Grâce aux avancées de la technologie et nouvelles stratégies OMICS, de nombreuses études se sont intéressées au microbiote vaginal ces dernières années. Elles ont révélé l'impact de ce dernier sur la santé de la femme. En effet, un déséquilibre de la flore vaginale la rend vulnérable, la prédisposant à la vaginose bactérienne ainsi qu’à des complications gynéco-obstétricales sévères. La pathogénèse de la vaginose reste encore méconnue et le traitement classique par antibiothérapie échoue dans plus de 50% des cas. En analysant 50 prélèvements vaginaux provenant de patientes atteintes de vaginose et de femmes saines vivant en France et au Sénégal, nous avons constaté une plus grande diversité bactérienne chez les patientes par rapport aux témoins avec l'augmentation d'espèces telles que Gardnerella vaginalis, Atopobium vaginae ainsi que les procaryotes sensibles à l'oxygène, y compris les Cocci anaérobies à Gram-positif et les Prevotella. Les femmes saines renfermaient plus d’espèces de Lactobacillaceae et de Proteobacteria dans leurs flores. La combinaison de la métagénomique et la culturomique a permis d’identifier un complexe de 11 espèces/genres bactériens associés à la vaginose. L’utilisation de la culturomique a permis d’accroître le répertoire des bactéries humaines avec l’isolement de 27 nouvelles espèces. Le faible taux de recouvrement entre les données de métagénomique et celles de culturomique montre la nécessité de persévérer dans l’isolement des bactéries par culturomique. L’obtention d'isolats permettra d'explorer in vitro les compétitions entre les bactéries et pourrait servir également de matière première pour développer un traitement par bactériothérapie / Over the last decades, thanks to the technologic progresses including advanced molecular techniques and new OMICS strategies, many studies have focused on the vaginal microbiota. Thus, revealing the impact of the vaginal flora on women health. Indeed, the disruption of the vaginal bacterial community makes it prone to bacterial vaginosis and severe obstetrical and gynecological disorders. The pathogenesis of bacterial vaginosis is still unknown, and relapses are very frequent. Conventional treatment with antibiotic therapy fails in more than 50% of cases. The analysis of 50 vaginal samples from bacterial vaginosis patients and healthy women living in France and Senegal, showed a higher bacterial diversity in patients compared to controls with the increase of species such as Gardnerella vaginalis, Atopobium vaginae as well as oxygen-sensitive prokaryotes including Gram-positive anaerobic cocci, and Prevotella spp. Healthy women harbored more Lactobacillaceae species and Proteobacteria in their microbiota. The combination of metagenomics and culturomics has allowed the identification of a complex of 11 bacterial species/genera associated with bacterial vaginosis. The use of the culturomics approach has extended the repertoire of human-associated bacteria, with the isolation of 27 new bacterial species. The low range overlap between metagenomic and culturomics data indicates the need to continue the isolation of bacteria by culturomics. Obtaining isolates will make it possible to explore in vitro the competitions between the bacteria but can also be used as primary material for the development new treatments by bacteriotherapy

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

Un nombre grandissant d’associations entre diverses pathologies humaines et dysbiose intestinale (définie ici comme altération de la composition du microbiote par rapport à sa composition habituelle) sont observées. Parmi les facteurs qui pourraient induire la dysbiose, les bactériophages (dit phages), sont des candidats pertinents par leur fonction prédatrice.L’objectif de la thèse a été de déterminer si les prophages de souches bactériennes du microbiote intestinal humain ont un impact négatif sur la stabilité de leur hôte dans l’intestin. Pour cela, nous avons utilisé des souris sans germes primo-colonisées avec la souche Escherichia coli LF82, puis inoculées soit avec Faecalibacterium prausntizii A2-165, soit avec Roseburia intestinalis L1-82, deux souches appartenant aux espèces dominantes du microbiote intestinal humain. Chacune de ces souches possède deux prophages dans son génome, Lagaffe et Mushu pour F. prausnitzii, Jekyll et Shimadzu pour R. intestinalis. L’impact des prophages a également été étudié lors d’une inflammation intestinale induite au DSS.Pour la combinaison F. prausnitzii/E. coli, aucun des deux prophages de F. prausnitzii n’a d’activité délétère pour son hôte bactérien chez la souris, même durant une inflammation induite au DSS. Afin de mieux caractériser l’ensemble des prophages présents chez cette espèce, une analyse bio-informatique effectuée sur 15 souches de F. prausnitzii a permis de constater que la prévalence de Mushu et Lagaffe était faible, mais aussi de découvrir une remarquable richesse phagique : au total, 18 espèces de prophages répartis en nouveaux 8 genres viraux ont été décrits. Une étude in silico de l’abondance de ces phages dans les viromes intestinaux humains a révélé que des phages du genre ‘Lugh’ et ‘Epona’ sont plus souvent présents et/ou abondants dans les viromes de patients des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) que chez les individus sains. Sachant que les patients atteints de MICI ont une population appauvrie de F. prausnitzii dans leur microbiote, ces observations suggèrent une activité accrue de ces phages pendant la maladie : ils