method. These nanoparticles were stabilised by calixarenes and also other ligands which included several polymers. The nanomaterials were characterised using UV-Visible absorption and fluorescence spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM) measurements. As metal nanoparticles are known for their applications in various fields, the antibacterial properties of silver nanoparticles and the electrocatalytic properties of gold nanoparticles were tested.

Les effets de deux types de perturbations anthropiques sévères et ponctuelles (une perturbation physique et une contamination chimique) ont été étudiés sur les propriétés physico-chimiques et biologiques de sols prairiaux. La perturbation physique est engendrée par des travaux de terrassement important pour la création des pistes de ski. L'intensité des travaux conduit à un bouleversement de l'écosystème : la végétation pérenne est arrachée et la nature du sol totalement modifiée. La dégradation chimique est occasionnée par l'épandage d'effluents issus de déchets d'incinération sur une prairie de déprise agricole. Les déchets étudiés sont les mâchefers d'incinération des ordures ménagères (MIOM) et les résidus d'épuration de fumées d'incinération des ordures ménagères (REFIOM). L'évaluation de leur écocompatibilité est basée sur une approche dite en scénarios, c'est à dire de mise en situation des déchets. Nos travaux ont permis de préciser l'influence de la structuration physique du milieu (hétérogénéité physico-chimique et structurale des sols, structure et dynamique de la végétation) sur la réponse des activités et des communautés bactériennes aux perturbations. Les modifications observées dans les profils A-RISA et les profils de restriction des pools de gènes nifH, confirment une implication importante de la structure des sols et de la colonisation des racines, dans l'adaptation et la stratégie démographique des communautés bactériennes globales et fixatrices d'azote. Les modifications environnementales induites par les deux perturbations incitent le développement de communautés bactériennes à stratégie adaptative identique, mais de structure et de composition différentes. Les modifications des activités microbiennes (respiration, fixation d'azote et dénitrification) dévoilent, selon la perturbation, un dysfonctionnement de l'état physiologique de la cellule, de l'expression de l'activité enzymatique ou un déséquilibre dans les populations fonctionnelles. Nos travaux développent et suggèrent l'utilisation d'une démarche intégrant plusieurs échelles d'observation et de multiples indicateurs, pour appréhender la qualité des sols et évaluer l'influence de sa détérioration sur le fonctionnement des écosystèmes terrestres.

Le Rhône est la principale source d'eau douce et de matériels terrigènes vers le bassin méditerranéen. Le prodelta du Rhône est caractérisé par des taux d'accumulation sédimentaire élevés et par une reminéralisation intense de la matière organique sédimentée, ce qui est typique des environnements deltaïques. Une question est soulevée sur le devenir de ces grandes quantités de carbone organique délivrées par le fleuve vers le milieu marin et en particulier leur impact sur les communautés microbiennes benthiques et l'intensité du recyclage de la matière organique. Le programme multi-disciplinaire "Climate and Human-induced Alterations in Carbon Cycling at the River seA connection" (CHACCRA) a été conçu pour étudier le devenir des éléments nutritifs et de la matière organique délivrée par le Rhône sur la marge continentale adjacente. Lors de quatre campagnes de terrain réalisées en avril 2007, mai 2008, décembre 2008 et juin 2009, des carottes de sédiments ont été prélevées à l'embouchure du fleuve et sur le plateau adjacent. La contribution des apports continentaux et leur distribution ont été étudiées à l'aide de paramètres globaux (granulométrie, azote total et carbone organique), tandis que les descripteurs moléculaires (pigments, acides gras, acides aminés totaux et biodisponibles) ont permis de déterminer l'origine, et d'évaluer la qualité ainsi que l'état de dégradation de la matière organique dans les sédiments. La structure de la communauté bactérienne a été caractérisée par la technique de polymorphisme de conformation des simples brins par électrophorèse capillaire (CE-SSCP). Ces travaux mettent en évidence des gradients d'origine et de qualité depuis l'embouchure vers le large. De plus, l'influence des événements de crue est clairement visible dans les sédiments, et les signatures biochimiques des dépôts sont différentes selon le type de crue. Enfin, l'incubation des sédiments a permis d'évaluer la dégradabilité en condition oxique de la matière organique sédimentaire à l'embouchure et de montrer que la fraction labile était très réactive à la dégradation.