L’obésité est devenue une véritable épidémie mondiale qui résulte principalement de la surnutrition mais peut également avoir une origine iatrogène, par la prise au long cours de glucocorticoïdes (GC). Le but de ce travail a été d’identifier les mécanismes impliqués dans la survenue et dans le développement de l’obésité nutritionnelle et induite par les GC. Le modèle d’obésité induite par un régime hyperlipidique a permis de caractériser des perturbations intestinales associées: une capacité d’absorption des acides aminés élevée, un temps de transit ralenti et une perméabilité intestinale augmentée ainsi qu’une flore intestinale altérée qui pourraient concourir à moduler la balance azotée et énergétique.Parallèlement, le second modèle de diabète et d’obésité cortico-induits a révélé des effets différentiels des GCs selon les dépôts adipeux : une hyperplasie adipocytaire et une invasion précoce des macrophages spécifiquement au niveau viscéral ainsi qu’une polarisation macrophagique distincte entre les dépôts viscéraux et sous-cutanés. L’accumulation des macrophages viscéraux est responsable tout au moins partiellement de l’insulino-résistance induite par les GC. D’autre part, en terme d’homéostasie glucidique, le traitement par GC provoque des réponses différentes sur deux fonds génétiques distincts ce qui s’explique par une adaptation pancréatique souche-dépendante. L’ensemble de ce travail met en exergue différents mécanismes d’adaptation des organes périphériques à l’obésité. / Obesity becomes a worldwide epidemic due to over-nutrition, but also to drug treatments, particularly glucocorticoids (GCs). The aim of this work was to identify the mechanisms involved in obesity induced by high-fat diet or by GCs. High-fat diet-induced obesity model was used to characterize intestinal disturbances: an elevated amino acids absorption capacity, a delayed transit time and an increased intestinal permeability and an altered gut microbiota, which can further modulate nitrogen and energy balance. Meanwhile, GC-induced obesity model revealed differential effects of GCs on fat depots. Adipogenesis and an early increased macrophage infiltration were restricted to visceral adipose tissue with a differential macrophage polarization between visceral and subcutaneous fat pads. Visceral macrophage infiltration was responsible for GC-induced insulin resistance. Moreover, GC exposure resulted in opposite phenotypes of glucose metabolism in two distinct genetic murine backgrounds that could be explained by a strain-dependent pancreatic adaptation. Taken together, our work highlights adaptive mechanisms of peripheral organs during obesity.

Dans le contexte de l'antibiorésistance, l'objet de ce doctorat vise à évaluer l'impact d'antibiotiques sur le microbiote intestinal de porcelets. La colistine et le ceftiofur, pour lesquels les résistances incluent essentiellement et respectivement mutations chromosomiques et gènes plasmidiques, ont été utilisés. La colistine a significativement réduit la population des entérobactéries, mais aucun E. coli résistant n'a été détecté. L'administration de ceftiofur a eu un impact limité sur les populations bactériennes composant l'écosystème digestif mais a conduit à une forte sélection et à la diffusion d'un gène plasmidique codant pour une bêta-lactamase à spectre étendu. Puis, dans le cadre de la réglementation visant à diminuer l'expérimentation animale, un modèle in vitro colique porcin, nommé PigutIVM, a été mis au point afin de simuler l'environnement digestif du porcelet et a permis de confirmer, in vitro, l'effet observé in vivo de la colistine sur le microbiote. Cet outil a ensuite été utilisé pour évaluer l'impact d'un probiotique, Saccharomyces cerevisiae, comme alternative aux antibiotiques. Le modèle PigutIVM devrait se positionner comme un outil de prédiction pertinent dans les domaines d'investigation aussi bien nutritionnels que pharmacologiques. / In the context of antibiotic resistance, the aim of the current PhD work is to assess the impact of antibiotics on intestinal microbiota of piglets. Two antibiotics i.e. colistin and ceftiofur, for which the main resistances include respectively chromosomal mutations and plasmid genes have been used. Colistin significantly reduced the population of Enterobacteriaceae, but there was no selection of resistant E. coli. The administration of ceftiofur had a limited impact on the bacterial populations that make up the digestive ecosystem but it led to strong selection and dissemination of a plasmid gene encoding an extended-spectrum beta-lactamase. Then, in the framework of regulations to reduce animal testing, an in vitro model of colonic pig named PigutIVM was developed in order to simulate the digestive environment of the piglet and then check the effect of colistin on the microbiota simulated in PigutIVM in vitro. Therefore both the approaches i.e. in vivo and in vitro were compared in order to check the effect of colistin on intestinal microbiota of piglets. This tool was then used to evaluate the impact of a probiotic i.e. Saccharomyces cerevisiae, as alternative to antibiotics. Therefore we assume that this PigutIVM model should be positioned as a relevant predictive tool in the fields of nutritional and pharmacological investigations.

