Les basophiles sont les granulocytes les plus rares. Ils sont impliqués dans la polarisation des réponses immunitaires de type Th2, dans la différenciation des lymphocytes B et dans la protection contre les infections helminthiques. Les basophiles sont impliqués dans la modulation des réponses immunitaires, en particulier dans les maladies auto-immunes et inflammatoires. Des études récentes ont montré que les basophiles murins sont cellules présentatrices d'antigène (CPA) et induisent des réponses Th2 et IgE contre les allergènes et les infections helminthiques.Par conséquent, Nous avons exploré les fonctions des basophiles humains, en particulier comme CPA professionnelles. Les résultats montrent que les basophiles, contrairement aux cellules dendritiques et monocytes, n'expriment pas HLA-DR et les marqueurs de co-stimulations CD80 et CD86. De plus, la stimulation des basophiles par divers allergènes, comme des ligands de TLR et IgE, n'induit pas des changements dans l'expression de ces marqueurs. Enfin, nos résultats montrent que les basophiles ne favorise pas les réponses immunitaire de type Th2 ou Th17. Ainsi,notre étude montre que les basophiles humains circulant ne possèdent pas des fonctions de CPA professionnelles. Des plus, les basophiles sont impliqués dans la pathogenèse de maladies auto-immunes et inflammatoires dépendantes des réponses Th2 et médiées par les lymphocytes B. Puisque la dérégulation des basophiles joue un rôle important dans le développement des réponses immunitaires dans différentes conditions pathologiques, nous avons exploré les mécanismes de régulations qui modulent les fonctions les basophiles. En particulier, nous avons étudié le rôle suppresseur des lymphocytes T régulateurs (Tregs) CD4+CD25+FoxP3, des cellules clés dans la maintenance de l'homéostasie immune, sur les fonctions des basophiles. Nos résultats montrent que les fonctions des basophiles, contrairement à la majorité des cellules immunes, ne sont pas régulées par les Tregs. Bien au contraire, nos résultats montrent que les lymphocytes T favorisent l'activation des basophiles. En résumé, nous avons exploré de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la régulation des fonctions des basophiles humains. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre le rôle des basophiles dans les conditions inflammatoires et dans le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.

La progression tumorale MSI (Microsatellite Instable) est un processus multi-étapes résultant de mutations générées par un processus d'instabilité génétique qui affecte en majorité les motifs répétés en tandem de l'ADN (microsatellites). Ces mutations contribuent à l'oncogenèse lorsqu'elles perturbent la fonction d'oncogènes ou de gènes suppresseurs de tumeurs. Le trait phénotypique MSI est consécutif à l'inactivation du système de réparation des mésappariements de l'ADN (système MMR). Dans ce travail, je me suis intéressé au rôle des microARNs dans l'oncogenèse MSI. Les microARNs régulent l'expression de nombreux gènes pouvant avoir un rôle clé dans le cancer. J'ai donc fait l'hypothèse d'un rôle de ces microARNs lors des différentes étapes du processus tumorigénique MSI. Tout d'abord nous avons mis en évidence une surexpression du miR-155 (ciblant les principales protéines MMR) au niveau de la muqueuse colique non transformée des malades atteints d'une Maladie Inflammatoire Chronique Intestinale, qui pourrait constituer un évènement pré-tumoral favorisant l'émergence de clones MMR-déficients (notion d'effet de champs). Dans une deuxième partie, nous avons pu identifier la première mutation somatique touchant un microARN. Il s'agit du miR-3613 dont la répétition microsatellite est entièrement localisée dans le miR mature. L'instabilité au niveau de ce miR conduit à des changements de séquence à l'extrémité 3' du miR (notion d'IsomiRs). Les isomiRs produits ont un répertoire de cibles qui pour certaines sont communes à la forme sauvage et pour d'autres spécifiques à chacun des variants. / MSI tumor progression (Microsatellite Instability) is depicted as a multistage process that results from mutations generated by a process of genetic instability affecting mostly DNA tandem repeats (known as microsatellites). These mutations contribute to tumorigenesis when they disrupt the function of oncogenes or tumor suppressor genes. As a phenotypic trait, MSI is the consequence of DNA mismatch repair inactivation (MMR). This work focused on the role microRNAs might play in MSI tumorigenesis. MicroRNAs regulate the expression of numerous genes and are deregulated in cancer. I have hypothesized a role of theses microRNAs during the various stages of the MSI tumorigenic process, choosing colorectal cancers (CRC) as a working model. First we demonstrated that overexpression of miR-155 (targeting core MMR proteins) in the non-transformed colonic mucosa of patients with Inflammatory Bowel Disease, might constitute a pre-tumoral event promoting the emergence of MMR-deficient clones (a concept known as ?field effect?). In a second part, we were able to identify the first somatic mutation affecting a mature microRNA sequence. A DNA microsatellite repeat is indeed fully embedded within the mature sequence of miR-3613. Instability at this DNA repeat leads to sequence modifications at the 3?end of miR-3613-5p (IsomiRs). IsomiRs display a signature among which some mRNA targets are common to the wild form, while others are specific to each variant.

