A l`heure où le cancer a supplanté les maladies cardiovasculaires en tant que première cause de mortalité en France, le CCR représente la deuxième cause de mortalité par cancer. Longtemps dominé par la génétique, le paradigme du cancer colorectal a récemment évolué laissant une place prépondérante aux facteurs environnementaux. Il est néanmoins difficile d’étudier l’impact de l’environnement sur la carcinogénèse colorectale de façon exhaustive compte tenu de la multiplicité de ces facteurs environnementaux. Dans la présente étude, nous avons essayé d’appréhender la contribution de la composition du microbiote intestinal, de la composition métabolomique des eaux fécales et des altérations épigénétiques de l’hôte comme témoin de ces facteurs environnementaux au cours de la carcinogénèse colorectale et d’en évaluer le bénéfice en tant que marqueur diagnostique non invasif. Nous avons ainsi pu montrer au sein d’une population de patients à risque moyen de cancer colorectal qu’il existait une signature microbiologique, métabolomique et épigénétique spécifique du cancer colorectal. Nous avons également pu montrer que ces marqueurs présentaient des performances diagnostiques supérieures au test colorimétrique au guaiac utilisé dans le dépistage organisé du cancer colorectal. / Colorectal cancer (CRC) is a significant cause of morbidity and mortality in developed countries. The majority of CRC are called sporadic, meaning they are due to environmental factors rather than constitutional genetic alterations. Indeed, the role of environment, i.e. western lifestyle, is also underlined by dramatic geographic variations in CRC incidence in both sexes. However, it is difficult to take into account the totality of human environmental exposures for a better understanding of the colorectal cancer pathogenesis. In the present work, we tried to highlight the contribution of the environment in the development of colorectal cancer by studying the role of the intestinal microbiota together with the role of the fecal metabolites and the presence of epigenetic alterations of the host. We also investigated the performance accuracy of the latter changes for colorectal cancer diagnosis as compared to the guaiac fecal occult blood test which is widely used as a non-invasive test in several screening program. We demonstrated a specific signature associated with advanced colorectal neoplasia for the intestinal microbiota and the fecal metabolite profile for colorectal cancer as well as a link between colorectal cancer and Wif-1 gene methylation in urine and/or fecal samples. Those specific signatures disclosed higher diagnostic accuracy compared to guaiac fecal occult blood test as colorectal cancer screening test.

La maladie de Crohn (MC) et la rectocolite hémorragique (RCH) sont les deux principales formes cliniques des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) responsables d’une atteinte inflammatoire de la paroi du tube digestif avec des ulcérations extensives. Ce sont des maladies fréquentes en Europe et en Amérique du Nord avec plus de 2.5 millions de malades. Du fait de l’augmentation importante de leur prévalence, de leur morbidité, du retentissement sur la qualité de vie des malades et du coût de leur prise en charge médicale, les MICI sont devenues un problème majeur de santé publique. Au cours de ces maladies, l’inflammation intestinale peut être contrôlée par les traitements médicamenteux ou la chirurgie sans pour autant obtenir de guérison complète et définitive. Bien que leur origine reste mal connue, l’hypothèse actuelle présente les MICI comme des maladies multifactorielles, secondaires à une réponse immunitaire muqueuse anormale dirigée contre la flore intestinale, survenant chez des individus génétiquement prédisposés et entrainant une inflammation intestinale. Le but du travail était d’explorer les mécanismes à l’origine de cette inflammation intestinale associée au développement des MICI en étudiant plus particulièrement certains facteurs environnementaux, moléculaires et microbiens. Nous avons étudiés tout d’abord l’aluminium comme facteur environnemental en démontrant qu’il pouvait participer au développement et à l’aggravation de l’inflammation intestinale sur des modèles de colite chez la souris. Nous avons ensuite étudié un facteur moléculaire important pour l’apoptose des cellules, la caspase-8. Nous avons montré que cette caspase-8 maintenait l’homéostasie intestinale des cellules épithéliales intestinales et que sont absence entraînait une inflammation intestinale ressemblant à la maladie de Crohn. Finalement nous nous sommes intéressés à un facteur microbien, Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3856 qui est une levure. Nous avons démontré que cette levure était capable d’induire un effet anti-inflammatoire et analgésique chez l’animal en activant PPARγ dans le colon. Chez l’homme nous avons montré dans une étude randomisée que Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3856 réduisait les douleurs abdominales chez les patients atteints du syndrome de l’intestin irritable. En conclusion, l’exploration de ces trois facteurs environnementaux, moléculaires et microbiens permet de mieux comprendre le développement de l’inflammation intestinale. La perspective de ce travail est le développement dans un futur proche des nouvelles thérapeutiques ciblées permettant de lutter contre l’inflammation intestinale. / Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC) are the two main clinical forms of chronic inflammatory bowel disease (IBD) responsible for intestinal inflammation with extensive ulceration of the mucosa. These are common diseases in Europe and North America with over 2.5 million patients. Due to the significant increase in their prevalence, their morbidity, the impact on quality of life of patients and the cost of their medical care, IBD has become a major public health problem. In these diseases, intestinal inflammation may be controlled by drug treatment or surgery without obtaining a complete and final cure. Although their origin remains unclear, the current hypothesis presents IBD as multifactorial diseases secondary to an abnormal mucosal immune response directed against the intestinal flora, occurring in genetically predisposed individuals and causing intestinal inflammation. The aim of this work was to explore the mechanisms behind this intestinal inflammation associated with the development of IBD studying some particular environmental, molecular and microbial factors. We studied first the aluminum as an environmental factor and demonstrated that he could participate in the development and exacerbation of intestinal inflammation in models of colitis in mice. We then studied an important factor in molecular cell apoptosis, caspase-8. We have shown that caspase-8 was maintaining intestinal homeostasis in intestinal epithelial cells and that absence of caspase-8 leads to intestinal inflammation mimicking Crohn's disease. Finally we studied a microbial factor, Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3856 which is yeast. We demonstrated that this yeast was capable of inducing an anti-inflammatory and analgesic effect in animals by activating PPARgamma in the colon. In humans we have shown in a randomized study that Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3856 reduced abdominal pain in patients with irritable bowel syndrome. In conclusion, the exploration of these three environmental molecular and microbial factors helps to better understand the development of intestinal inflammation. The perspective of this work is the development in the near future of new targeted therapies directed against intestinal inflammation.

