La présente étude vise à étudier le potentiel de bifidobactéries à protéger les cellules contre l’infection par le Coxsackie B4 (CV-B4). Le criblage de bifidobactéries a identifié deux des cinq souches qui protégeaient les cellules HEp-2 lorsque les bifidobactéries sont pré-incubées avec les particules virales avant l'inoculation sur les cellules Hep-2. En revanche, aucun effet protecteur n'a été observé en incubant les cellules Hep-2 avec des bifidobactéries avant l'inoculation de CV-B4. Les lipoprotéines des parois cellulaires (LpAs) sécrétées par les souches sélectionnées sont testées pour leur activité antivirale. Les deux LpAs présentaient une activité antivirale quand ils sont incubés avec les particules virales avant d’être inoculées aux cellules HEp-2. Aucun effet protecteur n'a été induit par incubation des LpAs avec les cellules HEp-2 avant l'inoculation de CV-B4. La protéine recombinante présente une activité antivirale identique. Pour identifier les séquences peptidiques interagissant avec les particules virales, les protéines de LpAs sont alignées avec les séquences peptidiques du nord bord du canyon et avec l’empreinte de la région puff sur le Coxsackievirus et sur le récepteur de l’adénovirus (CAR). L'étude d'amarrage moléculaire in silico (Docking) utilisant le CV-B3 en tant que modèle a montré une faible énergie de liaison indiquant un système stable pour les peptides sélectionnés et par conséquent une interaction probable avec le CV-B. Les peptides de B.longum et de B.breve qui sont homologues à l’empreinte du rebord nord viral sur la séquence CAR, forment des liaisons d’hydrogène avec plusieurs résidus viraux dans la région du rebord nord du canyon, qui sont déjà décrits pour leur interaction avec le CAR.En conclusion, les protéines de LPAS bifidobactéries peuvent inhiber l'infection par le CV-B4 probablement par liaison aux acides aminés de la capside qui interagissent avec le CAR. / The present study aims at investigating the potential of bifidobacteria in protecting cells from Coxsackievirus B4 (CV-B4) infection. The bifidobacterial screening identified two out of five strains that protected HEp-2 cell viability when bifidobacteria were incubated with the viral particles prior inoculation. In contrast, no effect was shown by incubating HEp-2 cells with bifidobacteria prior CV-B4 inoculation. Cell-wall lipoproteins secreted by the selected strains (LpAs) were assayed for their anti-viral activity. The two LpAs exhibited anti-viral activity when they were incubated with the viral particles prior inoculation to HEp-2 cells. No effect was induced by incubating LpAs with HEp-2 cells prior CV-B4 inoculation. The recombinant LpAs derived-protein exhibited identical anti-viral activity. To identify the peptide sequences interacting with the virus particles, LpAs proteins were aligned with the peptide sequences of north canyon rim and puff footprint onto coxsackievirus and adenovirus receptor (CAR). The in silico molecular docking study using CV-B3 as template showed a low energy binding indicating a stable system for the selected peptides and consequently a likely binding interaction with CV-B. B.longum and B.breve peptides homologous to the viral north rim footprint onto CAR sequence formed hydrogen bonds with several viral residues in the north rim of the canyon, which were already predicted as interacting with CAR. In conclusion, proteins from bifidobacterial LpAs can inhibit the infection with CV-B4 likely through binding to the capsid aminoacids that interact with CAR.