pourraient déclencher ou aggraver la baisse de population de F. prausnitzii dans les patients, participant ainsi à l’aggravation des symptômes des MICI.Avec la combinaison R. intestinalis/E. coli., aucune variation de population ou effet délétère du phage Jekyll n’a pu être observé. En revanche, la population du phage Shimadzu est loin d’être stable. Dans toutes les souris, et même en l’absence d’un traitement au DSS, un mutant virulent de Shimadzu émerge, appelé Shi-vir. Ce mutant lyse massivement la population intestinale de R. intestinalis, menant à un effondrement de la population hôte. La population bactérienne remonte ensuite à son niveau initial grâce à l’émergence de mutants bactériens résistants à l’infection. Cette résistance a essentiellement pour origine l’acquisition d’un espaceur associé au système CRISPR-Cas de type IIC de R. intestinalis, et dirigé contre le phage Shimadzu. Cependant, l’acquisition de cet espaceur ne peut se faire sans qu’une sous-population de R. intestinalis soit préalablement guérie du prophage Shimadzu, sans quoi un tel espaceur tuerait la bactérie.J’ai ainsi démontré qu’un prophage peut déstabiliser sa population hôte dans l’environnement intestinal et créer des dysbioses intestinales transitoires. La pression de sélection qui résulte de l’infection par le phage Shi-vir a permis l’accélération de l’évolution de l’hôte bactérien.En conclusion, une fraction des phages tempérés du microbiote intestinal pourrait avoir un impact négatif sur la stabilité de sa population hôte dans l’environnement intestinal, soit parce le ratio phage/bactérie augmente dans cet environnement (cas des phages Lugh et Epona de F. prausnitzii), soit parce qu’il évolue vers la virulence (cas de Shi-vir chez R. intestinalis) et induit une dysbiose transitoire. / A growing number of associations is observed between various human pathologies and intestinal dysbiosis, here defined as an alteration of the microbiota composition. Among the potential factors inducing dysbiosis, bacteriophages, called phages, are relevant candidates by their predatory function.The aim of the thesis was to determine whether prophages of bacterial strains from the human gut microbiota have a negative impact on the stability of their host in the gut environment. We studied this question by using germ-free mice colonized first with Escherichia coli strain LF82, then inoculated with two bacterial strains belonging to dominant species of the human intestinal microbiota, Faecalibacterium prausnitzii strain A2-165 or Roseburia intestinalis strain L1-82. Each of these strains has two prophages in its genome, Lagaffe and Mushu for F. prausnitzii, Jekyll and Shimadzu for R. intestinalis. The impact of these prophages was also studied during intestinal inflammation using DSS (Dextran Sulfate Sodium)-induced colitis in mice.In mice colonized with F. prausnitzii and E. coli , prophages of F. prausnitzii did not have any deleterious activity for the bacterial host, even during DSS-induced inflammation. In order to better characterize prophages of the F. prausnitzii species, a bioinformatic analysis carried out on 15 strains of F. prausnitzii highlighted that the prevalence of Mushu and Lagaffe was low. However, this analysis revealed also an enormous diversity of phages and we described 18 species of prophages divided into 8 new proposed genera. An in silico study of their abundance in 173 human intestinal viromes revealed that the phage genera 'Lugh' and 'Epona' were more present and/or abundant in viromes of Inflammatory Bowel Disease (IBD) patients compared to healthy subjects. Given that IBD patients have lower populations of F. prausnitzii in their microbiota compared to healthy subjects, our observations suggest an increased activity of these phages during disease. They may trigger or worsen population decline of F. prausnitzii in patients, participating thus to the aggravation of IBD symptomsIn mice colonized with R. intestinalis and E. coli, we did not observe variation of Jekyll population or deleterious effect of this phage on its host. In contrast, the Shimadzu population was not stable. Indeed, even in the absence of DSS treatment we observed in all mice the emergence of a virulent mutant of Shimadzu, called Shi-vir. This mutant massively lysed R. intestinalis, leading to a collapse of the bacterial host population. Then this population rose back to its original level thanks to the emergence of bacterial mutants resistant to the viral infection. This resistance was mainly due to the acquisition of a spacer associated with the CRISPR-Cas type IIC system of R. intestinalis, directed against the Shimadzu phage. However, acquisition of this spacer could not be observed unless the Shimadzu prophage was cured from the strain, showing that this spacer would kill the Shimadzu lysogen.I have shown therefore that a prophage can destabilize its host population in the intestinal environment and create transient intestinal dysbiosis. I have also highlighted that the selection pressure imposed by an ex-temperate phage infection, the Shi-vir phage, has allowed an acceleration of its host evolution.Overall, this work establishes that a fraction of the temperate phages present in intestinal microbiota may impact negatively bacterial population stability, either because the phage/bacteria ratio increases (for the Lugh and Epona phages de F. prausnitzii), or because the temperate phage evolves towards virulence (case of the Shi-vir mutant on R. intestinalis), and induces a transient dysbiosis.