La Broncho-Pneumopathie chronique obstructive (BPCO) est un problème majeur en santé publique puisque ce sera la 3ème cause de mortalité en 2020. Il s'agit d'une maladie inflammatoire chronique du poumon se traduisant par une obstruction progressive des bronches, partiellement ou non réversible, incluant bronchite chronique, hypersécrétion de mucus et emphysème. L'atteinte ne se limite pas au poumon et affecte d'autres organes dont le tube digestif en favorisant la maladie de Crohn. Le premier facteur de risque impliqué dans le développement de cette maladie est l’exposition à la fumée de cigarette qui induit un stress oxydatif au sein du poumon responsable d'une inflammation chronique et du développement de la BPCO. L'interleukine-17 joue un rôle essentiel dans ce processus en contrôlant l'inflammation et l'altération de la fonction respiratoire. L'objectif de cette thèse est de comprendre les facteurs contrôlant cette réponse IL-17 afin de proposer ensuite de nouvelles voies thérapeutiques. Dans la première partie, nous nous sommes focalisés sur le stress oxydatif et à son impact sur les cellules de l’immunité innée. Ensuite, nous abordons le rôle d'un facteur immunorégulateur, l'IL-10, et à son interférence avec le microbiote digestif. Cela nous a amené à nous intéresser aux lésions digestives associées au tabagisme. Un modèle murin d’exposition chronique à la fumée de cigarette a été développé afin de reproduire la physiopathologie de la BPCO. Concernant l'impact du stress oxydatif, nous avons étudié le rôle des cellules iNKT (cellules ayant un puissant potentiel dans l’immunorégulation et dans l’inflammation) qui sont activées par ce type de stress. Les cellules iNKT sont rapidement recrutées et activées au sein du poumon suite à l’exposition à la fumée de cigarette. En utilisant des souris déficientes, nous avons montré l’importance de ces cellules dans la physiopathologie de la BPCO. Cette pathogénicité est dépendante de la production de l’interleukine-17 par ces cellules et est initiée par le stress oxydatif sur les cellules épithéliales pulmonaires et les cellules dendritiques qui activent les cellules iNKT.Dans la seconde partie du projet, l’IL-10 intervient notamment dans le contrôle de l'inflammation afin d’éviter le développement de réponses immunologiques exacerbées dans certains contextes. Dans les poumons exposés à la fumée de cigarette, la production d’IL-10 est augmentée et la déficience pour cette cytokine entraîne une augmentation de la réponse Th17 et du déclin de la fonction pulmonaire. Une dysbiose (altération du microbiote) est observée avec la fumée de cigarette et la déficience à l'IL-10. De plus, une déplétion des bactéries Gram+ par antibiothérapie permet de limiter le développement de la réponse IL-17 et de l'atteinte pulmonaire soulignant l'importance du microbiote. En conclusion, nous avons identifié le stress oxydatif et l'IL-10 comme facteurs intervenant dans la réponse IL-17 associé à la BPCO. Ce travail souligne également le rôle du microbiome comme un organe à part entière et la modulation de ce dernier pourrait aboutir à l'identification de nouvelles voies thérapeutiques. / Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a major health problem which is going to become the third leading cause of death worldwide by 2020. COPD is characterized by a chronic inflammation of the airways causing progressive bronchial obstruction, with no completely reversible airflow limitation, including chronic bronchitis, mucus hypersecretion and emphysema. The pathology is not limited to the airways and can affect others organs including the gastro-intestinal tract promoting Crohn disease. Cigarette smoke exposure is the most important risk factor for developing COPD. Exposure to cigarette smoke induces a strong burden of reactives oxygen species and this oxidative stress is responsible for a chronic inflammation and the development of COPD. Interleukin (IL)-17 plays a critical role in controlling process of inflammation and lung function decline.The aim of this thesis is the understanding which factors are controlling the IL-17 response in order to propose new therapeutic approaches.In the first part, we focused on oxidative stress and its impact on innate immune cells. Then we addressed the role of an immunoregulatory factor, the interleukin (IL)-10, and its interference with intestinal microbiota. This part lead us to study intestinal damages linked to cigarette smoking.To mimic the physiopathology of COPD, we set up a mouse model of chronic exposure to cigarette smoke. Concerning the impact of oxidative stress, we investigated the role of iNKT cells (cells with a crucial potent role in immunoregulation and inflammation) activated by this type of stress. iNKT cells rapidly accumulate and be activated within the lungs of cigarette smoke exposed mice. Using deficient mice, we demonstrated that these cells strongly contribute to the COPD pathogenesis. This pathogenicity is iNKT cells-produced IL-17 dependant and initiated by the effect of oxidative stress on airway epithelial cells and dendritic cells activating iNKT.In the second part of the work, IL-10 interferes notably in the inflammation control in order to avoid exacerbated immunological responses development in some contexts. In cigarette smoke exposed lungs, IL-10 production is up-regulated and the deficiency for this cytokine leads to an increased Th17 response and to lung function decline. An altered microbiota (named dysbiosis) is observed with cigarette smoke exposure and IL-10 deficiency. Moreover, Gram+ bacteria depletion using antibiotics is able to limit the IL-17 response development and the lung function decline highlighting the crucial role for microbiota.To conclude, we identified two factors, oxidative stress and IL-10, implicated in IL-17 response linked to COPD. This work also underlines the role of microbioma as a whole organ and the modulation of this microbioma could result in new therapeutic ways identification in COPD.

