Acteur clé de la symbiose hôte-microbiote, les IgA sécrétoires modulent le microbiote et participe à l'homéostasie intestinale. Chez la souris, les IgA sont polyréactives, en reconnaissent diverses bactéries, elles régulent la composition du microbiote et réduisent l'inflammation intestinale. Ces observations ouvrent des perspectives thérapeutiques intéressantes. Cependant, les caractéristiques des IgA et leurs spécificités restent mal connues chez l'homme. L'objectif de ce travail a donc été d'étudier la spécificité de la réponse IgA, en distinguant IgA1 et IgA2. La mise au point d'une technique de production in vitro d'IgA monoclonales 100% humaines issues de l'intestin nous a permis de montrer le profil de polyréactivité des IgA. Chaque IgA interagit avec un spectre large mais défini de bactéries commensales. Par ailleurs, les IgA1 et les IgA2 ciblent la même fraction du microbiote. Les réponses IgA1 et IgA2 convergent aussi au niveau des épitopes polysaccharidiques reconnus. Si les IgA sécrétoires contribuent largement à l’homéostasie intestinale, des IgG sériques anti-microbiote jouent un rôle dans la relation symbiotique hôte-microbiote. Leur présence n’ayant pas encore été démontrée chez l’homme en condition physiologique, ce travail a eu pour objectif secondaire de les explorer. Le développement d’une technique de cytométrie bactérienne nous a permis de détecter des IgG ciblant les bactéries commensales dans le sérum des individus sains. Ces IgG anti-microbiote sont dirigées vers les bactéries déjà reconnues par les IgA sécrétoires, elles présentent des spécificités propres à chaque individu. / IgA, the dominant immunoglobulin produced in the gut, plays diverse roles ranging from toxin neutralization, immune functions regulation, intestinal homeostasis maintenance. It is now well established that polyreactive IgA, which target multiple bacteria, can modulate gut microbiota composition and have promising therapeutic effects. However, IgA features remain elusive in humans. We therefore determined the reactivity profile of native monoclonal antibodies from human colon and compared IgA1 and IgA2. We found that IgA are polyreactive and bind a diverse but restricted subset of gut commensals. Most commensals were dually coated by IgA1 and IgA2, yet IgA2 alone coated a distinct fraction of colonic bacteria. Besides their common microbial targets, IgA1 and IgA2 exhibited overlapping anti-carbohydrate repertoires. An essential link between IgA and IgG responses against microbiota has been recently demonstrated in mice. Nevertheless, it remains unclear whether symbiotic bacteria could induce systemic IgG under homeostatic conditions in humans. Hence, we characterized anti-microbiota IgG in serum of healthy donors by bacterial flow cytometry. We found that each individual harbored a diverse and private panel of anti-commensals IgG that converge with secretory IgA to cover a restricted fraction of the gut microbiota. Patients with IgA deficiency or common variable immunodeficiency (CVID) exhibited a distinct set of anti-commensals IgG suggesting that IgA replacement in addition to polyvalent IgG might be beneficial to treat gastro-intestinal symptoms in these patients.

Mes études ont pour but d'examiner les altérations métaboliques et comportementales dans des modèles de souris axéniques. Nous avons démontré que les souris axéniques présentent une augmentation de préférence et d'acceptation des solutions sucrées. Cette augmentation est corrélée à des changements des niveaux d'expression des récepteurs du goût sucré au niveau de l'épithélium lingual et la muqueuse intestinale; T1R2, T1R3, et le transporteur de glucose SGLT-1. De plus, elles ont une préférence pour des fortes concentrations de saccharose comparées aux souris normales. Cet effet est associé à une augmentation des niveaux d'expression de T1R3 et SGLT-1 dans l'intestin. Nous avons étudié si cette augmentation de consommation de sucre était similaire à celle de acide gras, étayé les effets d'une consommation des lipides sur les niveaux d'expression des récepteurs des acides gras "CD36" au niveau de l'épithélium lingual et la muqueuse intestinale ainsi que les niveaux d'expression et de sécrétion des peptides intestinales à vocation satiétogène chez