Au cours des dernières années, de nombreuses études ont porté sur les relations entre le microbiote intestinal et l'obésité. Des groupes bactériens ont été incriminés et des hypothèses proposées mais les mécanismes liant microbiote et obésité restent en grande partie inconnus. Le microbiote intestinal est constitué de plusieurs centaines d’espèces et est spécifique de chaque individu. Récemment, il a été révélé l’implication potentielle de ce microbiote dans le développement de l’obésité. Lors d’une étude précédente, notre équipe a ainsi montré que les souris sans germes (dites « axéniques ») sont résistantes à l’obésité et aux désordres métaboliques induits par un régime hypercalorique (Roy et al. 2012). Par ailleurs, nous avons observé que certaines souris conventionnelles soumises à un tel régime développent une obésité et une insulinorésistance importantes (phénotype dit répondeur) tandis que d'autres restent minces et tolérantes au glucose (phénotype dit non répondeur) indépendamment de la quantité de nourriture consommée. Les mécanismes expliquant cette hétérogénéité de phénotype sont actuellement peu connus. Ce projet de thèse vise donc à élucider les mécanismes liant le microbiote intestinal au développement de l'obésité et des désordres associés en partant du principe que l'hétérogénéité (en termes de composition et de fonctions) du microbiote intestinal, spécifique de chaque individu (aussi bien chez l'homme que chez le rongeur), joue un rôle dans ces réponses différentes à un même régime hypercalorique. Pour ce faire, des souris conventionnelles ont reçu un régime contrôle ou un régime hyperlipidique pendant 12 semaines. A l’issu de ce régime, des souris ont été sélectionnées en tant que répondeuses ou non-répondeuses Une approche par métagénomique à partir d’échantillons fécaux prélevés avant et après régime hyperlipidique et issus des souris répondeuses et non-répondeuses ont été analysés. Les profils de microbiotes avant et après régime hyperlipidique ont été comparés afin de déterminer les effets de ce régime sur le microbiote intestinal. De plus, le profil du microbiote des souris répondeuses a été comparé à celui des souris non-répondeuses afin de détecter des espèces bactériennes, des gènes ou des voies métaboliques sous- ou sur-représentés dans les deux phénotypes. Par ailleurs, des échantillons de fèces, d’urine et de plasma prélevés avant et après le régime hyperlipidique ont été analysés par métabolomique et nous avons ainsi analysé les fluctuations métaboliques induites par l’effet du régime. L’ensemble de ces travaux a eu pour but d’identifier s’il existe un microbiote de prédisposition au développement ou à la résistance du développement d’une obésité induite. Au cours de ce projet de thèse nous avons utilisé l’approche de métagénomique à partir d’échantillon fécaux afin d’identifier les profils du microbiote intestinal des souris NR et des souris R avant et après régime hyperlipidique en vue de mesurer l’impact de ce type de régime sur le microbiote, et surtout de détecter les espèces bactériennes, les gènes ou les voies métaboliques potentiellement sous- ou sur-représentés dans les deux phénotypes. D’autre part, l’approche de métabolomique a été utilisée sur des échantillons d’urine, de fèces et de plasma avant et après régime afin de visualiser les fluctuations métaboliques induites par l’effet du régime d’une part et d’identifier les métabolites (biomarqueurs) associés à chacun des phénotypes d’autre part. / In recent years, numerous studies have examined the relationship between the gut microbiota and obesity. Bacterial groups have been incriminated but the mechanisms linking microbiota and obesity remain largely unknown. Intestinal microbiota consists of several hundred species and is specific for each individual. Recently, it was revealed that the potential contribution of microbiota in the development of obesity. In a previous study, our team has shown that mice without germs (called "germ-free") are resistant to obesity and metabolic disorders induced by a high calorie diet (Roy et al. 2012). Furthermore, we observed that certain conventional mice subjected to such a plan develop an important obesity and insulin resistance (responder phenotype) while others remain thin and glucose tolerant (non responder phenotype) regardless of the amount of food consumed. The mechanisms explaining this phenotype heterogeneity are currently poorly known. This PhD project aims to elucidate the mechanisms linking the intestinal microbiota in the development of obesity and disorders associated with the assumption that heterogeneity (in terms of composition and functions) of the intestinal microbiota, specific for each individual ( both in humans than in rodents), plays a role in these different responses to the same high-fat diet. To do this, conventional mice received control diet or a high fat diet for 12 weeks. At the end of this diet, mice were selected as a responder or non-responder A metagenomics approach from fecal samples taken before and after high fat diet and from responder and non-responder mice were analyzed. Microbiota profiles before and after fat diet were compared to determine the effects of this diet on the intestinal microbiota. In addition, the profile of the microbiota of responder mice was compared to that of non-responder mice in order to detect bacterial species, genes or pathways under- or over-represented in both phenotypes. Furthermore, samples of feces, urine and plasma collected before and after fat diet were analyzed by metabolomics and we have analyzed the metabolic changes induced by the effect of diet. All of this work has been aimed to identify if there is a predisposition microbiota to the development or the resistance of induced obesity. In this PhD project we used the metagenomic approach from fecal sample to identify the profiles of the intestinal microbiota in mice NR and R mice before and after fat diet in order to measure the impact of this type of diet on the microbiota, and especially to detect bacterial species, genes or metabolic pathways potentially under- or over-represented in both phenotypes. On the other hand, the approach of metabolomics has been used on samples of urine, feces and plasma before and after diet in order to visualize the metabolic changes induced by the effect of diet on the one hand and to identify metabolites (biomarkers) associated with each other hand phenotypes.

