Summary: While multiple organs are affected in cystic fibrosis (CF) patients, chronic lung disease is the most severe clinical manifestation caused by chronic bacterial infection and concomitant airway inflammation. The sequence of events at the onset of pulmonary infection and inflammation is controversial and not fully characterized. The aim of this work was to highlight an early inflammatory state in CF airways before any infection and to investigate the molecular mechanisms underlying this intrinsic inflammation. We showed increased levels of pro-inflammatory proteins in the lungs of a CF fetus compared to the lungs of two normal fetuses. Using different CF cell models, we confirmed the over-production of numerous pro-inflammatory molecules. We then demonstrated that the transcription of these inflammatory genes is NF-kB and AP-1-dependent and that these transcription factors are activated through IKK and ERK kinase activation. We also identified that the IL-1b and bFGF inhibition, two pro-inflammatory proteins over-expressed in our CF models, decreased the expression of several pro-inflammatory genes. Among the molecules over-secreted by CF epithelial cells, chemokines such as IL-8, Gro-a, Gro-b, Gro-g and ENA-78 or growth factors such as VEGF and bFGF are know to be pro-angiogenic factors. We further demonstrated that conditioned media from CF epithelial cells were able to induce proliferation, migration and sprouting of cultured primary endothelial cells. Our data demonstrated that the absence of CFTR (CF transmembrane conductance regulator) at the plasma membrane leads to an intrinsic AP-1 and NF-kB activation. These activations lead to a pro-inflammatory state sustained through autocrine factor secretion and also through the angiogenic process induced by CF epithelial cells.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Les maladies inflammatoires intestinales (MII) sont caractérisées par des périodes d'inflammation chronique entrecoupées de périodes de rémission. Elles mobilisent l'action de plusieurs molécules pour favoriser le retour à l'homéostasie. Il a été démontré que l'expression du récepteur P2Y[indice inférieur 2] (P2Y[indice inférieur 2]) est augmentée chez les patients atteints de MII et dans un modèle murin de colite chimique. Cette thèse s'intéresse aux mécanismes de régulation transcriptionnelle du gène de P2Y[indice inférieur 2] et à son rôle dans les MII. Premièrement, la disponibilité de la chromatine au promoteur de P2Y[indice inférieur 2] a été caractérisée par le statut d'acétylation des histones H3 et H4 par immunoprécipitation de la chromatine (ChIP). Le site d'initiation de la transcription du gène de P2Y[indice inférieur 2] a été identifié par 5' RLM-RACE. NF-[kappa]B et C/EBP[bêta] sont des candidats idéals pour réguler l'expression de P2Y[indice inférieur 2] puisqu'ils sont impliqués dans la régulation de gènes liés à l'inflammation. En utilisant le logiciel TRANSFAC, les sites de liaison potentielle (SLP) de NF-[kappa]B et C/EBP[bêta] ont été identifiés sur le promoteur du récepteur P2Y[indice inférieur 2]. Ensuite, des essais luciférase ont démontré que NF-[kappa]B et C/EBP[bêta] transactivent le promoteur de P2Y[indice inférieur 2] dans les cellules épithéliales intestinales (CEI) en condition inflammatoire ou non. Lorsque ces deux facteurs de transcription sont co-exprimés dans les CEI, on observe une synergie de la transactivation du promoteur de P2Y[indice inférieur 2]. Par des essais luciférase avec des constructions du promoteur mutées pour les SLP des facteurs de transcription à l'étude ainsi que par des gels de retardement et des essais de ChIP, nous avons montré que C/EBP[bêta] se lie en position -229 à -220pb du promoteur et que NF-[kappa]B se lie en position -181 à -172pb. Finalement, la stimulation du récepteur P2Y[indice inférieur 2] active la voie de signalisation PI-3K/Akt qui inactive GSK-3[bêta] favorisant la stabilisation des microtubules permettant à la cellule de migrer pour réparer une monocouche de CEI blessées. De plus, dans les CEI, l'expression de COX-2 et PGE[indice inférieur 2] qui sont des molécules importantes pour la réparation tissulaire, est augmentée par la stimulation de P2Y[indice inférieur 2]. In vivo, la stimulation du récepteur favorise la rémission de souris atteintes de colite chimique. Cette thèse démontre donc que l'expression du récepteur P2Y[indice inférieur 2] dans les MII est régulée par NF-[kappa]B et C/EBP[bêta] et que ce récepteur joue un rôle important dans les MII en favorisant la phase de rémission.