Il s’agit de mieux comprendre la nature et l’origine des dysfonctions cognitives chez le DT1 ainsi que l’effet possible de l’exercice aigu et chronique sur les fonctions cognitives en prenant en compte les mécanismes sous-jacents à ces effets, notamment liés aux facteurs neurotrophiques (BDNF, IGF-1) et aux variations glycémiques.Les patients diabétiques de Type 1 (DT1) peuvent présenter un déclin léger, progressif, des fonctions cognitives en comparaison de sujets sains (Brands et coll. 2005 ; Gaudieri et coll. 2008 ; Blasetti et coll. 2011), nommé par certains auteurs Déclin Cognitif Associé au Diabète (DACD) (Mijnhout et coll. 2006). Les fonctions cognitives les plus touchées semblent être l’efficience psychomotrice, l’intelligence, l’attention, la vitesse de traitement des informations, la flexibilité cognitive et la perception visuelle (Brands et coll. 2005). Les mécanismes patho-physiologiques conduisant au DACD ne sont pas clairement élucidés (Figure 3). Les épisodes hypoglycémiques, l’hyperglycémie chronique, le déficit en Peptide C/Insuline, les complications diabétiques, sont souvent cités comme délétères pour le cerveau (Tonoli, Heyman et coll. 2013b).L’effet bénéfique est bien démontré chez le sujet sain, de l’exercice aigu et chronique sur les facteurs neurotrophiques (e.g. BDNF et IGF1) (Knaepen et coll. 2010) et sur les fonctions cognitives (Cassilhas et coll. 2012 ; Lambourne et coll. 2010) notamment exécutives (Colcombe et coll. 2003 ; Tomporowski et coll. 2003) et de mémoire spatiale (Ericksson et coll. 2011). Il est important de prendre en considération l’intensité et la modalité d’exercice puisqu’il a été montré chez le sujet sain, qu’un exercice modéré pouvait améliorer les performances cognitives alors qu’un exercice intermittent de haute intensité les détériorait (Brisswalter et coll. 2002). Il est aussi nécessaire de tenir compte du niveau d’entraînement des sujets puisque lorsque ceux-ci sont entraînés en endurance, l’exercice à haute intensité peut s’avérer au contraire bénéfique sur les fonctions cognitives (Brisswalter et coll. 1997). L’effet bénéfique de l’exercice de haute intensité sur les fonctions cognitives pourrait alors passer par une sécrétion plus importante de catécholamines, lesquelles augmenteraient le niveau d’éveil des sujets (Chmura et coll. 1998). Comme la libération du BDNF dans la circulation sanguine en réponse au stimulus « exercice » semble être dose-dépendant (Knaepen et coll. 2010), notre hypothèse est que des intensités plus élevées d’exercice pourraient susciter des augmentations plus marquées de facteurs neurotrophiques. Notre hypothèse est donc que l’activité physique régulière pourrait réduire ou limiter l’apparition d’un déclin des fonctions cognitives chez les patients DT1 par des mécanismes impliquant une modulation des taux circulants de BDNF et d’IGF-1 (Etude 2 – Exercice chronique & fonctions cognitives du DT1). Néanmoins, l’exercice physique peut être source de variations importantes de la glycémie chez le patient DT1. Ces variations sont importantes à prendre en considération puisqu’elles pourraient également influencer les fonctions cognitives. La meilleure compréhension des effets possibles de l’activité physique sur la fonction cognitive des patients DT1 en lien avec la glycémie (Etude 3 – Exercice aigu & Fonctions cognitives du DT1) pourrait aider à définir des programmes d’activité physique adaptés pour limiter le déclin des fonctions cognitives. / When compared to healthy controls, patients with Type 1 Diabetes (T1D), show a modest, but significant decline in their cognitive function (Brands et al., 2005). This cognitive decline is manifested through a deceleration of mental speed and a diminished mental flexibility. Hence, patients with T1D are less able to flexibly apply acquired knowledge in a new situation (Wessels et al., 2008). Even if the decline in cognitive function is modest, it could significantly influence daily activities of T1D patients, negatively affecting patients’ Quality of Life (QOL). Moreover, EEG studies have shown an increased incidence of abnormalities of brain functions in patients with T1D (Beauquis et al., 2009, Brands et al., 2004). According to the literature, mechanisms for cognitive decline are ascribed to episodes of severe hypoglycaemia, chronic hyperglycemia and C-peptide/insulin deficiency. Because the brain cannot synthesize or store glucose, it requires continuous supply of glucose. Therefore, it is not inconceivable that the disruption of glucose supply by hypoglycaemia and/or chronic hyperglycaemia (expressed as high glycated haemoglobin levels (HbA1c)) will cause disturbances of the cognitive function. Our meta-analysis (Tonoli et al., 2012) successfully demonstrated a reduction in HbA1c induced by aerobic training. Aerobic exercise is well known to enhance insulin action 24h following both acute exercise. Therefore, it is recommended that exercise is performed frequently in order to maintain a constant increase in insulin sensitivity and thus improve HbA1c. While acute aerobic exercise elicits acute marked falls in glycaemia which can often result in episodes of hypoglycaemia, this same meta-analysis revealed that there was a smaller fall of blood glucose levels when acute bouts of High Intensity Exercise (HIE) are added to aerobic training sessions compared to an acute bout of aerobic exercise without HIE. In this way, chronic hyperglycaemia could be prevented by performing regular aerobic exercise while hypoglycaemia could be prevented by adding bouts of HIE to an aerobic exercise session.Furthermore, it is well-known that physical exercise and training has beneficial effects on the cognitive function in humans and that it supports brain plasticity (Berchtold et al., 2005, Knaepen et al., 2010, Colcombe and Kramer, 2003). Physical activity and, in particular, acute exercise and training seem to be key interventions to trigger the processes through which neurotrophins mediate energy metabolism and in turn neural plasticity (Dishman, et al., 2006; Hennigan, et al., 2007; Neeper, et al., 1996; Van Praag, 2008; Vaynman, et al., 2004). The neurotrophin that is most susceptible to physical activity is brain-derived neurotrophic factor (BDNF) (Vaynman et al., 2006). BDNF is an