les souris axéniques comparées aux souris normales. En effet, nous avons démontré que les souris axéniques affichent une consommation accrue et une préférence pour les acides gras à des fortes et faibles concentrations respectivement. Ces changements étaient associés à une diminution des niveaux d'expression des détecteurs gustatifs de gras (GPRs), des faibles taux d'expression et de sécrétion des peptides intestinales, une augmentation d'expression du récepteur des acides gras au niveau de l'épithélium lingual et une augmentation des taux circulants des acides gras. Ces modifications peuvent constituer des mécanismes d'adaptation à l'état énergétique appauvri des souris axéniques. Nous avons essayé de savoir si ces altérations étaient présentes chez le rat dépourvu axénique. En effet, nous avons constaté que les rats axéniques présentent un niveau similaire ou élevé de la masse grasse, avec une diminution de la lipogenèse et une augmentation de l'adipogenèse expliquant l'hyperphagie du tissu adipeux. En résumé, nous avons démontré que l'absence du microbiote intestinal chez la souris conduit à une augmentation de l'apport énergétique en augmentant la consommation de sucres et de gras. Ces effets sont associés à des altérations orales et post-orales des niveaux d'expressions des détecteurs gustatifs tandis que le microbiote intestinal du rat F344 ne joue pas un rôle central dans l'adiposité

La maladie du greffon contre l’hôte (GVHD) reste la complication majeure de l’allogreffe de cellules soucheshématopoïétiques (allo-CSH). La GVHD résulte de l’activation de la réponse immunitaire et de la reconnaissanced’alloantigènes par les lymphocytes T (LT) du donneur, entrainant ainsi des lésions tissulaires principalement auniveau de la peau, des intestins et du foie. L’interleukine-22 (IL-22) est une cytokine sécrétée par les LT Th1,Th17 et les cellules de l’immunité innée (ILC). Compte tenu des propriétés de l’IL-22 dans les tissus cibles de laGVHD, nous avons évalué sa contribution dans la physiopathologie de la maladie à l’aide de modèlesexpérimentaux murins. Il apparaît que les souris qui reçoivent des lymphocytes T invalidés pour l’IL-22développent une maladie moins sévère, et leur mortalité est diminuée. L’IL-22 issue du greffon participe donc à lasévérité de la GVHD en favorisant l’inflammation systémique, mais aussi locale au niveau des organes cibles. Deplus, dans les intestins, l’IL-22 agit en synergie avec les interférons de type I pour amplifier l’inflammation de typeTh1 au cours de la GVHD. Chez l’homme, la GVHD est associée à une modification du microbiote intestinal.Nous avons montré que l’absence d’IL-22 semble favoriser la colonisation de lactobacilles au détriment declostridiums, ce qui pourrait également participer à la diminution de la GVHD intestinale. Enfin, nous avonsmontré que l’effet anti-tumoral est préservé malgré l’absence d’IL-22. Ces résultats permettent donc d’envisagerde nouvelles perspectives thérapeutiques dans le traitement de la GVHD. / Graft-versus-host disease (GVHD) is still the major complication after allogeneic stem cell transplantation. GVHDresults from the activation of the immune response and the recognition by donor T cells of alloantigens leading totissue injury, especially in skin, gut and liver. Interleukin-22 (IL-22) is a cytokine secreted by CD4+ T cells Th1 andTh17 but also by innate lymphoid cells (ILC). Given that IL-22 functions in the GVHD target tissues, weinvestigated its contribution in GVHD physiopathology using mouse experimental models. We showed that IL-22deficiency in donor cells reduced the severity of GVHD by limiting systemic and local inflammation. Moreover, inthe large intestine, IL-22 acts in synergy with type I interferon to increase Th1-like inflammation. In humans,GVHD severity is associated with microbiotal modification in the intestine. We demonstrated that IL-22 deficiencyin donor cells seems to favor lactobacillus colonization instead of clostridium. These changes of microbiotacomposition may reduce the severity of intestinal GVHD. Finally, we showed that the antitumor effect is preservedeven in absence of IL-22 donor cells. Overall, our data support the design of new clinical approaches aiming totarget IL-22 pathways in GVHD patients.