Lactobacillus delbrueckii est une bactérie laitière non commensale qui transite dans notre tractus gastro-intestinal du fait de son utilisation dans les produits laitiers fermentés, notamment les yaourts. Nous avons cherché à déterminer les profils immuno-modulateurs de 59 souches de L. delbrueckii subsp. lactis et subsp. bulgaricus. Nous avons d'abord criblé notre panel de souches sur leur capacités à inhiber l'activation de NF-kB par le TNF-α dans des cellules HT-29. Nous avons ainsi pu mettre en évidence une variabilité des capacités immuno-modulatrices chez ces souches en repérant des souches aux capacités anti- ou pro-inflammatoires. Nous avons retenu les deux souches les plus anti-inflammatoires (L. delbrueckii subsp. lactis CNRZ327 et 333) et avons observé qu'elles perdaient leurs effets après traitement à la trypsine suggérant que les effecteurs inhibant l'activation de NF-kB soient de nature protéique. Nous avons pu aussi déterminer que cette inhibition passait par la réduction de la phosphorylation d'IkB affectant la translocation de NF-kB dans le noyau. Nous avons ensuite testé ces deux souches dans un modèle murin de colite induite au DSS. La souche CNRZ327 a amélioré de façon significative les dommages induits par le DSS confirmant ainsi ses effets anti-inflammatoires in vivo. Nous avons ensuite tenté de déterminer les mécanismes des effets anti-inflammatoires de la CNRZ327. Cette souche i) augmente les taux d'IgA sécrétoires; ii) module la production de TGF-β dans le colon et de l'IL-6 et de l'IL-10 dans la rate; iii) augmente les cellules T régultrices CD4+Foxp3+ dans la rate et les ganglions cécaux et iv) module la fréquence des cellules dendritiques TLR2+2 and TLR4+. Nos travaux constituent la première démonstration d'effets immuno-modulateurs d'une souche de lactobacille laitier. Les lactobacilles laitiers très présents dans nos aliments laitiers fermentés peuvent ainsi moduler notre réponse immune et influencer ainsi notre santé. / The work presented in this thesis aims to review the present knowledge on bacteria-host interactions in the GI tract, and to demonstrate the immune modulatory effects of Lactobacillus delbrueckii, a non-commensal dairy bacterium that is in constant transit in our GI tract through the ingestion of fermented food products, like milk and cheese.The main results presented in this thesis can be divided into two parts. In the first part we revisited the anti-inflammatory properties of L. delbrueckii by screening a collection of different strains for their ability to inhibit TNF-α-induced NF-kB activation in an IEC cell line. Our results demonstrated the existence of inter strain variation for immune modulation properties in the L. delbrueckii species. Two of the most effective strains completely lost their ability to suppress NF-kB after trypsin treatment, indicating that the bacterial effectors involved in the NF-kB modulation are proteinaceous in nature. We also showed that L. delbrueckii inhibits NF-kB activation by reducing the phosphorylation of IkB, which would affect translocation of NF-kB to the nucleus. Based on our in vitro results, we selected three strains for tests in a DSS model of experimental colitis. One of the strains tested, L. delbrueckii subsp.Lactis CNRZ327 (Lb CNRZ327) consistently improved the DSS-induced damage, thus confirming its anti-inflammatory properties in vivo. The second part of my thesis was dedicated to the study of the mechanisms involved in the anti-inflammatory effects of L. delbrueckii in the DSS-model of colitis. Lb CNRZ327 showed a tendency to increases s-IgA levels, modulates the production of TGF-β in colonic tissue, and of IL-6 and IL-10 in the spleen, expands the frequency of CD4+Foxp3+ regulatory T cells in the spleen and CLN during colitis and modulates the frequencies of TLR2 and TLR4 expressing dendritic cells in the cecal lymph nodes. TLR2 appears to be involved in Lb CNRZ327 recognition and affect IL-12 production in BMDM. This is the first demonstration of systemic immune modulation effects exerted by a dairy Lactobacillus. The results of this study show that dairy lactobacilli that often are part of a regular diet can modulate innate immune responses and may thus affect health more than generally thought.