La fermentation des fibres alimentaires est l’une des fonctions majeures du microbiote intestinal humain. Les bactéries fibrolytiques synthétisent un grand nombre d’enzymes, appelées Glycoside Hydrolases (GH), indispensables à la déconstruction de la grande variété structurelle des polysaccharides pariétaux que nous ingérons. Au cours de ce travail, nous avons exploré, grâce à une approche de métagénomique fonctionnelle, l’organisation et les propriétés des systèmes enzymatiques bactériens impliqués dans la dégradation des glycanes de parois végétales dans l’intestin humain.En premier lieu, nous avons cherché à déterminer si les bactéries de la muqueuse iléale étaient capables de dégrader les fibres pariétales dans un contexte sain. Cette fonction étant généralement décrite pour le microbiote colique par extrapolation de travaux menés à partir de selles humaines, nos connaissances de la dégradation des fibres dans la partie haute du tractus digestif sont donc très limitées. Un total de 20 000 clones issus du métagénome bactérien d’une partie saine de la muqueuse iléale d’un individu a été criblé pour des activités de dégradation de la carboxymethylcellulose et du xylane, deux substrats modèles des polysaccharides pariétaux. Douze clones métagénomiques positifs nous ont permis de mettre en évidence un arsenal de gènes bactériens codant pour des GH et d’autres protéines impliquées dans le métabolisme des fibres alimentaires dont certains organisés en PUL (Polysaccharide Utilization Loci), des clusters de gènes spécialisés dans la dégradation des polysaccharides complexes. Ces gènes proviennent de chromosomes bactériens assignés au genre Bacteroides ou à des espèces de Clostridiales, et codent pour des enzymes capables de dégrader également des β-glucanes à liaisons mixtes. L’étude de la prévalence de ces gènes dans les métagénomes de référence indique que plusieurs d’entre eux proviendraient de souches bactériennes plutôt spécifiques de la muqueuse iléale. De plus, certaines enzymes présentent des propriétés inédites potentiellement intéressantes dans le domaine biotechnologique. Nos recherches ont donc permis de revisiter la fonction fibrolytique du microbiote intestinal chez l’Homme et de proposer une localisation de cette fonction dès l’intestin grêle.Dans un second temps, en utilisant une approche méthodologique similaire, nous avons étudié la capacité du microbiote fécal d’un individu obèse à dégrader des polysaccharides pariétaux complexes, en général moins consommés par les individus obèses. Au total, nous avons identifié 50 clones appartenant à 14 espèces bactériennes des phyla suivants : Bacteroidetes, Firmicutes et Actinobacteria. Les inserts métagénomiques portent des gènes codant pour différentes familles de GH, impliquées dans la dégradation des polysaccharides d’intérêt. Les premières analyses de la prévalence de ces gènes chez plus d’une centaine d’individus (obèses ou non), par interrogations des catalogues de gènes microbiens de référence, suggèrent des associations avec le statut phénotypique « obèse ». / Among the crucial functions of the intestinal microbiota, extracting energy from food such as dietary fibres is of major importance. Facing the huge diversity of incoming complex carbohydrates, the fibrolytic bacteria synthesize a set of diversified Carbohydrate-Active Enzymes (CAZymes) including Glycoside Hydrolases (GH) that specifically disrupt complex polysaccharides. Here, using functional metagenomic approaches, we explored the organization and properties of bacterial enzymatic systems involved in the breakdown of plant cell wall (PCW) glycans in the intestinal tract.Firstly, we investigated the capacity of the microbiota associated to the human ileum mucosa to degrade complex non-starch polysaccharides in a healthy context. This function has never been investigated in this part of the intestine, but it has been rather associated to microorganisms inhabiting the colon, due to more accessible fecal samples. Using a fosmid library derived from a healthy part of the human ileal mucosa, we screened 20,000 metagenomic clones for their activities against carboxymethylcellulose and xylan chosen as models of the major PCW polysaccharides from dietary fibres. Twelve positive clones revealed a broad range of CAZyme encoding genes from Bacteroides to Clostridiales species, as well as Polysaccharide Utilization Loci (PUL). Functional GH genes