Les mécanismes physiopathologiques des hypersensibilités (HS) médicamenteuses ne sont que partiellement connus. Un terrain génétique favorisant est connu de longue date, mais peu de facteurs de risques sont formellement identifiés. A l’aide d’une approche par gènes candidats, nous avons évalué l’association entre des polymorphismes des gènes NOD1 et 2 et l’HS aux bétalactamines ; l’association entre plusieurs polymorphismes cytokiniques et différentes HS médicamenteuses. Enfin, nous avons utilisé une approche pangénomique à la recherche de gènes candidats au cours d’une HS spécifique, le DRESS. Parmi 368 cas et autant de contrôles italiens ainsi que 387 cas et 326 contrôles espagnols, nous avons mis en évidence une association entre l’un des polymorphismes de NOD2 et un faible risque d’HS immédiate aux bétalactamines chez les patients italiens, tandis qu’un autre polymorphisme de NOD2 était associé à un risque augmenté d’HS immédiate aux bétalactamines chez les patients espagnols. Aucune association avec le polymorphisme de NOD1 n’était identifiée. Parmi 118 patients et 236 contrôles, nous avons identifiés l’association entre les polymorphismes de l’IL1 (IL1-RN-A2 et IL1-[bêta] -511) et de l’IL10 (-592A) avec le risque de DRESS. Enfin, parmi 18 DRESS, l’analyse de puces CNV pangénomique nous a permis d’identifier des variations comportant les gènes KLRC2 et CESP1.Au total, nous avons pu démontrer l’implication de gènes modulant l’inflammation, la réponse antivirale ou le métabolisme des médicaments dans différentes HS médicamenteuses. Une confirmation à l’étage fonctionnelle de ces résultats est nécessaire / The physiopathology of drug hypersensitivity (HS) are only partially known. A genetic background for such drug allergy is still demonstrated but only few genes are identified. Using a candidate gene approach, we tested the association of NOD1 and 2 genes with betalactam HS and the association of several cytokines genes with some drug HS. Using a whole genome approach, we tried to discover new candidate gene for DRESS. Among 368 italian cases and controls and 387 spanish cases and 326 controls, we identified one polymorphism of NOD2 gene associated with a protective effect for italians and another polymorphism associated with higher risk of druh HS for spanians. No association with NOD1 polymorphims was identified. Among 118 cases and 236 controls, we noticed that IL1 polymorphisms (IL1-RN-A2 and IL1-? -511) and IL10 polymorphism (-592A) were associated with DRESS.Ending, among 18 DRESS, a whole-genome array let us identify variations containing KLRC2 and CESP1 genes. These studies demonstrate the implication of several genes involved in inflammation, antivirus response or drug metabolism in different drug HS.Fonctionnal studies are needed to confirm these results

La réponse tissulaire des patients soumis à une radiothérapie, malgré des protocoles de traitement identiques, est variable avec des extrêmes importants. Une des questions posées à la radiobiologie est d'expliquer ces variations (approche a posteriori) et si possible de les prévoir (approche a priori). La réponse d'un organisme et de tissus complexes à la radiothérapie est la résultante de nombreux déterminants. Certains appartiennent à la dynamique et à l'homéostasie tissulaire (inflammation, cytokines, etc.) d'autre à la sensibilité et à la réponse cellulaire (sensibilité intrinsèque, réparation de l'ADN, régulation de la mort cellulaire, etc.). Concernant les déterminants cellulaires, l'Equipe d'Accueil a proposé de classer les humains en 3 groupes de radiosensibilités différentes, le premier considéré comme normal est de loin le plus important (près de 75% des individus), le groupe II de radiosensibilité intermédiaire représente la majeure partie des individus pour lesquels une réponse anormale est constatée après radiothérapie. Le groupe III rassemble des pathologies particulièrement rares associées à une hyper-radiosensibilité marquée, voire très marquée. Les patients du groupe II présentent donc une réponse thérapeutique inattendue et / ou des effets secondaires précoces ou tardifs sévères à des doses d'irradiation dont on attend une tolérance normale. Les patients du groupe II peuvent aussi être caractérisés par une forte prédisposition au cancer et aux tumeurs radio induites. Il existe une variabilité intrinsèque liée à des facteurs endogènes tels que la qualité de réparation de l'ADN, ou la production spontanée de micronoyaux ; et des facteurs exogènes. A cet égard, certaines médications sont susceptibles de modifier la réponse cellulaire à la radiothérapie, telles que les statines, les anticoagulants ou les antiagrégants plaquettaires. Approche a posteriori : par une étude clinique unicentrique de 65 patients atteints de cancers de la prostate et traités par le même radiothérapeute dans les mêmes conditions, la fréquence et la gravité des effets secondaires rectaux par rapport à la prise ou non de statines ont été étudiées : un effet radioprotecteur des statines vis-à-vis de la rectite radique a été mis en évidence in vivo sur des arguments statistiques pertinents. Approche a priori : par l'étude de la réponse cellulaire et moléculaire aux radiations de fibroblastes humains (notamment issus de tissus intestinaux sains). Ont été étudiés : la réparation et la signalisation des cassures double-brin de l'ADN par l'analyse des foci nucléaires H2AX et pATM ; le transit radioinduit de la protéine ATM du cytoplasme vers le noyau a été observé pour la première fois sur des fibroblastes humains rectaux. Les statines semblent accélérer ce transit, produisant un effet modérateur de la sévérité des rectites. L’étude des différents produits antioxydants et stimulateurs de la réparation de l’ADN a permis de montrer que les statines ont effet non équivoqué sur la réparation cellulaire après irradiation. Ces résultats ouvrent des perspectives pour des études plus approfondies de l'usage de médications facilement accessibles capables de moduler la gravité des effets secondaires de la radiothérapie. / The tissue response of patients undergoing radiotherapy, despite identical treatment protocols, could have important variations. One of the questions asked to the radiobiology is to explain these variations (a posteriori approach) and if possible to predict it (a priori approach). The response of an organism and complex tissues to radiotherapy is the result of many determinants. Some belong to the tissue dynamics and homeostasis (inflammation, cytokines, etc.) and others to the sensitivity and cellular response (intrinsic sensitivity, DNA repair, regulation of cell death, etc.). About cellular determinants, our research team proposed to classify humans into three groups of different radiosensitivity levels, the first considered as normal is by far the largest (almost 75% of individuals), group II of intermediate radiosensitivity represents the majority of individuals having an abnormal response to radiotherapy. Group III gathers extremely rare conditions