Les monocytes inflammatoires Ly-6Chigh murins, et leurs homologues humains CD14+CD16-, jouent un rôle important dans l'initiation et la persistance des maladies inflammatoires chroniques. Leur action délétère dans ces pathologies a mené au développement de stratégies thérapeutiques visant à les éliminer ou empêcher leur recrutement aux sites inflammatoires. Toutefois, ces méthodes se sont avérées peu spécifiques des monocytes et surtout d'une faible efficacité compte tenu de l'aspect hautement inflammatoire des monocytes. Le besoin de développer de nouvelles stratégies est donc nécessaire. Les objectifs de ma thèse ont donc été dans un premier temps de caractériser in vivo le ciblage spécifique des monocytes inflammatoires par la formulation liposomale DMAPAP. Dans un second temps, l'utilisation de DMAPAP pour formuler des siRNA a permis d'évaluer l'efficacité thérapeutique d'une stratégie basée sur l'inhibition spécifique de gènes jouant un rôle clef dans l'inflammation dans les monocytes inflammatoires. Mon travail a permis de montrer dans un modèle préclinique d'arthrite que l'inhibition de gènes régulateurs de l'inflammation dans les monocytes Ly-6Chigh est une approche thérapeutique efficace permettant d'induire une immunomodulation des réponses pathogéniques des lymphocytes T effecteurs, aboutissant au défaut de recrutement des cellules immunitaires dans les articulations et à une amélioration des signes cliniques. J'ai également validé le transfert de cette technologie ex vivo sur cellules humaines primaires. L'inhibition de gènes clefs dans les monocytes inflammatoires représente donc une stratégie prometteuse pour le développement de futures thérapies dans la polyarthrite rhumatoïde. Par ailleurs, mes résultats confirment le rôle central des monocytes inflammatoires dans les pathologies inflammatoires chroniques. / Inflammatory mouse Ly6Chigh monocyte subset and its human counterpart, defined as CD14+ CD16-, play key roles in the initiation and chronicization of immune-mediated inflammatory disorders (IMID). Deleterious effects of monocytes led to the development of therapeutic strategies aiming at depleting them or preventing their recruitment to inflamed tissues. However, these methods are poorly specific with weak efficacy considering the high number of inflammatory monocytes and their marked level of activation. The need for developing new therapeutic approaches is obvious. The aim of my thesis was to characterize selective delivery of a siRNA-containing lipid formulation to the Ly-6Chigh monocyte population and at evaluating the therapeutic potential of this targeted strategy. Using the cationic lipid-based DMAPAP vehicle for in vivo RNAi-mediated gene silencing, my work allowed demonstrating, in a preclinical mouse model of arthritis, the efficacy to inhibit master genes of inflammation specifically within Ly-6Chigh monocytes upon systemic injection. Reduced disease severity in mice was associated with an overall systemic immunomodulation of the pathogenic T cell populations and led to defective mobilization of immune cells to arthritic joints. Importantly, the formulation was successfully optimized in a perspective of clinical application and the targeting of human CD14+CD16- inflammatory monocytes was validated ex vivo. Overall, my findings demonstrate that the silencing of a key gene within Ly-6Chigh monocytes is a promising strategy for future therapeutic intervention in the context of IMID and reinforces the pivotal role of Ly-6Chigh monocytes in inflammatory processes.