L’obésité et le surpoids sont aujourd’hui des problèmes de santé majeurs au niveau mondial touchant près de 1,9 milliard d’adultes. Cet état physiologique se définit comme une accumulation excessive de masse grasse dans l’organisme avec des conséquences néfastes sur la santé. L’obésité tient son origine d’un déséquilibre de la balance énergétique résultant d’une consommation excessive de calories par rapport aux dépenses énergétiques. En accord avec cette idée, les lipides alimentaires représentent les macronutriments les plus caloriques dont la biodisponibilité est assurée par l’intestin. L’accumulation excessive de ces lipides dans les tissus tel que le foie, le tissu adipeux et les vaisseaux sanguins déclenche une inflammation bas-bruit. Cette inflammation bas-bruit est souvent associée à une augmentation modérée de l’endotoxémie métabolique, c’est-à-dire du taux sanguin des lipopolysaccharides bactériens provenant du microbiote intestinal.Dans un premier temps, les travaux de cette thèse avaient pour objectif de définir la contribution de l’intestin dans la mise en place de cette endotoxémie métabolique à travers le rôle du récepteur CD36. En effet, il est montré que ce récepteur participe à la biodisponibilité des lipides en favorisant leur absorption et la formation des chylomicrons qui véhiculent les lipopolysaccharides. Les données obtenues ont permis de montrer que CD36 participe aux situations d’endotoxémie métabolique en régulant l’écologie microbienne du site d’absorption des lipides alimentaires.Dans un second temps, ces travaux se sont intéressés à la contribution de la réponse inflammatoire dans les mécanismes d’absorption des lipides alimentaires au travers du rôle de l’inflammasome NLRP3. Ils ont permis de montrer que cet inflammasome participe à la digestion et à l’absorption des lipides alimentaires lors d’un régime hyperlipidique obésogène.L’ensemble de ces données permet d’établir le rôle majeur de l’intestin dans la mise en place de l’endotoxémie et des processus inflammatoires conduisant à une situation d’obésité. De plus, le récepteur CD36 et l’inflammasome NLRP3 pourrait constituer des cibles thérapeutiques de choix pour limiter la mise en place de cet état physiologique. / Nowadays, obesity and overweight are major health problems affecting nearly 1.9 billion adults. This physiological state is defined as an excessive accumulation of fat mass in the body with harmful consequences on health. Obesity is caused by a disequilibrium in the energy balance resulting from an excessive calorie consumption in relation to the energy expenditure. According to this concept, dietary fats represent the most caloric macronutrients whose bioavailability is ensured by the intestine. Excessive accumulation of these lipids in tissues such as liver, adipose tissue and blood vessels triggers low-grade inflammation. This low-grade inflammation is often associated with a moderate increase in metabolic endotoxemia, i.e. an increase in the blood level of bacterial lipopolysaccharides coming from the intestinal microbiota.First, the aim of this thesis was to elucidate the contribution of the intestine to the development of the metabolic endotoxemia through the role of the CD36 receptor. Indeed, this receptor participates in the bioavailability of dietary lipids by promoting their absorption and the formation of chylomicrons able to carry the lipopolysaccharides. The data obtained showed that CD36 could participates in metabolic endotoxemia situations by regulating the microbial ecology of the food lipid absorption site.In a second step, this work focused on the contribution of the inflammatory response to the absorption mechanism of dietary lipids through the role of the NLRP3 inflammasome. It showed that this inflammasome is involved in the digestion and absorption of dietary lipids in high-fat diet-induced obesity.The data obtained allow to establish the major role of the intestine in the development of endotoxemia and inflammation during the development of obesity. In addition, the CD36 receptor and the NLRP3 inflammasome may be therapeutic targets to limit the development of this physiological condition.

Le microbiote désigne l'ensemble des microorganismes (bactéries, virus, champignons) vivant dans un environnement spécifique, en particulier chez un hôte (humain, animal ou végétal). La relation symbiotique existant entre le microbiote et son hôte a été mise en évidence dans de nombreux contextes. Le rôle protecteur du microbiote a été démontré chez l'homme, dans diverses pathologies, dont des infections bactériennes. Le microbiote colonise l'ensemble des muqueuses, dont l'intestin, où il est le plus abondant. Bien que le rôle du microbiote intestinal ait été beaucoup décrit, l'existence de bactéries commensales dans les poumons a été mise en évidence plus récemment. D'abord sujette à controverse, l'existence d'un microbiote pulmonaire, dont la composition est distincte de celle de l'intestin, et qui peut être altérée en conditions pathologiques, est maintenant bien établie. Il est également établi que le microbiote d'un organe peut agir sur la physiologie d'autres organes ; ainsi on parle par exemple d'un axe " intestin-poumons " pour désigner l'action de composés solubles produits par le microbiote intestinal, ainsi que de cellules immunitaires ou cytokines de l'intestin, véhiculés par le sang ou la lymphe, sur la physiologie du poumon. Les poumons sont une cible majeure pour la colonisation par des pathogènes. La tuberculose (TB), une inflammation chronique pulmonaire causée par la bactérie Mycobacterium tuberculosis, est encore aujourd'hui la pathologie respiratoire due à un agent étiologique unique la plus meurtrière. A ce jour la complexité des mécanismes mis en jeu pour expliquer la différence de susceptibilité à la TB entre les individus n'est pas encore complètement comprise. Il est proposé que la balance entre virulence de la souche de M. tuberculosis, et statut immunitaire de l'hôte pourrait expliquer l'inégalité entre les individus face au développement de la maladie. Ici nous avons émis l'hypothèse que le microbiote de l'hôte serait un facteur influençant l'interaction hôte-pathogène dans la TB via i) la modulation de l'immunité antituberculeuse et/ou ii) la physiologie (métabolisme, virulence) du pathogène. Mon travail de thèse a permis de montrer que l'élimination du microbiote par un traitement antibiotique à large spectre conduit à une colonisation plus importante des poumons par M.[...] / The microbiota refers to all microorganisms (bacteria, viruses, fungi) living in a specific environment, especially in a host (human, animal or plant). The symbiotic relationship existing between the microbiota and its host has been demonstrated in many contexts. In particular, it is now well-established that the microbiota plays a protective role during different human pathologies, including bacterial infections. The microbiota colonizes all the mucosal membranes of the body; particularly the intestine where it is more abundant. While role of the gut microbiota has already been widely studied, the existence of bacteria in the lungs has been described more recently. Even if at first controversial, the existence of a pulmonary microbiota, whose composition is distinct from that of the intestine, and which can be altered in pathological conditions, is now well established. It is also well-established that the microbiota of an organ can act on the physiology of other organs; for instance, a "gut-lungs" axis is used to designate the action of soluble compounds produced by the intestinal microbiota, as well as immunes cells or cytokines from the gut, carried by the blood or the lymph, on the physiology of the lung. The lungs are one of the major colonization site for different pathogens. Tuberculosis (TB), a chronic pulmonary inflammation caused by the bacteria Mycobacterium tuberculosis, is still today the most lethal respiratory disease due to a single etiological agent. To date, the complexity of the mechanisms explaining the difference in susceptibility to TB between individuals has not been fully understood yet. It has been suggested that the balance between virulence of the strain of M. [...]