associated with marked or very marked hyper-radiosensitivity which are usually life threatening. Therefore patients in group II show either unexpected therapeutic response or severe radiation early or late side effects after doses for which normal tolerance is expected. Patients in group II can also be characterized by a strong predisposition to cancer and radiation-induced tumors. There is an inherent variability related to endogenous factors, such as the quality of DNA repair, or the spontaneous production of micronuclei; and exogenous factors. In this regard, certain medications may alter the cellular response to radiation therapy, such as statins, antiplatelet agents or anticoagulants. A posteriori approach: a single-center clinical study of 68 patients with prostate cancer treated by the same radiation oncologist in the same conditions, the frequency and severity of rectal side effects are compared to the use or not of statins : a radioprotective effect of statins toward radiation proctitis cannot be excluded. A priori approach: by studying the cellular and molecular radiation response in human fibroblasts (especially from healthy bowel tissue). Were studied: signaling and repair of DNA double-strand breaks by analysis of nuclear foci of MRE11; H2AX and pATM; radiation induced ATM protein transit from the cytoplasm to the nucleus was observed for the first time in rectal tissue fibroblasts. Statins appear to speed up this transit, making possible a radioprotective effect. These results open perspectives for further studies for the use of medications readily available that can modulate the severity of side effects of radiotherapy.

L’aluminium (Al) est le métal le plus abondant de notre environnement. Il est naturellement présent dans les sols, les roches, les minéraux, l’air, l’eau, et son utilisation pour la fabrication de produits de consommation courante n’a cessé d’augmenter de façon exponentielle dans les pays industrialisés. Durant les dernières décennies, la biodisponibilité de l’Al a fortement augmenté par l’activité humaine et les populations sont exposées quotidiennement à de multiples sources et doses d’Al, notamment par la voie orale. En se basant sur la description des effets toxiques et délétères de l’Al dans diverses pathologies ainsi que sur les doses d’Al ingérées, nous avons montré que l’Al pouvait participer à l’aggravation de l’inflammation intestinale, diminuer la cicatrisation muqueuse et le renouvellement cellulaire (Pineton de Chambrun et al., 2014).Dans le but de comprendre les mécanismes par lesquels l’Al perturbait l’épithélium intestinal, nous avons évalué la toxicité de l’Al sur la cellule épithéliale intestinale. Nous avons montré dans cette étude que l’Al diminuait la viabilité cellulaire, favorisait l’apoptose et perturbait le cycle cellulaire. L’Al avait également des effets pro-carcinogènes et pro-inflammatoires sur les cellules épithéliales intestinales. Ainsi, nous avons démontré que l’Al pouvait avoir des effets toxiques sur la muqueuse intestinale.Nous avons ensuite étudié les effets de l’Al sur la sensibilité viscérale chez le rongeur. Nous avons montré que l’ingestion d’une dose d’Al cohérente avec l’exposition humaine induisait une augmentation de la sensibilité viscérale chez le rat et la souris. Cette hypersensibilité induite par l’Al était persistante et exacerbée lors d’une nouvelle intoxication, indiquant ainsi qu’il n’y a pas de phénomène de tolérance. De plus, les femelles étaient plus affectées par l’hypersensibilité induite par l’Al que les mâles. Nous avons montré que les mécanismes impliquaient une augmentation de la perméabilité et étaient dépendants de la dégranulation des mastocytes et du récepteur aux protéases 2. Ces résultats sont pertinents avec la description des mécanismes observés dans la pathogénèse du syndrome de l’intestin irritable (SII). En effet, les malades présentent le plus souvent une hypersensibilité viscérale, une augmentation de la perméabilité intestinale, une altération du microbiote et une inflammation intestinale à bas grade. Les causes de cette maladie sont inconnues mais les facteurs environnementaux sont fortement suspectés. Ainsi, l’Al pourrait être un nouveau facteur de risque environnemental impliqué dans le développement du SII.En conclusion, ces résultats nous ont permis de démontrer la toxicité de l’Al sur le tube digestif et de mettre en avant un nouveau facteur de risque environnemental dans la physiopathologie des maladies intestinales telles que les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin et le syndrome de l’intestin irritable. / Aluminium (Al) is the most abundant metal in our environment. Al naturally occurs in soils, rocks, minerals, air, water and its use in consumer products increase exponentially in industrialized countries. During last decades, human activities led to an increase in the bioavailability of Al and populations are exposed daily to multiple sources and doses of Al, including the oral route. Based on the description of toxic and deleterious effects of Al in various pathologies as well as ingested doses of Al, we showed that Al could participate in the exacerbation of intestinal inflammation, decrease mucosal healing and cell renewal (Pineton de Chambrun et al., 2014).In order to understand the mechanisms involved in the perturbations of the intestinal epithelium, Al toxicity was evaluated on intestinal epithelial cells. This study showed that Al decrease cell viability, promote apoptosis and disturb cell cycle. Al had also pro-tumorigenic and pro-inflammatory effects on intestinal epithelial cells. Thus, we demonstrated that Al could promote toxic effects on intestinal mucosa.Then, we evaluated the effects of Al on visceral sensitivity in rodents. We have demonstrated that currently ingested amounts of Al, in humans, induced in mice and rats a dose dependent increase of colorectal sensitivity. Al-induced hypersensitivity persists over time so that intoxication was arrested, and appears again when Al intoxication resumes, dismissing any tolerance phenomenon. Moreover, female gender was more affected by Al-induced hypersensitivity than male gender. Mechanisms involved an increased permeability and were dependent on mast cell degranulation and protease activated receptor 2. These results are relevant to the mechanisms observed in the pathogenesis of irritable bowel syndrome (IBS). Indeed, patients usually exhibit visceral hypersensitivity, increased permeability, impaired microbiota and low inflammation degree of the gastrointestinal tract. Causes of the disease remain unknown but environmental factors are strongly suspected to be involved in the pathogenesis. Thus, Al could be a new environmental risk factor involved in the development of IBS.In conclusion, these results demonstrate the toxicity of Al on the digestive tract and highlight a new environmental risk factor in the physiopathology of intestinal diseases such as inflammatory bowel diseases and irritable bowel syndrome.

