Les antibiotiques ont longtemps été utilisés dans les pratiques d'élevage comme additifs alimentaires pour améliorer la croissance des animaux, comme les porcelets en post-sevrage, ainsi que pour traiter les infections bactériennes, notamment celles causées par Escherichia coli et Salmonella. Cependant, cette pratique a largement contribué à l'émergence de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries commensales et pathogènes, ce qui a conduit à un réel problème de santé publique. Face à l’incidence accrue des infections causées par les bactéries pathogènes résistantes aux antibiotiques, la recherche de solutions alternatives est devenue une urgence et les peptides antimicrobiens naturels (AMPs) et plus particulièrement les bactériocines apparaissent parmi les alternatives prometteuses qui ont été proposées. La microcine J25 (MccJ25) est un peptide antimicrobien produit par Escherichia coli connu pour exercer une puissante activité inhibitrice contre les Enterobacteriaceae, y compris Salmonella. Grâce à sa structure en lasso, la MccJ25 présente une faible sensibilité aux protéases et aux conditions dénaturantes et pourrait ainsi avoir une plus grande stabilité durant un tractus gastrointestinal (GI). Toutes caractéristiques font de la MccJ25 une molécule à fort potentiel d’utilisation comme alternative aux antibiotiques dans le domaine vétérinaire. L’objectif général de cette thèse était d’évaluer le potentiel de MccJ25 comme alternative aux antibiotiques pour l’inhibition de Salmonella dans les conditions physiologiques du tube digestif du porc. Dans la première partie de cette étude, la stabilité et l’activité inhibitrice de la MccJ25 ont été évaluées dans les différents compartiments du tractus GI en utilisant le simulateur dynamique in vitro TIM-1. La MccJ25 a démontré une plus grande stabilité au niveau de l'estomac, tandis qu'une dégradation modérée a été observée dans le compartiment duodénal. Les formes de dégradation de la MccJ25 ont été analysées par LC-MS/MS et selon l’approche des réseaux moléculaires utilisant les outils de la plateforme GNPS, et en présence d'enzymes protéolytiques simulant les conditions duodénales. Les principales enzymes responsables de la dégradation de la MccJ25 ont ainsi pu être identifiées. Dans un deuxième temps, les concentrations minimales inhibitrices (CMI) et bactéricides (CMB) de la MccJ25 ont été déterminées in vitro contre Salmonella enterica subsp. enterica serovar Newport ATCC6962 dans le milieu LB ainsi que dans le milieu Macfarlane qui simule les conditions coliques du porc. Cette activité inhibitrice a été également comparée à celle de deux autres antimicrobiens, la réutérine et la rifampicine. Enfin, dans un troisième temps, l’activité de la MccJ25 contre Salmonella Newport et son impact sur la composition et l’activité métabolique du microbiote colique du porc ont été évalués en utilisant le modèle in vitro de fermentation en continu PolyFermS qui simule les conditions du côlon proximal porcin. L’activité inhibitrice contre Salmonella Newport a été évaluée par la méthode de de diffusion sur gélose, tandis que l’impact sur les différents groupes bactériens du microbiote colique porcin a été quantifié par la méthode de qPCR-PMA et par séquençage Illumina MiSeq. De façon remarquable, la MccJ25 n'a pas induit de modification significative de la composition du microbiote colique, alors qu'elle a fortement inhibé la croissance de Salmonella Newport, contrairement à la réutérine ou la rifampicine. Par ailleurs, l’analyse de l’activité métabolique du microbiote colique à l’aide du logiciel R et effectuée à partir des données de LC-MS, a démontré un effet significatif de la MccJ25 sur le métabolome intracellulaire alors qu’aucun effet significatif n’a été observé sur le métabolome extracellulaire. En conclusion, l’application d’approches microbiologiques, métagénomiques et métabolomiques très originales, variées et complémentaires nous a permis de confirmer le potentiel de la MccJ25 quant à la possibilité de son utilisation comme une alternative aux antibiotiques dans les pratiques d’élevage. Sa stabilité dans les premières étapes de digestion, sa spécificité à l'égard de Salmonella et le fait que son introduction dans le microbiote intestinal n'entraîne pas de dysbiose, la désignent comme un bon candidat dans la lutte contre la salmonellose. Des études complémentaires seront cependant nécessaires afin de confirmer ces résultats in vivo en conditions réelles d’élevage. / Antibiotics have long been used in animal husbandry practices as feed additives to improve animal growth