La majeure partie de l'héritabilité des maladies inflammatoires des intestins (MICI) comprenant essentiellement la maladie de Crohn (MC) et la rectocolite ulcéro-hémorragique (RCUH) reste manquante. A côté des formes classiques de MICI polygéniques, un nombre croissant de maladies rares monogéniques avec un syndrome d’immunodéficience primaire innée ou acquise (ou Primary Immune Deficiency (PID) disorders) et un tableau clinique de maladie inflammatoire gastro-intestinale semblable aux MICI ont été identifiées au cours de ces dernières années. Les gènes mutés au sein de ces PID pourraient contenir des variants rares associés aux MICI dont l'identification aurait échappé aux études d'association du génome (GWAS) et qui pourraient être détectés avec le séquençage à haut débit. Nous avons sélectionné 23 gènes candidats associés à dix maladies monogéniques avec manifestations gastro-intestinales inflammatoires ressemblant aux MICI et avons évalué la contribution éventuelle de ces gènes à la prédisposition héréditaire à développer une MC via d'une part une étude d'association sur base des données de génotypage de 17000 patients atteints de MC issus des GWAS de l'IIBDGC et d'autre part, via une étude de séquençage à haut débit au sein d'une cohorte de 2390 patients atteints de MC. Nous avons identifié 4 nouveaux variants du gène XIAP qui sont associés chez les patients porteurs de la mutation, à un défaut d'activation de la voie de NOD2 après stimulation par le muramyl dipeptide (MDP). En complément à l'étude des formes monogéniques de MICI, les formes non européennes peuvent également constituer une source de données à exploiter pour pallier à l'héritabilité manquante. En effet, la plupart des GWAS ont été effectuées au sein de populations d'origine européenne. Or en combinant plusieurs groupes ethniques, il est possible d'identifier de nouveaux loci de susceptibilité tel qu'on a pu l'observer dans la première étude trans-éthnique réalisée au sein de patients atteints de MICI. Très peu d'études génétiques ont été réalisées au sein de la population d'origine marocaine qui est la population non européenne la plus prépondérante en Belgique. Nous avons entrepris une étude d'association sur des puces de génotypage de type Immunochip au sein d'une population de 306 patients d'origine marocaine atteints de MICI, se focalisant sur les 163 variants communs de susceptibilité connus dans les MICI lorsque l'étude a été débutée. L'étude a identifié une association significative aux MICI pour dix loci notamment au sein des gènes tels que IL23R, JAK2, CARD9 ou CCR6. Ces associations sont nouvelles et n'ont pas été étudiées ou confirmées dans les précédentes études faites au sein de patients d'origine marocaine atteints de MICI. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les myopathies inflammatoires (MI) représentent un groupe hétérogène de maladies caractérisépar une faiblesse musculaire chronique et symétrique associée à une augmentation du taux sérique decréatine phosphokinase (CPK). Les MI sont actuellement subdivisées en 5 entitées : les dermatomyosites,les myopathies nécrosantes auto-immunes, la myosite à inclusion, la polymyosite et les myosites dechevauchement. A ce jour, le diagnostic des MI repose sur l’association de signes cliniques, decaractéristiques anatomopathologiques sur la biopsie musculaire et la présence d’auto-anticorps (aAc). Eneffet, la découverte d’aAc spécifiques et/ou associés aux myosites (MSA/MAA) a considérablementamélioré le diagnostic et le pronostic de la maladie. Cependant, un nombre non négligeable de patientsatteints de MI sont séronégatifs pour les MSA/MAA connus. Par ailleurs, la biopsie musculaire nécessaireau diagnostic est parfois guidée par imagerie par résonance magnétique (IRM), bien qu’il n’ait pas étéprouvé que les données d’imagerie soient corrélées aux signes histologiques. Enfin, le traitement des MIrepose sur l’utilisation d’immunosuppresseurs systémiques, une approche non spécifique de laphysiopathologie de la maladie. Les modèles animaux de MI les plus utilisés sont induits et nonspontanés : ils reposent principalement sur l’immunisation d’animaux contre des protéines telles que lamyosine, la protéine C ou l’histidyl-tRNA synthétase.Les souris NOD (non obese diabetic) sont le modèle classique d’étude du diabète de type 1.Lorsque ces souris sont invalidées pour la voie de costimulation lymphocytaire ICOS/ICOSL, les souris nedéveloppent plus de diabète mais présentent alors une atteinte musculaire. Dans ce travail, nous avonsétudié le phénotype et caractérisé l’atteinte musculaire des souris NOD Icos-/- et NOD Icosl-/-. Nous avonsainsi établi le 1er modèle murin spontané de MI, dont la physiopathologie est médiée par leslymphocytes T CD4+ et la sécrétion d’IFN-γ. Par ailleurs, ces souris présentent un déficit en lymphocytes Trégulateurs. Nous avons également identifié 4 auto-antigènes (aAg) candidats cibles d’aAc chez ces souris.La recherche des aAc correspondants aux aAg orthologues dans le sérum des patients atteints de MI apermis d’identifier, pour l’un d’entre eux, une minorité d’individus séropositifs grâce au développementd’un nouveau test ALBIA (addressable laser bead immunoassay). Il pourrait donc s’agir d’un nouveaubiomarqueur. Dans la perspective de nouvelles évaluations thérapeutiques, nous avons établi desdonnées préliminaires montrant que l’interleukine 2 à faibles doses permet de retarder l’apparition de lamaladie. Enfin, nous avons mis à profit ce modèle et démontré la corrélation entre les données généréespar IRM et par analyse histologique de l’inflammation, confortant le rôle de cette technique d’imagerie àla fois pour le diagnostic et le suivi des MI. / Inflammatory Myopathies (IM) are a heterogeneous group of diseases characterized bychronic and symmetrical muscle weakness associated to increased creatine phosphokinase (CPK)levels, according to entity concerned. Currently, IM are divided into 5 main entities:dematomyositis, immune-mediated necrotizing myopathies, inclusion body myositis, polymyositisand overlap myositis. Nowadays, IM diagnosis is based on clinical signs associated to pathologicfeatures on muscle biopsy and presence of auto-antibodies (aAb). Indeed, the discovery of myositisspecific and/or associated auto-antibodies (MSA/MAA) had considerably improve disease diagnosisand