Les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI), qui comprennent les deux principales formes, la maladie de Crohn (MC) et la rectocolite hémorragique (RCH), sont caractérisées par une inflammation chronique et récurrente de la muqueuse intestinale, ayant un impact considérable sur la qualité de vie. À l'heure actuelle, la prise en charge thérapeutique de la MC n'est pas curative et un tiers des patients ne réagissent pas aux traitements biologiques et aux immunosuppresseurs. Par conséquent, de nouvelles stratégies pour traiter cette maladie sont fortement attendues. La dérégulation de l'interaction entre d'une part les facteurs génétiques et le système immunitaire de l'hôte, et d'autre part le microbiote intestinal et les facteurs environnementaux, est impliquée dans le développement des MICI. Cette perturbation entraîne effectivement une augmentation de la perméabilité intestinale et une inflammation persistante. Restaurer le microbiote «dysbiotique» et les fonctions intestinales altérées représentent donc une thérapeutique alternative intéressante. De ce fait, les probiotiques sont une option intéressante et ont été utilisés avec succès chez des patients souffrant de pouchite et de RCH. Cependant, leur effet protecteur est clairement souche-dépendant et plusieurs souches probiotiques bien connues n’ont pu conduire à un résultat clinique probant, en particulier chez les patients souffrant de MC. Le décryptage des mécanismes moléculaires sera donc la clé pour permettre une recommandation efficace des probiotiques dans le traitement ou la prévention des MICI. La sélection de souches basée sur des critères de sélection bien définis et en utilisant des modèles bien maitrisés est indispensable à ce processus. L'objectif principal de cette thèse était de sélectionner des lactobacilles et des bifidobactéries parmi une collection de souches françaises et libanaises, capables de présenter des propriétés protectrices contre les MICI, en se concentrant sur leurs capacités immuno-régulatrices et leurs capacités à renforcer la barrière épithéliale. Des approches in vitro ont été utilisées pour sélectionner des souches ayant une activité anti-inflammatoire et également capables d'améliorer la fonction de la barrière intestinale. Cinq souches ont été identifiées présentant des caractéristiques différentes, mais avec un potentiel thérapeutique élevé. Deux souches se sont révélées hautement protectrices dans deux modèles différents de colite aiguë et de colite de bas grade. Nos résultats ont confirmé en outre l'hypothèse selon laquelle la capacité des souches à atténuer l'inflammation est en partie due à l'amélioration de la barrière intestinale et à la restauration des protéines de jonction serrés.Un nombre croissant d’études génétiques ont prouvé que l’autophagie peut affecter plusieurs aspects de la réponse immunitaire des muqueuses, notamment via l’élimination de bactéries intracellulaires, la sécrétion de peptides antimicrobiens, la production de cytokines pro-inflammatoires et la présentation des antigènes. Par conséquent, l'autophagie peut être considérée comme un mécanisme de régulation clé impliqué dans la physiopathologie de la MC. Nous avons donc évalué la capacité des souches à activer cette voie et montré que les souches sélectionnées étaient en effet capables d’induire une activation de l’autophagie dans des cellules dendritiques murines. Nous avons démontré in vitro que le blocage de l'autophagie pouvait diminuer la capacité des souches à induire la sécrétion d'IL-10, cytokine anti-inflammatoire et, inversement, à exacerber la sécrétion d'IL-1β, cytokine pro-inflammatoire. Nous avons pu confirmer, à l'aide d'un modèle murin de colite, que la capacité protectrice d’une souche impliquait la machinerie autophagique, et nous avons pu mettre en évidence le rôle des cellules dendritiques dans ce processus [...] / Inflammatory bowel disease (IBD), including the two main types, Crohn’s disease (CD) and ulcerative colitis (UC), is characterized by chronic, relapsing inflammation of the gut mucosa with considerable impact on the quality of life. At present, the therapeutic management of CD is not curative and one third of patients fails to respond to current biologicals and immunosuppressive drugs. Therefore new strategies for treating this disease are imperative.The deregulation of the normal interplay between the genetics and immune system of the host on the one hand, and the gut microbiota and environmental factors on the other hand, is known to be associated with the development of IBD, as this disturbance is leading to increased intestinal permeability and persistent inflammation. Restoring the “dysbiotic” microbiota and the impaired intestinal functions represent an attractive therapeutic alternative. Probiotics represent therefore an interesting option and have been used quite successfully in patients suffering