were identified and break-down products examined from different polysaccharides including mixed-linkage β-glucans. Revealed CAZymes and PUL were also examined for their prevalence in human gut microbiomes. Part of them belongs to unidentified strains rather specifically established in the ileum. Others were enzymes unclassified in identified GH families or with original properties addressing novel candidates for biotechnological applications. Thus, we evidenced for the first time that the ileal mucosa associated-microbiota encompasses the enzymatic potential for PCW complex polysaccharide degradation that might start in the small intestine.In a second time, by using the same methodology, we harvested the enzymatic capacities of the fecal microbiota from an obese person to disrupt complex polysaccharides from dietary fibres usually consumed in lower quantity in obese people. This study aimed at examining the links between genes encoding enzymes specifically dedicated to PCW complex carbohydrates and the obese phenotypic status using reference microbial gene catalogs. We screened a fecal metagenomic library from an obese individual on representative PCW substrates and identified 50 clones belonging to 14 different species from the Bacteroidetes, Firmicutes and Actinobacteria phyla. The metagenomic inserts harbor genes encoding enzymes from GH families specific from complex carbohydrate degradation. First querying of the prevalence of these genes in hundreds individuals (obese and control), using catalogs of reference microbial genes, suggest associations with the "obese" phenotypic status.

La maladie alcoolique du foie (MAF) regroupe l’ensemble des lésions qui apparaissent suite à une consommation excessive et chronique d’alcool. A consommation d’alcool égale, les patients n’évolueront pas tous vers les formes sévères de la maladie. Le microbiote intestinal est un cofacteur déterminant dans la sévérité de la MAF. Parmi les métabolites fécaux entre des souris recevant le microbiote intestinal de patients avec des lésions sévères ou non, les acides biliaires ont été identifiés comme les plus discriminants. Le récepteur aux acides biliaires TGR5, exprimé sur les cellules de Kupffer, favorise leur profil anti-inflammatoire.Nous avons évalué l’impact du récepteur TGR5 dans la MAF chez des souris déficientes pour ce récepteur. La déficience en TGR5 aggrave la MAF, sans passer par une modulation de la cellule de Kupffer. C’est en fait le microbiote intestinal qui est impacté chez les souris déficientes pour TGR5, et qui médie cette aggravation.Par ailleurs, afin de moduler le microbiote intestinal au cours de la MAF, nous avons évalué le rôle de la pectine, qui favorise la croissance de certaines bactéries et peut chélater les acides biliaires. Malgré ses propriétés chélatantes, ce sont bien les modifications du microbiote intestinal induites par la pectine qui jouent un rôle protecteur et curatif dans la MAF.Ces différentes études devraient permettre d’identifier des cibles thérapeutiques potentiellement applicables chez des patients alcooliques et basées sur la modulation du microbiote intestinal. / Alcoholic liver disease (ALD) includes all the liver injuries occurring as a result of excessive and chronic alcohol consumption. Nevertheless, among heavy drinker, only a subset of individuals will develop severe liver injury. Intestinal microbiota was identified as a major player in the mechanisms involved in ALD. Moreover, bile acids were the most discriminant faecal metabolites between mice with or without liver injury. The bile acids receptor TGR5, which is expressed on Kupffer cells, promotes their anti-inflammatory profile.We assessed the role of bile acids receptor TGR5 in ALD using TGR5-deficient mice. TGR5-deficiency worsens ALD, but without modulating the Kupffer cells profile. However, intestinal microbiota is impaired in TGR5-deficient mice, and this is responsible for ALD worsening.Furthermore, in order to modulate the intestinal microbiota during ALD, we assessed the role of pectin, which is known to promote the growth of certain bacteria and that is a bile acids sequestrant. Despite its sequestrant properties, pectin-induced changes in intestinal microbiota play a protective and curative role in ALD.These studies will allow the identification of new therapeutic targets that could be used for alcoholic patients, using intestinal microbiota modulation.