prognosis. However, substantial proportion of IM patients do not display any knownMSA/MAA. Furthermore, diagnosis requires muscle biopsy. This biopsy is sometimes guided bymagnetic resonance imaging (MRI), even though correlation between MRI findings and pathologicalfeatures is not established. Lastly, therapeutics used in IM treatment are systemicimmunosuppressive agents, i.e. not specific to IM pathophysiology. Animal models of IM are mainlybased on active immunization against different proteins as myosin, C protein orhistidyl-tRNA synthetase, while spontaneous models are required to identify pathophysiologicalmechanisms that new therapeutics should target.NOD (non obese diabetic) mice are the main model of type 1 diabetes. When invalidatedfor ICOS/ICOSL costimulation pathway, these mice do not develop diabetes but present musculardisorders. In this work, we study Icos-/- and Icosl-/- NOD mice phenotype and characterize theremuscle lesion. Thus, we have established this model as the first paradigm of IM. Pathophysiologicalstudy in these mice demonstrated that disease is CD4+ T cell dependent and associated to IFN-γproduction. Furthermore, we shown a quantitative defect in regulatory T cells. We have alsoidentified 4 candidate autoantigens (aAg) in Icos-/- and Icosl-/- NOD mice. Searching forcorresponding aAb against ortholog proteins in patients with IM, we identified for one of them, alow percentage of seropositive individuals using a new ALBIA (addressable laser beadimmunoassay). It could be identified as a new biomarker. In order to evaluate new therapies, weestablished preliminary data showing that low dose interleukin 2 therapy allow to delay diseaseonset. Lastly, we took advantage of this new model to demonstrate the correlation betweenMRI findings and histological inflammation features, confirming the valuable role of MRI for thediagnosis and monitoring of IM.

Neutrophils are critical for acute inflammatory responses initiated by infection or tissue injury. Multiple inflammatory genes and signaling pathways are activated rapidly to regulate neutrophil functions. Ikaros is a critical transcription factor involved in the regulation of myeloid cells differentiation. Transcription analysis of the hematopoietic cells in the absence of Ikaros indicates differences in expression of genes encoding signaling factors. However, the impact of Ikaros on signaling mechanisms in myeloid cells during inflammation remains to be defined. The aim of this study was to define whether the lack of Ikaros expression could perturb signaling and thereby, neutrophil function/response during inflammation. We studied purified neutrophils from the bone marrow of WT and Ikaros+/- mice. We found that the expression level of Ikaros is important and governs neutrophil apoptosis, NETosis, myeloperoxidase activity and ROS production in response to bacterial DNA. We also performed in vivo experiments using a mouse model of severe pneumonia. We show that partial deletion of Ikaros (Ikaros+/- mice) is associated with impaired elimination of bacteria. To define how the crippled expression of Ikaros could affect signaling in neutrophils, we performed a high-throughput microarray to identify variations in protein kinase activity. The microarray data suggest that multiple signaling pathways, including the P38 MAPK pathway, could be affected by Ikaros. Accordingly, we employed selective kinase inhibitors to further define the importance of these kinases in neutrophil function. Finally, our results indicate the critical role of Ikaros in the regulation of Toll Like Receptor 4 and 9 as well as the cytosolic DNA sensor IFI204 in neutrophils. This study provides novel information on the role of Ikaros in the regulation of neutrophil functions and a rational basis for the development of novel therapeutic approaches targeting Ikaros for the treatment of patients with infections, and sepsis in particular. / Les neutrophiles sont essentiels pour les réponses inflammatoires aiguës initiées par une infection ou une lésion tissulaire. De multiples gènes inflammatoires et des signaux sont activés rapidement pour réguler les fonctions des neutrophiles. Ikaros est un facteur de transcription critique impliqué dans la régulation de la différenciation des cellules myéloïdes. L'analyse de transcription des cellules hématopoïétiques en l'absence d'Ikaros indique des différences dans l'expression des gènes des facteurs de signalisation. Cependant, l'impact d'Ikaros sur les mécanismes de signalisation dans les cellules myéloïdes pendant l'inflammation reste à définir. Le but de cette étude était de définir si le manque d'expression d'Ikaros pouvait perturber la signalisation et ainsi la fonction / réponse des neutrophiles pendant l'inflammation. Nous avons utilisé les neutrophiles purifiés de la moelle osseuse des souris WT et Ikaros +/-. Nous avons trouvé que le niveau d'expression d'Ikaros est un facteur important pour contrôler l'apoptose des neutrophiles, la NETosis, l'activité de la myéloperoxydase et la production d’espèces d'oxygène réactives en réponse à l'ADN bactérien. Nous avons également fait des expériences in vivo en utilisant un modèle murin de pneumonie. Nous avons trouvé que la suppression partielle d'Ikaros (souris Ikaros +/-) est associée à l'élimination réduite des bactéries. Pour expliquer comment l'expression plus faible d'Ikaros pourrait affecter la signalisation dans les neutrophiles, nous avons fait une analyse ‘’ high-throughput microarray ‘’ pour identifier les variations de l'activité de la protéine kinase. Les données de microarray suggèrent que plusieurs signaux, comme le P38 MAPK, sont affectées par Ikaros. En conséquence, nous avons utilisé des inhibiteurs sélectifs des kinases pour mieux définir l'importance de ces kinases dans la fonction des neutrophiles. De plus les résultats présentés indiquent l’importance du facteur Ikaros pour la régulation de l’expression des ‘Toll Like Receptor’ 4 et 9, ainsi que du senseur d’ADN cytoplasmique IFI204 dans les neutrophiles. Cette étude présente de nouvelles informations sur le rôle d'Ikaros dans la régulation des fonctions des neutrophiles et une base rationnelle pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques ciblant Ikaros pour le traitement des patients avec d'infections et de septicémie en particulier.