Introduction : L’inflammation intestinale observée dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) est essentiellement située au niveau du côlon et peut sur le long terme provoquer l’apparition du cancer colorectal (CCR). Cette inflammation est étroitement régulée par les cellules immunitaires de la muqueuse intestinale qui sont majoritairement représentées par les macrophages. Ces derniers jouent un rôle clé dans la pathogenèse des MICI et contribuent au maintien de l’inflammation intestinale. A l’heure actuelle, les traitements disponibles proposés pour traiter ces pathologies visent surtout à diminuer l’inflammation. Les travaux menés au cours de cette thèse, s’inscrivent dans ce contexte. En effet, des expériences précédentes réalisées par notre laboratoire avaient montré que des surnageants de biofilms du probiotique Lactobacillus induisaient une réponse anti-inflammatoire chez les macrophages humains. Il avait également été remarqué que l’immunodéplétion de GroEL (une protéine de choc thermique) du surnageant bactérien abrogeait de manière dose-dépendante ces propriétés anti-inflammatoires. Méthodes : Par conséquent, au cours de ce travail de thèse nous nous sommes intéressés aux effets bénéfiques que pourrait exercer GroEL sur l’inflammation intestinale via son action au niveau des macrophages. Pour ce faire, nous avons étudié les effets de GroEL provenant de la souche Lactobacillus reuteri sur des modèles in vitro (macrophages humains), ex vivo (explants tissulaires de côlon) et in vivo (modèles murins d’inflammation intestinale et de polypose). Résultats : Nous avons démontré que la protéine GroEL provenant de la souche L. reuteri prévient la polarisation des macrophages vers un phénotype M1 (pro-inflammatoire) tout en favorisant la polarisation des macrophages vers un phénotype M2 (anti-inflammatoire). De façon similaire, le traitement des macrophages par cette protéine a permis de diminuer l’inflammation et le stress oxydant induits par le LPS. Ces expériences ont été confirmées sur des explants tissulaires de côlon, où le traitement par GroEL a permis de réduire l’inflammation, l’apoptose et le stress oxydant provoqués par le LPS. Par ailleurs, l’effet anti-inflammatoire de GroEL de L. reuteri a pu être démontré sur un modèle murin d’inflammation intestinale induite par le DSS. Dans ce modèle, l’administration intra-rectale de GroEL de L. reuteri a permis de prévenir le raccourcissement du côlon, la dégradation de la muqueuse intestinale et la perte de poids provoqués par le DSS. Enfin, nous avons également remarqué que GroEL de L. reuteri pouvait agir comme un agent prophylactique étant donné que les souris APCMin/+ traitées avec cette protéine présentaient une diminution significative du nombre de polypes sporadiques situés au niveau du côlon. Conclusion : La protéine GroEL de L. reuteri, par ses propriétés anti-inflammatoires, pourrait être un complément thérapeutique intéressant aux traitements disponibles dans la prise en charge des MICI et la prévention du CCR.Mots clés : GroEL, inflammation du côlon, probiotiques, MICI et CCR. / Introduction : Intestinal inflammation observed in inflammatory bowel disease (IBD) is mainly located in the colon and could lead to the onset of colorectal cancer (CRC). This inflammation is tightly regulated by the immune cells of the intestinal mucosa which are predominantly represented by macrophages. These cells play a key role in the pathogenesis of IBD and contribute to the maintenance of intestinal inflammation. Currently, available treatments proposed to treat these pathologies are aimed primarily at reducing inflammation. The work carried out during this thesis is part of this context. Indeed, previous experiments performed by our laboratory showed that supernatants of probiotic Lactobacillus biofilms induced an anti-inflammatory response in human macrophages. It was also noted that this effect was abrogated upon immunodepletion