essential neurotrophin and plays a critical role in activity-dependent processes, including synapse development and plasticity and is so involved in memory formation, including learning and behaviour, synaptic plasticity and efficacy and neuronal connectivity, plus it promotes the development of immature neurons and enhances the survival of adult neurons(Knaepen et al., 2010). I Therefore, there exists an upcoming attention in the research area of the effects of physical exercise and training on the functioning of the brain. Besides the special focus on BDNF, an increasing attention to proteins with neurotrophic properties like Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1) exists. If neurotrophins are influenced by physical activity and are positively correlated with cognitive function, we hypothesize that these levels will increase in T1D patients during exercise and so influence the cognitive function of these persons. Until now, no literature can be found on the topic of T1D, exercise and cognitive decline. This PhD project consists of one cross sectional epidemiological study, 2 acute exercise study in which we will analyse the effects of exercise and trainin.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les patients atteints de diabète de type 1 (DbT1) semblent sur-traiter leurs hypoglycémies par rapport aux recommandations des Lignes directrices Canadiennes en diabète. Objectifs : 1) Décrire les habitudes des patients DbT1 pour le traitement des hypoglycémies et estimer les impacts sur le profil de risque cardio-métabolique et 2) explorer les excursions glycémiques suite à un traitement d’hypoglycémie qui respecte les recommandations. Méthodologie (analyses secondaires) : Objectif 1 : 121 patients DbT1 ont complété un journal alimentaire et de glycémies de 48 h. Des variables cardio-métaboliques ont été mesurées et un questionnaire sur la peur des hypoglycémies a été complété. Objectif 2 : 57 patients DbT1 ont complété les bras contrôles de notre programme sur le pancréas artificiel (traitement des hypoglycémies standardisé). Les valeurs de glycémie étaient disponibles aux 5 minutes. Résultats : Projet 1 : Les patients ont fait en moyenne 1,45 hypoglycémies/jour et 73% sur-traitaient avec une consommation moyenne de glucides de 32 ± 24 g. Ce sur-traitement est associé avec un plus jeune âge et une peur des hypoglycémies plus importante, mais pas avec un profil de risque cardio-métabolique plus défavorable. Projet 2 : Dans 20% des cas, traiter une hypoglycémie avec 15 g de glucides était efficace pour ramener la glycémie ≥ 4,0 mmol/L en 15 minutes, le temps moyen étant de 24 ± 12 minutes. La proportion d’insuline basale, le temps depuis le dernier repas et la pratique d’activité physique sont les éléments qui semblent avoir le plus d’impact sur l’efficacité du traitement. Conclusion : L’éducation entourant le traitement des hypoglycémies a besoin d’être renforcée et d’autres études sont nécessaires afin de valider les recommandations. / Patients with type 1 diabetes mellitus (TIDM) seem to be overtreating their hypoglycemia, compared to the Canadian Clinical practice guidelines in diabetes. Objectives: 1) Describe T1DM patients’ habits of nutritional treatment of hypoglycaemia and observe the impact on cardio-metabolic risk profile, and 2) explore glycemic excursions following hypoglycemic treatment performed according to guidelines. Methods (secondary analysis): Objective 1: 121 T1DM patients completed a 48-hour food and glycemic record. Metabolic variables were measured and a self-administered questionnaire on fear of hypoglycemia was completed. Objective 2: 57 T1DM patients completed the control arm from our artificial pancreas program (standardized hypoglycemia treatment). Glycemia levels at a 5-minute interval were available. Results: Project 1: The daily mean of hypoglycemia events was 1.45/day, and 73% of patients over-treated with a mean carbohydrate daily intake of 32 ± 24 g. Overtreatment was associated with a younger age and a higher fear of hypoglycemia, but not with a worsen cardio-metabolic risk profile. Project 2: Rising glycemia to ≥ 4,0 mmol/L within 15 minutes using a treatment of 15g of carbohydrates was efficient in only 20% of the cases. Mean time of hypoglycemia recuperation was 24 ± 12 minutes. Basal insulin, elapsed time since the last meal, and physical activity seemed to have the most impact on hypoglycemia treatment efficiency. Conclusion: Education on treatment of hypoglycemia needs to be increased. Further studies validating recommendations are warranted.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La régulation de la concentration de glucose dans l'organisme est nécessaire au bon fonctionnement des globules rouges et de l'ensemble des cellules, dont celles des muscles et du cerveau. Cette régulation met en jeu plusieurs organes ainsi que le système hormonal dont une hormone en particulier, l'insuline. Le diabète de type 1 est une maladie où les cellules productrices d'insuline du pancréas sont détruites. Afin de compenser cette perte de production d'insuline, le traitement de cette maladie consiste, pour le patient, à déterminer une dose d'insuline à s'injecter en fonction de mesures de sa glycémie et de certaines caractéristiques intervenant dans la régulation de celle-ci (repas, activité physique, stress,...). Cette thèse s'inscrit dans une démarche d'automatisation du traitement en proposant un nouveau modèle non-linéaire du métabolisme glucidique pouvant être utilisé dans une solution de contrôle en boucle fermée. Nous avons prouvé que ce modèle possède une unique solution positive et bornée pour des conditions initiales fixées et sa commandabilité locale. Nous nous sommes ensuite intéressés à l'identification paramétrique de ce modèle. Nous avons montré son identifiabilité structurelle et pratique. Dans ce cadre, une nouvelle méthodologie permettant de qualifier l'identifiabilité pratique d'un modèle, basée sur une divergence de Kullback-Leibler, a été proposée. Une estimation des paramètres du modèle a été réalisée à partir de données de patients réels. Dans ce but, une méthodologie d'estimation robuste, basée sur un critère de Huber, a été utilisée. Les résultats obtenus ont montré la pertinence du nouveau modèle proposé.