L'impact des graisses alimentaires sur la santé, notamment dans les troubles métaboliques tels que le diabète de type 2 (DT2), varie en fonction du type de graisse consommée, enparticulier les acides gras trans industriels (AGTI) et les acides gras trans ruminants (AGTR). Alors que les AGTI, tels que l'acide élaïdique (EA) présent dans les huiles végétales hydrogénées, ont été associés à des résultats métaboliques défavorables, notamment la résistance à l'insuline et l'inflammation des preuves émergentes suggèrent que la consommation d'AGTR, tels que l'acide trans-palmitoléique (TPA) présent dans les produits laitiers et la viande de ruminants, pourrait offrir des bénéfices pour la santé, comme une amélioration de la sensibilité à l'insuline. Cependant, les mécanismes exacts sous-jacents à ces effets restent peu clairs. De plus, la perception sensorielle des graisses influence les préférences alimentaires, ce qui peut affecter les choix alimentaires et les résultats de santé métabolique. L'étude des préférences gustatives entre différents types d'AGT peut fournir des informations sur leurs effets physiologiques et orienter les stratégies pour atténuer les facteurs de risque métabolique. Cette thèse vise à explorer les implications métaboliques des AGTI et des AGTR sur l'expression génique, la composition du microbiome et les profils métaboliques. En utilisant des méthodologies novatrices telles que les nano-vésicules lipidiques pour la délivrance d'AGT et les systèmes IntelliCage® pour les évaluations des préférences gustatives, cette étude cherche à élucider les mécanismes sous-jacents des réponses métaboliques médiées par les AGT et à évaluer leur impact sur les facteurs de risque de DT2. L'hypothèse suggère que la consommation d'AGTR peut conférer des bénéfices métaboliques par rapport aux AGTI, comme en témoignent les modifications des profils omiques, de la composition du microbiome et des métabolites. En enquêtant de manière approfondie sur l'interaction entre les matières grasses alimentaires, la perception du goût et la santé métabolique, cette recherche vise à contribuer à l'amélioration de notre compréhension des stratégies alimentaires pour la prévention et la gestion des troubles métaboliques. Pour l'étude des préférences des graisses alimentaire, vingt-quatre souris femelles C57BL/6 ont été identifiées par micro-puce et logées dans des IntelliCages®. Des AGT nano-encapsulés ou de la lécithine ont été ajoutés à leur eau de boisson en plus d'un régime alimentaire normal. L'étude a duré cinq semaines, au cours desquelles les souris ont été exposées à diverses eaux et AGT/lécithine. Des mesures hebdomadaires des poids des souris, des visites dans les coins, des piquages de nez (NP) et des nombres de léchages ont été enregistrées. Dans les études sur l'expression génique et le microbiome/les métabolites, des souris male C57BL/6 ont été utilisées. Vingt souris ont été réparties en quatre groupes pour l'étude de l'expression génique, tandis que quarante souris ont été divisées également en quatre groupes pour l'étude du microbiome/ des métabolites. Différentes formulations ont été administrées via l'eau de boisson pendant 28 jours : nano-vésicules de lécithine, nano-vésicules contenant de la lécithine avec de l'EA ou du TPA (86:14 p/p), ou de l'eau (témoin), en plus d'un régime alimentaire riche en matières grasses (18% de calories provenant des matières grasses). Des mesures de poids corporel ont été prises tout au long de l'étude, et des échantillons de sang et de selles ont été prélevés le jour 28 pour l'analyse. Les phospholipides plasmatiques ont été analysés par chromatographie en phase gazeuse (GC) dans l'étude de l'expression génique, tandis que l'ARN total a été extrait à partir d'échantillons de tissu adipeux et séquencé. Des échantillons de matières fécales et des poids d'animaux ont été collectés les jours 0, 7 et 28 pour l'étude du microbiome/ des métabolites. Les échantillons de matières fécales ont été soumis à un séquençage de l'ARNr 16S pour le profilage du microbiome intestinal et à une analyse GC/MS pour les concentrations de métabolites fécaux. L'étude a assuré une teneur en AGT stable dans les formulations et une taille de gouttelettes d'émulsion optimisée pour une préférence accrue. Les souris ont montré des préférences similaires pour les vésicules d'AGT nano-encapsulées et celles de lécithine seule, indiquant une préférence générale pour les graisses alimentaires. L'analyse de l'expression génique a révélé des altérations distinctes dans les transcriptomes des tissus adipeux, le TPA induisant des changements dans les voies del'inflammation et du métabolisme du glucose par rapport à l'EA. La consommation de TPA a régulé à la hausse les gènes associés aux réponses immunitaires innées, potentiellement bénéfiques dans la défense de l'hôte. Plus spécifiquement, des voies telles que la signalisation de l'Interleukine-17 (Il-17) et du TNF ont été affectées, suggérant des impacts sur le métabolisme du glucose. De même, l'analyse du microbiome