Les microorganismes anaérobies représentent la population majoritaire de notre tube digestif et ont un impact remarquable sur notre santé. Leur culture demeure à ce jour longue, fastidieuse et coûteuse et nombreux sont ceux qui restent incultivables. Or la culture est un outil indispensable pour l'étude du microbiote digestif. Ainsi, le laboratoire dans lequel ma thèse s’est déroulée a créé un nouveau concept de culture « Microbial Culturomics » qui a permis d’isoler 193 nouvelles espèces bactériennes anaérobies. Un travail sur l’utilisation des antioxydants pour permettre la culture aérobie des bactéries anaérobies a également été amorcé : une optimisation des techniques de culture prometteuse autour de laquelle mes travaux ont vu le jour. Notre premier projet a consisté à développer un dispositif de culture innovant permettant la culture des archaea méthanogènes en aérobiose et en absence de source externe de dihydrogène. Notre deuxième projet a consisté à élaborer un flacon d’hémoculture unique dans lequel la croissance de toutes les bactéries, aérobies et anaérobies, pouvaient être détectées. Notre troisième projet quant à lui repose sur la comparaison du mode de culture anaérobie et de celui en aérobie avec les antioxydants à travers l’exemple de trois souches bactériennes strictement anaérobies. L’utilisation des antioxydants pour faciliter la culture des microorganismes anaérobies a donc apporter des résultats très prometteurs qui pourrait être utilisés, après validation par des études multicentriques dans les laboratoires de microbiologie clinique et environnementaux. / Anaerobic microorganisms are characterized by their ability to grow and survive in the absence of oxygen. Indeed free oxygen molecules are not used for their metabolism and can be toxic to varying degrees, sometimes leading to cell death. Although it is known that these microorganisms are the predominant in our digestive microbiota and that they have a great impact on our health, their culture remain long, fastidious, costly, and in most cases impossible. Becteria culture is an indispensable tool for isolating strains, performing studies from living models, and identifying new ones. Thus, the laboratory in which my thesis tooks place created a new concept of culture "Microbial Culturomics" which made it possible to isolate 193 new anaerobic bacterial species. A work based on the use of antioxidants to enable the aerobic culture of anaerobic bacteria was also initiated: a promising optimization of the culture techniques from which my work was born. Our first project consisted in developing an innovative culture device allowing the cultivation of methanogenic archaea in aerobic and without an external source of dihydrogen. In our second project, we performed a single culture bottle in which the growth of all bacteria, aerobic and anaerobic, could be detected. Our third project was based on the comparison of anaerobic and aerobic culture with antioxidants through the example of three strictly anaerobic bacterial strains.Therefore the use of antioxidants enable to facilitate anaerobic bacteria cultivation. These results are very encouraging for clinical and environmental microbiology laboratories.

Le microbiote intestinal joue un rôle majeur dans le développement des fonctions digestive, métabolique, immunitaire et neurologique de son hôte. Escherichia coli est un hôte commun de la microflore commensale intestinale de l'Homme et des animaux à sang chaud, et s'établit dans le tractus digestif dès les premières heures ou jours qui suivent la naissance. L'espèce E. coli, bactérie anaérobe facultative prévalente, peut être divisée en sept groupes phylogénétiques principaux. Le groupe phylogénétique B2 comprend le plus grand nombre de souches responsables d'infections extra-intestinales (méningites néonatales, infections urinaires, septicémies, ...) ou chroniques (cancers, maladie de Crohn, ...). Des études épidémiologiques récentes montrent que le portage de ces souches est en augmentation dans les pays industrialisés, au détriment du groupe ancestral A. L'objectif de mon projet de thèse était de déterminer les facteurs à l'origine de cette évolution. Une analyse génétique montre que les souches du groupe phylogénétique B2 ont développé une très grande capacité à acquérir le fer, notamment via les sidérophores. Les souches appartenant au groupe B2 sont aussi les seules capables de synthétiser une génotoxine, la colibactine. Celle-ci induit des cassures de l'ADN double brin dans les cellules eucaryotes, pouvant être à l'origine de cancers colorectaux ou d'un défaut de développement de la barrière intestinale. Les sidérophores et la colibactine appartiennent à la même famille de molécules, i.e. des hybrides polycétide-peptide non ribosomaux. Leur biosynthèse fait intervenir des enzymes multifonctionnelles qui doivent être activées par fixation covalente d'un groupement 4'-phosphopantethéïnyl (P-pant). Cette modification post-traductionnelle est catalysée par la 4'-phosphopantethéïnyl transférase (PPTase). La PPTase ClbA est impliquée dans la synthèse de colibactine. La PPTase impliquée dans celle des sidérophores est EntD. Récemment, notre équipe a montré que ClbA pouvait participer à la synthèse des sidérophores, et remplacer EntD. Ceci montrait pour la première fois une