as well as to treat bacterial infections, including those caused by Escherichia coli and Salmonella. However, this practice has largely contributed to the emergence of antibiotic resistance in commensal and pathogenic bacteria, which has led to a real public health problem. The increased incidence of infections caused by antibiotic-resistant pathogenic bacteria, has promoted the search for new alternatives and natural antimicrobial peptides (AMPs), including bacteriocins are among the promising alternatives that have been proposed. Microcin J25 (MccJ25) is an antimicrobial peptide produced by Escherichia coli and known to exert a potent inhibitory activity against Enterobacteriaceae, including Salmonella. Thanks to its lasso structure, MccJ25 has a low sensitivity to proteases and to denaturing conditions suggesting a higher stability in the gastrointestinal tract (GI) conditions. These characteristics make MccJ25 a molecule with high potential for use as an alternative to antibiotics in the veterinary field. The general objective of this thesis was to evaluate the potential of MccJ25 as an alternative to antibiotics for the inhibition of Salmonella in the physiological conditions of the digestive tract of piglet. In the first part of this study, the stability and the inhibitory activity of MccJ25 were evaluated in the different compartments of the GI tract using the dynamic simulator TIM-1. MccJ25 demonstrated higher stability in the stomach compartment; however, a moderate degradation was observed when the peptide entered the duodenum. Degradation products of MccJ25 in duodenal conditions and in the presence of different proteolytic enzymes were further analyzed using LC-MS/MS and subsequent molecular networking analysis using the Global Natural Product Social Molecular Networking platform (GNPS). Thus, the enzymes responsible for the degradation of MccJ25 have been identified. In the second part of the present study, the minimal inhibitory (MIC) and bactericidal (MBC) concentrations of MccJ25 were determined in vitro against Salmonella enterica subsp. enterica serovar Newport ATCC6962 in LB medium as well as in MacFarlane medium that simulates the swine colonic conditions. This inhibitory activity was also compared to that of two other antimicrobials namely reuterin and rifampicin. Finally, the activity of MccJ25 against Salmonella Newport and its impact on the composition and the metabolic activity of the swine colonic microbiota were evaluated using the in vitro continuous fermentation model PolyFermS that simulates the swine proximal colon conditions. The inhibitory activity against Salmonella Newport was evaluated using the agar diffusion assay, while the impact on the different bacterial groups of the swine colonic microbiota was quantified by qPCRPMA method and Illumina MiSeq sequencing. Interestly, MccJ25 did not induce any significant modification of the composition of the colonic microbiota, whereas it strongly inhibited the growth of Salmonella Newport, unlike reuterin and rifampicin. However, the analysis of the metabolic activity of the colonic microbiota using the R software and the LC-MS data, demonstrated a significant effect of MccJ25 on the intracellular metabolome. No significant effect was obtained with extracellular metabolome. In conclusion, the application of very original, varied and complementary microbiological, metagenomic and metabolomic approaches allowed us to confirm the potential of MccJ25 for use as an alternative to antibiotics in the veterinary sector. Its stability in the early stages of digestion, its specificity with regard to Salmonella and the fact that its addition into the intestinal microbiota does not cause any dysbiosis, suggested it as a good candidate as an anti-Salmonella. However, additional studies remain necessary to confirm these results in vivo under real animal use conditions.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2011. / ENGLISH ABSTRACT: The equine gastro-intestinal tract (GIT) is a relatively unexplored niche concerning the presence of natural microbiota. Studies have shown that disruption of the microbial population naturally present in the GIT leads to the onset of several forms of gastro-intestinal disorders. To maintain a balanced microbiota, probiotic bacteria need to be administered at specific levels. Beneficial microorganisms assist with digestion of the feed, absorption of nutrients from the GIT, strengthens the immune system and improves the animal‟s growth. Various combinations of lactic acid bacteria (LAB) have been administered to horses, but