Le cancer colorectal est un problème de santé publique majeur à travers le monde. Les données épidémiologiques mettent en avant une association positive entre consommation de viande rouge et risque de cancer colorectal. En 2007, le fond mondial de recherche contre le cancer (WCRF) et l’institut américain de recherche contre le cancer (AICR) ont établi deux recommandations fortes qui sont de limiter la consommation de viande rouge à 500 g par semaine et d’éviter la consommation de charcuterie. Cependant, la viande rouge possède des qualités nutritionnelles intéressantes. De plus, les recommandations alimentaires sont très peu suivies par les populations appartenant aux catégories socio-professionnelles inférieures, qui consomment le plus de produits à base de viande et sont donc les plus à risque. Deux mécanismes semblent expliquer l’effet promoteur de la viande : la peroxydation des acides gras alimentaires et la formation de composés N-nitrosés, ces deux réactions étant catalysées par le fer héminique provenant de la viande rouge. Dans ce contexte, le projet SécuriViande a été mis en place afin de développer de nouveaux moyens de production qui permettraient, à terme, de diminuer le risque de cancer colorectal en inhibant les deux réactions catalysées par l’hème. Cette thèse a permis de valider expérimentalement l’association épidémiologique en montrant que la consommation de viande rouge et de charcuteries modèles induit la promotion de la cancérogenèse colorectale dans deux modèles animaux : le rat initié à l’azoxyméthane et la souris Min. De plus, mariner la viande bovine avec un mélange aqueux de raisin-olive est efficace pour diminuer le nombre de lésions précancéreuses chez le rat initié et les biomarqueurs associés à la cancérogenèse hème-induite dans les deux modèles. Cette thèse a également permis de proposer de nouveaux mécanismes pouvant expliquer l’effet promoteur de l’hème. Ainsi, le microbiote intestinal participe à la lipoperoxydation induite par le fer héminique. De plus la consommation d’hème, via la production d’aldéhydes issus de la lipoperoxydation, induit une augmentation de la perméabilité, de l’inflammation et de la génotoxicité au niveau de la muqueuse intestinale. En conclusion, cette thèse apporte : (i) une validation expérimentale de l’effet promoteur de la consommation de viande rouge et de charcuterie fraîches, (ii) un mode de prévention par la marinade de la viande bovine avec des extraits d’un mélange d’antioxydants raisin-olive, (iii) la mise en évidence de l’implication du microbiote dans la lipoperoxydation hème-induite et (iv) une meilleure caractérisation des conséquences de la consommation de fer héminique sur la muqueuse intestinale, via la formation d’aldéhydes. A terme, ces résultats pourraient être utilisés afin de mettre sur le marché des produits à base de viande plus sains vis-à-vis du risque de cancer colorectal, sans modifier les habitudes des consommateurs et ainsi de diminuer l’incidence du cancer colorectal. / Colorectal cancer is a real health issue worldwide. Epidemiological studies show positive association between red meat intake and colorectal cancer risk. In 2007, the World Cancer Research Fund (WCRF) and the American Institute for Cancer Research (AICR) made two strong recommendations: reduce fresh red meat intake less than 500 g per week and avoid cured meat. Nevertheless, red meat has nutritional interest and dietary recommendations are poorly followed by people in the lowest socio-professional category, who consume the most meat products and so who have the highest risk. Two mechanisms appear to explain promoting effect of meat: dietary fatty acids peroxidation and N-nitroso compounds formation, both reactions being catalyzed by heme iron from red meat. In this context, SécuriViande project was set up to develop new production ways which could lead to reduced colorectal cancer risk inhibiting the two reactions catalyzed by heme. This thesis has shown that fresh red meat and cured-meat intake induce colorectal carcinogenesis promotion in two animal models: azoxymethane induced-rats and Min mice. Marinate beef with an aqueous mixture of grape-olive is effective to reduce the number of precancer lesions in rats and biomarkers associated with heme-induced carcinogenesis in both models. This thesis also highlights new potential mechanisms of promoting effect of heme. Thus, microbiota is involved in heme-induced lipid peroxidation. Moreover, heme iron intake increases intestinal mucosa permeability, inflammation and genotoxicity, via aldehydes produced by lipoperoxidation. In conclusion, this thesis provides (i) an experimental validation of fresh red meat and cured meat promoting effect, (ii) a way to prevent this promoting effect by marinating beef with extracts of grape-olive antioxidants, (iii) the demonstration of microbiota involvement in heme-induced lipoperoxidation and (iv) a better characterization of heme iron intake consequences on intestinal mucosa via aldehydes formation. Ultimately, these findings could be used to market safer meat products, without changing consumer habits and so reduce colorectal cancer incidence.