Problématique: Chaque année, plus de 18 millions de personnes mondialement consomment de la cocaïne. De ces consommateurs, 16% développeront un trouble de l'usage de la cocaïne (TUC). Le TUC est associé à des problèmes physiques, sociaux et psychologiques, représentant un problème majeur de santé publique. Chez les individus ayant un TUC, la consommation excessive et répétée de cocaïne induit un stress oxydatif favorisant une réponse inflammatoire systémique et une neuroinflammation. Le cannabidiol (CBD) a gagné en intérêt pour ses propriétés anti-inflammatoires dans les études précliniques ainsi que pour son profil sécuritaire et tolérable. À notre connaissance, une seule étude clinique a évalué les effets du CBD sur trois marqueurs inflammatoires spécifiques. Les propriétés anti- inflammatoires du CBD doivent être confirmées chez l’humain, et notamment chez les personnes avec un trouble lié à l'usage de substances. Objectifs: L'objectif de cette étude est de déterminer si l'administration de CBD module les concentrations plasmatiques de divers marqueurs inflammatoires comparativement au placebo chez les personnes ayant un TUC. Méthodologie: Nous avons réalisé une analyse exploratoire des données provenant d’un essai clinique randomisé contrôlé unicentrique dont l’objectif primaire était de déterminer l’effet du CBD sur la rechute et les envies intenses de consommer. 78 participants âgés de 18 à 65 ans et ayant reçu un diagnostic de TUC ont été randomisés (1:1), de manière stratifiée pour le sexe et la sévérité de la dépendance à la cocaïne, au traitement CBD ou placebo. Les participants ont reçu 800 mg/jour de leur traitement attitré pendant 92 jours. Des échantillons sanguins ont été prélevés avant le début du traitement, puis au jour 8, aux semaines 4 et 12. Ces derniers ont été analysés par immunodosage multiplexé pour déterminer les concentrations de diverses cytokines et par cytométrie de flux pour déterminer les phénotypes cellulaires. Des comparaisons entre les groupes ont été effectuées en utilisant des estimations d’équation généralisées. Résultats: Les niveaux de facteur de croissance de l'endothélium vasculaire, d’interleukine-6, de monocyte intermédiaire et de cellule tueuse naturelle faiblement cytotoxique étaient significativement inférieurs chez les participants recevant du CBD que chez ceux recevant du placebo. Comparativement au groupe placebo, les lymphocytes CD25+CD4+T étaient augmentés dans le groupe CBD. Les niveaux de lymphocytes B étaient similaires dans les deux groupes. Conclusion: Le CBD démontre certaines propriétés anti-inflammatoires chez les personnes avec un TUC. D’autres études seront nécessaires pour répliquer les résultats et pour évaluer les bénéfices cliniques de la diminution des marqueurs inflammatoires par le CBD. / Issue: More than 18 million people worldwide use cocaine each year. Of these users, 16% will develop cocaine use disorder (CUD). CUD is associated with physical, social and psychological problems, representing a major public health problem. Repeated and excessive cocaine use induces oxidative stress leading to a systemic inflammatory response and neuroinflammation. Cannabidiol (CBD) has gained interest for its anti-inflammatory properties in preclinical studies as well as for its safe and tolerable profile. To our knowledge, only one clinical study has evaluated the effects of CBD on three specific inflammatory markers. The anti-inflammatory properties of CBD need to be confirmed in humans, particularly in people with substance use disorders. Objectives: The objective of this study is to determine whether CBD administration modulates plasma concentrations of various inflammatory markers compared to placebo in individuals with CUD. Methodology: We conducted an exploratory analysis of data from a single-center randomized controlled trial whose primary objective was to determine the effect of CBD on relapse and intense cravings. 78 participants aged 18 to 65 years with a CUD diagnosis were randomized (1:1) to CBD treatment or placebo. Randomization was stratified for gender and severity of cocaine dependence. Participants received 800 mg per day of their assigned treatment for 92 days. Blood samples were taken before the start of treatment and then at day 8, week 4 and week 12. These blood samples were analyzed by multiplexed immunoassay for concentrations of various cytokines and by flow cytometry for cellular phenotypes. Comparisons between groups were made using generalized estimating equations (GEE). Results: Levels of vascular endothelial growth factor, interleukin-6, intermediate monocyte, and low cytotoxic natural killer cell were significantly lower in participants receiving CBD than in those receiving placebo. Compared to the placebo group, CD25+CD4+T lymphocytes were increased in the CBD group. B-cell levels were similar in both groups. Conclusion: CBD demonstrates some anti-inflammatory properties in people with CUD. Further studies will be needed to replicate the results and to evaluate the clinical benefits of CBDmediated reduction of inflammatory markers.