Les coxsackievirus du groupe B (CVB) sont des petits virus à ARN appartenant à au genre Enterovirus et à la famille des Picornaviridae. Chez, l’homme, les CVB sont responsables de nombreuses infections aiguës bénignes ou sévères. Ils sont également incriminés dans le développement de maladies chroniques telles que le diabète de type 1 (DT1). En effet, plusieurs données épidémio-cliniques sont en faveur d’un lien entre les entérovirus et notamment les CVB et le DT1. Deux mécanismes majeurs ont été proposés pour expliquer cette pathogenèse entérovirale du DT1. Il s’agit de l’activation « en passant » d’un environnement inflammatoire et la persistance virale qui concourent à l’initiation du processus auto-immun. Les études présentées dans cette thèse visent à comprendre les caractéristiques et conséquences de l’infection à CVB qui pourraient expliquer l’implication de ces mécanismes. Les résultats obtenus suggèrent que CVB4 (utilisé comme modèle des CVB) est un virus inflammatoire. In vitro, il induit la production de grandes quantités d’IFNα par les cellules mononuclées du sang (CMN). Néanmoins cette induction d’IFNα n’est possible qu’en cas de facilitation de l’infection par des anticorps non neutralisants, qui se traduit par une entrée importante du virus dans les cellules. Dans nos travaux, l’IFNα a été détecté dans le plasma de sujets diabétiques, et fréquemment associé à la présence d’ARN entéroviral. De même, parmi les CMN, les monocytes ont été identifiés comme les principales cellules cibles du virus. En dehors de l’IFNα, nous avons montré que CVB4 peut induire la synthèse de plusieurs autres cytokines pro-inflammatoires notamment l’IL-6 et le TNFα. De façon intéressante, l’infection des cellules n’est pas indispensable car cette induction est possible par des particules non infectieuses. Cette production de cytokines pro-inflammatoires par les CMN peut également être amplifiée par la facilitation de l’infection en présence de particules infectieuses de CVB4. Nous avons montré que les macrophages, cellules effectrices importantes de l’immunité innée au niveau tissulaire, peuvent produire en présence de CVB4 de l’IFNα et d’autres cytokines pro-inflammatoires. Les macrophages dérivés de CMN en présence de M-CSF (mais pas de GM-CSF) sont infectables par CVB4 et le virus peut persister dans ces cellules. CVB4 peut également établir une infection chronique productive de type « état porteur » dans des cellules canalaires pancréatiques. Les cellules chroniquement infectées peuvent être guéries grâce à un traitement par de la fluoxétine. Cette molécule utilisée dans le traitement de troubles psychiatriques, présente in vitro une activité antivirale vis-à-vis de certains entérovirus, et permet d’éliminer complètement en quelques semaines le virus des cellules chroniquement infectées par CVB4. Des modifications cellulaires ont été observées au niveau des cellules chroniquement infectées notamment une diminution de l’expression de PDX-1, une résistance à la lyse au cours d’une réinfection par CVB4, ainsi qu’une diminution très importante de l’expression du récepteur CAR. Ces modifications cellulaires acquises au cours de l’infection chronique pouvaient persister après l’élimination du virus. Les cellules chroniquement infectées présentent également un profil de microARNs très différent de celui des cellules non infectées. Une évolution du virus a été également observée avec des changements phénotypiques et génotypiques. L’ensemble de nos observations montre que les caractéristiques de l’infection à CVB4 sont compatibles avec les mécanismes évoqués dans la pathogenèse entérovirale du DT1 et renforcent l’hypothèse de l’implication des CVB dans cette maladie. / Group B coxsackieviruses (CVB) are small RNA viruses belonging to Enterovirus genus and to the Picornaviridae family. In humans, CVB can cause numerous mild and severe acute infections. They are also thought to be involved in the development of chronic diseases such as type 1 diabetes (T1D). Several epidemiological and clinical data support a link between enteroviruses, especially CVB and T1D. Two main mechanisms have been described to explain this enteroviral pathogenesis of T1D including a “bystander activation” of an inflammatory environment and viral persistence. These mechanisms contribute to initiation of the autoimmune process. Our studies aimed to understand the features and outcomes of CVB infection that could explain their involvement in these mechanisms. The results suggest that CVB4 (used as CVB model) is an inflammatory virus. CVB4 induces in vitro the production by peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of