of the stress protein GroEL (a heat shock protein). Methods : Therefore, during this thesis work we have been interested in the beneficial effects that GroEL could exert on intestinal inflammation via its action on human macrophages. In order to do this, we used GroEL from the Lactobacillus reuteri strain and its effect in vitro (in human macrophages isolated from buffy coats), ex vivo in colon human explants and in vivo in two different models was analyzed (murine models of intestinal inflammation and polyposis). Results : We found that Lactobacillus reuteri GroEL inhibited the polarization of macrophages towards a M1-like phenotype (pro-inflammatory) while facilitating the polarization of macrophages towards an M2-like phenotype (anti-inflammatory). As a consequence, macrophages treated with L. reuteri GroEL presented a decrease in inflammation and oxidative stress induced by LPS. This was confirmed in colon tissues from biopsies, where L. reuteri GroEL was able to decrease inflammation, apoptosis and oxidative stress induced by LPS. Besides, the beneficial anti-inflammatory effect of Lactobacillus GroEL was demonstrated in a mice model of DSS-induced intestinal inflammation. Rectal administration of L. reuteri GroEL prevented colon shortening and degradation of intestinal mucosa. Further, it abrogated the drastic weight loss induced by DSS. We also showed the potential role of GroEL as a prophylactic agent since APCMin/+ mice treated with L. reuteri GroEL exhibited a significant decrease in the number of sporadic colonic polyps. Conclusion : L. reuteri GroEL protein, by its anti-inflammatory properties, could be an interesting adjunct therapy to the available treatments in the care of IBD and the prevention of CRC.Keywords : GroEL, colonic inflammation, probiotics, IBD and CRC.

Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) se caractérisent par une inflammation sévère de l'intestin grêle et du côlon et comprennent la maladie de Crohn (MC) et la rectocolite hémorragique (RCH). Les MICI sont des maladies complexes faisant intervenir des facteurs génétiques : certains senseurs bactériens, l'autophagie et le stress du réticulum endoplasmique. Un défaut de barrière de l'épithélium digestif est également fortement impliqué dans la physiopathologie du processus inflammatoire. La fonction barrière de l'épithélium digestif est assurée par plusieurs types cellulaires, synthétisant entre autres, des peptides antimicrobiens (PAM) et des mucines. Dans les MICI, une augmentation de la perméabilité intestinale et une perte de muco-sécrétion ont été décrites. Les protéases jouent un rôle fondamental dans la digestion du bol alimentaire mais également dans le maintien de l'homéostasie intestinale en activant ou dégradant divers motifs moléculaires, ou in induisant des signaux spécifiques aux cellules par l'activation de quatre récepteurs : les PARs (Protease-Activated Receptor). Dans les MICI, un excès d'activité protéolytique de type trypsine est observé. L'origine de cette activité est théoriquement attribuée aux cellules immunitaires, à une surproduction pancréatique ou au microbiote, mais les cellules épithéliales intestinales semblent également être une source majeure de protéases. L'objectif de mon projet de thèse visait à étudier l'impact des principales voies impliquées dans les MICI sur l'homéostasie des protéases épithéliales et le rôle de celles-ci dans la déstabilisation de la fonction de barrière. Nos résultats ont confirmé un excès de protéases à sérine dans les cellules épithéliales de patients atteint de MC ou de RCH. In vitro, sur des monocouches de cellules Caco-2, l'induction de l'autophagie diminuait la libération apicale de protéase de type trypsine, alors que le senseur bactériens NOD2 n'avait aucun effet. A l'inverse, une stimulation du Stress du réticulum endoplasmique (SRE) par la Thapsigargin, induisait une libération accrue de protéases actives de type trypsine