Orientadores: Jaime Amaya-Farfan, Fernanda de Pace / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-27T02:35:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monteiro_NaiceEleidianeSantana_M.pdf: 1835989 bytes, checksum: ec62cf398adabcdca614249ae2d4692b (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Caracterizada como um dos mais importantes problemas que a saúde pública enfrenta atualmente no Brasil e no mundo, a obesidade está associada a um quadro de inflamação subclínica, que predispõe à resistência à insulina e ao desenvolvimento de diabetes mellitus, além de representar fator etiológico para diversas outras doenças crônicas não transmissíveis. Sabendo da importância que os alimentos com propriedades bioativas podem ter no tratamento da obesidade é que a utilização das proteínas do soro do leite na dieta vem sendo alvo de diversos estudos, devido aos benefícios que podem trazer à saúde humana. Dentre as propriedades da whey protein, citam-se a capacidade de regular a função imune, atuar como agente antimicrobiano, estimular a síntese de proteína muscular, suprimir o apetite e atuar na redução da gordura corporal, além das propriedades de aumentar a expressão gênica de proteínas anti-estresse (HSPs) e de ativar o transportador de glicose GLUT4, ambas descobertas pelo nosso grupo da FEA. O presente estudo teve como objetivo investigar o impacto que as proteínas do soro do leite, seja na sua forma íntegra ou na forma hidrolisada, possam exercer sobre a homeostase e a proteção do organismo de camundongos, contra os danos causados por uma dieta hiperlipídica. Para alcançar este objetivo, 34 camundongos C57BL/6 recém-desmamados foram divididos em quatro grupos de forma aleatória e alimentados com as seguintes dietas: grupo controle normolipídico (AIN93-G), grupo controle hiperlipídico (HFCAS), grupo hiperlipídico com substituição da caseína pela proteína do soro de leite concentrada (HFWPC), e grupo hiperlipídico, com adição da proteína do soro do leite hidrolisada (HFWPH), por 9 semanas. Os camundongos foram acompanhados quanto ao consumo alimentar e ganho de peso por meio de avaliação poderal em dias alternados, parâmetros bioquímicos e de endotoxemia avaliados por técnicas convencionais, biomarcadores inflamatórios analisados por western blot, além da avaliação do perfil histopatológico do fígado e do estudo metagenômico da microbiota intestinal. Os resultados demonstraram que alimentação com a formulação contendo whey protein, em ambas as formas, por 9 semanas, não diminuiu ganho de peso em comparação aos demais tratamentos, mas foi efetiva em reverter a disbiose causada pela dieta gordurosa, reduzir o processo inflamatório para níveis indistinguíveis do controle, em atenuar a infiltração gordurosa no tecido hepático, além de modular a microbiota intestinal. A caseína não mostrou tais propriedades / Abstract: Recognized as one of the most important issues currently facing public health in Brazil and in the world, obesity is associated to a subclinical inflammation framework, which predisposes to insulin resistance and the development of diabetes mellitus, in addition to representing an etiological factor for several other chronic diseases. Owing to the bioactive properties that the milk whey proteins may have on human health, such as the ability to regulate immune function, act as an antimicrobial agent, stimulate protein synthesis, suppress appetite thus helping to reduce body fat, besides the two newly discovered functions from our laboratory regarding the up-regulation of protective HSPs and activation of the glucose transporter 4 (GLUT4), it is thought that these proteins may also have anti-inflammatory action and, therefore, this study was designed to investigate the impact that whey protein, either in its normal form or in the hydrolyzed form, may exert on homeostasis protecting the mouse from the adverse effects of a high-fat diet. To accomplish this, 34 C57BL/6 male mice were randomly divided into four groups that received the following diets for 9 weeks: Normolipidic control (AIN93-G), Hyperlipidic control (HFCAS), Hyperlipidic with whey protein concentrate instead of casein (HFWPC) and a Hyperlipidic group with hydrolyzed whey protein (HFWPH) as the only source of protein. Diet intake and weight gain were monitored and recorded every other day. Biochemical parameters and endotoxemia were evaluated using commercial kits, and inflammatory biomarkers were analyzed by western blotting, besides the evaluation of histopathological liver profile and metagenomic study of the intestinal microbiota. The results showed that feeding the formulation contendowheyprotein, in both its forms, for 9 weeks, not decreased weight gain compared to the other treatments, but was effective in reversing dysbiosis caused by high-fat diet, reduce inflammation to levels indistinguishable control and mitigate the fatty infiltration of the casein hepático, in addition to modulate the gut microbiota. Casein did not show such properties / Mestrado / Nutrição Experimental e de Alimentos / Mestra em Alimentos e Nutrição