high amounts of IFNα. However this induction is only possible when CVB4 infection is enhanced by non-neutralizing antibodies, resulting in increased viral entry in cells. We also reported detection of IFNα in plasma of T1D patients, commonly associated with enteroviral RNA. In addition, monocytes have been identified as major targets of enteroviruses among PBMCs. Besides IFNα, CVB4 can induce the synthesis of other proinflammatory cytokines, mainly IL-6 and TNFα. Interestingly, infection is not needed, since inactivated viral particles can induce these proinflammatory cytokines. In addition, the enhancing of CVB4 infection in PBMCs results in increased production of these cytokines. We have shown that macrophages that are known as major innate immunity effectors can produce IFNα and other proinflammatory cytokines upon infection with CVB4. Macrophages derived from PBMCs in presence of M-CSF (but not GM-CSF) can be infected by CVB4, and the virus can persist in these cells. CVB4 can also establish a productive, carrier-sate persistent infection in pancreatic ductal-like cells. The virus can be completely cleared from chronically-infected cells using fluoxetine. This molecule already used in the treatment of depression and other mental disorders, has displayed antiviral activity against many enteroviruses, and can completely clear CVB4 from chronically-infected cells within few weeks. Cellular changes have been observed during chronic infection including a reduced expression of PDX-1, a resistant profile to lysis upon superinfection with CVB4, and an important decrease of CAR expression. These changes can linger even after the clearance of CVB4. In addition the miRNA profile in chronically-infected ductal-like cells was clearly different from that of mock-infected cells. Some phenotypic and genotypic changes were also observed in the virus derived from chronic infection. Altogether, these findings show the features of CVB4 infection are compatible with mechanisms reported in the enteroviral pathogenesis of T1D, and support the hypothesis of involvement of CVB in this disease.

Le genre Enterovirus comporte de nombreux virus à ARN non enveloppés regroupés en espèces EV-A-J et Rhinovirus A-C. Les coxsackievirus B (CV-B) appartiennent à l’espèce EV-B. Le rôle des CV-B et notamment de CV-B4 dans la pathogenèse du diabète de type 1 (DT1) est fortement suspecté. Coxsackievirus-B4 E2 (CV-B4 E2) isolé à partir du pancréas d’un patient souffrant de DT1 est capable d’induire une hyperglycémie chez des souris. Les mécanismes de la pathogenèse entérovirale du diabète ne sont pas encore bien connus. Il a été montré que les monocytes humains sont infectés par CV-B4 in vitro grâce à des anticorps anti-VP4 formant des complexes avec le virus, et que les macrophages humains également sont infectés par CV-B4 in vitro. Les études réalisées in vitro sont riches d’informations mais des modèles d’infection in vivo sont nécessaires pour explorer d’avantage les mécanismes des infections à entérovirus. Malgré l’impact des entérovirus en pathologie les moyens de lutte contre ces virus sont limités.Nos principaux objectifs étaient i) d’étudier l’infection à CV-B4 E2 chez la souris et de déterminer si les monocytes/macrophages sont des cibles du virus in vivo ii) de mettre en œuvre un modèle de diabète induit par CV-B4 E2 chez la souris iii) d’étudier l’activité anti-CV-B4 de diverses molécules in vitro iiii) de mettre en évidence la survenue d’infections entérovirales naturelles chez des animaux.L'ARN viral est présent in vivo dans les monocytes (CD14+) et macrophages (F4/80+) de la rate et dans les cellules de la moelle osseuse de souris ICR-CD1 inoculées avec CV-B4 E2. In vitro, CV-B4 E2 infecte les cellules CD14+ et les cellules F4/80+ de la rate. Les macrophages dérivés de la moelle osseuse cultivés en présence de M-CSF sont infectés par CV-B4 in vitro. Le sérum de souris infectée par CV-B4 E2 facilite l’infection in vitro des cellules spléniques par CV-B4 E2, mais pas celle des macrophages dérivés de la moelle osseuse. Chez des souris ICR-CD1 préalablement traitées par des doses sub-diabétogènes de streptozotocine β (STZ), l’inoculation de CV-B4 E2 provoque une hyperglycémie associée à une hypo-insulinémie. La charge virale du pancréas évaluée par RT-PCR quantitative n’est pas différente chez les animaux diabétiques (STZ/CV-B4 E2) par rapport aux animaux inoculés avec le virus mais non diabétiques. L'analyse histologique du pancréas d’animaux diabétiques (STZ/CV-B4 E2) met en évidence des foyers d’inflammation au niveau des ilots de Langerhans. Des dérivés de