have failed to benefit the host in any of the latter criteria. The screening for alternative strains with probiotic properties is thus necessary. Two strains (Lactobacillus equigenerosi Le1 and Lactobacillus reuteri Lr1) were originally isolated from horse faeces. Lactobacillus plantarum 423 and Enterococcus mundtii ST4SA, both bacteriocin-producing strains, were isolated from sorghum beer and soy beans, respectively. All four strains survived growth at acidic conditions (pH 3) and the presence of 0.5%, 1.0% and 1.5% (w/v) bile salts. L. reuteri Lr1 was the most resistant to these conditions. All strains adhered to buccal (cheek) epithelium cells sampled from horses. L. equigenerosi Le1 and E. mundtii ST4SA, however, invaded the cells, but without visible signs of disrupting the cells. None of the strains contained genes encoding adhesion to collagen (Ace), resistance to vancomycin A, B and C, or, production of aggregation substance (AS), cytolysin (Cyl) and, non-cytolysin (β hemolysin III), suggesting that they are non-virulent. Of all strains, L. equigenerosi Le1 competed the best with Clostridium sp. C6 for adherence to epithelial cells. L. equigenerosi Le1 and L. reuteri Lr1, showed the highest level of co-aggregation with Clostridium sp. C6. When the four strains were administered to horses over a period of 10 days, L. reuteri Lr1 was retained the longest (8 days) in the GIT. The numbers of viable cells of Clostridium spp. and Salmonella spp. remained constant during administration of the four strains. Blood analyses showed no negative effects from administering the strains. Total white blood cell counts remained unchanged. However, a small but tentative increase in neutrophil and eosinophil cell numbers has been recorded, suggesting that the LAB may have elicited a mild, transient, intolerance reaction. The glucose, lactate and urea levels decreased during administration with the four LAB strains. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die spysverteringstelsel (SVS) van die perd is 'n relatief onbekende nis wat die voorkoms van natuurlike mikrobiota betref. Studies het getoon dat versteuring van die natuurlike mikrobiese populasie in die SVS aanleiding kan gee tot die ontwikkeling van menige vorms van gastro-intestinale ongesteldhede. Om 'n gebalanseerde mikrobiota te verseker, moet probiotiese bakterieë teen 'n spesifieke vlak toegedien word. Voordelige mikroorganismes bevorder vertering en absorpsie van nutriënte vanaf die SVS, versterk die immuunsisteem en bevorder die groei van die dier. Verskeie kombinasies van melksuurbakterieë is reeds aan perde toegedien, maar sonder ooglopende voordele vir die dier. Die soeke na alternatiewe stamme met probiotiese eienskappe is dus noodsaaklik. Twee melksuurbakterieë (Lactobacillus equigenerosi Le1 en Lactobacillus reuteri Lr1) is oorspronklik uit perdemis geïsoleer. Lactobacillus plantarum 423 en Enterococcus mundtii ST4SA, beide bakteriosienproduserende stamme, is afsonderlik van sorghumbier en sojabone geïsoleer. Al vier spesies groei by lae pH (pH 3) en in die teenwoordigheid van 0.5%, 1.0% en 1.5% (m/v) galsoute. L. reuteri Lr1 is die mees bestand onder hierdie toestande. Al vier stamme het aan wang epiteelselle van perde geheg. L. equigenerosi Le1 en E. mundtii ST4SA het egter die epiteelselle binnegedring, maar sonder opsigtelike vernietiging van die selle. Nie een van die stamme besit gene wat kodeer vir aanhegting aan kollageen (Ace), bestandheid teen vankomisien A, B en C, of produksie van, sel-aggregasie (AS), sitolisien (Cyl) en nie-sitolisien (β-hemolisien III), wat daarop dui dat hulle nie-virulent is. Van al die stamme het L. equigenerosi Le1 die beste met Clostridium sp. C6 vir aanhegting aan epiteelselle gekompeteer. L. equigenerosi Le1 en L. reuteri Lr1, het die beste vlak van ko-aggregasie met Clostridium sp. C6 getoon. Met die toediening van 'n kombinasie van die vier stamme aan die perde oor 'n periode van 10 dae, het L. reuteri Lr1 die langste retensie (8 dae) in die SVS getoon. Die aantal lewende selle van Clostridium spp. en Salmonella spp. het konstant gebly tydens toediening van die vier stamme. Toediening van die vier stamme het geen negatiewe effek getoon met resultate verkry van bloed analises nie. Die totale witbloed seltellings het onveranderd gebly. 'n Klein, maar tentatiewe, toename in neutrofiel- en eosinofiel selgetalle is waargeneem, wat daarop dui dat die melksuurbakterieë 'n geringe allergiese reaksie teweeggebring het. Die glukose, laktaat en ureum vlakke het gedaal tydens die toediening van die vier melksuurbakterie stamme.