Introdução: O trato gastrointestinal humano é composto por uma comunidade microbiana diversificada que atua no controle da saúde. Estudos recentes demonstraram que o equilíbrio da microbiota intestinal é afetado na doença renal crônica (DRC), ocasionando o quadro de disbiose intestinal. Estes estudos sugeriram uma associação da disbiose intestinal com complicações metabólicas como acúmulo de toxinas urêmicas, progressão da DRC, inflamação e risco cardiovascular. Diante disso, medidas com o objetivo de restaurar o equilíbrio da microbiota intestinal são sugeridas, tais como a ingestão oral de probióticos, mas poucos estudos têm abordado o efeito destes suplementos na progressão da DRC e no risco cardiovascular destes pacientes. Objetivo: Avaliar o efeito do consumo de probióticos em fatores associados com progressão da DRC e risco cardiovascular de pacientes com DRC. Material e métodos: Trata-se de um estudo clínico controlado por placebo registrado no Clinical Trials NCT03400228. O estudo incluiu 30 pacientes adultos com DRC nos estágios 3 a 5 não em diálise, com função renal estável e proteinúria igual ou superior a 500 mg. A coleta de dados ocorreu entre novembro de 2015 até dezembro de 2017. O protocolo do estudo constou de período de washout de 4 semanas e randomização dos pacientes para o grupo de intervenção (GI, suplemento com probiótico) ou para o grupo controle (GC, maltodextrina). Foi realizado avaliação basal e após 24 semanas de consumo de probiótico ou placebo. Todos os pacientes receberam a orientação de consumir 2 sachês por dia do probiótico ou do placebo (maltodextrina). Foram avaliadas variáveis demográficas, clínicas, nutricionais, hábito intestinal e exames laboratoriais com amostras sanguíneas e urinárias. Resultados: Dos 30 pacientes incluídos, 20 completaram as 24 semanas do estudo, sendo 10 no grupo intervenção e 10 no grupo placebo. Após o uso de probiótico houve aumento na taxa de filtração glomerular estimada (p<0,001) e diminuição nos níveis séricos de creatinina (p<0,001), ureia (p=0,015), proteína C reativa (p=0,03), hormônio da paratireóide (p=0,03) e potássio (p=0,012), em comparação ao grupo placebo. Os efeitos positivos do probiótico na taxa de filtração glomerular estimada e na diminuição dos níveis séricos de creatinina e ureia permaneceram após análise de regressão multivariada. Não houveram diferenças significativas nos parâmetros urinários entre os grupos. Sintomas de constipação (p<0,001) e consistência fecal (p=0,016) apresentaram melhora no grupo intervenção versus placebo. Conclusão: A suplementação de probióticos melhorou os marcadores de função renal e reduziu inflamação, além de auxiliar na melhora dos sintomas de constipação intestinal em pacientes com DRC. / Introduction: The human gastrointestinal tract is colonized by a diversified microbial community that acts in control of health. Recent studies have shown that intestinal microbiota balance is affected in chronic kidney disease (CKD) leading to intestinal dysbiosis. These studies have suggested association of intestinal dysbiosis with several metabolic disorders such as accumulation of uremic toxins, progression of CKD, inflammation and cardiovascular risk. Therefore, interventional measurement that improve intestinal microbiota balance are suggested such as supplementation of probiotics, however few studies evaluated the effect of these supplements on the progression of CKD and cardiovascular risk in CKD patients. Aim: The purpose of the study was to evaluate the effects of probiotic supplementation on the factors associated with progression of CKD and cardiovascular risk in patients with CKD. Desing and Methods: This was a randomized, double-blind, placebo-controlled study. Thirty patients with CKD stages 3 to 5 not on dialysis, with stable renal function and protein-creatinine ratio > 0.50 were included. Data collection was between November 2015 and December 2017. Study protocol was 4-week washout period, patients randomized to intervention group (IG, probiotic supplement) or control group (CG, maltodextrin), and follow for 24 weeks. Renal function, C-reactive protein (CRP), bone and mineral metabolism, nutritional, and lipid profile markers and intestinal habit were measured at baseline and 24 weeks of study. Results: From 30 patients included in this study, 20 completed the 24 study weeks, 10 in the TG and 10 in PG. After probiotic supplementation, there was increase in estimated glomerular filtration rate (p<0.001) and decrease in serum creatinine 8 (p<0.001), urea (p=0.015), C-reactive protein (p=0.030), parathyroid hormone (p=0.03), and potassium (p=0.012) levels compared to CG. The beneficials effects of probiotics on estimated glomerular filtration rate and serum creatinine, urea, and Creactive protein remained after multivariate linear regression. There were no significant differences in the urinary parameters between the two groups. Symptoms of constipation (p<0.001) and stool consistency (p=0.016) improved in IG compared to CG. Conclusion: Probiotic supplementation improved markers of renal function and reduced inflammation. In addition, it improved the symptoms of intestinal constipation in patients with CKD.