Les hypersensibilités retardées (HSR) cutanées sont hétérogènes, à la fois par la nature des mécanismes impliqués (allergiques versus non allergiques) mais aussi par les différents degrés de sévérité rencontrés. Seules les HSR allergiques sont dues à la présence de lymphocytes T (LT), mal caractérisés chez l'homme. Le but de ce travail est d'étudier la contribution des LT CD8 cytotoxiques dans le développement et la sévérité des HSR cutanées chez l'homme, à partir de deux pathologies fréquentes : les toxidermies aux béta lactamines et l'eczéma allergique de contact à la para-phénylènediamine (PPD). Tout d'abord, la présence de LT spécifiques de médicament au sein des toxidermies aux béta lactamines a été recherchée in vivo et in vitro. Nous avons montré que les HSR sévères étaient plus souvent d'origine allergique que les HSR bénignes. Nous avons ensuite caractérisé le rôle des LT CD8 dans les HSR allergiques. Dans les toxidermies bénignes à l'amoxicilline, l'étude de la cinétique de recrutement des LT au niveau cutané ainsi que l'analyse des LT spécifiques du sang circulant ont permis de mettre en évidence le rôle essentiel des LT CD8 cytotoxiques dans l'initiation de ces réactions. Ensuite, dans l'eczéma allergique de contact à la PPD, un recrutement épidermique précoce des LT CD8 associés à des marqueurs de cytotoxicité, a été retrouvé, corrélé avec la sévérité des lésions. Ces résultats ont été confortés par ceux obtenus dans un modèle pré-clinique d'HSR allergique à la PPD chez la souris. En conclusion, ce travail montre que les LT CD8 cytotoxiques pourraient être les principales cellules effectrices des HSR cutanées allergiques chez l'homme / Skin delayed hypersensitivity (DHS) are heterogeneous, by the nature of the mechanisms involved (allergic versus non allergic) and also by their different degrees of severity. Only allergic DHS is due to T cells, poorly characterized in humans. The aim of this work is to study the contribution of cytotoxic CD8 T cells in the development and severity of skin DHS in humans, induced by two common diseases: cutaneous adverse drug reactions to beta lactam antibiotics and allergic contact dermatitis to para-phenylenediamine (PPD). First, the presence of drug specific T cells in cutaneous adverse drug reactions to beta lactams was investigated in vivo and in vitro. We showed that severe DHS were more often allergic than benign DHS. Then, we characterized the role of CD8 T cells in allergic DHS. In benign cutaneous adverse drug reactions to amoxicillin, the study of the kinetics of skin T cell recruitment as well as the analysis of circulating specific T cells highlight the essential role of cytotoxic CD8 T cells in the initiation phase of these reactions. In allergic contact dermatitis to PPD, early recruitment of epidermal CD8 T cells associated with cytotoxic markers was found, correlated with the severity of lesions. These results were supported by those obtained in a mouse model of allergic contact dermatitis to PPD. In conclusion, this work showed that cytotoxic CD8 T cells could be the main effector cells of allergic skin DHS in humans

Cette étude explore les réponses évoquées, l'activité intrinsèque et spontanée de deux populations neuronales différentes dans la région du cerveau correspondant à la patte arrière des souris. Dans cet article, nous nous sommes concentrés sur un modèle murin du syndrome de l'X fragile (SXF), qui est la forme la plus commune de syndrome de retard mental héréditaire et une cause fréquente de troubles du spectre autistique (TSA). SXF est un trouble à gène unique (Fmr1), qui peut être modélisé de manière fiable par un modèle murin transgénique : la souris Fmr1-/y déficiente pour le gène codant Fmr1. L'hyperexcitabilité des réseaux néocorticaux et l'hypersensibilité aux stimuli sensoriels sont des caractéristiques importantes du SXF et des TSA.Ceci est directement lié à un changement du nombre de synapses locales, de canaux ioniques, de l'excitabilité membranaire et de la connectivité des circuits de cellules individuelles. Précédemment, nous avons identifié un défaut dans les canaux ioniques, comme pouvant contribuer à ces phénotypes. Nous avons testé cette hypothèse comme un mécanisme contribuant aux défauts de traitement sensoriel chez les souris Fmr1-/y. Le cortex somatosensoriel primaire de la souris (S1) traite différentes informations sensorielles et constitue la plus grande zone du néocortex, soulignant l'importance de la modalité sensorielle pour le comportement des rongeurs. Nos connaissances concernant le traitement de l'information dans S1 proviennent d'études du cortex en tonneaux lié aux moustaches, mais le traitement des entrées sensorielles des pattes postérieures est mal compris. Par l’utilisation de la technique d’enregistrement de cellule entière par patch clamp in vivo, nous avons classes les cellules en répondeurs supraliminaires (cellules qui répondaient aux stimulations de la patte arrière avec un potentiel d'action), les répondeurs subliminaires (les cellules qui répondaient sans déclencher un potentiel d'action) et les cellules non répondeuses qui ne présentaient aucune réponse. Puis, nous avons comparé les réponses évoquées sub et supraliminaires, les propriétés intrinsèques et l’activité spontanée des neurones pyramidaux de la couche 2/3 (L2/3) de la region S1 de la patte arrière (S1-HP) d’animaux anesthésiés sauvage (WT) et Fmr1-/y. Nous avons identifié des altérations de réponse spontanée, intrinsèque et évoquée chez les souris Fmr1-/y. L’application d’un ouvreur de canaux ioniques BKCa a restauré certaines