Résumé : Dans les maladies respiratoires chroniques, les propriétés biochimiques et mécaniques des muscles lisses des voies respiratoires (MLVR) ont été analysées, mais les modes d’action des médiateurs lipidiques endogènes dérivés des oméga-3 (époxy- ou polyhydroxy- éicosanoïdes) restent à clarifier. Mon travail de recherche a pour but de caractériser le rôle potentiel de monoacyglycéride de l’acide éicosapentaénoϊque (MAG-EPA) et de monoacylglycéride de l’acide docosahexaénoϊque (MAG-DHA) ainsi que leurs métabolites (acide 17,18-époxyéicosatétraénoϊque : 17,18-EpETE, résolvine D1 : RvD1), sur le statut inflammatoire et l’activité contractile des voies respiratoires mises en culture organoϊde avec des cytokines pro-inflammatoires. Sur des trachées de cobayes (TC) natives précontractées au U-46619 (agoniste du récepteur thromboxane prostanoϊde), le 17,18-EpETE relaxe les tissus de manière plus importante que son précurseur, le MAG-EPA. Dans les TC mises en culture pendant 3 jours, les niveaux de TNF-α ont augmenté dans les fractions microsomales par rapport aux trachées natives. Sur ces tissues cultivés et traités avec 0.3 µM 17,18-EpETE, une réduction de la sensibilité au Ca2+ a été démontrée. De plus, une diminution de niveaux de détection des P-p65-NFκB, c-fos et c-Jun a été quantifiée en présence de 17,18-EpETE et des inhibiteurs de PKC ou Rho kinase lorsque les TC sont préalablement traités par 10 ng/ml TNF-α. Les cytokines pro-inflammatoires (IL-13 et TNF-α, etc…) jouent un rôle majeur dans la physiopathologie de l’asthme. Le projet de bronchioles humaines évalue l’effet de la RvD1 et de ses précurseurs (MAG-DHA, MAG-DPA et 17(S)-HpDoHE) sur le statut inflammatoire et la bronchoréactivité, in vitro. Dans les bronchioles stimulées par l’IL-13 pendant 48 h, le MAG-DHA ainsi que ces métabolites diminuent l’activation de la voie TNF-α/NFκB et la sensibilité au Ca2+ des tissus prétraités avec l’IL-13 vers des niveaux proches des conditions contrôles. Dans les bronchioles prétraitées par le TNF-α, l’inflammation et l’hypersensibilité au Ca2+ sont abolies par 1 µM MAG-DPA. De plus, l’aspirine combinée au MAG-oméga-3 potentialise les effets inhibiteurs de ce dernier sur l’inflammation et l’hyperréactivité bronchique induite par les cytokines, tout en régulant à la hausse les niveaux de détection du GPR-32 (le récepteur de RvD1). En conclusion, les dérivés des oméga-3 à longue chaîne pourraient résoudre l’inflammation et contrer les causes de l’hyperréactivité bronchique (HRB). / Abstract : In chronic respiratory diseases, the biochemical and mechanical properties of airway smooth muscle were analyzed, but the mode of action of omega-3 derivatives (epoxy or polyhydroxy-eicosanoids) remains to be clarified. My research work aims to characterize the potential role of eicosapentaenoic acid monoacyglyceride (MAG-EPA) and docosahexaenoic acid monoacylglyceride (MAGDHA) and their bioactive metabolites (17,18-epoxyeicosatetraenoic acid: 17 18-EpETE, resolvin D1: RvD1) on the inflammatory status and the contractile activity of organcultured airway explants with pro-inflammatory cytokines. On 30 nM U-46619 (Thromboxane prostanoid receptor agonist) pre-contracted fresh guinea pig trachea, 17,18 EpETE displays a greater ability than its precursor, MAG-EPA to relax airways. In 72-h-cultured tracheal rings, TNF-α levels increase in the microsomal fractions when compared to native trachea. In cultured and pre-treated tracheal rings with 0.3 µM 17,18-EpETE, the Ca2+ hypersensitivity is alleviated in comparaison to 3 day cultured tracheal rings. In addition, the detection levels of P-NFκB, c-fos and c-Jun were abolished in the presence of 17,18-EpETE and PKC or Rho kinase inhibitors in short term-TNF-α- incubated tracheal rings. Pro-inflammatory cytokines (IL-13, TNF-α, etc…) play a major role in asthma pathophysiology. The human bronchi project evaluates the effect of RvD1 and its precursors (MAG-DHA, MAG-DPA and 17 (S)-HpDoHE) on the inflammatory status and bronchial reactivity, in vitro. In IL-13 stimulated human bronchi for 48 h, the MAG-DHA and its metabolites decrease the activation of TNF-α / NFκB pathway and blunt the Ca2+ hypersensitivity triggered by IL-13. In TNF-α-pretreated human bronchi, airway inflammation and Ca2+ hypersensitivity are reversed by 1 µM MAG-DPA. Hence, aspirin combined with MAG-omega-3 potentiate the inhibitory effects of MAG-DHA on inflammation and bronchial hyperrresponsiveness triggered by pro-inflammatory cytokines, while upregulating the GPR-32 detection levels (RvD1 receptor). In conclusion, omega-3 derivatives could counteract the causes of airway hyperrresponsiveness (AHR).