from pouchitis and UC. However, their protective effect is clearly strain-dependent and several well-known probiotic strains failed to fulfill the expected clinical outcome, especially when applied in CD. Deciphering the molecular mechanisms will be the key to the recommendation of probiotics for the treatment or prevention of IBD. Selecting strains on well-defined selection criteria and using well-studied models is indispensable to this process.The main objective of this thesis was first to select lactobacilli and bifidobacteria from a collection of French and Lebanese strains that exhibited protective properties against IBD, focusing on their immunoregulatory capacities and their capacities to strengthen the epithelial barrier.In vitro approaches were used to select strains with anti-inflammatory activity and also able to enhance intestinal barrier function. Five strains were identified with different characteristics, but entailing a high potential for the management of IBD. Two strains, e.g. were found to be highly protective in two different models of acute and low grade colitis. Our results furthermore support the hypothesis that the capacity of the strains to alleviate inflammation is in part mediated by the improvement of the intestinal barrier and the restoration of tight junction proteins.A growing number of genetic studies provided strong evidence that autophagy machinery can affect several aspects of the mucosal immune response, including intracellular bacterial killing, antimicrobial peptide secretion, pro-inflammatory cytokine production and antigen presentation. Therefore, autophagy can be considered as a key regulator mechanism most likely involved in the physio-pathogenesis of CD.We therefore evaluated the capacity of the strains to activate this pathway and showed that the selected strains were indeed able to induce autophagy activation in dendritic cells. We demonstrated in vitro that blocking the autophagy machinery can abolish the capacity to induce the secretion of the anti-inflammatory cytokine IL-10 after immune cell stimulation, while exacerbating the secretion of the pro-inflammatory cytokine IL-1β. We could confirm, using a murine model of colitis, that the protective capacity of the selected strains indeed involves autophagy mechanisms, and we could highlight the role of dendritic cells in this process. We therefore propose here that autophagy is a novel mechanism through which probiotics can exhibit their immunoregulatory capacities.

Les maladies inflammatoires à médiation immunitaire représentent un groupe de maladies cliniquement distinctes mais liées par de multiples mécanismes pathogéniques inflammatoires sous- jacents, associant facteurs génétiques, immunitaires et environnementaux. La pathogenèse de ces maladies n’est toujours pas complètement établie, en particulier l’importance et les interactions entre ces différents facteurs, mais leur étude a permis d’établir un lien entre diverses maladies, comme les spondylarthropathies et les maladies des barrières épithéliales telles que le psoriasis et les maladies inflammatoires de l’intestin. En effet, ces dernières partagent des voies biologiques communes perturbées, notamment au niveau de l’immunité de type 3.Afin d’étudier les interactions entre les articulations, la peau et l’intestin dans un contexte inflammatoire, nous avons utilisé un modèle murin développant un syndrome inflammatoire spontané multi-organique lié à une déficience en tristétraproline, qui est une protéine impliquée dans la régulation post-transcriptionnelle de nombreuses cibles inflammatoires. Ce syndrome présente des similitudes avec le groupe des spondylarthropathies, par l’atteinte des articulations et de la peau, et une dépendance au TNFα et à l’IL-23. Dans ce contexte, nous avons investigué les bases cellulaires et moléculaires responsables de ce syndrome spontané, et les liens entre les différents organes, grâce à des approches transgéniques et interventionnelles.Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés aux interactions entre la peau et les articulations. Nous avons montré qu’une inflammation cutanée se développait en l’absence de tristétraproline, liée à une dérégulation de l’immunité de type 3 et que la tristétraproline avait un rôle essentiel au sein des kératinocytes dans le maintien de l’homéostasie cutanée, mais également dans le contrôle d’une inflammation systémique et articulaire. Nous avons ensuite étudié plus spécifiquement le rôle de la tristétraproline au niveau de l’homéostasie intestinale. Nous avons observé que la perte de tristétraproline n’entraînait pas de pathologie intestinale franche grâce à la présence de mécanismes régulateurs locaux tels qu’une expansion intestinale de lymphocytes T régulateurs et de cellules lymphoïdes innées du groupe 3, et que la perte de la tristétraproline au sein des cellules épithéliales