de ces propriétés altérées chez les souris Fmr1-/y / This study explores the evoked responses, intrinsic and spontaneous activity of two different neuronal populations in the hind paw region of the primary somatosensory cortex (S1) of mice. Initially, we explored information processing in these neurons under normal physiological conditions, and subsequently in a mouse model of Fragile X Syndrome (FXS). FXS is the most common form of inherited mental retardation syndrome and a frequent cause of autism spectrum disorders (ASD). FXS is a single gene (Fmr1) disorder, which can be reliably modeled by a mutant mouse model, the Fmr1 knockout (Fmr1-/y) mouse. Hyperexcitability of neocortical networks and hypersensibility to sensory stimuli are prominent features of FXS and ASD. We previously established a strong causal link between a channelopathy, hyperexcitability of neurons in the primary sensory region of the neocortex and sensory hypersensitivity in this mouse model. In the current study, we extended these findings, by conducting a detailed exploration of the processing of tactile sensory information (evoked by hind paw stimulation) in the neocortex of these mice.Most of our knowledge regarding information processing in S1 comes from studies of the whisker-related barrel cortex (which processes tactile-related sensory information derived from the whiskers), yet the processing of sensory inputs from the hind-paws is poorly understood. Using in vivo whole-cell patch-clamp recordings, we classified the cells into suprathreshold responders (the cells which responded to the hind-paw stimulations with an action potential), subthreshold responders (the cells responded without eliciting an action potential) and non-responder cells (neurons which did not show any response). We then compared the evoked sub- and supra-threshold responses, intrinsic properties, and spontaneous activity of layer (L) 2/3 pyramidal neurons of the S1 hind-paw (S1-HP) region of anaesthetized wild type (WT) and Fmr1-/y mice. We identified spontaneous, intrinsic and evoked response alterations in Fmr1-/y mice. We probed possible mechanisms contributing to this sensory impairment in Fmr1-/y mice. Finally, we tested the possibility of correcting pathophysiological alterations in these neurons using specific pharmacological agents targeting the ion channel defects described previously by our team.

Les douleurs viscérales sont des douleurs diffuses et irradiantes dont le traitement est souvent problématique faute d'étiologie bien identifiée. En particulier, les douleurs abdominales observées dans les troubles fonctionnels digestifs (TFI) s'expriment en l'absence d'atteinte organique ce qui rend difficile la compréhension des mécanismes physio-pathologiques de ces troubles. Cette problématique est un enjeu de santé publique puisque les TFI, et en premier lieu le syndrome de l'intestin irritable (SII), concerneraient 20% de la population occidentale. Les études cliniques fournissent des pistes de recherche sur l'origine des troubles dans les TFI mais sont souvent insuffisantes pour décortiquer leurs mécanismes physio-pathologiques. Les modèles animaux apparaissent comme une voie alternative permettant de tester des hypothèses diverses sur l'origine des douleurs viscérales. Nous avons ainsi utilisé un modèle animal de SII développé au laboratoire, le modèle butyrate, qui se base sur des données cliniques rapportant un excès de butyrate, un acide gras à chaîne courte, dans le côlon des patients atteints de SII. Ce modèle consiste en 6 instillations intra-coliques de butyrate 200mM, réalisées sur une durée de 4 jours, qui induisent une hyper-sensibilité colique (HSC) chez le rat dès la fin des instillations. L'HSC induite par le butyrate est évaluable par le test de distension colo-rectale (DCR). Elle est persistante et ne s'accompagne pas de lésion de la muqueuse colique ce qui est en accord avec les caractéristiques cliniques du SII. Après avoir établi la pertinence du modèle butyrate pour l'étude du SII, l'équipe s'est attaché à l'étude des mécanismes par lesquels le butyrate induit une HSC. Un traitement néo-natal des rats par la capsaïcine, qui permet de détruire les fibres nociceptives de type C, empêche le développement de l'HSC induite par le butyrate chez ces rats devenus adultes. Les afférences coliques de type C transmettent donc le message douloureux viscéral induit par le butyrate. L'objectif premier de ce travail de thèse a été de déterminer par quel mécanisme le butyrate sensibilise ces afférences. Nous avons émis l'hypothèse que le nerve growth factor (NGF), une neurotrophine impliquée dans la nociception et dans les processus d'inflammation neurogène des nerfs entériques dans le SII, pourrait contribuer à la sensibilisation colique. Implication du NGF dans l'HSC Nous avons montré que l'administration répétée d'anticorps anti-NGF (voie i.p.) prévient l'HSC induite par le butyrate, évaluée lors du test de DCR. De plus, nous avons montré par immuno-histo-chimie (IHC) que le NGF est exprimé dans le côlon des rats traités avec du butyrate mais son expression n'y est pas augmentée. En revanche, le NGF est sur-exprimé dans les ganglions rachidiens dorsaux (GRD) innervant le côlon. Ces résultats indiquent que le NGF est impliqué dans l'HSC induite par le butyrate et que son action pourrait s'exercer principalement au niveau du système nerveux périphérique (GRD). En effet, le NGF est impliqué dans le développement des phénomènes d'hyperalgie en induisant l'expression de molécules jouant un rôle clé dans la nociception comme les canaux