Ces travaux de thèse ont porté sur l'utilisation d'un nouveau vecteur particulaire lipidique (LNCs) destiné à la voie orale. Ce système devrait permettre d'encapsuler une molécule anticancéreuse et améliorer sa biodisponibilité. Notre premier axe de recherche a été d'étudier les propriétés in vitro des LNCs encapsulant du paclitaxel en vue d'une administration par voie orale. La stabilité in vitro dans les milieux gastro-intestinaux simulés a été démontrée. De plus, les études de transport à travers l'épithélium intestinal (modèle cellulaire Caco-2) ont montré que les LNCs permettaient d'augmenter le transport du paclitaxel grâce à un mécanisme d'endocytose actif clathrine- et cavéole-dépendant situé dans le microenvironnement de la P-gp. Nous avons aussi mis en évidence les interactions entre l'endocytose des nanocapsules et l'activité de la P-gp. Notre second axe de recherche a porté sur l'application des LNCs pour encapsuler un nouvel anticancéreux : le Sn38 qui est le métabolite actif de l'irinotécan. Une formulation modifiée de nanocapsules lipidiques a été obtenue en utilisant un co-tensioactif et une huile hydrophile en plus des excipients standards. Les propriétés physico-chimiques et la stabilité, l'absorption epithéliale et la toxicité in vitro de cette formulation ont ensuite été vérifiées. Enfin, une activité antitumorale de courte durée après administration orale chez la souris a été observée. Ce travail fait donc la preuve de concept de l'absorption d'anticancéreux après administration par voie orale à l'aide de vecteurs colloïdaux. Néanmoins, certaines optimisations restent encore à réaliser pour prévoir une application clinique.

This thesis was conducted to evaluate important epidemiological features of Gastro-Intestinal Nematode (GIN) infections in Ontario sheep flocks; namely, the PeriParturient Egg Rise (PPER), overwintering of GIN free-living stages on pasture, and Anthelmintic Resistance (AR). Three main studies were carried out: a longitudinal study was conducted on six sheep farms to evaluate the PPER in ewes lambing in different seasons and to determine whether total plasma protein (TPP) levels and packed cell volume (PCV) were associated with increased fecal GIN-egg shedding. Secondly, a pilot-study was conducted on three farms to describe pasture-level environmental conditions and over-wintering survival and infectivity of free-living GIN larvae, especially Haemonchus contortus. Lastly, a cross-sectional study was conducted on 47 sheep farms in Ontario, to evaluate the frequency of AR, compare different diagnostic tests for AR, and evaluate management practices associated with AR. In the longitudinal study, the PPER was observed in winter, spring and autumn lambing ewes, though the magnitude and distribution of the PPER varied with season. Lower TPP and PCV values were associated with increased fecal GIN-egg counts. The pilot-study suggested that H. contortus larvae did not overwinter successfully on pasture, while other GINs, such as Teladorsagia sp., Trichostrongylus spp. and Nematodirus spp., were able to overwinter on pasture, and were infective the following spring. Resistance to ivermectin, fenbendazole and levamisole was demonstrated on 97% (28/29), 95% (19/20) and 6% (1/17) respectively of the farms tested; most of the resistance observed was found in Haemonchus sp. The Fecal Egg Count Reduction percentage following treatment was influenced by which mean (i.e. arithmetic vs. geometric) was used in the formula; use of pre-treatment in addition to post-treatment faecal egg counts was not influential. Both the fecal egg count reduction test and the larval development assay diagnosed resistance, but there was poor agreement between the two tests, as indicated by the Kappa test. The prior use of benzimidazoles on farms was associated with higher levels of fenbendazole resistance. The information generated in this thesis will be used to develop a parasite control program for sheep flocks in Ontario and to guide future research on GIN parasitism. / New Directions - Ontario Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs; Ontario Sheep Marketing Agency; Ontario Agriculture Centre Canada; Merial; Animal Health Strategic Initiative - University of Guelph Partnership; Undergraduate Research Assistantship; Gartshore Memorial Sheep Scholarship;