Les hépatopathies métaboliques regroupent les maladies non alcooliques du foie (NAFLD) et les maladies alcooliques du foie (MAF) causées respectivement par l’obésité ou une consommation excessive d’alcool. Ces pathologies vont de la simple stéatose à des formes aggravées pouvant aller jusqu’au carcinome hépatocellulaire. D’autres facteurs que le surpoids ou l’abus d’alcool jouent un rôle dans la susceptibilité des patients à développer une NAFLD ou une MAF. Cette thèse a pour objectif de clarifier et d'étudier les mécanismes et les facteurs participant à l’installation de l’inflammation dans ces deux pathologies. Mes travaux ont porté d’une part sur le rôle de la cellule de Kupffer dans les étapes précoces de la NAFLD et d’autre part sur l’étude du microbiote intestinal comme cofacteur déclenchant de la MAF. La cellule de Kupffer lors de la stéatose, étape précoce de la NAFLD, présente une dérégulation de son homéostasie lipidique qui participe à son phénotype pro-inflammatoire et favorise l’inflammation hépatique. L’impact du fructose, largement utilisé dans notre alimentation actuelle, a été étudié et aggrave l’inflammation hépatique lors d’un régime hyperlipidique et ceci est associé à une dysbiose spécifique. Dans la MAF, une dysbiose intestinale, une diminution des Bacteroides, a été associée aux lésions hépatiques dans un modèle murin d’alcoolisation. L‘utilisation de traitements permettant de maintenir cette population à des taux élevés a corrigé cette dysbiose et protégé les animaux face aux lésions hépatiques. Ces travaux permettent d‘envisager le MI comme une cible prometteuse permettant de contrôler l’évolution des hépatopathies métaboliques vers des formes sévères. / Metabolic hepatopathies is including Non Alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD) and Alcoholic Liver Disease (ALD) due to an excessive consumption of alimentation or alcohol. The pathologies range from simple steatosis to aggravated forms until hepatocellular carcinoma. Other factors than overweight or alcohol abuse play a role in sensitivity of patients to develop NAFLD or ALD. The aim of this thesis is to clarify and study the mechanisms and factors that lead to the installation of inflammation in those pathologies. My work covered in part on the role of Kupffer cell in the early stages of NAFLD and secondly on the study of intestinal microbiota as a cofactor triggering the MAF.The Kupffer cell role in steatosis, the early stages of NAFLD, showed a deregulation of its lipid homeostasis involved in the pro-inflammatory phenotype and promotes liver inflammation. The impact of fructose, widely used in our current diet, was studied and worsening liver inflammation during high fat diet. This is associated with a specific dysbiosis. In ALD, intestinal dysbiosis, a decrease of Bacteroides, leading to liver damage has been established. The use of treatments to maintain this population with high levels corrected the dysbiosis and has protected animals against liver damages. Both works on the NAFLD and ALD establish MI is a promising target to control the evolution of metabolic liver diseases toward aggravated forms.

L’intestin des mammifères est colonisé par une dense communauté microbienne avec lequel il a établi, au cours d’une longue co-évolution, des relations mutualistes. Ces relations, bien qu’essentiellement basées sur des avantages métaboliques permettent également la maturation complète du système immunitaire, dont le développement est initié in utero par un programme génétique. Chez la souris, seule la SFB a été décrite comme présentant un fort pouvoir immunostimulant permettant la coordination d’un large panel de réponses immunes, notamment IgA et Th17 dont le site d’induction préférentiel serait les plaques de Peyer. La première partie de ma thèse a contribué à la finalisation de travaux consacrés à l’étude des caractéristiques des réponses IgA et Th17 induites par SFB. Nous avons ainsi mis en évidence la capacité de la SFB à stimuler la maturation post-natale de follicules lymphoïdes isolés et de tissus lymphoïdes tertiaires qui se substitueraient aux plaques de Peyer en tant que sites inducteurs des réponses IgA et Th17 stimulées par SFB. Cependant, ce microbiote constitue aussi une source antigénique importante pouvant représenter une menace pour l’intégrité de l’hôte. Notamment, la SFB peut provoquer une inflammation chronique délétère en périphérie de l’intestin, chez des souris prédisposées génétiquement. Cela suggère l’existence de mécanismes capables de réguler la colonisation par la SFB, afin d’éviter tout phénomènes compromettant l’intégrité physiologique de l’hôte. À l’aide de souris immunodéficientes axéniques ou seulement colonisées par SFB, nous avons pu mettre en évidence un rôle de la voie de signalisation des TLR dans le contrôle de la colonisation par SFB. Cependant, ni les peptides anti-microbiens, ni les IgA ne semblent impliqué dans le contrôle de la colonisation par SFB. / The mammalian intestine is heavily colonized by a huge microbial community. During a long coevolution process, the host has evolved mutualistic relationships with its microbiota. Thes relationships, mainly based on metabolstic advantages, also allow the full maturation of the host immune system, which development is initiated in utero by a genetic program. In mice, only SFB has been yet described to display strong immunostimulant properties allowing the coordination of a large panel of immune responses, more specifically IgA and Th17 responses, which preferential induction sites might be the Peyer's patches. The first part of my thesis contributed to complete a work dedicated to the characterization of the IgA et Th17 responses induced by SFB. We have underscored SFB capacity to stimulate the post-natal maturation of isolated lymphoid follicles and also tertiary lymphoid tissues that would substitute to Peyer's patches as inductors sites of both IgA and Th17 responses induced by SFB. However, this microbiote also constitutes a potential antigenic threat for the host integrity. Notably, the SFB could provoke chronic deleterious inflammation in peripheric compartment in genetically predisposed individuals. It suggests the establishment of highly regulated mechanisms regulating SFB colonization, to avoid compromising events for the host homeostasis. In a second part of my thesis, with the help of immunodeficient axenic mice, we have shown a role of TLR signaling pathways in the control of SFB colonization. However, antimicrobial peptides, IgA, IL-17 or IL-22 seem to be involved int eh control of SFB colonization.