au pôle apical des cellules. [...] / Crohn's disease (CD) and Ulcerative colitis (UC) are two forms of Inflammatory Bowel Disease (IBD), a chronic inflammatory pathology affecting the digestive tract. Patients suffer from relapsing flares, diarrhea, abdominal pain and bleeding. Although the molecular mechanisms of IBD are poorly understood, recent data suggest that IBD occurs in genetically predisposed individuals developing an abnormal immune response to intestinal microbes after, being exposed to specific environmental triggers. Genetic studies have reported more than 170 polymorphisms susceptible to be involved in IBD pathogenesis. The strongest associations have highlighted three main pathways altered in IBD including bacterial sensing (NOD2, CD), autophagy (ATG16L1 and IRGM, CD) and endoplasmic reticulum stress (ER-Stress) (XBP1, UC). The role of intestinal barrier function is also strongly implicated in IBD pathogenesis, and is modulated by factors present in the lumen derived from microbiota, food or at a molecular level, by factors such as proteases. In IBD pathophysiology, the inflammatory process is characterized by impaired intestinal biology including disruption of tight junctions and leaky gut, decreased amount of Paneth and Goblet cells, and translocation of luminal antigens triggering inflammation. Previous studies have demonstrated an increased level of active serine proteases in the stools and tissues of IBD patients, supposing that proteases originate from infiltrated immune cells, pancreatic secretion or microbiota. However, our team has reported that intestinal epithelial cells are a major source of serine proteases, in particular trypsin-like enzymes, are released by a stressed epithelium in pathogenic context such as irritable bowel syndrome. In this project, we aimed at better understanding whether the three main pathways involved in IBD (Nod2, autophagy, ER-stress) could be linked to an epithelial release of trypsin and reciprocally, if epithelial trypsin is able to induce or modulate these three IBD pathways. We confirmed that trypsin-like activity was significantly higher in biopsies from UC and CD patients compared to healthy controls. In Caco-2 monolayers cultured in transwells, secreted trypsin-like proteolytic activity remained stable upon NOD2 stimulation but decreased under autophagy induction. Thapsigargin (Tg) stimulation a well-known ER-stress inducer, enhanced the apical release of trypsin-like activity in Caco2 cells. [...]

The main forms of inflammatory bowel diseases (IBD) are Crohns disease and ulcerative colitis. These are chronic diseases, with periods of progression and remission. They are mostly characterized by digestive symptoms such as diarrhea, abdominal pain and weight loss. They affect young individuals and their frequencies have increased for the last decades. The etiology of these pathologies is not well understood, however genetic and environmental factors are involved. The treatment of IBD aims to control the inflammation and to extend periods of clinical remission. Infliximab is an anti-TNF-α antibody, leading to a clear improvement of the symptomatology. However, about 30 % of the patients do not response to this treatment. Genetic factors are certainly involved in these inter-individual differences. The purpose of our work was to find: 1- genetic factors implicated in the response to Infliximab in Crohns disease and 2- genetic factors predisposing to IBD. First we could show that both genes LTA and TNF, which are closely related, are not associated with the answer to Infliximab in Crohns disease. However, different polymorphisms of the ADAM17 gene were associated with a response to the treatment in our Belgian cohort. Second, we could demonstrate an association between an insertion/deletion in the IRF5 gene and IBD. The insertion allele, predisposing to IBD, is expected to create a new binding site for the SP1 transcription factor.