intestinales ne perturbait pas l’homéostasie intestinale. Par contre, la modulation du microbiote intestinal a permis de montrer son impact direct sur le contrôle de l’inflammation locale mais également sur les manifestations systémiques de ce syndrome spontané. Enfin, la modulation des voies de détection microbienne a montré de façon plus complexe un rôle amplificateur ou inhibiteur selon les compartiments investigués.En conclusion, malgré une complexité liée aux différents types cellulaires probablement impliqués et au nombre d’organes atteints, ce modèle murin spontané a donc permis une étude plus détaillée des liens entre la peau, les intestins et les articulations dans un contexte inflammatoire, ainsi que le rôle du microbiote, dans le but d’une meilleure compréhension de la pathogenèse de maladies inflammatoires humaines et de leur prise en charge. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La dépression majeure est devenue la cause principale d'incapacité dans le monde. Pourtant, les antidépresseurs les plus courants sont inefficaces chez 30-50% des patients traités. La dépression présente une comorbidité élevée avec les troubles gastro-intestinaux, avec une pathologie commune comprenant le dysbiose du microbiote un profil périphérique hautement inflammatoire, ce qui suggère une perméabilité intestinale accrue chez ces patients. Il est proposé que le stress chronique soit lié à la détérioration de la barrière intestinale et à la dérégulation de la signalisation intestin-cerveau, cependant, les mécanismes biologiques restent à identifier. Nous avons utilisé les modèles de la dépression pour étudier les effets du stress chronique sur la perméabilité intestinale chez les souris mâles et femelles. Le séquençage du microbiote a montré une modification des populations microbiennes après le stress. De plus, l'expression génétique des jonctions serrées intestinales a été altérée avec des effets spécifiques au sexe, en fonction du type et de la durée du stress. Certaines modifications des jonctions serrées sont associées à la résilience ou à la susceptibilité à l'exposition au stress, déterminée par des tests comportementaux. Nous avons également identifié la protéine de liaison au lipopolysaccharide (LBP) comme un biomarqueur potentiel lié à la susceptibilité au stress chronique. En étudiant les différences entre individus et selon les sexes, nos résultats contribueront à la connaissance des mécanismes moléculaires qui déterminent la vulnérabilité ou la résilience au stress chronique. Les femmes ayant un risque environ deux fois plus élevé de développer une dépression, l'identification des différences entre les sexes est particulièrement pertinente. Ces études contribueront à l'élaboration de nouvelles stratégies thérapeutiques et diagnostiques pour le traitement de la dépression. Des traitements ciblant l'intégrité de la barrière intestinale pourraient avoir des effets positifs sur les voies inflammatoires périphériques et centrales impliquées dans la dépression. / Major depressive disorder (MDD) is the leading cause of disability worldwide. Still, common antidepressants are ineffective in 30-50% of treated patients, highlighting that biological mechanisms remain to be elucidated. MDD has high comorbidity with gastrointestinal disorders including patterns of microbiota dysbiosis and inflammatory peripheral markers, suggesting enhanced intestinal permeability in these patients. Chronic stress, the main environmental risk factor for MDD is linked to intestinal barrier deterioration and dysregulated gut-brain signalling. Therefore, we investigate effects of chronic stress on manifestations of intestinal permeability in both male and female mouse models of depression. Sequencing showed altered microbial populations post-stress. Furthermore, gene expression of intestinal tight junctions was altered with sex-specific effects, dependent on stress type and duration. Certain tight junction changes associated with resilience or susceptibility to the stress exposure, as determined by behavioural tests. We also identified Lipopolysaccharide binding protein (LBP) as a potential biomarker related to susceptibility to chronic stress. By investigating individual and sex differences, our results will be contributing to the knowledge of molecular mechanisms underlying vulnerability or resilience to chronic stress. As women have roughly a twofold higher risk of developing depression, identifying sex differences is particularly relevant. These studies will help to develop more effective and appropriate therapeutic strategies for the treatment of depression and possibly identify biomarkers which are greatly needed in the field. Targeting the intestinal barrier and potentially promoting barrier integrity, future treatments could have positive downstream effects on peripheral and central inflammatory pathways implicated in depression.