pirodavir, molécules qui se fixent à la capside des entérovirus inhibent l’infection à echovirus 7 et 11 mais pas à CV-B4 E2 in vitro. Par contre la fluoxétine a fait preuve d’un effet anti-CV-B4 E2 dans un modèle de culture de fragments de pancréas et de cellules béta pancréatiques murins. La détection d’anticorps sériques anti-VP4 par ELISA, à l’aide d’un peptide de 50 acides-aminés de la protéine VP4 d’EV-G1 (un entérovirus porcin), a été appliquée à la mise en évidence de l’infection de jeunes porcs par des entérovirus. Une homologie de 88% de la séquence du peptide VP4 d’EV-G1 avec celle des protéines VP4 d’ autres EV-G suggère que des anticorps dirigés contre ces virus distincts d’EV-G1 puissent être détectés.En conclusion, CV-B4 E2 peut infecter les monocytes et les macrophages in vitro et in vivo dans un système murin, et le virus peut provoquer un diabète chez des souris préalablement exposées à de faibles doses de STZ. La fluoxétine inhibe l’infection à CV-B4 E2 de cellules pancréatiques in vitro. La détection d’anticorps anti-VP4 d’EV-G1 a permis de mettre en évidence des infections naturelles à entérovirus chez des jeunes porcs. Ce modèle porcin pourrait être mis à profit pour étudier la physiopathologie des infections à entérovirus et tester des moyens de lutte contre ces virus. / Enterovirus genus encompasses a number of non-enveloped RNA viruses grouped into 12 species, EV-A-J and Rhinovirus A-C. Group B coxsackieviruses (CV-B) belong to the EV-B species. CV-B and particularly CV-B4 is thought to be involved in the development of chronic diseases like type 1 diabetes (T1D). A strain of CV-B4 (CV-B4 E2) was isolated from the pancreas of a patient with T1D, and was able to induce a hyperglycemia in mouse. The mechanisms of the enteroviral pathogenesis of T1D are not well known yet. It has been observed that the infection of human monocytes with CV-B4 E2 in vitro can be enhanced by anti-VP4 antibodies bound to the virus, and human macrophages are also infected by CV-B4 in vitro. The in vitro studies are rich with information but in vivo infection models are needed to better understand the mechanisms of enterovirus infections. Despite the effect of enterovirus on health, the means in the fight against these viruses are limited.Our main objectives were i) to investigate CV-B4 E2-infection in mice and to determine whether monocytes / macrophages are targets of the virus in vivo ii) to implement a CV-B4 E2-induced diabetes model in mice iii) to study the anti-CV-B4 activity of various molecules in vitro iiii) To highlight the natural occurrence of enterovirus infections in animals.Viral RNA was found in vivo in monocytes (CD14+) and macrophages (F4/80+) of the spleen and in bone marrow cells of ICR-CD1 mice inoculated with CV-B4 E2. In vitro, CV-B4 E2 infected the CD14+ and the F4/80+ cells of the spleen. Bone marrow-derived macrophages (BMDM) were infected by CV-B4 in vitro. The serum of CV-B4 E2- infected mice enhanced in vitro the infection of spleen cells by CV-B4 E2 but not the infection of BMDM. ICR-CD1 mice, treated with a sub-diabetogenic dose of Streptozotocin β (STZ), and afterwards inoculated with CV-B4 E2 developped hyperglycaemia and hypoinsulinemia. The viral load of pancreas assessed by quantitative RT-PCR was not different in diabetic animals (STZ/CV-B4 E2) compared to non-diabetic animals inoculated with CV-B4 E2. Histological analysis of diabetic animals highlighted an inflammation of pancreas isletsPirodavir-derived molecules, which bind to the enteroviruses capsid, inhibited the infection with echovirus 7 and 11 but not the infection with CV-B4 E2 in vitro. On the other hand, it was displayed that an anti-CV-B4 E2 effect of fluoxetine in cultures of mouse pancreas fragments and mouse beta cells. The detection of anti-VP4 antibodies in serum by ELISA using a 50 amino acids peptide of VP4 from EV-G1 (a porcine enterovirus) was applied to piglets to highlight enterovirus infections. A strong sequence homology (88%) between the VP4 of EV-G1 and of other EV-G suggests that antibodies directed against viruses other than EV-G1 can be detected.In conclusion, CV-B4 E2 can infect monocytes and macrophages in vitro and in vivo in a murine system, and the virus can cause diabetes in mice previously exposed to low doses of STZ. Fluoxetine inhibits the infection of pancreatic cells with CV-B4 E2 in vitro. The detection of anti-EV-G1-VP4 antibodies highlighted natural enterovirus infections in young pigs. This porcine model could be used to study the pathophysiology of enterovirus infections and to evaluate approaches aimed to fight these viruses.