Les douleurs chroniques, d'origine inflammatoire, neuropathique ou incisionnelle, affectent environ 20 % de la population adulte et jusqu'à 50 % de la population âgée. Elles représentent ainsi un véritable enjeu de santé publique. Malgré l'existence de grandes familles d'analgésiques, les traitements restent souvent inefficaces. Cela est dû en grande partie à un manque de connaissances des mécanismes physiopathologiques de la douleur. Durant ma thèse, je me suis intéressée aux rôles et aux régulations de senseurs moléculaires de la douleur récemment mis en évidence: les canaux ioniques ASIC (" Acid Sensing Ion Channels "). Les ASIC forment une famille de canaux cationiques, excitateurs. Les canaux ASIC3, en particulier, sont présents dans les neurones sensoriels qui innervent la peau, les muscles, les viscères et les articulations. Ils sont activés par de faibles acidifications extracellulaires qui se produisent au cours de nombreux mécanismes physiopathologiques comme l'inflammation, l'ischémie, le développement tumoral, ou encore les lésions tissulaires consécutives, par exemple, à une chirurgie. Dans une première étude, nous avons montré que les canaux ASIC3 jouent un rôle primordial dans le développement des douleurs post-opératoires, notamment dans les douleurs posturales, proches des cas cliniques. A partir d'un modèle d'incision plantaire chez le rat, nous avons mis en évidence une surexpression des canaux ASIC3 dans les neurones sensoriels qui innervent la patte opérée. L'inhibition pharmacologique (toxine) et génique (siARN) d'ASIC3 in vivo réduit le comportement douloureux. Notre seconde étude a porté sur le canal ASIC3 humain, peu étudié jusqu'ici. J'ai démontré que ce canal possède une propriété originale et inductible qui lui confère une sensibilité, non seulement à l'acidification, mais également à l'alcalinisation extracellulaire. Cette sensibilité alcaline est une caractéristique intrinsèque du canal. Elle implique deux résidus arginine spécifiques à la protéine humaine et présents sur sa boucle extracellulaire. Le canal ASIC3 humain, en adaptant son activité à différents environnements de pH, pourrait ainsi participer à la régulation fine du potentiel de membrane et à la sensibilisation neuronale. Plus récemment, j'ai étudié la régulation du canal ASIC3 par des lipides inflammatoires et ses conséquences sur la douleur. De manière très intéressante, je démontre que la lysophosphatidylcholine (LPC), un lipide issu de la dégradation membranaire lors de processus inflammatoires, est un nouvel activateur du canal ASIC3 en conditions normales de pH. De plus, en synergie avec une acidose modérée (pH 7,0), la LPC et son analogue non métabolisable produisent une douleur spontanée chez les rats, qui est réduite en présence de toxine inhibitrice d'ASIC3.

Les maladies inflammatoires intestinales (MII) sont caractérisées par des périodes d’inflammation chronique entrecoupées de périodes de rémission. Les cellules épithéliales intestinales (CÉI) participent activement à l’élaboration de la réponse immune innée. Les nucléotides extracellulaires sont reconnus comme des molécules immunoactives. Cette thèse s’intéresse aux rôles de l’UDP et de son récepteur PDY[indice inférieur 6] dans l’expression et la sécrétion de CXCL8 par les CÉI et à leurs implications dans le recrutement des neutrophiles lors des maladies inflammatoires intestinales. Premièrement, la stimulation du récepteur PDY[indice inférieur 6] sur les CÉI, active une cascade de signalisation intracellulaire impliquant la phospholipase C (PLC), la protéine kinase Cð (PKCð) et la MAP kinase ERK1/2. La phosphorylation de c-fos par ERK1/2 induit la formation d’un dimère c-fos/c-jun. Le complexe AP-1 ainsi formé lie le promoteur de la chimiokine CXCL8 et stimule la transcription de celle-ci. La chimiokine est par la suite sécrétée dans le milieu extracellulaire. Deuxièmement, la présence d'UDP chez la souris, lors de l'induction d’une colite aigüe par le DSS aggrave les signes d'inflammation. L'UDP aggrave l'index de la sévérité de la maladie (DAI), le score histologique, la perméabilité de la muqueuse et le recrutement des intervenants cellulaire tel que les cellules T, les cellules dendritiques, les macrophages et les neutrophiles. Troisièmement, l'administration d'UDP aux souris en rémission dans un modèle de colite chronique est suffisante pour déclencher les symptômes d'inflammation. L'UDP aggrave le DAI, le score histologique et la perméabilité de la muqueuse. L'activation du récepteur P2Yð durant la colite chronique est responsable du recrutement différentiel des neutrophiles au détriment des cellules dendritiques tolérogéniques et des macrophages, ce qui somme toute aggrave la colite. Finalement, in cellulo, l'antagoniste du récepteur P2Y[indice inférieur 6], le MRS2578 réduit la relâche de la CXCL8 par les CÉI. In vivo, l'administration de MRS2578 dans le modèle aigu et chronique de colite réduit les signes d'inflammation. Cette thèse démontre l’importance du récepteur P2Y[indice inférieur 6] dans la réponse inflammatoire des cellules épithéliales intestinales, notamment dans la stimulation de la relâche de CXCL8 et dans le recrutement des cellules immunes tel que les neutrophiles. De plus, elle met en évidence le potentiel thérapeutique de l'administration d'antagoniste du récepteur P2Y[indice inférieur 6] lors des maladies inflammatoires intestinales.