La canneberge est un petit fruit typique du continent Nord-Américain et sa consommation s'est popularisée auprès de nombreuses personnes du fait de ses bienfaits reconnus sur la santé humaine. Le jus de canneberge possède également des effets bénéfiques sur la santé grâce à sa richesse en anthocyanes et en proanthocyanidines (PACs). Cependant, son contenu élevé en acides citrique, malique et quinique pourrait induire des effets secondaires au niveau intestinal lors de sa consommation quotidienne. De plus, la composition d'un tel type de jus pourrait également induire des changements au niveau du microbiote intestinal. De ce fait, l'objectif principal de cette thèse était de démontrer les effets potentiels du retrait des acides organiques par électrodialyse avec membranes bipolaires (EDMB) du jus de canneberge, sur l'apparition de l'inflammation intestinale in vitro et in vivo ainsi que sur le microbiote intestinal, tout en identifiant le ou les acide(s) organique(s) responsable(s) de cette inflammation et leur évolution au cours de la digestion. Dans un premier temps, l'étude réalisée in vitro a permis de démontrer pour la première fois l'évolution compositionnelle du jus de canneberge à chaque étape de la digestion. Les résultats ont indiqué une perte d'anthocyanes et de PACs majoritairement lors de la phase gastrique tandis que les concentrations en acides citrique, malique et quinique restaient inchangées à la fin de la digestion. De plus, il a été mis en évidence que l'acide citrique, présent dans le jus de canneberge, était responsable de la perte d'intégrité des cellules épithéliales et pourrait ainsi déclencher l'inflammation intestinale. Dans un second temps, une première étude réalisée in vivo, a quant à elle permis de démontrer l'effet de la concentration en acides organiques contenus dans le jus de canneberge sur l'apparition de l'inflammation intestinale chez la souris. Les résultats ont indiqué qu'il existait une relation entre la concentration en acides organiques du jus et la sévérité de l'inflammation intestinale observée. Aussi, il a été démontré que l'action protectrice des polyphénols, aux concentrations de ce jus de canneberge, aurait été diminuée par la forte teneur en acides organiques. Dans un troisième temps, une seconde étude in vivo a permis de confirmer l'importance de la concentration en polyphénols contenus dans le jus de canneberge quant à la protection de l'intestin contre l'apparition de l'inflammation. Les expériences menées chez la souris n'ont pas démontré de signe d'inflammation intestinale modulée par la teneur en acides organiques du jus de canneberge, de par sa teneur élevée en polyphénols. De ce fait, l'effet de l'EDMB sur l'amélioration de l'inflammation intestinale par le retrait des acides organiques contenus dans le jus de canneberge, n'a pas pu être démontré. Cependant, il a pu être observé que le retrait de ces acides organiques, à différents niveaux, induisait une modulation de la composition et des fonctions du microbiote intestinal. L'ensemble de cette thèse a donc démontré l'importance de l'aspect compositionnel du jus de canneberge quant à l'apparition de l'inflammation intestinale et la modulation du microbiote intestinal lors d'une consommation quotidienne. Cette thèse a également contribué à l'avancement des connaissances concernant l'impact de l'EDMB appliquée au jus de canneberge et les effets santé associés aux polyphénols et au microbiote intestinal en découlant. / Cranberry is a typical fruit from North America and its consumption increased due toits beneficial effects on human health. Cranberry juice is also recognized for its health benefits due to its richness in anthocyanins and proanthocyanidins (PACs). However, its high content of citric, malic and quinic acids could induce intestinal side effects when daily consumed. In addition, the composition of such a type of juice could also induce changes in the gut microbiota. Therefore, the main objective of this thesis was to demonstrate the potential effects of the removal of organic acids by electrodialysis with bipolar membrane(EDBM) in cranberry juice, on the apparition of intestinal inflammation in vitro and in vivo,as well as on the gut microbiota, while identifying the organic acid(s) responsible for this inflammation and their evolution during digestion. Firstly, an in vitro study demonstrated, for the first time, the evolution of composition of cranberry juice at each step of the digestion. Results indicated a loss in anthocyanins and PACs mainly at the gastric step while the content in organic acids was stable at the end of the digestion. Further more, it was evidenced that the content in citric acid of cranberry juice was responsible for the loss of integrity of the epithelial cells and, thereby, could induce intestinal inflammation. Secondly, a first in vivo study has shown the effect of the organic acid content of cranberry juice on the apparition of intestinal inflammation in mice. Results indicated a relation between the concentration in organic acids and the severity of the intestinal inflammation observed. Furthermore, the protective action of polyphenols, at the concentration of the juice, was decreased by the high content in organic acids. Thirdly, a second in vivo study, demonstrated the significance of the concentrations of polyphenols of cranberry juice in protecting the intestine from the occurrence of the inflammation. Experiments conducted in mice could not evidence intestinal inflammation modulated by the content in organic acids of cranberry juice, due to its high content in polyphenols. Therefore, the effect of EDBM on improving intestinal inflammation by removing the organic acid content of cranberry juice, could not be demonstrated. However, it was observed that the removal of organic acids, at different levels, induced a modulation of the composition and the functions of the gut microbiota. Finally, this thesis demonstrated the importance of the compositional aspect of cranberry juice for the apparition of intestinal inflammation and the modulation of gut microbiota when daily consumed. This thesis has also contributed to the understanding of the impact of EDBM applied to cranberry juice and its following health effects.