L’industrie porcine met beaucoup d’efforts pour contrôler la contamination par Salmonella en fin de production. Malgré tout, d’après des données européennes de la European Food Safety Authority (EFSA), les produits de viande porcine pourraient être responsables de 10 à 20 % des cas rapportés de salmonellose chez l’Homme. Il semble donc qu’une approche incluant des actions en amont, c’est-à-dire à la ferme, pourrait permettre de réduire la pression de contamination au niveau de l’abattoir et donc la contamination de la viande. Le transfert de Salmonella entre les truies contaminées et les porcelets pourrait être une source importante de contamination dans la filière porcine. Cependant au Canada peu d’information est disponible sur cette voie d’introduction. Nous avons donc décrit le lien entre les souches retrouvées chez les truies et celles retrouvées chez leurs porcelets dans les étapes subséquentes d’un système de production commercial Québécois. De plus, l’établissement du microbiote intestinal chez le porc en production est directement influencé par le microbiote maternel et celui-ci influence l’excrétion de Salmonella chez les porcs en engraissement. Dans cette étude, nous avons donc tout d’abord décrit, dans ce même système, le microbiote des truies en lien avec leur excrétion de Salmonella. Nous avons ensuite décrit le microbiote des porcelets et des porcs en engraissement en relation avec ce microbiote maternel et avons tenté d’identifier des déterminants de l’excrétion qui peuvent être transférés de la truie à sa progéniture à l’intérieur de cette pyramide de production. Pour ce faire, nous avons tout d’abord échantillonné les matières fécales de truies à différents moments de la gestation dans une maternité. Une détection de Salmonella a été effectuée et les populations bactériennes retrouvées dans le microbiote fécal de ces truies ont été décrites par séquençage à haut débit de type MiSeq. Ceci nous a permis de mettre en évidence une réduction significative du niveau de Salmonella excrétées par ces truies entre le début et la fin de la gestation. Nous avons aussi pu mesurer des variations dans le microbiote fécal de celles-ci selon l’excrétion de Salmonella, mais aussi selon le moment de la gestation. Un séquençage a aussi été effectué sur les fèces des porcelets nés de ces truies avant leur sevrage. Ceci nous a permis de démontrer que le statut d’excrétion de la truie influence leur microbiote fécal. Cependant, aucun transfert direct de taxon spécifique de cette relation n’a pu être mesuré. De plus, indépendamment du statut d’excrétion de Salmonella des truies, nous avons démontré qu’à ce moment les porcelets d’une portée avaient des microbiotes fécaux plus semblables entre eux que comparativement à ceux de leurs contemporains, confirmant l’influence de la truie sur le microbiote des porcelets dans les fermes échantillonnées. Finalement, des échantillonnages de matière fécale de ces porcs ont aussi été effectués en engraissement. Leur statut d’excrétion de Salmonella et la composition de leur microbiote ont aussi été évalués à cette étape. Grâce à ces échantillons, nous avons démontré que, dans le système de production étudié, le statut d’excrétion de la truie n’avait pas d’impact sur le microbiote des animaux après l’étape du sevrage. Nous avons cependant démontré que dans les fermes faisant partie de l’étude, les porcs nés d’une même mère avaient toujours un microbiote fécal différenciable de celui de leurs congénères. Ceci suggère ainsi le potentiel d’actions visant à moduler le microbiote intestinal de la truie et qui pourrait être transféré au bénéfice de leurs porcelets. Nous avons aussi décrit par typage, à l’aide de courbes de fusion à haute résolution (HRM), la circulation et le transfert des Salmonella de la maternité vers les autres étapes de la production dans cette pyramide de production. Les résultats obtenus démontrent ici que, malgré une excrétion des truies dans la période périnatale, les souches retrouvées plus tard chez les porcelets en pouponnière et dans leur environnement ont des profils HRM différents de celles retrouvées en maternité. Les truies auraient donc, dans le système de production étudié, un effet marginal sur la contamination des porcelets et ceux-ci se contamineraient plutôt dans l’environnement de la pouponnière ou de l’engraissement. Cette étude a permis de mieux décrire la présence de Salmonella dans un système de production porcine commercial au Québec et ainsi de mieux comprendre l’impact de la transmission de Salmonella entre les truies et les porcelets. Ces nouvelles connaissances permettront de mieux cibler les étapes où des mesures efficaces pourraient être implantées pour réduire la contamination du produit fini. L’étude du microbiote a aussi permis de mettre en évidence une influence de la truie sur le microbiote fécal de ses porcelets et ce jusqu’en engraissement, sans pour autant avoir pu identifier de taxons directement transférés, ni avoir pu mesurer d’effet de cette influence sur l’excrétion de Salmonella. Néanmoins, au-delà de la problématique spécifique de Salmonella, cette étude ouvre des perspectives de modulation du