Les douleurs chroniques, d’origine inflammatoire, neuropathique ou incisionnelle, affectent environ 20 % de la population adulte et jusqu’à 50 % de la population âgée. Elles représentent ainsi un véritable enjeu de santé publique. Malgré l’existence de grandes familles d’analgésiques, les traitements restent souvent inefficaces. Cela est dû en grande partie à un manque de connaissances des mécanismes physiopathologiques de la douleur. Durant ma thèse, je me suis intéressée aux rôles et aux régulations de senseurs moléculaires de la douleur récemment mis en évidence: les canaux ioniques ASIC (« Acid Sensing Ion Channels »). Les ASIC forment une famille de canaux cationiques, excitateurs. Les canaux ASIC3, en particulier, sont présents dans les neurones sensoriels qui innervent la peau, les muscles, les viscères et les articulations. Ils sont activés par de faibles acidifications extracellulaires qui se produisent au cours de nombreux mécanismes physiopathologiques comme l’inflammation, l’ischémie, le développement tumoral, ou encore les lésions tissulaires consécutives, par exemple, à une chirurgie. Dans une première étude, nous avons montré que les canaux ASIC3 jouent un rôle primordial dans le développement des douleurs post-opératoires, notamment dans les douleurs posturales, proches des cas cliniques. A partir d’un modèle d’incision plantaire chez le rat, nous avons mis en évidence une surexpression des canaux ASIC3 dans les neurones sensoriels qui innervent la patte opérée. L’inhibition pharmacologique (toxine) et génique (siARN) d’ASIC3 in vivo réduit le comportement douloureux. Notre seconde étude a porté sur le canal ASIC3 humain, peu étudié jusqu’ici. J’ai démontré que ce canal possède une propriété originale et inductible qui lui confère une sensibilité, non seulement à l’acidification, mais également à l’alcalinisation extracellulaire. Cette sensibilité alcaline est une caractéristique intrinsèque du canal. Elle implique deux résidus arginine spécifiques à la protéine humaine et présents sur sa boucle extracellulaire. Le canal ASIC3 humain, en adaptant son activité à différents environnements de pH, pourrait ainsi participer à la régulation fine du potentiel de membrane et à la sensibilisation neuronale. Plus récemment, j’ai étudié la régulation du canal ASIC3 par des lipides inflammatoires et ses conséquences sur la douleur. De manière très intéressante, je démontre que la lysophosphatidylcholine (LPC), un lipide issu de la dégradation membranaire lors de processus inflammatoires, est un nouvel activateur du canal ASIC3 en conditions normales de pH. De plus, en synergie avec une acidose modérée (pH 7,0), la LPC et son analogue non métabolisable produisent une douleur spontanée chez les rats, qui est réduite en présence de toxine inhibitrice d’ASIC3. / Chronic, inflammatory, neuropathic, or incisional pain is affecting about 20 % of the adult population and up to 50 % of the elderly population. It thus represent a real public health issue. Despite the existence of large families of analgesics, treatments are often ineffective. This is due in large part to a lack of knowledge of the patho-physiological mechanisms of pain. During my PhD, I have been interested in the roles and regulation of molecular sensors of the pain recently highlighted: ion channels (ASICs "Acid Sensing Ion Channels "). ASICs constitute a family of excitatory cationic channels. The ASIC3 channels, in particular, are present in sensory neurons that innervate the skin, muscles, organs and joints. They are activated by low extracellular acidification occurring in many patho-physiological mechanisms such as inflammation, ischemia, tumor growth, or the subsequent tissue damage, for example, surgery. In a first study, we showed that ASIC3 channels play a crucial role in the development of post -operative pain, including postural pain, close to clinical cases. From a plantar incision model in rats, we demonstrated an over-expression of ASIC3 channels in sensory neurons innervating the operated hindpaw. Pharmacological inhibition (with toxin) and invalidation (siRNA) of ASIC3 in vivo reduce pain behavior. Our second study focused on the human ASIC3 channel, not yet extensively studied. I demonstrated that this channel has a unique and inducible property which gives it a sensitivity not only to acidification, but also to the extracellular alkalinization. This alkaline sensitivity is an intrinsic characteristic of the channel. It involves two specific