ioniques. Notre attention s'est portée sur les canaux ioniques sensibles à l'acide (ASIC) et le transient receptor potential vannilloid1 (TRPV1) car de nombreuses études ont montré l'implication de ces canaux dans les douleurs viscérales et leur modulation par le NGF. Implication des canaux ASIC dans l'HSC Nous avons montré que l'administration d'amiloride (antagoniste des canaux ASIC, voie i.v.) mais pas celle de capsazepine (antagoniste du TRPV1, voie i.p.) prévient l'HSC induite par le butyrate, évaluée lors du test de DCR. L'HSC induite par le butyrate implique donc un mécanisme dépendant des ASIC mais pas de TRPV1. De plus, nous avons montré par RT-PCR semi-quantitative que le niveau d'expression des ARNm des gènes codant les sous-unités ASIC1A et ASIC1B est augmentée dans les GRD des rats butyrate. L'augmentation du niveau d'expression des ARNm a été corrélée à une augmentation de l'expression de la protéine ASIC1A dans les GRD, quantifiée par IHC. En déterminant la proportion de neurones immuno-réactifs (IR) à la protéine ASIC1A, nous avons montré que sa sur-expression est restreinte aux neurones de petit diamètre. Ces résultats montrent que le canal ASIC1A est impliqué dans l'HSC induite par le butyrate. Nous avons ensuite voulu savoir si, en accord avec la bibliographie, la sur-expression de ASIC1A pouvait être la conséquence de celle du NGF. Modulation de l'expression de ASIC1A par le NGF dans l'HSC Nous avons tout d'abord montré par microscopie confocale que le NGF et son récepteur de haute affinité (trkA) sont colocalisés avec ASIC1A dans les neurones sensoriels et en particulier dans ceux exprimant le calcitonin gene-related peptide. Nous avons ensuite montré par IHC et par Western blot que la sur-expression de ASIC1A dans les GRD est prévenue par le blocage du NGF grâce à l'administration répétée d'anticorps anti-NGF (voie i.p.). Ces résultats indiquent que la sur-expression de ASIC1A dans l'HSC induite par le butyrate est dépendante du NGF. Nous pouvons conclure que le NGF et le canal ASIC1A interviennent dans les GRD (et probablement dans les neurones sensoriels de type nociceptif) où ils participent aux phénomènes de sensibilisation concourant au développement de l'HSC induite par le butyrate. Nous ne rapportons pas de variation d'expression du NGF ou de ASIC1A au niveau colique. Ce résultat suggère que la mise en jeu de ces molécules ne se fait pas au niveau des terminaisons libres coliques mais plutôt dans l'élément pré-synaptique de la première synapse nociceptive centrale où elles pourraient amplifier l'activité synaptique médullaire. Nous avons ainsi émis l'hypothèse que l'HSC induite par le butyrate est associée à une sensibilisation centrale de la moëlle épinière (MEp). Sensibilisation centrale dans l'HSC Nous avons utilisé la méthodologie Fos, un marqueur de l'activité neuronale, afin d'évaluer l'état d'excitation de la MEp chez les rats butyrate. L'étude de l'expression spinale de la protéine Fos chez les rats soumis à une DCR nocive répétée a montré que les rats traités avec du butyrate présentent une densité de neurones Fos-IR augmentée par rapport aux rats contrôles dans les couches superficielles de la corne dorsale de la MEp. L'HSC induite par le butyrate s'accompagne spécifiquement du recrutement des segments thoraciques T10-T11-T12 de la MEp dans lesquels nous avons observé une une hyper-réactivité neuronale en réponse à la DCR. De plus, en l'absence de stimulation colique, les rats butyrate présentent hyper-activité basale dans les segments T10-T11-T12. Comme le canal ASIC1A spinal participe aux courants provoqués par un stimulus douloureux, nous avons ensuite voulu savoir si cette hyper-activité de la MEp pouvait être la conséquence d'une transmission synaptique accrue impliquant ASIC1A. Nous avons montré que l'administration de PcTx1 (antagoniste des canaux ASIC1A, voie i.t.) prévient l'HSC induite par le butyrate, évaluée lors du test de DCR. Ce résultat indique que les canaux ASIC1A participent aux mécanismes centraux de l'HSC dans le modèle butyrate. Nous avons également montré par RT-PCR et Western blot que le canal ASIC1A est sur-exprimé dans la MEp des rats butyrate. De plus, il est exprimé dans les neurones spinaux activés par la DCR où il est co-localisé avec Fos. ASIC1A pourrait donc participer à la transmission du message nociceptif viscéral dans la corne dorsale de la MEp. L'expression des ARNm codant les sous-unités ASIC2A et ASIC2B a également été trouvée augmentée dans la MEp par RT-PCR ce qui suggère que l'hyper-excitabilité spinale observée dans le modèle butyrate pourrait résulter d'une augmentation des conductances ioniques générées par l'activation des canaux hétéromériques de type ASIC1/ASIC2. Tout comme à la périphérie, la sur-expression de ASIC1A pourrait être sous dépendance du NGF. Nos résultats montrent en effet que le NGF est exprimé dans la MEp et que l'administration systémique répétée d'anticorps anti-NGF prévient la sur-expression des ARNm et de la protéine ASIC1A dans la MEp des rats traités avec du butyrate. En conclusion, ce travail de thèse suggère que le NGF et le canal ASIC1A jouent un rôle critique dans le développement de douleurs viscérales en contribuant à la fois aux phénomènes de sensibilisations périphérique et centrale. La meilleure compréhension des mécanismes d'interaction ASIC-NGF dans l'HSC pourrait donc ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques dans le traitement des douleurs viscérales d'étiologie inconnue comme le SII en se basant sur des stratégies visant à diminuer l'effet potentialisateur du NGF sur les ASIC.