Les archées sont depuis peu reconnues comme étant des microorganismes ubiquitaires retrouvées dans le système digestif de l’humain et de plusieurs animaux. Les humains peuvent donc être exposés aux archées par leur propre microflore intestinale, mais aussi par le contact avec des fèces animales, dont les composantes peuvent être aérosolisées et inhalées. L’impact de ces archées sur la santé respiratoire et intestinale des humains n’est pas clairement établi. La composition exacte des bioaérosols doit être définie afin de bien comprendre ce à quoi sont exposés les humains. Par ailleurs, l’impact de Methanosphaera stadtmanae (MSS) et Methanobrevibacter smithii (MBS), deux espèces d’archées retrouvées dans le tractus intestinal, est inconnu dans un contexte de maladies inflammatoires de l’intestin. L’étude de la biodiversité des bioaérosols des fermes laitières a démontré la présence de grandes concentrations et de plusieurs espèces de bactéries et d’archées dans l’air de ces environnements. Les mécanismes inflammatoires pulmonaires à la base de la réponse immune causée par les archaea ont été étudiés grâce à un modèle murin d’exposition chronique des voies respiratoires. MSS a démontré un potentiel immunogénique plus fort que MBS, en induisant davantage d’altérations histopathologiques, de cellules inflammatoires et de cellules dendritiques myéloïdes activées que MBS dans les poumons de souris. Le potentiel inflammatoire de MSS et MBS a aussi été confirmé avec un modèle de cellules humaines. Finalement, afin d’étudier le rôle des archées dans l’inflammation intestinale, la présence de MBS et de MSS a été évaluée dans les selles de patients atteints de maladies inflammatoires de l’intestin et de sujets sains. Une prévalence accrue de l’archée inflammatoire MSS a été retrouvée dans les selles des patients. Des anticorps spécifiques à MSS ont aussi été retrouvés en plus grande concentration chez ce groupe de sujets. Ces résultats démontrent que les archées sont présentes à la fois dans les bioaérosols et dans les intestins humains et qu’elles peuvent avoir des impacts sur l’inflammation respiratoire et intestinale. Nous ne commençons qu'à explorer la présence des archées dans l’environnement humain et la réponse à ces agents méconnus. Leur rôle en tant qu'agents protecteurs, pro-inflammatoires ou tolérés mérite d'être approfondi. / Archaea have recently been recognized as ubiquitous microorganisms found in the digestive tract of human and several animal species. Humans can thus be exposed to archaea through several routes such as their own intestinal microflora, but also via exposure to animal manure which components can be aerosolized and inhaled. Archaeal impact on respiratory and intestinal human health is not known. Bioaerosol’s exact composition must be defined in order to better understand what humans are exposed to. Moreover, the role of Methanosphaera stadtmanae (MSS) and Methanobrevibacter smithii (MBS), two archaeal species found in human gut, on the health of the intestinal tract and potentially in inflammatory bowel diseases is unknown. Studies on dairy barns’ bioaerosol’s biodiversity revealed the presence of high airborne concentrations and various species of bacteria and archaea. Pulmonary inflammatory mechanisms of immune response to archaea were studied using a chronic airway exposure mouse model. MSS showed a higher immunogenic potential than MBS, with more severe hitopathological alterations and higher numbers of inflammatory cells and activated myeloid dendritic cells in exposed mice lungs than MBS. The inflammatory potential of MSS and MBS was also confirmed with a human cell model. Finally, to study the role of archaea in bowel inflammation, the presence of MBS and MSS was evaluated in stool samples from inflammatory bowel diseases’ patients and control subjects. A higher prevalence of the inflammatory archaea MSS was detected in stool samples from patients. MSS-specific antibodies were also found in higher concentration in this group. These results show that archaea are present in bioaerosols and human gut and that they can have an impact on respiratory and intestinal inflammation. We are just beginning to explore the presence of archaea in human environment and our response to these unheralded agents. Their role as protective, proinflammatory or tolerated agents awaits further studied.