arginine residues in the human channel that are present in its extracellular loop.Thus the human ASIC3 channel adapts its activity at different pH environments, and could participate in the fine regulation of membrane potential and neuronal sensitization. More recently, I have studied the regulation of ASIC3 channel by inflammatory lipids and there effects on pain. Interestingly, I showed that lysophosphatidylcholine (LPC), a lipid produced from the degradation of the membrane during inflammation, is a new activator of ASIC3 channel under normal pH conditions. Moreover, in synergy with moderate acidosis (pH 7.0), the LPC and its non-metabolizable analogue produce spontaneous pain in rats. This pain is reduced in the presence of the ASIC3 inhibitory toxin.

La polyarthrite rhumatoïde est un rhumatisme inflammatoire chronique qui s’accompagne d’une inflammation synoviale et d’une perte osseuse sous-chondrale. Ces travaux de thèse ont porté sur la perte osseuse précoce dans l’arthrite et les mécanismes osseux et inflammatoires associés. La perte osseuse systémique a été étudiée et mise en relation avec la perte osseuse locale. La preuve de concept d’une perte osseuse précoce a été obtenue dans plusieurs études. Cette perte prédisait la sévérité de l’arthrite et débutait avant l’observation clinique de l’inflammation articulaire. Elle se traduisait par des modifications de la microarchitecture de l’os cortical et trabéculaire. Les mécanismes associés impliquaient l’activation de la résorption osseuse mais également l’inhibition de la formation osseuse. Une perte osseuse systémique a aussi été détectée, corrélant avec la perte locale. Dans le modèle de souris avec expression chronique du tumor necrosis factor (TNF), la perte osseuse axiale résultait d’une augmentation de la résorption osseuse sans affecter l’activité des ostéoclastes, suggérant que l’inhibition du TNF expliquerait la ré-ossification dans les formes axiales de SpA. L’infection orale avec Porphyromonas gingivalis induisait en huit mois une arthrite à bas bruit chez le rat, en augmentant les anticorps anti-peptides citrullinés et la résorption osseuse. Sur le versant translationnel, deux candidats thérapeutiques de l’arthrite ont démontré un effet régulateur de la dégénérescence articulaire associé à un effet protecteur sur l’os sous-chondral. Les résultats obtenus renforcent le concept de perte osseuse précoce dans l’arthrite, avec l’implication rapide des voies de régulations du tissu osseux. Des stratégies de bloquage de la résorption et de l’inhibition de la formation osseuse pourraient ainsi être développées dans les rhumatismes inflammatoires chroniques et leur usage envisagé dès les premiers stades de maladie. / Rheumatoid arthritis is a chronic inflammatory joint disease which is accompanied by synovial inflammation and subchondral bone loss. This thesis focused on early bone loss in arthritis and bone-associated inflammatory mechanisms. The preclinical stages of arthritis have been investigated through animal models. Systemic bone loss was studied and correlated to local bone loss. Proof of concept for early bone loss was obtained in several studies. This loss predicted arthritis severity and started before clinical observation of joint inflammation. Early bone loss was associated with cortical and trabecular bone microarchitecture changes. Associated mechanisms involved at the same time the activation of bone resorption and the inhibition of bone formation. A systemic bone loss was also detected, correlating with the local loss. In the mouse model with chronic expression of tumor necrosis factor (TNF), axial bone loss resulted from an increase in bone resorption without affecting osteoclast activity, suggesting that inhibition of TNF explain the re-ossification in axial forms of SpA. Oral infection with Porphyromonas gingivalis induced systemic arthritis in rats over eight months, increasing citrullinated anti-peptide antibodies levels and bone resorption. In a translational approach, two therapeutic candidates for arthritis treatment have shown regulatory effects on joint destruction associated with a protective effect on the subchondral bone. These results reinforced the concept of early bone loss in arthritis, with the involvement of osteoimmune signalling. Blockade strategies of bone resorption and bone formation inhibition might be developed in the chronic inflammatory joint diseases, and their use might be considered in the early stages of disease.