Les hypersensibilités allergiques médicamenteuses sont des pathologies mettant en jeu le système immunitaire et induites par la prise de médicaments. Notre travail s’est décomposé en quatre étapes successives : 1- Nous avons classé les β-lactamines en fonction de leurs champs moléculaires, et obtenons un dendrogramme de 4 familles, validé par les données cliniques. Nous avons également réalisé une étude de 3D-QSAR visant à connaître les parties du médicament impliquées dans la pathologie, et à prédire l’allergénicité des β-lactamines. 2- Partant de l’hypothèse que les β-lactamines sont des haptènes, nous avons étudié leur réactivité vis-à-vis d’acides aminés de type lysine et sérine. Nous avons ensuite réalisé des expériences de « docking » afin de définir les interactions entre le médicament et l’albumine sérique humaine. Nous concluons que les sites des lysines 190 et 212 sont les plus adaptés pour la fixation covalente de la drogue et avons validé cette analyse par des méthodes mixtes QM/MM. Enfin, grâce à notre logiciel SuMo, nous avons déterminé d’autres protéines candidates pour l’hapténisation. 3- S’agissant des HyperSensibilités Allergiques Immédiates, nous avons modélisé les différents partenaires que sont les IgE, la β-lactamine portée ou non par une protéine. Nous avons envisagé plusieurs modes de reconnaissance. D’autre part, nous avons analysé les modifications de la protéine, induites par la fixation de la drogue. 4- Concernant les HSA retardées, nous avons émis plusieurs scénarios de reconnaissance de la β-lactamine par le TCR. Nous avons modélisé différents complexes impliquant le TCR, le peptide hapténisé par le médicament, un ion éventuel, ainsi que le CMH, et les soumettons à des dynamiques moléculaires afin d’en étudier la pertinence. D’autre part, nous avons déterminé plusieurs peptides, issus des protéines d’hapténisation et susceptibles de présenter le médicament au TCR, via le CMH. L’ensemble des résultats obtenus est ou sera validé par des expériences in vitro et in vivo. / Drug hypersensitivity is an immune-mediated reaction to a drug. Our work was divided into four stages: 1 - We have classified β-lactam antibiotics based on their molecular fields, and obtained a dendrogram of 4 families, validated by clinical data. We also conducted a 3D-QSAR study to determine what parts of the drug are involved in the pathology and to predict the allergenicity of β- lactams. 2 - Under the assumption that β-lactam antibiotics are haptens, we studied their reactivity in comparison with lysine and serine. We then conducted "docking" experiments to define the interactions between the drug and human serum albumin. We conclude that lysine 190 and 212 are the most suitable sites for the covalent binding of the drugs. We validate this analysis by mixed QM / MM methods. Finally, thanks to our software SuMo, we have found other candidate proteins for haptenization. 3 - Regarding immediate hypersensitivity reactions, we modeled the IgE, the β-lactam and the haptenized protein. We considered several modes of recognition. Secondly, we analyzed the structural changes of the protein induced by the binding of the drug. 4 - Concerning delayed reactions, we considered different scenarios for the recognition of β-lactam by the TCR. We modeled complexes involving the TCR, the peptide haptenized by the β-lactam, a possible ion, and the MHC. We investigated them with molecular dynamics to study their relevance. On the other hand, we have identified many peptides derived from haptenization proteins and able to present the drug to the TCR through the MHC. The validity of the obtained results is or will be confirmed using experiments in vitro and in vivo.

La voie des RLR (RIG-I like Receptors) joue un rôle essentiel dans la détection des virus à ARN, déclenchant une réponse immunitaire antivirale grâce au recrutement de la protéine adaptatrice mitochondriale MAVS (Mitochondrial AntiViral Signaling protein). Nous avons mis en évidence que les souris déficientes pour la protéine MAVS (MAVS KO) présentaient un phénotype proallergénique dans un modèle d'inflammation stérile d'hypersensibilité retardée de contact (HSRC) qui reproduit la dermatite allergique de contact (DAC) chez l'homme. Nous avons caractérisé le système immunitaire des souris MAVS KO en condition d'équilibre et durant la réponse d'HSRC. Nous avons identifié un rôle du microbiote intestinal des souris MAVS KO dans l'exacerbation de réponse d'HSRC et mis en évidence une dysbiose du microbiote bactérien. Nous avons démontré que la dysbiose était responsable du phénotype inflammatoire observé, phénotype transmissible à des souris sauvages par des expériences de cohébergement et de transplantation fécale. Cette dysbiose induit une augmentation de la perméabilité intestinale chez les souris MAVS KO lors de la réponse d'HSRC, aboutissant à une translocation bactérienne dans les organes lymphoïdes et à la modulation des réponses immunitaires à l'origine de l'exacerbation de réponse d'hypersensibilité. La 2ème partie de ma thèse vise à étudier les conséquences de la déficience en MAVS sur le métabolisme glucidique. Nos expériences ont démontré que les souris MAVS KO développaient une surcharge pondérale et une insulino-résistance sous régime riche en lipides et sucrose, dépendants de la dysbiose intestinale. Au niveau cellulaire, une altération des interactions aux points de contact entre la mitochondrie et le réticulum endoplasmique a été observée. Nos résultats permettent d'envisager le développement de nouvelles approches thérapeutiques des pathologies allergiques et métaboliques humaines par la modulation du microbiote intestinal / RIG-I like receptors (RLRs) play a major role in response to cytosolic viral RNAs by initiating an antiviral immune response through the recruitment of the mitochondrial adaptor protein MAVS (Mitochondrial AntiViral Signaling protein). We showed that MAVS-deficient mice developed an exacerbated response in a sterile inflammatory model of Contact Hypersensitivity (CHS), that reproduces the pathophysiology of allergic contact dermatitis (ACD) in human. We characterized the immune system of MAVS KO mice at steady state and during CHS response. We found that MAVS deficiency leads to changes in the gut bacterial composition suggesting an unexpected role of the RLR pathway in the regulation of intestinal homeostasis. We demonstrated that intestinal dysbiosis is responsible for the increased CHS response, and showed that the