Selon les nouvelles orientations agroécologiques qui s’imposent largement, il convient d’élaborer des systèmes d’élevage adaptés aux contraintes environnementales, efficients et pourvoyeurs de services écosystémiques bénéfiques pour l’environnement et la société. La question se pose singulièrement dans nos territoires antillais et ceci dans le cadre d’une demande pressante en produits carnés de qualité et à forte valeur patrimoniale comme l’est la viande caprine en Guadeloupe. Les petits ruminants, principalement élevés au pâturage, sont exposés aux infestations par les nématodes gastro-intestinaux (NGI) qui constituent une cause majeure de morbidité et de mortalité. Le déploiement de techniques adaptées et applicables sur le terrain s’avère nécessaire. Aussi des méthodes de gestion intégrée du parasitisme sont préconisées parmi lesquelles sont étudiées les stratégies d’alimentation des animaux. Il convient d’améliorer la capacité de l’animal hôte à tolérer les effets négatifs (résilience) ou à contrôler les infestations par les NGI (résistance) par la complémentation alimentaire. L’objectif de cette thèse était de définir des stratégies de complémentations des chevreaux en croissance, stade physiologique le plus touché par les NGI et dont les performances zootechniques conditionnent directement le revenu des producteurs (la production de viande).L’apport de la complémentation a été combinée à une série de recommandations de la gestion intégrée du parasitisme (voie génétique, méthode Famacha ®) et singulièrement à une stratégie de gestion du pâturage mixte avec des génisses. Ont été obtenus, un accroissement des résultats zootechniques (croissance et carcasse), de la note d’état corporel ainsi qu’une amélioration de la réponse physiologique (taux d’hématocrite). Une diminution du nombre de traitements anthelmintiques est observée aussi. Cet essai a abordé l’opérationnalité de la complémentation pour un éleveur. D’une façon générale, ce travail a ouvert aussi des questionnements scientifiques sur l’interaction nutrition*parasitisme avec un focus sur la nutrition azotée à déconnecter de l’alimentation énergétique. / New agroecological guidelines are needed around the world to develop livestock systems that are adapted to the environmental, efficient and environmentally and socially beneficial ecosystem services requirements. The question arises singularly in our Caribbean territories and this in the context of an urgent demand in meat products of quality and ofhigh patrimonial value as is the goat meat in Guadeloupe. Small ruminants, mainly grazed, are exposed to gastrointestinal nematode (NGI) infestations, which are a major cause of morbidity and mortality. The deployment of adapted and applicable techniques in the field is necessary. Therefore, methods of integrated management of parasitism are recommended among which are studied the strategies of feeding of the animals. The ability of the host animal to tolerate adverse effects (resilience) or to control infestations by NGI (resistance) should be enhanced by food supplementation. The objective of this thesis was to define supplementation strategies for growing kidneys, the physiological stage most affected by NGI and whose zootechnical performances directly affect the incarne of producers (meat production).Discussions focus on the development of targeted complementing strategies and attempt to answer questions: how to complement? (ln energy, nitrogen or both); When to complement? (Delay effects or effects during an established infestation). lt was also a question oftesting the life-size recommendations and on several variables (physio­pathological responses and zootechnical responses including carcass characteristics). In this sense this work has presented a certain originality. There was no statistically significant effect on carcass quality, however, in carcass­infected animals the carcasses were more degraded, especially with a low-protein diet. The complementation contribution was combined with a series of recommendations of integrated management of parasitism (genetic pathway, famacha method) and particularly a management strategy of mixed grazing with heifers. An increase in the zootechnical results (growth and carcass), body condition score and an improvement in physiological response, hematocrit) were obtained. A decrease in the number of anthelmintic treatments is also observed. This trial addressed the operationality of complementation for a breeder. In general, this work also opened up scientific questions about the interaction nutrition * parasitism with a focus on nitrogen nutrition to disconnect from the energy suooly

Le métabolisme des phosphoinositides est constitué d’un réseau complexe d’enzymes et de seconds messagers phospholipidiques et solubles cruciaux pour de nombreux processus cellulaires. Le phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate (PtdIns(3,4,5)P3), second messager très important dans la cellule est contrôlé par plusieurs phosphatases. La phosphatase PTEN, fréquemment mutée dans de nombreux cancers humains (glioblastome, cancer de la prostate, cancer du sein, …), le déphosphoryle en position 3 pour donner du phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2). Les cellules de mammifères possèdent également une activité « inositol 5-phosphatase » pour de nombreux dérivés du myo-inositol. C’est la protéine SHIP2 (SH2-containing Inositol 5-phosphatase 2), une lipide phosphatase membre de la famille des phosphatidylinositol polyphosphate 5-phosphatases qui est, entre autres, responsable de cette activité. <p>Le but de ce travail de thèse a été de mettre en évidence un rôle potentiel de SHIP2 et/ou PTEN dans un modèle murin de tumeurs stromales gastro-intestinales (GIST) ;ce modèle exprime une forme constitutivement active du récepteur tyrosine kinase Kit muté sur l’acide aminé 641. Les souris qui ont été générées par le groupe du Dr Brian Rubin (Lerner Research Institute and Taussig Cancer Center, Cleveland) sont dénommées, les souris KitK641E.