et des métabolites fécaux a démontré des effets différentiels de l'EA et du TPA sur le métabolisme du glucose, la consommation de TPA étant associée à des changements bénéfiques dans les taxons microbiens tels qu'une diminution de Staphylococcus et une augmentation des niveaux d'acides gras à chaine courte (AGCCs), y compris l'acide butyrique et l'acide propionique. Ces résultats suggèrent que le TPA pourrait offrir de plus grands avantages métaboliques que l'EA, soulignant l'importance de comprendre les effets divers des AGT sur la santé métabolique. Étant donné les préférences en matières grasses comparables observées pour le TPA et l'EA, substituer l'EA par le TPA pourrait potentiellement conférer des avantages dans le contexte du DT2. / The impact of dietary fat on health, particularly in metabolic disorders like type 2 diabetes (T2D), varies depending on the type of fat consumed, notably industrial trans fatty acids (I-TFA) and ruminant trans fatty acids (R-TFA). While I-TFA such as elaidic acid (EA), found in hydrogenated vegetable oils, has been linked to adverse metabolic outcomes, including insulin resistance and inflammation, emerging evidence suggests potential health benefits from R-TFA intake such as trans palmitoleic acid (TPA) found in dairy products and meatfrom ruminant animals, including improved insulin sensitivity. However, the exact mechanisms underlying these effects remain unclear. Additionally, the sensory perception of fats influences food preferences, potentially affecting dietary choices and metabolic health outcomes. Investigating taste preferences between different types of TFAs can provide insights into their physiological effects and inform strategies for mitigating metabolic risk factors. This thesis aims to explore the metabolic implications of of I-TFA and R-TFA on gene expression, microbiome composition, and metabolite profiles. Utilizing novel methodologies such as lipid nanovesicles for TFA delivery and IntelliCage® systems for taste preference assessments, this study seeks to elucidate the mechanisms underlying TFA-mediated metabolic responses and evaluate their impact on T2D risk factors. The hypothesis suggests that R-TFA intake may confer metabolic benefits compared to I-TFA, as evidenced by alterations in omics profiles, microbiome, and metabolite composition. By comprehensively investigating the interplay between dietary fats, taste perception, and metabolic health, this research aims to contribute to our understanding of dietary strategies for preventing and managing metabolic disorders. For the fat preference study, twenty-four female C57BL/6 mice were microchipped and housed in IntelliCages®. Nano-encapsulated TFA or lecithin were added to their drinking water alongside a normal diet. The study lasted five weeks, during which mice experienced various water and TFA/lecithin exposures. Weekly measurements of mouse weights, corner visits, nose pokes (NP), and lick numbers were recorded to measure preference for each corner. In both the gene expression and microbiome/metabolite studies, C57BL/6 mice were utilized. Twenty mice were allocated to four groups for the gene expression study, while forty mice were divided equally into four groups for the microbiome/metabolite study. Different formulations were administered via drinking water over 28 days: lecithin nanovesicles, nanovesicles containing lecithin with EA or TPA (86:14 w/w), or water (control), alongside a regular fat diet (18% calories from fat). Body weight measurements were taken throughout, and samples were collected on day 28 for analysis. Plasma phospholipids were analyzed via gas chromatography in the gene expression study, while total RNA was extracted from adipose tissue samples and sequenced. Fecal samples and animal weights were collected on days 0, 7, and 28 for the microbiome/metabolite study. Fecal samples were subjected to 16S rRNA sequencing for gut microbiome profiling and GC/MS analysis for fecal metabolite concentrations. Mice showed similar preferences for TFA vesicles and blank lecithin vesicles, indicating a general preference for dietary fat. Gene expression analysis revealed distinct alterations in adipose tissue transcriptomes, with TPA inducing changes in inflammation and glucose metabolism pathways compared to EA. TPA intake upregulated genes associated with innate immune responses, potentially beneficial in host defense. Similarly, microbiome and fecal metabolite analysis demonstrated differential effects of EA and TPA on glucose metabolism, with TPA intake associated with beneficial shifts in microbial taxa such as decreased Staphylococcus and increased short chain fatty acids (SCFA) levels, including butyric and propionic acids. These findings suggest that TPA may offer greater metabolic benefits than EA, emphasizing the importance of understanding TFA's diverse effects on metabolic health. Given the comparable fat preferences observed for TPA and EA, substituting EA with TPA could potentially confer benefits in the context of T2D.