inflammatory phenotype of MAVS KO mice can be transferred to WT mice by cohousing and fecal transplantation. We demonstrated that the dysbiotic gut microbiota exerts its effect due to an increased intestinal permeability during DTH sensitization. The ensuing bacterial translocation within lymphoid organs enhances characteristic cytokines production that increases CHS response. The 2nd part of my thesis aimed to study the consequences of MAVS deficiency on glucose metabolism. Our experiments showed that MAVS KO mice exhibit disorders of glucose homeostasis during high fat diet (HFD) associated with the development of overweight and insulin resistance. We also observed alterations of MAM (Mitochondria-associated endoplasmic reticulum membranes), contact poins between mitochondria and endoplasmic reticulum. Recent preliminary data suggested that the metabolic disorders associated with MAVS deficiency are due to intestinal dysbiosis. Our results highlight a new role for the RLR pathway and allow to consider the development of new therapeutic approaches to human allergic and metabolic diseases by modulation of the intestinal microbiota

Les douleurs abdominales, reflet d’une hypersensibilité viscérale (HSV), sont l’un des premiers motifs de consultation en médecine générale et en gastro-entérologie. Ces douleurs abdominales, généralement passagères, peuvent également être causées par des pathologies sous-jacentes plus graves. Parmi ces maladies sont retrouvés notamment le Syndrome de l’Intestin Irritable (SII), et les Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICI) qui regroupent la maladie de Crohn (MC) et la RectoColite Hémorragique (RCH).Bien que le SII et les MICI diffèrent sur de nombreux points, des facteurs communs à ces deux pathologies peuvent contribuer au symptôme majeur de ces maladies, à savoir la douleur abdominale. En effet, les facteurs environnementaux (alimentation, stress, etc.) prennent une part importante dans l’étiologie du SII, mais il s’avère aujourd’hui qu’ils participent également à l’aggravation des symptômes associés aux MICI. De même, si de nombreux polymorphismes génétiques et l’atteinte inflammatoire sont les bases de la physiopathologie des MICI, des études récentes montrent que de telles modifications peuvent également être retrouvées au cours du développement du SII (identification de gène de susceptibilité et présence de micro-inflammation). Enfin, les récentes études menées sur le microbiote intestinal mettent en évidence des perturbations de celui-ci aussi bien chez des patients atteints du SII que de MICI.Les MICI se caractérisent par des phases d’inflammation sévère au niveau du tube digestif, pour lesquelles la pharmacopée actuelle, qui consiste à réduire cette inflammation, est plutôt satisfaisante. Ces phases sont entrecoupées par des phases dites « de rémission », durant lesquels l’HSV reste un problème chez un grand nombre de patients (environ 38%). Ces douleurs abdominales, diffuses et irradiantes, peuvent être assimilées à celles retrouvées chez les patients atteints du SII (symptômes SII-like). La prise en charge thérapeutique de ces douleurs est limitée, puisque basée sur d’anciens médicaments qui présentent un ratio bénéfice/ risque faible.Les antiépileptiques, sont des molécules qui ciblent l’excitabilité neuronale en modulant l’activité des canaux ioniques, de récepteurs ou encore de voies de signalisation intracellulaires. Parmi ces molécules, la gabapentine (GBP) et la prégabaline (PGB) (regroupées sous le terme de gabapentinoïdes) sont des ligands des sous-unités α2δ des canaux calciques voltage-dépendants (CCVD). Ces ligands α2δ sont actuellement prescrits dans le cadre de douleurs neuropathiques, au même titre que les antidépresseurs, qui sont également utilisés pour le traitement de l’HSV. / Abdominal pain, which can reflect visceral hypersensitivity (VHS), is one of the primary reasons for consultations in general medicine and gastroenterology. These abdominal pain, usually transient, can also be caused by more serious underlying pathologic conditions, such as irritable bowel syndrome (IBS) and chronic inflammatory bowel disease (IBD), which include Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC).Although IBS and IBD differ on many points, common factors to these two conditions may contribute to the major symptoms of these intestinal disorders, the abdominal pain. Indeed, environmental factors (diet, stress) play an important part in the etiology of IBS, but it turns out today that they are also involved in the worsening of symptoms associated with IBD. Similarly, if many genetic polymorphisms and inflammatory disorders are the basis of the IBD pathogenesis, recent studies show that such changes can also be found in the development of IBS (identification of susceptibility gene and the presence of micro-inflammation). Finally, recent studies on intestinal microbiota reveal some disturbances, called dysbiosis, as well in IBS or IBD patients.Inflammatory bowel disease is characterized by short phases of severe intestinal inflammation, for which the current pharmacopoeia consisting of reducing this inflammation is rather satisfactory. These phases are interspersed with so-called "remission" phase, during which the VHS remains a problem for many patients (about 38%). These abdominal, diffuse and radiating pain can be similar to the one observed in IBS patients. The therapeutic management of this pain is limited, as it is based on old drugs that are of low benefit / risk ratio.Antiepileptics are molecules that target neuronal excitability by modulating the activity of ion channels, receptors or intracellular signaling pathways. Among these molecules, gabapentin (GBP) and pregabalin (PGB) (grouped under the term gabapentinoids) are ligands of the α2δ subunit for voltage gated calcium channel (VGCC). These α2δ ligands are currently prescribed for neuropathic pain, as well as antidepressants, which are also used for the treatment of VHS.About visceral pain, current data only relate to the treatment of VHS associated with IBS. Two clinical studies show a profit of GBP or PGB on symptoms associated with IBS. These data have also been found in preclinical animal models of various non-inflammatory VHS. In addition, the analgesic effects of these molecules is been highlighted on somatic inflammatory pain models, but no study is looking into the potential beneficial effect of these ligands on models of inflammatory visceral pain or in patients with IBD.