Les espèces réactives de l'oxygène (ROS) sont produites en continu dans tous les organismes aérobies et sont impliquées dans la signalisation cellulaire, les défenses contre les pathogènes, mais aussi le stress oxydant. Ce dernier correspond à un déséquilibre entre la production des ROS et leur prise en charge par les défenses anti-oxydantes de la cellule. Le stress oxydant est associé à de nombreuses pathologies, notamment les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI). Parmi les métallo-enzymes qui contrôlent la concentration en ROS, les superoxide dismutases (SOD) jouent un rôle essentiel. Ces enzymes sont responsables de la régulation du superoxyde le premier ROS produit lors de la réduction du dioxygène. Dans ces travaux, des complexes de Mn(II) mimant l'activité de la Mn-SOD (SODm) ont été conçus en utilisant une approche biomimétique. Leur intérêt pour limiter le stress oxydant et l'inflammation dans un modèle cellulaire des MICI a été examiné. En particulier, leur activité biologique a été étudiée au vu de leurs propriétés physico-chimiques et de leur biodisponibilité. Les résultats obtenus avec un complexe parent ont mené à la conception d'une deuxième génération de SODm couplés à une sonde multimodale, à des peptides pénétrants, ou à des peptides adressant aux mitochondries. L'étude du complexe parent fonctionnalisé par des peptides polyarginines a démontré l'influence de charges positives portées par le ligand sur la constante de vitesse. Dans la continuité de l'approche biomimétique développée ici, la conception de SODm de novo est présentée et constitue un premier pas vers l'imitation de l'influence de la seconde sphère de coordination. / Reactive oxygen species (ROS) are produced continuously in all aerobic organisms and are involved in cell signaling, defenses against pathogens, but also oxidative stress. This latter corresponds to an imbalance between ROS production and their consumption by the antioxidant defenses of the cell. Oxidative stress is associated with numerous pathologies, such as inflammatory bowel diseases (IBD). Among the metalloenzymes controlling the concentration of ROS, superoxide dismutases (SOD) play a crucial role. These enzymes are responsibles for the regulation of superoxide, the first ROS produced by the reduction of oxygen. In this work, Mn(II) complexes mimicking the activity of the Mn-SOD (SODm) were designed using a biomimetic approach. Their relevance to limit oxidative stress and inflammation in a cellular model of IBD was investigated. In particular, their biological activity was studied in light of their physico-chemical properties and of their bioavailability. The results obtained with a parent complex led to the design of a second generation of SOD mimics conjugated with a single core multimodal probe, cell-penetrating peptides, or mitochondria-penetrating peptides. An effect of electrostatic interactions on the catalytic rate constant of the parent complex functionalized with polyarginines peptides was demonstrated, similarly to what is observed for the enzyme. In the continuity of the biomimetic approach envisioned here, the design of de novo SOD mimics is presented and constitutes a first step toward the mimicry of second sphere influence.