Le microbiote intestinal, c'est-à-dire l'ensemble des micro-organismes résidant dans l'intestin, a un impact majeur sur la santé de l'hôte. Certains d'entre eux sont notamment impliqués dans l'apparition et la progression du cancer colorectal (CCR). Le CCR est responsable de 700 000 décès par an dans le monde, ce qui en fait la quatrième cause de mortalité par cancer : un Canadien sur 13 et une Canadienne sur 16 seront touchés par le CCR au cours de leur vie. Il a été démontré que l'apparition du cancer colorectal peut être favorisée par des facteurs alimentaires, en raison de leur influence sur la composition du microbiote intestinal. En outre, l'utilisation fréquente d'antibiotiques est une source majeure de perturbation de l'écosystème intestinal. Le rôle du microbiote intestinal dans l'apparition possible et la promotion du CCR est une question dont les mécanismes ne sont encore que partiellement compris. Il a été démontré que les bactéries pathogènes se développent dans un environnement riche en fer via l’augmentation de leur virulence. Les patients atteints de CCR reçoivent souvent des suppléments de fer par voie orale pour traiter l'anémie liée au CCR, une affection très répandue dans cette population. En outre, lors de l'ablation chirurgicale du CCR, des antibiotiques oraux sont administrés pour réduire le risque d'infection, ce qui entraîne une réduction de la quantité de micro-organismes dans l'intestin. Plus généralement, une proportion importante de la population mondiale reçoit des suppléments de fer et l'utilisation d'antibiotiques est fréquente. Par conséquent, le microbiote intestinal est fréquemment soumis à des perturbations qui peuvent être délétères. L'objectif de ce travail était d'étudier le rôle du fer sur la cancérogénicité du côlon à travers l'hypothèse d'un effet médié par le microbiote intestinal. Le travail présenté démontre dans un modèle de souris, qu'en cas de supplémentation orale en fer après un traitement antibiotique, il y a une augmentation significative de 3 espèces bactériennes et de 4 fonctions microbiennes connues pour favoriser l'inflammation intestinale et/ou le CCR. En outre, il y a eu une diminution de la concentration fécale de butyrate, un produit de la fermentation microbienne, essentiel pour la santé intestinale et pour l'inhibition de la prolifération des cellules du CCR. Dans une deuxième série d'expériences, des souris ApcMin/+, un modèle murin de polypose intestinale, ont été soumises à un régime riche ou pauvre en fer. Il a été démontré que la carcinogenèse colorectale dépendait du microbiote intestinal. Plus précisément, les souris ApcMin/+ précolonisées avec le microbiote intestinal de patients atteints de CCR, mais pas avec des contrôles sains ou murin, ont montré une progression accélérée du CCR dans le groupe recevant un supplément de fer par voie orale. En particulier, les souris précolonisées avec le microbiote intestinal de patients atteints de CCR ont développé davantage de tumeurs coliques de plus grande taille, une prolifération accélérée des cellules épithéliales et des carcinomes invasifs lorsqu'elles étaient supplémentées en fer. Ces effets s'accompagnent d'une diminution unique de l'abondance des bactéries bénéfiques. Ces modifications de la composition du microbiote intestinal en réponse au fer ont entraîné des changements délétères spécifiques dans les fonctions microbiennes intestinales liées à la progression et à l'initiation du CCR, ainsi qu'une diminution de la concentration de butyrate dans les selles. De plus, afin de démontrer un lien de cause à effet entre la promotion du CCR observée lors de la supplémentation orale en fer et l'abondance réduite des espèces bactériennes bénéfiques précédemment identifiées, des souris ApcMin/+précolonisées avec le microbiote intestinal de patients atteints de CCR ont été hebdomadairement supplémentées par voie orale. Ces interventions ont permis de réduire l'effet cancérigène sur le côlon d'une supplémentation orale en fer, par rapport à des souris non supplémentées nourries avec le même régime riche en fer, via l’augmentation de la concentration fécale en acides gras à chaine courte. Enfin, ces travaux ont permis de développer un outil bio-informatique, destiné à tous les chercheurs voulant représenter et analyser les données du microbiote. Il répond au besoin de permettre aux chercheurs, même ceux qui ne sont pas formés à la bio-informatique ou à l'analyse du microbiote, de produire des représentations graphiques de la composition du microbiote. Ces graphiques sont faciles à produire, prêts à être publiés et contiennent des informations utiles pour comprendre la dynamique du microbiote. De plus, un outil statistique spécialisé dans l'analyse des variations de l'abondance des communautés microbiennes est directement inclus, et les différences sont mises en évidence dans le graphique. En résumé, nous avons démontré qu'une supplémentation orale en fer chez des modèles de souris induit un changement délétère, pro-cancérigène, de la composition et de la fonction du microbiote intestinal qui dépendent du microbiote intestinal initial. Ces changements induits par le fer conduisent à une diminution des bactéries protectrices et des métabolites bactériens, induisant une augmentation de la carcinogenèse colorectale dans le modèle de souris ApcMin/+ précolonisées avec le microbiote intestinal CCR. Enfin, des outils d'analyse et de représentation du microbiote intestinal ont été développés et rendus accessibles. / The gut microbiota, i.e. all the microorganisms residing in the gut, have a major impact on host health. In particular, some of them are implicated in the onset and progression of colorectal cancer (CRC). CRC is responsible for 700,000 deaths a year worldwide, making it the 4th leading cause of cancer mortality: one out of 13 Canadian men and one out of 16 Canadian women will be affected by CRC during their