La maladie de Crohn (MC) et la colite ulcéreuse (CU) sont des maladies inflammatoires chroniques du tube digestif qu’on regroupe sous le terme maladies inflammatoires de l’intestin (MII). Les mécanismes moléculaires menant au développement des MII ne sont pas entièrement connus, mais des études génétiques et fonctionnelles ont permis de mettre en évidence des interactions entre des prédispositions génétiques et des facteurs environnementaux - notamment la flore intestinale – qui contribuent au développement d’une dérégulation de la réponse immunitaire menant à l’inflammation de la muqueuse intestinale. Des études d’association pangénomiques et ciblées ont permis d’identifier plusieurs gènes de susceptibilité aux MII mais les estimations de la contribution de ces gènes à l’héritabilité suggèrent que plusieurs gènes restent à découvrir. Certains d’entre eux peuvent se trouver dans les régions identifiées par des études de liaison génétique. L’objectif de mon projet de doctorat était d’identifier un ou des facteurs de risque génétique dans la région chromosomale 19p (identifiée comme région de liaison IBD6) et de le/les caractériser au niveau fonctionnel. Nous avons d’abord entrepris une cartographie d’association de la région 19p. À la suite du génotypage successif de deux cohortes indépendantes, nous avons identifié un SNP intronique et quatre SNP codants dont un non-synonyme, rs8108738, tous localisés dans le gène microtubule associated serine threonine kinase gene-3 (MAST3) et associés aux MII. Peu d’information fonctionnelle sur MAST3 était disponible. Par contre MAST2, une protéine encodée par un gène de la même famille, régule l’activité du facteur de transcription inflammatoire NF-kappaB. Nous avons confirmé l’implication de MAST3 dans l’activité de NF-kappaB via un knockdown de MAST3 et des essais gène-rapporteur. Pour poursuivre la caractérisation fonctionnelle de MAST3, nous avons choisi une approche non ciblée pour étudier les effets de la variation des niveaux d’expression de MAST3 sur la cellule. C’est-à-dire que nous avons créé un 1er modèle cellulaire de surexpression du gène MAST3 dans les cellules HEK293 et analysé l’expression pangénomique endogène. La validation de l’expression génique dans un 2e modèle cellulaire de knockdown et de type cellulaire différent (THP1), nous a permis d’identifier et de contrer les effets non-spécifiques dus aux niveaux non-physiologiques. Notre étude d’expression a mené à l’identification d’un groupe de gènes dont l’expression est régulée par MAST3. Ces gènes sont majoritairement impliqués dans des fonctions immunitaires (cytokines pro-inflammatoires, régulateurs de NF-kappaB, migration cellulaire, etc.) et une forte proportion est régulée par NF-kappaB. Nous avons évalué l’importance du groupe de gènes régulés par MAST3 dans la présentation clinique des MII à travers des études d’expression dans des biopsies intestinales de patients atteints de CU. Nous avons constaté que l’expression de ces gènes est significativement supérieure dans les régions enflammées par rapport aux régions saines de la muqueuse intestinale des patients atteints de CU. Globalement, les résultats de nos études suggèrent que le facteur de risque aux MII MAST3 agit via la voie du facteur de transcription NF-kappaB pour influencer l’expression d’un groupe de gènes impliqués dans l’inflammation intestinale typique des MII. Chaque étude génétique sur les MII a le potentiel d’orienter les recherches fonctionnelles vers de nouvelles voies biologiques causales. Le dévoilement des mécanismes moléculaires sous-jacents à ces voies permet d’augmenter les connaissances sur le développement de ces maladies vers une compréhension plus complète de la pathogenèse qui permettra d’optimiser le diagnostic et le traitement de ces maladies. / Inflammatory bowel diseases (IBD) refer to different chronic inflammatory diseases of the digestive tract mainly Crohn’s disease (CD) and ulcerative colitis (UC). Mechanisms leading to the pathogenesis of IBD are not completely understood, but genetic and functional studies have highlighted interactions between genetic predispositions and environmental factors, such as the intestinal microbiota, as contributors to the deregulation of the immune response that leads to inflammation of the intestinal mucosa. Genome-wide and targeted association studies have identified several IBD susceptibility genes. However, estimations of the contribution of these genes to heritability of the disease suggest that more are to be discovered. Some of these genes may be in previously identified IBD linkage regions. The objective of my doctoral project was first, to identify risk factors in the 19p chromosomal region (IBD6), previously identified following a genome-wide linkage study, then to characterise them functionally. We first performed a comprehensive association mapping study of the 19p region. Our two-stage genotyping strategy led to the identification of one intronic SNP and four coding SNP –including one non-synonymous SNP, rs8108738 – all located in the microtubule associated serine threonine kinase gene 3 (MAST3) and associated to IBD. Very limited functional information on MAST3 was available at that time. However MAST2 (a gene in the same family as MAST3), is involved in the regulation of inflammation master switch, transcription factor NF-B. We confirmed the involvement of MAST3 in the modulation of NF-B via a knockdown of MAST3 and gene reporter assays. In order to further characterize the function of MAST3, we chose a non-targeted approach to study the effects of the modulation of MAST3 levels on the cell. More specifically, we created a 1st cell model of MAST3 overexpression in HEK293 cells and analysed the resulting genome-wide endogenous gene expression. Validation in a 2nd cell model consisting of a knockdown of MAST3 in THP1 cells, allowed to identify non-specific gene expression due to non-physiological MAST3 levels. Our expression study led to the identification of a group of genes whose expression is modulated by MAST3. These genes are mainly involved in immune functions (pro-inflammatory cytokines, NF-B regulation, cellular migration, etc) and a majority is regulated by transcription factor NF-B. We evaluated the importance of this MAST3-regulated gene set in the clinical manifestation of IBD through an expression study on biopsies of UC patients. We found that the expression the MAST3-regulated gene set was significantly enriched in inflamed region of the intestinal mucosa of UC patients compared to healthy region. Taken together, the results of our study suggest that IBD risk factor MAST3 acts on the NF-B pathway to influence the expression of a group of genes involved in intestinal inflammation typical of IBD. Every genetic study on IBD has the potential to lead functional research towards new causal biological pathways. The unravelling of the molecular mechanisms underlying these pathways aims to improve the comprehension of the pathogenesis of IBD and hopefully will allow for optimization of diagnostic and treatment of these diseases.