connexion entre les multiples voies nécessitant des PPTases et conduisant à la biosynthèse de métabolites secondaires fonctionnellement distincts dans un micro-organisme donné. Dans la mesure où l'expression de entD et la synthèse des sidérophores sont régulées par la disponibilité en fer, nous avons fait l'hypothèse que l'expression de clbA et synthèse de la colibactine étaient également régulées par la quantité de fer. / The intestinal microbiota, i.e. the microorganisms present in the intestinal tract, plays a major role in diverse host functions: digestive, metabolic, immune and neurologic. Escherichia coli is a normal inhabitant of the commensal intestinal microflora of the human and mammals, and colonizes the gut within few days after birth. E. coli can be classified into 7 major phylogenetic groups. The B2 group contains the highest number of strains responsible for chronic (cancers, Crohn's disease, ...) or extra-intestinal infections (neonatal meningitis, septicemia, urinary tract infections, ...). Epidemiologic studies demonstrated that the prevalence of the B2 strains increases in industrialized countries, to the detriment of the ancestral A group. The objective of this study was to determine the factors involved in this evolution. Genetic analysis showed that strains from the phylogenetic B2 group have high capacities to take up iron through numerous siderophores. Moreover, only B2 strains are able to produce the genotoxin colibactin, which induces double strand brakes DNA in eukaryotic cells, leading to colorectal cancers or to altered development of the intestinal barrier. Siderophores and colibactin belong to the same family of molecules, i.e. hybrid polyketide-non ribosomal peptide. Their biosynthesis involves multifunctional enzymes that need to be activated by the covalent binding of a 4'-phosphopantetheinyl moiety. This post-translational modification is catalyzed by 4'-phosphopantetheinyl transferase (PPTase). The PPTase involved in colibactin and in siderophore biosynthesis are ClbA and EntD respectively Our team has recently demonstrated that ClbA can sustain siderophores biosynthesis, and replaces EntD, highlighting a connexion between multiple pathways and leading to the biosynthesis of distinct secondary metabolites in a given micro-organism. Because entD expression and siderophores synthesis are regulated by iron availability, we hypothesized that ClbA and colibactin are also regulated by iron availability. In this study, we show that transcription of clbA and colibactin production decreased in presence of high iron availability, and this regulation occurred through two pathways: dependent and independent on the two major regulators of iron homeostasis, FUR (Ferric Uptake Regulator) and RyhB. This regulation could allow a fine tuning production of siderophores and colibactin, and give an advantage in the establishment of intestinal tract colonization. The potential role of the colibactin in the establishment of intestinal tract colonization by E. coli constitutes the second part of my work.

Le microbiote intestinal affecte la plupart des processus physiologiques de l’hôte, et plus particulièrement la digestion et le métabolisme. Cependant, les mécanismes moléculaires en jeu restent encore peu connus. Pour répondre à cette question, nous utilisons un modèle gnotobiotique simple : la larve de Drosophile monoassociée à un de ces symbiont naturel : Lactobacillus plantarum. Notre groupe a montré que L. plantarum promeut la croissance larvaire d’individus soumis à une carence en protéines. En effet, les larves monoassociées à L. plantarum se développent bien plus rapidement que des individus axéniques. Ainsi, L. plantarum tempère l’effet délétère de la carence nutritionnelle. Cette amélioration de la croissance repose en partie sur la hausse du niveau d’expression des protéases digestives de l’hôte ainsi que sur la modulation de la voie de signalisation TOR (Target Of Rapamycin) de la Drosophile par les bactéries symbiotiques. Notre travail s’est focalisé sur la recherche d’autres mécanismes génétiques impliqués dans l’interaction entre la Drosophile et L. plantarum au cours de la croissance larvaire. Nos résultats montrent que les variations génomiques naturelles de la Drosophile affectent l’intensité du bénéfice de croissance conféré par L. plantarum. En outre, les bases de notre étude ont permis de mettre en évidence que le microbiote intestinal a la capacité d'agir comme "tampon génétique" en compensant les défauts de croissance causés par le fond génétique des mouches. De plus, L. plantarum permet de diminuer la variation phénotypique de plusieurs caractères de la mouche tels que la croissance, la taille de certains organes et la durée du cycle larvaire. Nous avons également identifié le gène dawdle, codant un ligand de la voie TGF-β, comme acteur de l’interaction Drosophile-L. plantarum. De plus nous avons montré que Dawdle régule les protéases digestives de la Drosophile dans un contexte nutritionnel de carence en protéine, et cette régulation peut-être activatrice ou bien inhibitrice selon l’environnement microbien. / Intestinal microbiota can modulate virtually all aspects of their host physiology, and particularly, digestion and metabolism. However, the molecular mechanisms at play remain largely unknown. To