lifetime. It has been shown that the onset of CRC can be promoted by dietary factors, through their influences on the composition of the gut microbiota. Furthermore, the frequent use of antibiotics is a major source of disturbance on the intestinal ecosystem. The mechanisms by which the gut microbiota may contribute to the onset and progression of the CRC remain only partially understood. It has been shown that pathogenic bacteria thrive in an iron-rich environment by increasing their virulence. CRC patients are often given oral iron supplementation to treat the CRC-related anemia, a highly prevalent condition in this population. Moreover, when CRC is surgically removed, oral antibiotics are given to reduce the risk of infection, leading to a reduction in the amount of microorganisms within the gut. More generally, a significant proportion of the world's population receives oral iron supplementation, and antibiotic use is frequent. As a result, the gut microbiota is frequently subject to perturbations that may be deleterious. By this work, the aim was to investigate the role of iron on colonic carcinogenicity through the hypothesis of a gut microbiota mediated effect. The presented work demonstrated, in a wild-type (WT) mouse model, that in the occurrence of oral iron supplementation after antibiotic treatment, there was a significant increase in 3 bacterial species and 4 microbial functions known to promote intestinal inflammation and/or CRC. Furthermore, there was a decrease in the fecal concentration of butyrate, a product of microbial fermentation, essential for intestinal health and for the inhibition of the CRC cell proliferation. In a second set of experiments, ApcMin/+ mice, a murine model of intestinal polyposis, were subjected to an iron-rich or iron-sufficient diet. A gut microbiota-dependent response in colonic carcinogenesis was demonstrated. Specifically, ApcMin/+ mice pre-colonized with gut microbiota from CRC patients, but not with healthy controls or murine gut microbiota, showed an accelerated cancer progression among the oral iron supplementation group. In particular, the mice pre-colonized with the CRC gut microbiota developed more colonic tumors of greater size, accelerated epithelial cell proliferation and invasive carcinomas when iron supplemented. These effects were accompanied with a unique decrease in the abundance of beneficial bacteria. These gut microbiota dependant changes in gut microbiota composition in response to iron led to specific deleterious shifts in gut microbial functions related to CRC progression and initiation, as well as a decrease in fecal butyrate concentration. Moreover, in order to demonstrate a causal link between the promotion of CRC observed during oral iron supplementation and the reduced abundance of the beneficial bacterial species previously identified, pre-colonized ApcMin/+ mice with gut microbiota from CRC patients were weekly orally supplemented. These interventions were able to reduce the colonic carcinogenicity effect of oral iron supplementation, comparatively to unsupplemented mice fed the same iron rich diet, through increased fecal short-chain-fatty-acids concentrations. Finally, these works allowed to develop a bioinformatic tool, intended for all researchers looking for representing and analyzing microbiota data. It fills the gap of allowing researchers, even the one not trained on bioinformatics or microbiota analysis, to produce graphical representations of microbiota composition. These graphs are easy to produce, publication-ready, and contain information useful for understanding the dynamics of the microbiota. In addition, a statistical tool specialized in the analysis of variations in microbial community abundance is directly included, and differences are highlighted within the graph. In summary, we have demonstrated that oral iron supplementation in mice models induces a deleterious, pro-carcinogenic, shift of the gut microbiota composition and function that are gut microbiota dependant. These iron-induced changes lead to decreased of protective bacteria and bacterial metabolites, inducing an increase in colorectal carcinogenesis in the ApcMin/+ mouse model pre-colonized with CRC gut microbiota. Finally, tools for analysis and representation of the gut microbiota have been developed and made accessible.

Le déoxynivalénol (DON) est une mycotoxine qui contamine la plupart des cultures de céréales dans toutes les régions du monde. Capable de résister aux procédés de transformation subies par les céréales, le DON peut se retrouver alors, à l'état de contaminants dans les matières premières (céréales) ainsi que dans les denrées alimentaires transformées destinées à l'Homme (pâtes, pain, bières) et à l'animal (granulés) à des concentrations supérieures aux limites règlementaires. Malgré les efforts de recherche pour caractériser les multiples aspects de l'impact d'une contamination par le DON, les effets bactériologiques de cette mycotoxine n'étaient pas encore documentés chez l'Homme. L'Agence Nationale de Sécurité Sanitaire (Anses), dans le cadre de sa mission de protection du consommateur, a donc souhaité évaluer l'impact d'une contamination au DON sur le microbiote intestinal humain (MIH). Dans cette étude, nous avons d'abord évalué la cinétique du DON chez le porc et chez le rat, puis nous avons utilisé un modèle de rats à flore humanisée pour évaluer l'impact d'une exposition sub-chronique de la mycotoxine sur la composition du MIH. Le DON est un contaminant rapidement distribué et éliminé. Au sein du tractus digestif, il entraine des changements bactériologiques significatifs chez certains principaux groupes bactériens composant le MIH. Cette étude apporte des données complémentaires à l'analyse du risque lié à l'exposition du DON chez l'Homme et montre l'intérêt des modèles animaux étudiés dans des scénarii particuliers d'exposition au DON.