Le but de ce travail a été d’étudier l’implication de la réponse immunitaire innée au cours du lupus érythémateux systémique (LES) et de la polyarthrite rhumatoïde (PR). Dans le LES humain, nous montrons que les plaquettes sont activées par les complexes immuns circulants (CICs) et que le CD154 dérivé des plaquettes activées participe avec les CICs à la sécrétion aberrante par les cellules dendritiques d’interféron alpha, cytokine fondamentale dans la physiopathologie du LES. Dans deux modèles murins nous démontrons qu’inhiber l’activation plaquettaire améliore significativement les paramètres lupiques et la survie suggérant que l’activation plaquettaire pourrait constituer une nouvelle cible thérapeutique. Les cytokines inflammatoires tiennent un rôle central dans la physiopathologie de la PR mais les déterminants de leur production restent mal connus. Des polymorphismes du facteur de transcription interferon regulatory factor 5 (IRF5) sont associés au risque de développer une PR. Dans un modèle murin, nous montrons que l’inactivation du gène codant pour IRF5 améliore la maladie. IRF5 étant impliqué dans la signalisation des TLRs, nous mettons alors en évidence in vivo que l’inactivation des voies de signalisation des Toll-like récepteurs (TLRs) TLR3 et TLR7, récepteurs pour les ARN, améliore la maladie. Nous démontrons in vitro un effet synergique dépendant d’IRF5 de ces TLRs pour la production de cytokines inflammatoires. Enfin les souris invalidées pour la signalisation combinée des TLR3 et TLR7 sont spectaculairement épargnées par la maladie suggérant ainsi un rôle clé pour les ligands ARN endogènes dans la pathogénie de la PR. Ces données démontrent l’importance des mécanismes immunitaires innés dans la physiopathologie des maladies auto-immunes systémiques, apportant ainsi de nouvelles voies de recherche thérapeutiques. / The aim of the present sudy was to investigate the involvement of the innate immune system in the pathogenesis of systemic lupus erythematosus (SLE) and rheumatoid arthritis (RA), two models of systemic autoimmune diseases. We show that in SLE patients, platelets are activated by circulating immune complexes. Activated platelet derived CD154 enhances interferon alpha production by immune complex-stimulated dendritic cells in a CD154/CD40 dependent manner. In lupus prone mice, we show that targeting platelet activation improves all measures of disease and overall survival suggesting that this process may provide a new therapeutic target. Proinflammatory cytokines play a central role in the pathogenesis of RA. Gain-of-function polymorphisms in the transcription factor interferon regulatory factor 5 (IRF5) are associated with an increased of developping RA. We now show that IRF5 deficiency substantially reduces disease in a mouse model of RA. As IRF5 participates in TLR signaling, we evaluated TLR requirements in this model and found a significant réduction in disease severity in mice deficient in signaling through the RNA-sensing TLR3 and TLR7. In vitro studies show that TLR3 and TLR7 synergize for proinflammatory cytokine production and that this synergy is markedly diminished in the absence of IRF5. Notably, mice with combined deficiency of TLR3 and TLR7 signaling developed minimal disease indicating an important role for endogenous RNA ligands in disease pathogenesis. Our results bring new elements in the comprehension of the role of innate immunity in the pathogenesis of systemic autoimmune diseases and provide new therapeutic targets.