tackle this question, we use a simple gnotobiotic model: Drosophila larvae monoassociated with one of its major natural symbiont, Lactobacillus plantarum. Previous work from our group showed that L. plantarum promotes the juvenile growth of larvae facing a protein scarcity, thereby dampening the deleterious effect of the nutrient deficiency on larval growth. This growth enhancement partially relies on the upregulation of intestinal proteases, as well as on the modulation of the host TOR (Target Of Rapamycin) pathway by the symbionts. My thesis work aimed at unraveling other host genetic mechanisms involved in the interaction between Drosophila and L. plantarum during growth. Our work showed that host natural genomic variations affect the fly physiologic response to L. plantarum. Furthermore, the bases of our work enabled to unveil a novel role of intestinal bacteria, revealing their ability to act as a genetic buffer to compensate the growth impairments due to the fly genetic background. In addition, L. plantarum decreases the phenotypic variations in various host fitness traits (growth, organ size, timing to pupariation) and it also confers robustness to organ patterning. Finally, we showed that the TGF-β ligand, Dawdle plays an important regulatory role on digestive enzymes in a protein-deficient nutritional context, and that this regulation can be inhibitory or activating depending on the microbial environment.

La métagénomique ciblée, étude de la composition et de la diversité des communautés microbiennes présentes dans différents échantillon biologiques sur la base d'un marqueur génomique, a connu un véritable essor lors de cette dernière décennie grâce à l'arrivée du séquençage haut-débit. Faisant appel à des outils de biologie moléculaire et de bioinformatique, elle a été à l’origine de substantiels progrès dans les domaines de l’évolution et de la diversité microbienne. Cependant, de nouvelles problématiques sont apparues avec le séquençage haut-débit : la génération exponentielle de données soulève des problèmes d'analyse bioinformatique, qui doit être adaptée aux plans d'expérience et aux questions biologiques associées. Cette thèse propose des solutions d'amélioration des études de métagénomique ciblée par le développement d'outils et de méthodes innovantes, apportant une meilleure compréhension des biais d'analyse inhérents à de telles études, et une meilleure conception des plans d'expérience. Tout d'abord, une expertise du pipeline d'analyse utilisé en production sur la plate-forme PEGASE-biosciences a été menée. Cette évaluation a révélé la nécessité de mettre en place une méthode d'évaluation formelle de pipelines d'analyses de données de métagénomique ciblée, qui a été développée sur la base de données simulées et réelles, et de métriques d'évaluation adaptées. Cette méthode a été utilisée sur plusieurs pipelines d'analyse couramment utilisés par la communauté, tout comme sur de nouvelles approches d'analyse jamais utilisées dans un tel contexte. Cette évaluation a permis de mieux comprendre les biais du plan d'expérience qui peuvent affecter les résultats et les conclusions biologiques associées. Un de ces biais majeurs est le choix des amorces d'amplification de la cible ; un logiciel de design d'amorces adaptées au plan d'expérience a été spécifiquement développé pour minimiser ce biais. Enfin, des recommandations de montage de plan d'expérience et d'analyse ont été émises afin d'améliorer la robustesse des études de métagénomique ciblée. / Targeted metagenomics is the study of the composition of microbial communities in diverse biological samples, based on the sequencing of a genomic locus. This application has boomed over the last decade thanks to the democratisation of high-throughput sequencing, and has allowed substantial progress in the study of microbial evolution and diversity. However, new problems have emerged with high-throughput sequencing : the exponential generation of data must be properly analyzed with bioinformatics tools fitted to the experimental designs and associated biological questions. This dissertation provides solutions to improve targeted metagenomics studies, by the development of new tools and methods allowing a better understanding of analytical biases, and a better design of experiments. Firstly, an expert assessment of the analytical pipeline used on the PEGASE-biosciences plateform has been performed. This assessment revealed the need of a formal evaluation method of analytical pipelines used for targeted metagenomics analyses. This method has been developed with simulated and real datasets, and adequate evaluation metrics. It has been used on several analytical pipelines commonly used by the scientific community, as well as on new analytical methods which have never been used in such a context before. This evaluation allowed to better understand experimental design biases, which can affect the results and biological conclusions. One of those major biases is the design of amplification primers to target the genomic locus of interest. A primer design software, adaptable to different experimental designs, has been specifically developed to minimize this bias. Finally, analytical guidelines and experimental design recommendations have been formulated to improve targeted metagenomics studies.