La T-cadhérine est un récepteur de l'adiponectine, protéine impliquée dans la physiopathologie du diabète. Dans les études d'association pangénomiques, les polymorphismes du gène de la T-cadhérine (CDH13) sont associés aux variations de concentrations d'adiponectine. Le but de notre étude est d'approfondir les relations entre les polymorphismes de CDH13, l'adiponectine circulante, et le risque de diabète et de ses complications. Nous avons sélectionné deux polymorphismes du gène CDH13. Les génotypages ont été effectués dans plusieurs cohortes : D.E.S.I.R., issue de la population générale française, DIABHYCAR, cohorte de sujets atteints du diabète de type 2, et trois cohortes de patients diabétiques de type 1, GENESIS, GENEDIAB et SURGENE. Dans la population générale, les polymorphismes de CDH13 sont associés à l'indice de masse corporelle, à l'HbA1c, au Fatty Liver Index, indice de stéatose hépatique, et aux concentrations plasmatiques d'adiponectine. Dans une étude cas-contrôle entre D.E.S.I.R. et DIABHYCAR, les polymorphismes sont associés au risque de diabète de type 2. Ces associations pourraient être dues aux effets bénéfiques de l'adiponectine. Dans les cohortes de sujets diabétiques de type 1, GENESIS et GENEDIAB, nous avons observé des associations entre les polymorphismes de CDH13, la prévalence et l'incidence de la néphropathie. L'analyse dans l'étude prospective SURGENE confirme ces associations. Le sens des relations observées dans cette étude est en faveur d'un rôle délétère de l'adiponectine dans la néphropathie diabétique. En conclusion, les associations observées pourraient s'expliquer par des variations d'adiponectinémie et suggérer un lien de causalité. / T-cadherin is a receptor of adiponectin, a protein involved in the pathophysiology of diabetes. In genome-wide association studies, T-cadherin gene (CDH13) polymorphisms are associated with adiponectin concentrations. The aim of our study was to deepen the relationship between polymorphisms of CDH13, plasma adiponectin, and the risk of diabetes and its complications. We selected two polymorphisms in CDH13. Genotyping was performed in D.E.S.I.R., cohort drawn from the French general population, DIABHYCAR (subjects with type 2 diabetes) and three cohorts of patients with type 1 diabetes, GENESIS, GENEDIAB and SURGENE. In the general population, CDH13 polymorphisms were associated with body mass index, HbA1c, Fatty Liver Index, an index of hepatic steatosis, and plasma adiponectin. In a case-control study between D.E.S.I.R. and DIABHYCAR, polymorphisms were associated with the risk of type 2 diabetes. These associations with clinical phenotypes could be due to the beneficial effects of adiponectin. In subjects with type 1 diabetes from GENESIS and GENEDIAB, we observed associations between polymorphisms of CDH13 and the prevalence and the incidence of kidney disease. The analysis in the SURGENE prospective study confirmed these associations. The direction of the relationships observed in this study is in favor of a deleterious role of adiponectin in diabetic nephropathy. In conclusion, these associations may be explained by variations in adiponectin and suggest a causal relationship.