<p>La caractérisation des souris KitK641E nous a permis de montrer que SHIP2 et PTEN étaient exprimés dans les cellules Kit positives, les cellules de Cajal et qu’ils semblaient régulés de façons différentes.<p>En effet, nous avons pu mettre en évidence une augmentation de l’expression de PTEN dans l’antre gastrique des souris KitK641E homozygotes. Cette augmentation d’expression a également été observée dans l’antre gastrique de souris double transgéniques KitK641E x PTEN+/- alors que l’expression de PTEN dans le foie, un tissu n’exprimant pas de cellules Kit positives, était bien diminuée. Des expériences de PCR quantitative ont également permis de montrer que cette augmentation d’expression de PTEN ne provenait pas d’une augmentation du taux d’ARNm mais qu’elle se situait plutôt au niveau post-traductionnel. Ces données nous permettent de conclure que l’augmentation d’expression de PTEN dans les cellules Kit positives des souris KitK641E homozygotes est influencée par l’activation constitutive du récepteur Kit. <p>A l’inverse, l’expression de SHIP2 dans les cellules Kit positives n’a pu être mise en évidence qu’après activation constitutive du récepteur Kit. En parallèle, l’étude des voies de signalisation dépendantes du récepteur Kit nous ont permis de montrer que la phosphorylation de PKB ne semblait pas être affectée et que ce serait plutôt la voie des MAPK kinases qui interviendrait dans ce modèle. <p>Nous avons également observé la localisation subcellulaire de SHIP2 et de PTEN en utilisant un modèle cellulaire de cellules GIST882 (cellules dérivées d’un GIST humain portant la mutation correspondante à notre modèle murin). Dans ce modèle, PTEN est principalement localisé dans le noyau alors que SHIP2 est localisé à la fois au sein du noyau et du cytoplasme. Ce modèle nous a également permis de montrer que la forme phosphorylée sur tyrosine de SHIP2 (Y1135) était localisée dans le noyau et qu’elle était modulée en fonction du cycle cellulaire.<p>En conclusion, ces travaux ont permis de montrer que dans le modèle de souris KitK641E, SHIP2 et PTEN étaient localisés au sein des cellules Kit positives et qu’ils étaient modulés par des mécanismes différents. L’augmentation d’expression de PTEN observée dans les souris KitK641E homozygotes pourrait constituer un mécanisme de rétrocontrôle négatif afin de modifier l’impact de voies de signalisation en aval du récepteur Kit dans ce modèle oncogénique.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Numerous studies have focused on identifying novel probiotic-based treatment options for immune homeostasis maintenance and favorable modulation of the gut microbiota which acts as a key regulator of the gut-brain axis. Recently, probiotics interventions are gaining interest as effective approaches to treat neuropsychiatric disorders through the gut-brain axis. However, there is limiting knowledge about probiotics' effects during puberty on the developing brain and immune responses. Probiotic intake could offer a strategy to counteract the immune, microbial and behavioral disturbances induced by inflammatory LPS. Thus, we hypothesized that the intake of a novel probiotic bacterium Rouxiella badensis subsp. acadiensis would modulate the immune response and that pubertal administration could mitigate LPS- induced inflammation and prevent enduring behavioral changes later in life. We investigated the interaction of the probiotic with the intestinal mucosa and its ability of modulating the gut mucosal immunity (Article 1). Next, we examined the ability of pubertal treatment with R. badensis subsp. acadiensis to alleviate LPS-induced anxiety-like and depression-like behaviors in adult male and female mice and to affect the expression of 5HT1A receptors in specific brain areas of adult mice (Article 2). We finally studied the ability of R. badensis subsp. acadiensis treatment during puberty to mitigate the effects of LPS on the immune system and on the gut microbiome composition (Article 3). These studies have demonstrated the ability of R. badensis subsp. acadiensis to survive the gastrointestinal conditions, interact with the gut epithelium and modulate the intestinal homeostasis. Pubertal use of the bacterium was associated with sex-specific effects on the acute immune response, microbiome structure, enduring neurobehavioral outcomes and the expression of 5HT1A receptors in specific brain areas, later in life. This dissertation emphasizes on the importance of puberty as a window of opportunities during which probiotic use can alleviate the long-term neural, behavioral, immunological and microbiome alterations induced by stress.