L'épithélium intestinal, en constant renouvellement, assure de nombreuses fonctions vitales comme l'absorption des nutriments et le maintien d'une barrière entre le milieu extérieur et l'organisme. L'absorption intestinale des sucres est assurée par de nombreux transporteurs au niveau de l'intestin proximal. Parmi eux, GLUT2, localisé dans les entérocytes et les cellules endocrines de l'intestin, transporte le glucose, le fructose et le galactose. Les cellules L entéroendocrines produisent le GLP-1, un puissant stimulateur de la sécrétion d'insuline en réponse au glucose. L'objectif de ma thèse a été d'élucider le rôle de GLUT2 intestinal dans l'absorption des sucres et la fonction entéroendocrine grâce à l'étude d'un modèle murin spécifiquement invalidé pour ce transporteur dans les cellules épithéliales intestinales. La délétion intestinale de GLUT2 entraîne une malabsorption intestinale modérée des sucres associée à une distribution retardée du glucose aux tissus périphériques. Le retard spatial et temporel de l'absorption des sucres provoque une dysbiose intestinale au profit de bactéries ayant un rôle protecteur de l'homéostasie intestinale. De façon surprenante, l'invalidation de GLUT2 intestinal s'accompagne d'une chute de la densité de cellules L entéroendocrines, sans modification des niveaux plasmatiques de GLP-1. Cette étude met en exergue le rôle primordial de GLUT2 intestinal dans l'absorption des sucres et la fonction endocrine de l'intestin. Elle permet d'envisager le criblage de molécules capables d'inhiber l'activité de GLUT2 intestinal, pour atténuer la prise de poids et limiter les perturbations métaboliques induites par des régimes riches en sucres. / The constantly renewing intestinal epithelium handles various essential functions including nutrient absorption and persistence of a barrier between our internal and external environments. Several transporters mediate sugar absorption in the proximal intestine. Among them, GLUT2, a very efficient glucose, fructose and galactose transporter and receptor, is located at the membranes of enterocytes and enteroendocrine cells. The enteroendocrine L-cells produce GLP-1, a strong activator of glucose-induced insulin secretion. This thesis aimed to further decipher the role of intestinal GLUT2 in sugar absorption and enteroendocrine cell function. To address this question, mice lacking GLUT2 specifically in intestinal epithelial cells have been generated and studied. Intestinal GLUT2 invalidation alters intestinal glucose absorption and delays glucose biodistribution to peripheral tissues. This spatial and temporal sugar absorption delay provokes intestinal dysbiosis, favoring gut microbiota having a protective impact on gut homeostasis. Surprisingly, intestinal GLUT2 deletion leads to a strong loss in enteroendocrine L cell density, with no impact on GLP-1 plasma levels. This study highlights critical roles for GLUT2 in sugar absorption and enteroendocrine cell function management. The use of specific GLUT2 inhibitors could be considered to limit body weight gain and metabolic disorders induced by sugar rich diets.

Les interactions entre l’épithélium et le microbiote jouent un rôle central dans la mise en place et le maintien de l’homéostasie intestinale notamment via la production de facteurs qui influencent le microenvironnement. L’ecto-pantéthéinase épithéliale Vanin-1 (Vnn1) produit du pantothénate (vitB5) et de la cystéamine dans la voie de dégradation du Coenzyme A. Dans des modèles expérimentaux chez la souris nous avons révélé un rôle de Vnn1 dans l’inflammation intestinale, et chez l’homme nous avons décrit la surexpression de VNN1 chez les patients atteints de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI). Afin de comprendre l’impact de l’expression de Vnn1 sur l’homéostasie et l’inflammation intestinale, nous avons généré la souris transgénique ViVA (Villin-Vanin) qui surexprime de façon constitutive Vnn1 sous le contrôle du promoteur Villin dans les cellules épithéliales intestinales. La souris ViVA est protégée de la colite induite au DSS et cette protection est associée à une diminution des dommages épithéliaux plutôt qu’a une réduction de l’inflammation. Une étude en microarrays sur la muqueuse colique micro-disséquée au laser nous a permis d’identifier des signatures géniques témoignant d’une meilleure préservation de l’intégrité de la muqueuse au cours d’une colite induite au DSS chez les souris ViVA; ainsi qu’un meilleur état de santé des colonocytes ViVA à l’état physiologique par rapport à des contrôles. / The interaction between microbiota and the epithelium play a key role in establishing and maintaining intestinal homeostasis by the production of factors influencing the environment. The ecto-pantetheinase Vanin-1 (Vnn1) produces pantothenate (vitB5) and cysteamine in the coenzyme A degradation pathway. Using mouse models, we highlighted the role of Vnn1 in intestinal inflammation and we described the overexpression of VNN1 in IBD patients. Thus, VNN1 is a marker of IBD. To understand the impact of Vnn1 expression on intestinal homeostasis, we developed the ViVA transgenic mouse (Villin-Vanin) constitutively overexpressing Vnn1 under the control of the villin promoter. The ViVA mouse is protected from DSS induced colitis with less epithelial damage rather than a reduction of inflammation. A microarray study on microdissected colonocytes allowed us to identify genes expression signatures associated to the preservation of mucosal integrity in the ViVA mouse under DSS treatment and a better health status on ViVA colonocytes at the basal state.