Les cellules NKT invariantes (iNKT) sont des lymphocytes T non conventionnels restreints par la molécule CD1d qui présente des glycolipides. Les cellules iNKT expriment un TCR avec une chaîne a invariante, Va14-Ja18 chez la souris et Va28-Ja18 chez l’homme. Elles ont la particularité de produire de grande quantité de cytokines (IFN-? et IL-4) rapidement après leur activation et peuvent à leur tour stimuler d’autres cellules du système immunitaire comme les cellules dendritiques, les cellules NK et les lymphocytes T. Elles représentent ainsi un pont entre les réponses immunitaires innées et adaptatives. Le diabète de type 1 est une maladie autoimmune caractérisée par la destruction des cellules ß pancréatiques productrices d’insuline. Bien que l’apparition de diabète de type 1 soit associée à des polymorphismes génétiques, les facteurs environnementaux ont également été impliqués dans l’étiologie de cette maladie. De nombreuses études suggèrent que les infections virales, en particulier les infections par le virus de coxsackie B4 (CVB4), pourraient être impliquées dans le développement de cette maladie. Notre étude a été réalisée avec des souris NOD qui développent un diabète de type 1 vers 15 semaines d’âge et des souris NOD déficientes pour la proinsulin 2 (Pro-ins2-/-) développant un diabète vers 8 semaines d’âge. Nos résultats montrent qu’après infection par CVB4, la moitié des souris NOD et Pro-ins2-/- développent un diabète accéléré par rapport à des souris non infectées. Toutefois, une injection de l’agoniste des cellules iNKT, la molécule aGalactosylceramide (aGalCer), au moment de l’infection des souris, diminue fortement l’incidence de diabète. L’infection par CVB4 induit un fort recrutement de macrophages dans le pancréas et l’activation des cellules iNKT modifie la fonction de ces macrophages. En effet, les macrophages pancréatiques des souris infectées par CVB4 expriment fortement les cytokines IL-1ß, IL-6 et TNF-a, révélant leur caractère pro-inflammatoire alors que les macrophages des souris infectées et traitées par aGalCer expriment faiblement ces cytokines inflammatoires et fortement des enzymes immunosuppressives iNOS (inducible NO synthase), IDO (Indoleamine 2,3-dioxygenase) et arginase I. L’utilisation d’inhibiteurs de ces enzymes montre que la protection contre le diabète est induite par IDO. Nous avons également observé une forte infiltration de lymphocytes T autoréactifs dans les îlots pancréatiques des souris infectées. De façon intéressante, l’incidence accrue de diabète du groupe CVB4 est associée à une fréquence élevée de cellules T autoréactives produisant de l’IFN-? dans le pancréas, alors que la production d’IFN-? par les cellules T autoréactives est très faible dans les souris du groupe CVB4+aGalCer. Cette inhibition de la production d’IFN-? est dépendante de l’enzyme IDO, car l’utilisation d’un inhibiteur d’IDO augmente fortement la production d’IFN-? par les lymphocytes T anti-îlots et l’incidence de diabète. Dans l’ensemble nos résultats montrent, que l’activation des cellules iNKT lors de l’infection par CVB4 induit des macrophages immunosuppresseurs dans le pancréas, ces cellules inhibant la fonction des lymphocytes T autoréactifs et ainsi le développement du diabète. / INKT cells are non-conventional T lymphocytes that are restricted to glycolipid presenting CD1d molecule. iNKT cells express an invariant TCR a chain (Va14-Ja18 in mice and Va28-Ja18 in humans). Their particularity is to rapidly produce copious amounts of cytokines (IFN-? and IL-4) after activation and to activate other cells of the immune system such as dendritic cells, NK cells and T lymphocytes. iNKT cells, therefore, form a bridge between innate and adaptive immune responses. Type 1 diabetes is an autoimmune disease characterized by the destruction of pancreatic ß cells whose role is to produce insulin. While diabetes development can clearly be associated with genetic polymorphisms, environmental factors were also implicated in the etiology of the disease. Numerous studies suggest that viral infections, particularly infections with Coxsackievirus B4 (CVB4), could be implicated in the development of type 1 diabetes. Our study was performed with NOD mice that develop type 1 diabetes around 15 weeks of age and with proinsulin 2 knockout NOD mice (Pro-ins2-/-) which become diabetic around 8 weeks of age. Our results show that CVB4 infection induces accelerated diabetes in around half of NOD and Pro-ins2-/- mice compared to uninfected mice. However, the activation of iNKT cells with their agonist, aGalactosylceramide (aGalCer), at the time of infection greatly decreases diabetes incidence. CVB4 infection induces a strong recruitment of macrophages into the pancreas. Interestingly, iNKT cell activation modifies the function of these macrophages. Indeed, pancreatic macrophages of CVB4 infected mice strongly express IL-1, IL-6 and TNF-a, indicating their pro-inflammatory character. On the contrary, macrophages of mice infected with CVB4 and treated with aGalCer express low levels of these cytokines, but strong levels of suppressive enzymes iNOS (inducible NO synthase), IDO (Indoleamine 2,3-dioxygenase) and arginase I. The use of inhibitors of these enzymes showed that diabetes prevention is induced by IDO. We have also observed that autoreactive T cells strongly infiltrate the pancreatic islets after CVB4 infection. It is interesting to note that the high diabetes incidence of CVB4 infected mice is associated with an increased frequency of IFN-? producing autoreactive T cells in pancreatic islets. On the contrary, the frequency of these cells is very low in infected mice treated with aGalCer. The inhibition of IFN-? production is dependent on IDO enzyme, since the use of its inhibitor strongly increases IFN-? production by anti-islet T cells and diabetes incidence. To summarize, our results show that iNKT cell activation during the infection with CVB4 induces immunosuppressive macrophages in the pancreas. These cells inhibit the function of autoreactive T cells and prevent diabetes development.