microbiote intestinal de la truie au bénéfice de l’orientation du microbiote digestif du porc pendant toute la production, microbiote dont les effets sur la santé et le bien-être sont de mieux en mieux documentés. / The pork industry is putting a lot of effort into controlling Salmonella contamination at the end of production. However, according to the European Food Safety Authority (EFSA) data, pig meat products may be responsible for 10-20% of reported cases of salmonellosis in humans. It therefore seems that an approach including actions upstream, on the farm, could make it possible to reduce the pressure of contamination at the slaughterhouse and therefore the contamination of the meat. The transfer of Salmonella between contaminated sows and piglets could be an important source of contamination in the pig sector. However, in Canada little information is available on this route of introduction. We have therefore described the link between the strains found in sows and those found in their piglets in the subsequent stages of production in a Quebec commercial production system. In addition, the establishment of this microbiota in pigs in production is directly influenced by the maternal microbiota and that the intestinal microbiota influences the excretion of Salmonella in fattening pigs. In this study, we therefore first described the microbiota of sows in relation to their excretion of Salmonella in this same production system. We then described the microbiota of piglets and fattening pigs in relation to this maternal microbiota and attempted to identify determinants of shedding that can be transferred from the sow to its offspring within this production pyramid. To do this, we first sampled the feces of sows at different times of gestation in a maternity unit. Salmonella was detected and the bacterial populations found in the fecal microbiota of these sows were described by high-throughput sequencing of the MiSeq type. This allowed us to highlight significant variations in the level of Salmonella excreted by these sows at different times of gestation. We were also able to measure variations in the fecal microbiota of these depending on the excretion of Salmonella, but also according to the time of gestation. Sequencing was also carried out on the feces of piglets born from these sows before weaning. This allowed us to demonstrate that the sow's shedding status influences their fecal microbiota. However, no direct taxon transfer specific to this relationship could be measured. In addition, up to the nursery, we have demonstrated that piglets from the same litter have more similar fecal microbiota than compared to other contemporary animals, confirming the influence of the sow on the piglet microbiota in the sampled farms. Finally, fecal samples from these pigs were also carried out for fattening. Their Salmonella excretion status and the composition of their microbiota were also assessed at this stage. Using these samples, we demonstrated, in the production system that was studied, that the impact of the sow’s status on the microbiota was not retained for fattening after the weaning stage and did not affect the risk of shedding during fattening. However, we have shown that on the farm included in our study that pigs born to the same mother always have a differentiated fecal microbiota from that of their counterparts. This thus demonstrates the potential for actions aimed at modulating the intestinal microbiota of the sow and which could be transferred to the benefit of their piglets. We have also described by High Resolution Melt typing (HRM) the circulation and transfer of Salmonella from the maternity to the other stages of production in this production pyramid. The results obtained demonstrate here that despite the excretion of sows in the perinatal period, the strains found later in the piglets at the nursery and their environment have different HRM profiles from those found in maternity. In the studied production system, sows would therefore have a marginal effect on the contamination of piglets in the production system studied, compared to the environment in the nursery among other things. This study made it possible to better describe the circulation of Salmonella in a commercial swine production system in Quebec and thus to better understand the impact of Salmonella transmission between sows and piglets. This new knowledge will allow us to better target the stages where effective measures could be implemented to reduce contamination of the finished product. The study of the microbiota also made it possible to highlight an influence of the sow on the fecal microbiota of its piglets and this until fattening, without being able to identify taxa directly transferred nor to have been able to measure the effect of this influence on the excretion of Salmonella. However, beyond the specific problem of Salmonella, this study opens up perspectives for modulating the intestinal microbiota of the sow for the benefit of the orientation of the digestive microbiota of pigs throughout production, a microbiota whose effects on health and well-being are getting increasingly well documented.