.La consommation journalière de fructose est en augmentation croissante, jusqu'à plus de 50g par jour aux Etats-Unis et en Europe de l'Ouest. Le fructose est de plus en plus incorporé dans les boissons, les produits laitiers et les conserves, les produits cuisinés ou transformés. Le fructose peut déclencher ou aggraver les symptômes digestifs chez des volontaires sains, mais aussi dans le syndrome de l'intestin irritable. Le rôle de l'hypersensibilité viscérale dans le déclenchement des symptômes, lié à la prise de fructose a été suspecté mais n'a jamais été évalué. La prévalence de la malabsorption du fructose était mal documentée chez les patients souffrant d'un syndrome de l'intestin irritable, principalement en raison de l'hétérogénéité des méthodes diagnostiques. Le premier objectif de ce travail a été de définir, dans une population de patients souffrant d'un syndrome de l'intestin irritable, la prévalence de la malabsorption du fructose. Notre test de malabsorption du fructose a été défini par une dose de charge de 25g. Chez nos patients souffrant d'un syndrome de l'intestin irritable, 22% présentaient une malabsorption du fructose. Les patients jeunes et de sexe masculin étaient plus à risque de malabsorption du fructose. Nous avons également étudié l'association de la malabsorption du fructose avec d'autres anomalies physiopathologiques connues dans le syndrome de l'intestin irritable. Nous n'avons pas retrouvé d'association entre la présence d'une inflammation digestive et la présence ou non d'une malabsorption du fructose. En revanche, une association a été retrouvée entre malabsorption du fructose et hypersensibilité viscérale. L'efficacité du régime appauvri en fructose dans le syndrome de l'intestin irritable est connue. L'existence ou non d'une malabsorption du fructose associée pourrait être un facteur prédictif d'efficacité d'un tel régime. Le deuxième objectif de ce travail a été de déterminer si le test de dépistage de la malabsorption au fructose permettait de prédire l'efficacité du régime appauvri en fructose sur les symptômes digestifs des patients souffrant d'un syndrome de l'intestin irritable. Les résultats de notre étude ont confirmé l'efficacité du régime appauvri en fructose dans le syndrome de l'intestin irritable. En revanche, la présence ou non d'un test respiratoire au fructose positif n'impactait pas l'efficacité du régime. Le dernier objectif de ce travail était de modéliser la malabsorption du fructose sur des modèles murins, pour permettre d'identifier les mécanismes physiopathologiques sous-jacents. La modélisation sur 3 modèles murins de malabsorption du fructose (par régime riche en fructose, par délétion des gènes codant les transporteurs du fructose GLUT5 et GUT2) permettait d'induire une hypersensibilité viscérale associée à une augmentation de la perméabilité intestinale, deux anomalies déjà rapportées dans le syndrome de l'intestin irritable. L'étude des mécanismes physiopathologiques sous-jacents a permis d'écarter l'implication d'une inflammation de bas grade qui n'était pas retrouvée chez nos souris. L'augmentation d'activité élastase dans les selles de souris avec malabsorption du fructose était associée à l'hypersensibilité viscérale. Or il a déjà été démontré que l'activité protéasique pouvait être responsable d'une hypersensibilité viscérale et d'une augmentation de la perméabilité intestinale. Les récepteurs associés à la protéase-2 sont connus pour être associés à l'hypersensibilité viscérale et l'augmentation de la perméabilité intestinale. Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail soulignent le rôle de la malabsorption du fructose, qui entraine la survenue d'une hypersensibilité viscérale et d'une augmentation de la perméabilité intestinale, dans le syndrome de l'intestin irritable. Un régime appauvri en fructose n'améliore pas de manière ciblée les symptômes des patients souffrant d'un syndrome de l'intestin irritable avec malabsorption du fructose. / Fructose intake has increased by up to 50 g per day in the USA and Western Europe. Fructose is increasingly incorporated in beverages, dairy products and canned, baked or processed foods worldwide. Fructose has been shown to trigger or worsen digestive symptoms not only in healthy volunteers, but also in patients with irritable bowel syndrome. The involvement of visceral hypersensitivity has been suspected but has never been assessed. The prevalence of fructose malabsorption in patients with irritable bowel syndrome in Western Europe remains poorly documented, due to the heterogeneity of available tests. Therefore, the first objective of this present work was to assess the prevalence of fructose malabsorption in patients with irritable bowel syndrome. We assessed fructose malabsorption with a fructose breath test, after a 25 g load. We systematically ruled out small intestinal bacterial overgrowth which could promote false positive. In our irritable bowel syndrome patients, 22% had fructose malabsorption. Young, male patients were more likely to have fructose malabsorption. We also assessed the association between fructose malabsorption and other abnormalities. We did not observe any association between low-grade inflammation (with faecal calprotectin dosage) or fructose malabsorption. In contrast, an association between fructose malabsorption and visceral hypersensitivity was evidenced. Low fructose diet is known to improve symptoms in patients with irritable bowel syndrome. The presence of fructose malabsorption could be predictive of the efficacy of a low fructose diet. The second objective of this work was to determine if an abnormal fructose breath test was a predictor of symptomatic response to low fructose diet in irritable bowel syndrome. Our study has confirmed the efficacy of low fructose diet on irritable bowel syndrome. However, the results of the fructose breath test had no impact on its efficacy. One explanation for this result could be the presence of other abnormalities (including visceral hypersensitivity) that were not addressed only with a diet. The last objective of this work was to model fructose malabsorption in mice, in order to identify the underlying mechanisms. We used three models of fructose malabsorption (high fructose diet, invalidation of GLUT5 and GLUT2 coding gene). In these models, fructose malabsorption induced visceral hypersensitivity and increased intestinal permeability, the two abnormalities being reported in irritable bowel syndrome. In our models, there was no low-grade inflammation. Increased elastase activity in mice faeces was associated with visceral hypersensitivity. Protease-activated receptor-2 is known to be associated with visceral hypersensitivity and increases intestinal permeability. Further works are warranted to determine the involvement of protease-activated receptor-2 in fructose malabsorption-associated visceral hypersensitivity. The results of this work underlined the role of fructose malabsorption in irritable bowel syndrome, in the onset of visceral hypersensitivity and increased intestinal permeability. A low fructose diet is not helpful to improve symptoms of irritable bowel syndrome with fructose malabsorption.