Le microbiote gastro-intestinal joue un rôle important dans le maintien de la santé de l’hôte. Il est composé de nombreux micro-organismes tels que des bactéries, des virus, des champignons et des archées. Cependant, la majorité de ces cellules microbiennes sont des cellules bactériennes et, pour cette raison, de nombreuses études se concentrent sur l’exploration des communautés bactériennes en particulier dans le tube gastro-digestif. Un déséquilibre de cette microbiote, appelé dysbiose, a été observé dans plusieurs pathologies telles que la diarrhée, la pneumonie, après l'administration d'antibiotiques ou une modification du régime alimentaire. L’objectif de cette étude était de caractériser la dynamique du microbiote fécal des veaux entrant dans une unité d’élevage. Cinquante veaux Holstein âgés de 8 à 14 jours et arrivant dans une unité de veaux ont été inscrits à cette étude. Des échantillons fécaux ont été collectés à l'arrivée et les jours 4, 10 et 24 après l'arrivée. Les scores fécaux, le poids des veaux et l’administration d’antibiotiques ont été enregistrés au cours de l’étude. Le séquençage a été réalisé à l'aide de la plateforme Illumina MiSeq et les données analysées à l'aide du logiciel Mothur. Contrairement aux attentes, la richesse et la diversité étaient plus élevées lorsque la proportion d'animaux diarrhéiques était plus élevée (p < 0,001) et, comme prévu, la composition et la structure du microbiote changeaient au fil des jours de collecte (p > 0,001), mais les changements n'étaient pas associés à présence ou non de diarrhée et de traitement antibiotique comme prévu, ils sont associés aux jours de prélèvement. La proportion de diarrhée (nombre de veaux diarrhéiques par jour) était numériquement plus élevée les jours 4, 10 et 24 après l'arrivée. Comme prévu, les abondances relatives de bactéries associées à la santé (par example : Bifidobacterium, Lactobacillus et Faecalibacterium) ont diminué chez les veaux diarrhéiques. Bien que l'analyse de la diarrhée et de l'utilisation d'antibiotiques ne fît pas partie des objectifs de cette étude, il y avait une tendance (p=0,09) dans le poids des animaux ayant eu la diarrhée et ayant reçu des antibiotiques. Le poids final des veaux malades ayant reçu des antibiotiques avant l'abattage étaient inférieurs par rapport au poids final des animaux qui n'étaient pas malades et n'avaient pas reçu d'antibiotiques (p=0,072). La principale limite de cette étude est le manque d'information sur l'origine des veaux avant leur arrivée à l'unité d'élevage. Cette étude contribue à une meilleure compréhension des changements microbiens liés au stress auquel sont confrontés les veaux de boucherie et pourrait servir de base à d’autres études visant à proposer des méthodes alternatives de manipulation du microbiote pour prévenir les maladies et rétablir la santé des veaux. / The gastrointestinal microbiota plays an important role in maintaining the health of the host. It is composed of many microorganisms such as bacteria, viruses, fungi, and archaea. However, the majority of these microbial cells are bacterial cells, and for that reason, many studies focus on exploring especially bacterial communities in the GIT. Imbalance of the GIT microbiota, termed dysbiosis, has been observed in several conditions such as diarrhea, pneumonia, after antibiotic administration, or diet modification. The objective of this study was to characterize the dynamics of the fecal microbiota of veal calves entering a rearing unit. Fifty Holstein calves ranging from 8-14 days of life and arriving in a veal unit were enrolled in this study. Fecal samples were collected on arrival and on days 4 ,10 and 24 after arrival. Fecal scores, calves’ weight and antibiotic administration were recorded during the study. Sequencing was performed using the Illumina MiSeq platform and data analysed using the software Mothur. Contrary to expectations, richness and diversity were higher when the proportion of diarrheic animals were higher (p<0.001), and as expected, the microbiota composition and structure changed among days of collection (p>0.001), but the changes were not associated to presence or absence of diarrhea and antibiotic treatment as expected, they are associated to the sampling days. Diarrhea proportion (number of diarrheic calves per day) were numerically higher on days 4, 10 and 24 after arrival (As expected, the relative abundances of bacteria associated to health (i.e., Bifidobacterium, Lactobacillus and Faecalibacterium) were decreased in the diarrheic calves. Although analyzing diarrhea and antibiotic usage was not one of the objectives of this study, there was a tendence (p=0.09) in the weigh of the animals that had diarrhea and received antibiotics. The final weight of the sick calves that received antibiotics before slaughter were lower when compared to the final weigh of the animals that were not sick and did not received antibiotics (p=0.072). The main limitation of this study is the lack of information about calves’ origin before arrival at the rearing unit. This study contributes to the better understanding of the microbial changes related to the stress faced by veal calves and might be the basis for further studies to propose alternative methods of microbiota manipulation to prevent disease and restore health in calves.