Background: Necrotizing pancreatitis is a life-threatening presentation of acute pancreatitis. The mortality of 20–80% initially depends on the persistence of organ failure and systemic inflammatory response syndrome (SIRS) and, in the later course of the disease, on secondary infection of the necrosis. The questions whether prophylactic antibiotics aiming to prevent this infection should be administered and which antibiotic is the best to use, as well as the problem of fungal infection under antibiotic treatment are still intriguing and insufficiently solved. Methods: A search of the literature using PubMed was carried out, supplemented by a review of the programmes of the Digestive Disease Week (DDW) and the United European Gastroenterology Week (UEGW). Results: Despite the widely practised prophylactic antibiotic administration in severe pancreatitis, no evidence for the benefit of this strategy exists. One of the drawbacks might be a tendency for disastrous fungal infection under prophylactic antibiotics. Bacterial translocation from the gut in the second week after the onset of symptoms is the major source for infection of pancreatic necrosis and provides a clear indication for antibiotic treatment. However, routine fine-needle aspiration for a calculated antibiotic therapy cannot be recommended, and all other tests offer only indirect signs. Important factors such as enteral versus parenteral feeding and the method of necrosectomy are mostly neglected in the trials but seem to be essential for the outcome of the patient. Conclusions: Even though most meta-analyses including the newer double-blind, placebo-controlled trials on prophylactic antibiotics showed no beneficial effects in the prevention of infection of necrosis and/or outcome of the patients, this strategy is still widely used in clinical routine. Since nearly all trials published so far show systematic problems (i.e. inaccurate definition of the severity of the disease, poor statistical testing, and neglect of differences in the route of nutrition), there is a need for randomized controlled prospective trials with exact definitions of the disease. / Hintergrund: Die nekrotisierende Pankreatitis weist eine Mortalität von 20–80% auf. Initial ist vor allem das Ausmaß des Organversagens entscheidend für die Prognose des Patienten. In der zweiten Krankheitswoche stellt dann die sekundäre Infektion der Nekrosen durch die Translokation von Darmkeimen das entscheidende Problem dar. Zur Vermeidung einer solchen Infektion werden klinisch sehr häufig Breitspektrumantibioktika prophylaktisch eingesetzt. Dies wird aber zunehmend kritisch diskutiert, und es existieren kontroverse Empfehlungen. Methoden: Eine Literaturrecherche unter Einbeziehung von PubMed und der Programme der Digestive Disease Week (DDW) und der United European Gastroenterology Week (UEGW) wurde durchgeführt. Ergebnisse: Die meisten Studien können den prophylaktischen Einsatz von Antibiotika bei der schweren Pankreatitis nicht rechtfertigen. Einige Studien belegen vielmehr eine Selektion resistenter Keime und vor allem auch eine erhöhte Rate von schwer therapierbaren Pilzinfektionen unter einer solchen Therapie. Daher sollte erst nach dem Nachweis einer Nekroseinfektion mit einer Antibiotikatherapie begonnen werden, wobei keine Routine-Feinnadelpunktion der Nekrose zum Keimnachweis durchgeführt werden sollte. Es stehen daher nur indirekte, meist bildgebende Verfahren für den Infektionsnachweis zur Verfügung. Entscheidende Faktoren wie die enterale Ernährung und die Methode der Nekrosektomie wurden bisher bei den meisten Studien vernachlässigt, scheinen aber essenziell für das Behandlungsergebnis des Patienten zu sein. Schlussfolgerungen: Die meisten publizierten Studien weisen eine sehr heterogene Definition der Erkrankung, uneinheitliche Behandlungsprotokolle und Ungenauigkeiten bei der statistischen Testung auf. Gerade entscheidende Faktoren wie die enterale Ernährung werden größtenteils komplett vernachlässigt. Es besteht daher ein Bedarf für randomisierte placebokontrollierte Studien, die diese Probleme berücksichtigen und suffiziente Schlussfolgerungen zur Antibiotikatherapie der schweren Pankreatitis zulassen.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第22833号 / 医博第4672号 / 新制||医||1047(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 竹内 理, 教授 濵﨑 洋子, 教授 椛島 健治 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

The presented thesis discusses the issues of chronic inflammatory diseases of the digestive system and suggests the possibility of the alternative natural remedies improving the health conditions or prolonging the remission phase of IBD. The main goal is to design a probiotic supplement enriched by natural anti-inflammatory agents. Phytochemicals, concretely phenolic compounds, flavonoids, and carotenoids suppress harmful inflammatory processes by direct targeting the function of the immune cells or by inhibiting damaging oxidative stress in general. Therefore, there were several plants potentially rich for these biologically active substances selected. Concretely, blueberry (Vaccinium myrtillus), lingonberry (Vaccinium vitis-idaea), turmeric (Curcuma longa), peppermint (Mentha piperita), chamomile (Matricaria recutita), cinnamon (Cinnamomum zeylanicum), ginger (Zingiber officinale) and flax (Linum usitatissimum). The suitable parts of these plants were extracted by using a total of three different solvents – water, ethanol, and hexane for obtaining lipidic extracts. The concentration of total polyphenols, total flavonoids, total carotenoids, and the ascertainment of specific polyphenols was determined in the prepared extracts. These characteristics were enhanced by the measurement of antioxidant activity of the aqueous and ethanolic extracts. The interaction of individual samples with probiotic cultures (Bifidobacterium breve, Lactobacillus acidophilus) and the ability of extracts to influence the viability of probiotics in the model digestion process has been examined. The most interesting samples (aqueous extracts of blueberries, mint, chamomile, and cinnamon) were selected for further experiments. The possible cytotoxicity towards human intestinal epithelial cells was tested in vitro by the MTT tests utilizing the CaCo-2 cell line. Extracts showing the highest levels of beneficial phytochemicals and antioxidant activity, supporting the growth of probiotic cultures, and showing minimal cytotoxic effects on human intestinal cells were then co-encapsulated with probiotics into alginate particles of a diameter of 1 mm. Water extracts of mint, chamomile, and cinnamon have been chosen. The encapsulation efficiency of successfully entrapped probiotics and phenolic compounds was determined in prepared particles. Furthermore, the particles were studied during the process of model digestion, when the release of the desired substances in the various parts of the digestive system was observed and assessed whether the components would reach the crucial point of action – the colon. For the use of the proposed probiotic mixture as a dietary supplement, a recommended dose of 1 g has been determined. Lastly, possible adjustments such as lyophilization or sheathing by an extra protective polymerous layer, e.g. chitosan, were suggested to prolong the shelf life of the particles and volatile substances stability.