Le microbiote a un impact majeur sur la physiologie de son hôte, cependant notre compréhension des mécanismes régulant la relation hôte/microbiote reste limitée. Nous utilisons un hôte modèle simple, la Drosophile, afin de répondre à ces questions. Durant mon doctorat, je me suis attaché à une étape particulière du cycle de vie de la Drosophile, sa phase larvaire. Celle-ci constitue sa phase de croissance et est influencée par le contexte nutritionnel. Le microbiote influence également cette étape: l’association avec la bactérie Lactobacillus plantarum tempère les effets de la carence alimentaire en soutenant un taux de croissance élevé et une maturation rapide, en modulant chez l’hôte l’activité de l’hormone Ecdysone et de l’insuline. En retour, L.plantarum bénéficie de l’association, les larvesassurant sa persistance dans la niche (la niche étant le substrat nutritif, les larves et les bactéries associées). Pour caractériser les mécanismes mis en jeu dans ce mutualisme nous avons décrit les réponses transcriptomiques et métaboliques de la larve et avons également étudié les perturbations métaboliques de la niche. Nos résultats mettent en avant l’optimisation de l’extraction des acides aminés du substrat comme facteur clef du mutualisme. L.plantarum active l’expression des protéases intestinales de l’hôte via la voie IMD/NF-κB, et bénéficierait en retour d’une quantité d’acides aminés plus importante assurant sa persistance. Ainsi, nos travaux contribuent à l’effort de compréhension desmécanismes régulant l’interaction hôte/microbiote et pourraient conduire à de nombreuses applications thérapeutiques, notamment dans le cadre de déséquilibres nutritionnels. / Symbiotic bacterial populations (also called the “microbiota”) have a dramatic impact on their host’s physiology. However, our understanding of the mechanisms shaping host/microbes mutualism remains limited. We took advantage of Drosophila tractability to characterize the host’s and the microbial factors engaged in mutualism. During my PhD, I focused on the impact of the microbiota during the Drosophila larval phase, which constitutes its juvenile growth period. Drosophila larval phase is influenced by nutrition, but also by symbiotic microbes: specific association with the bacterium Lactobacillus plantarum buffers the deleterious effects of nutrient scarcity on the host’s juvenile growth, by sustaining greater growth rates and hastening maturation. L.plantarum mediate these effects by modulating the activity of the steroid hormone Ecdysone and the Insulin/Insulin-like Signaling pathway in its host. In return, L.plantarum benefits from Drosophila presence, as larvae ensure its long-term persistence in the niche (the niche being the nutritive substrate, the larvae and the bacteria dwelling on it). To characterize the mechanisms engaged in this mutualistic relationship, we described the host’s transcriptomic and metabolic responses to L.plantarum presence and characterized the metabolic perturbations occurring in the niche. Our results put forward the optimization of amino-acids extraction from the nutritive substrate as a cornerstone of mutualism. L.plantarum activates the expression of the host’s digestive proteases via IMD/NF-κB signaling and would benefit in return from an enhanced AA availability, which would help sustaining its long-term persistence. Altogether, our studies contribute to the understanding of the mechanisms regulating host/microbiota interaction and could lead to numerous therapeutic applications, notably aiming at counteracting the deleterious effects of nutritional imbalances.