Le stress gastro-intestinal représente une condition physiologique cruciale rencontrée par les bactéries probiotiques durant le transit digestif. En effet, ces bactéries ingérées doivent survivre et exprimer leurs fonctions métaboliques spécifiques sous les conditions acides dans l'estomac, et en présence de bile dans l'intestin. Dans le cadre de ce projet de maîtrise, nous proposons d'étudier l'effet d'un stress gastro-intestinal sur la capacité de certaines souches de bactéries lactiques et probiotiques à produire leur bactériocines. Deux souches commerciales à savoir Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis UL719 et Pediococcus diacetilactici UL5, et une souche récemment isolée et caractérisée à partir de fèces de nouveaux- nés à savoir Bifidobacterium thermophilum RBL67, souches productrices de la nisine Z, de pediocine PA-1 et de composés anû-Listeria, ont été utilisées respectivement. Dans un premier temps, l'effet du pH acide (pH 2.0), de la bile (0.3%) de même que leur combinaison (acide/bile) sur la capacité de ces souches à produire leurs substances inhibitrices ont été testées dans un milieu simulant le suc gastrique et intestinal. Deuxièmement et afin de confirmer la capacité de Lac. diacetylactis et de B. thermophilum à survivre et à produire des bactériocines durant le stress gastro-intestinal, les résultats obtenus ont été confirmés en utilisant un simulateur dynamique in vitro du tube digestif (modèle TIM-1). Les deux souches ont montré une résistance à l'acide gastrique. Cependant, leur survie a été réduite dans le duodénum due à la présence de bile. Lac. diacetylactis UL719 était beaucoup plus tolérante à la bile que B. thermophilum RBL67. Des colonies dans chaque compartiment ont été isolées afin d'évaluer l'impact du stress gastro-intestinal sur la capacité des souches testées à produire des acides organiques et des bactériocines. Les résultats ont indiqué que le passage sur le modèle gastro-intestinal et l'exposition à différentes conditions de stress n'ont pas affecté la production d'acides organiques et de bactériocines par les deux souches testées.

L’objectif de cette étude était de démontrer que le léchage excessif de surface (LES) chez le chien représente un signe clinique d’un trouble digestif sous-jacent plutôt qu’un trouble obsessionnel compulsif. Vingt chiens présentés pour LES (groupe L) ont été divisés en 2 sous-groupes de 10 chiens chacun : L0, sans, et LD, avec des signes cliniques digestifs concomitants. Dix chiens en santé ont été assignés à un groupe contrôle (groupe C). Une évaluation comportementale complète, un examen physique et neurologique ont été réalisés avant un bilan diagnostic gastro-intestinal (GI) complet (hématologie, biochimie, analyse urinaire, mesure des acides biliaires pré et post-prandiaux et de l’immunoréactivité spécifique de la lipase pancréatique canine, flottaison fécale au sulfate de zinc, culture de selles, échographie abdominale et endoscopie GI haute avec prise de biopsies). En fonction des résultats, un interniste recommandait un traitement approprié. Les chiens étaient suivis pendant 90 jours durant lesquels le comportement de léchage était enregistré. Des troubles GI ont été identifiés chez 14/20 chiens du groupe L. Ces troubles GI sous-jacents incluaient une infiltration éosinophilique du tractus GI, une infiltration lymphoplasmocytaire du tractus GI, un retard de vidange gastrique, un syndrome du côlon irritable, une pancréatite chronique, un corps étranger gastrique et une giardiose. Une amélioration >50% en fréquence ou en durée par rapport au comportement de léchage initial a été observée chez une majorité de chiens (56%). La moitié des chiens ont complètement cessé le LES. En dehors du LES, il n’y avait pas de différence significative de comportement (p.ex. anxiété), entre les chiens L et les chiens C. Les troubles GI doivent être considérés dans le diagnostic différentiel du LES chez le chien. / The objective of this study was to characterize excessive licking of surfaces (ELS) in dogs and demonstrate that it can be a sign of underlying gastrointestinal (GI) pathology rather than an obsessive-compulsive disorder. Twenty dogs presented with ELS (L group) were divided in 2 subgroups of 10 dogs each: L0 without and LD with concomitant digestive signs. Ten healthy dogs were assigned to a control group (C group). Behavioral, physical and neurological examinations were performed prior to a complete work-up of the GI system (CBC, serum chemistry panel, urinalysis, assessment of total serum bile acids and canine specific pancreatic lipase immunoreactivity, fecal flotation by zinc sulfate, fecal culture, abdominal ultrasonography and upper GI endoscopy with biopsies). Based on results, appropriate treatment was recommended. Dogs were monitored subsequently for 90 days during which the licking behavior was recorded. Gastrointestinal disorders were identified in14/20 L dogs. Underlying GI disorders included eosinophilic infiltration of the GI tract, lymphoplasmacytic infiltration of the GI tract, delayed gastric emptying, irritable bowel syndrome, chronic pancreatitis, gastric foreign body and giardiasis. Significant improvement (>50%) in frequency or duration of the basal ELS behavior was observed in the majority of dogs (56%). Resolution of ELS occurred in half of the L dogs. Except for ELS, there was no significant difference in the behavior (e.g. anxiety) of L dogs and C dogs. GI disorders should be considered in the differential diagnosis of ELS in dogs