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Récemment, les microbiotes pulmonaires bactériens d’un nombre très limité de patients atteints de mucoviscidose et de pneumopathies acquises sous ventilation mécanique (PAVM) ont été étudiés en utilisant l'amplification du gène 16S rDNA bactérien suivie par la construction de librairies de clones et différentes approches de séquençage. Ces études ont montré que la population microbienne de patients atteints de maladies respiratoires était plus diversifiée que prévue. Dans l'étude actuelle, nous utilisons une approche comparable pour identifier exhaustivement les agents pathogènes (bactéries, virus, et champignons) composant le microbiote pulmonaire associé aux pneumopathies développées en unités de réanimation. L'étude a inclus des patients admis en réanimation et présentant des formes de pneumopathies acquises sous ventilation mécanique (n = 106), de pneumopathies communautaires (n = 32), de pneumopathies nosocomiales sans ventilation mécanique (n = 22) et de pneumopathies d’aspiration (n = 25). Une cohorte de 25 patients admis en réanimation et ne présentant pas de symptômes de pneumopathie a été étudiée comme contrôle. Cette première partie du travail amènera ainsi à réaliser un catalogue exhaustif des agents de pneumopathies nosocomiales ; à connaître la prévalence des agents identifiés et d’identifier les co-infections fréquemment observées, et surtout à vérifier si ces agents peuvent être identifiés ou pas dans les prélèvements respiratoires profonds de patients non symptomatiques. Pour réaliser cette partie du travail, des séries de prélèvements, incluant des prélèvements de lavage broncho-alvéolaire (LBA), des prélèvements de sang et d'urine ont été étudiés. Ces prélèvements ont été testés par des moyens d’identification moléculaire moderne basés sur l’amplification de gènes conservés (gènes16S rDNA des bactéries et gène 18S rDNA des champignons) suivie par clonage et séquençage à grande échelle. D’autres pathogènes atypiques sont ciblés par des tests de PCR avec utilisation d’amorces spécifiques. Nous avons également inclus la culture, la co-culture d’amibes, la détection sérologique d'anticorps dirigés contre des agents sélectionnés et des tests d'antigène urinaire, afin de comparer ces tests de routine aux approches moléculaires. Comme résultats, les tests moléculaires nous ont permis d’identifier un vaste répertoire de 160 espèces bactériennes dont 73 n'ont jamais été précédemment rapportées à l’étiologie des pneumopathies. En outre, nous avons trouvé 37 phylotypes bactériens potentiellement nouveaux. Nous avons également identifié 24 espèces de champignons dont 6 n'ont pas été précédemment rapportées à l’étiologie des pneumopathies, 7 virus et étonnamment 6 espèces de plantes. De plus, certains agents pathogènes considérés comme typiques aux pneumopathies nosocomiales tels que Pseudomonas aeruginosa et des Streptococci ont été détectés chez les contrôles comme chez les patients. Cet étonnant résultat souligne l'existence d'un noyau de microbiote pulmonaire.Dans un deuxième travail, faisant suite aux travaux effectués dans notre laboratoire et qui ont pu mettre en évidence que 19% des pneumopathies nosocomiales étaient déterminées par des microorganismes associés aux amibes (MAAs) de l’eau préalablement ignorés ou négligés, nous avons utilisé un test d'immunofluorescence multiplexe pour tester la prévalence des anticorps contre les MAAs dans le sang de patients admis en réanimation et atteints de pneumopathies et la comparer à la prévalence au moment de l'admission. Comme résultat, nous démontrons que certains MAAs peuvent être plus fréquemment détectés après des épisodes de pneumopathies nosocomiales que lors de l’admission. En outre, la réponse immunitaire aux MAAs semble augmenter lorsque le séjour en réanimation est prolongé. Enfin, nous avons mis au point une stratégie de metagénomique pour tester les prélévements pour lesquels aucune étiologie n’a été retrouvée. [...] / Recently, bacterial microbiota from a limited number of patients with cystic fibrosis and ventilator-associated pneumonia (VAP) was studied using 16S rDNA gene amplification followed by clone libraries construction and sequencing. These studies have showed that the microbial population of patients with respiratory infections was more diverse than expected. In the current study, we use a similar approach to identify exhaustively the pathogens (bacteria, viruses, and fungi) comprising the microbiota associated with episodes of pneumonia developed in the intensive care units (ICU). Our study included patients admitted to ICUswith with episodes of ventilator-associated pneumonia (n = 106), community-acquired pneumonia (n = 32), nosocomial pneumonia without mechanical ventilation (n = 22) and aspiration pneumonia (n = 25). A cohort of 25 patients admitted to ICUs without symptoms of pneumonia were studied as controls. This first part of the work enables to prepare an exhaustive repertoire of nosocomial pneumonia pathogenes; to know the prevalence of the pathogens identified and to identify co-infections frequently observed, and especially to ascertain whether these agents can be identified or not in the respiratory samples of patients without symptoms of pneumonia. To perform this part of work, series of samples, including bronchoalveolar lavage (BAL) samples, blood samples and urine samples were collected. These samples were tested by means of modern molecular tools based on the amplification of conserved genes (bacterial 16S rDNA and fungal 18S rDNA genes), followed by highthroutput cloning and sequencing. The atypical pathogens are targeted by PCR tests using specific primers and probes. We also included culture, amoeba co-culture, serological detection of antibodies against selected agents and urinary antigen testing, to compare these routine tests to molecular approaches. Based on molecular testing, we identified a wide repertoire of 160 bacterial species of which 73 were never previously reported in pneumonia samples. Moreover, we found 37 putative new bacterial phylotypes. We also identified 24 fungal species of which 6 have not been previously reported in pneumonia, 7 viruses and surprisingly 6 plant species. Some pathogens considered being typical for ICU pneumonia such as Pseudomonas aeruginosa and Streptococcus species may be detected as commonly in controls as in pneumonia patients which strikingly highlight the existence of a core of pulmonary microbiota.In a second work, following previous works performed in our laboratory which were able to show that 19% of nosocomial pneumonia were determined by micro-organisms associated to amoebae (AAMs) previously ignored or neglected, we used a recent test based on multiplex serology to test for the prevalence of antibodies against the AAMs in the blood of patients admitted to ICU and developed episodes of pneumonia and compare it to the prevalence at the time of admission (controls). As a result, we demonstrate that some AAMs may be more frequently detected after episodes of nosocomial pneumonia than at the admission. In addition, the immune response to AAMS appears to increase when the ICU stay is prolonged.Finally, in order to explore samples for which no microbial aetiology was found, we have developed a subtractive hybridization metagenomic strategy and tested it on different clinical samples. The sensitivity of this strategy was also evaluated. We have demonstrated that our method, based on the detection of DNA and RNA of microorganisms in a single test, allows sensitive detection of different types of microorganisms.