Au cours des dernières années, l’immunothérapie a révolutionné le paysage en oncologie. L’anti-CTLA-4 a montré son efficacité sur la survie globale des patients atteints de mélanome métastatique. Cependant, ce traitement présente des limites à son utilisation telles que l'efficacité clinique obtenu chez seulement 20% des patients et la survenue fréquente de colites pouvant être sévères. La recherche de biomarqueurs prédictifs de réponse clinique et/ou de développement de toxicité devient maintenant un enjeu majeur pour sélectionner les patients pouvant avoir un bénéfice à l’utilisation de ces traitements. En partant de l’observation que les colites induites par l’anti-CTLA-4 présentent des similitudes avec les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin, nous avons émis l’hypothèse de l’existence d’un microbiote intestinal associé à une dysrégulation du système immunitaire pouvant prédire la réponse clinique et/ou la survenue d’une colite induite par l’anti-CTLA-4. Nous avons montré dans une cohorte de patients atteints de mélanome métastatique et traités par ipilimumab, qu'un microbiote intestinal enrichi en Faecalibacterium et autres Firmicutes est associé à une meilleure survie globale et sans progression ainsi qu'un risque accru de développer une colite. Les patients avec une flore enrichie en Firmicutes présentent également après traitement par ipilimumab, une activation lymphocytaire plus efficace. Par la suite, nous nous sommes intéressés aux métabolites issus du microbiote fécal et leur implication dans la réponse à l'anti-CTLA-4. Le butyrate est le principal métabolite produit par les Firmicutes. Nous avons observé chez la souris, une inhibition de l'efficacité anti-tumorale de l'anti-CTLA-4 lorsqu'elles étaient supplémentées en butyrate. In vivo, nous avons montré que le butyrate inhibe la surexpression sur les cellules dendritiques, des molécules CD80 et CD86 (molécules B7) induite par l'anti-CTLA-4. Cette immaturité des cellules dendritiques entraine un défaut d'activation des lymphocytes T spécifiques d'antigènes dépendant de l'axe CD28/B7 réduisant ainsi l'efficacité anti-tumorale. Chez l'Homme, nous avons valider cette hypothèse en montrant qu'une concentration sérique élevée en butyrate est associée à une diminution de la survie globale et sans progression comparativement aux patients avec un faible niveau de butyrate sérique.Ces travaux mettent en évidence le lien entre la composition du microbiote et les réponses immunologiques au blocage du CTLA-4. Ils apportent une explication sur un lien indirect via le butyrate entre la composition du microbiote intestinal et la réponse anti-tumorale aux immunothérapies. / In the last years, immunotherapy has revolutionized the landscape in oncology. The efficacy of anti-CTLA-4 has been demonstrated by improving overall survival of patients with metastatic melanoma. However, this treatment has limitations to its use such as the clinical efficacy obtained in only 20% of patients and the high incidence of severe colitis. Predictive biomarkers of clinical response and / or toxicity development are mandatory for a better selection of patients who will benefit from this treatment. Based on the observation that anti-CTLA-4-induced colitis has similarities with inflammatory bowel disease, we hypothesized that the gut microbiota associated with dysregulation of the immune system may predict the clinical response and / or occurrence of anti-CTLA-4-induced colitis.In a cohort of patients with metastatic melanoma treated with ipilimumab, we have shown that a gut microbiota enriched with Faecalibacterium and other Firmicutes is associated with a better of overall and progression-free survival as well as an increased risk of developing colitis. Firmicutes-driven microbiota is also associated with an improvement in lymphocyte T activation after ipilimumab treatment. Subsequently, we were interested in microbial metabolites and their involvement in the clinical response to anti-CTLA-4. Butyrate is the main metabolite produced by the Firmicutes. In mice, we observed an inhibition of anti-tumor effect of anti-CTLA-4 in butyrate-supplemented mice. In vivo, we have shown that butyrate inhibits the overexpression on dendritic cells, of CD80 and CD86 molecules (B7molecules) induced by anti-CTLA-4. This immaturity of the dendritic cells leads to a poor signaling of CD28 / B7 axis and activation of antigen-specific T-cells, thereby reducing anti-tumor efficacy. In humans, we validated this hypothesis by showing that a high serum concentration of butyrate is associated with decreased overall and progression-free survival compared to patients with low serum butyrate levels.This studie highlights the link between the composition of gut microbiota and the immunological responses to CTLA-4 blockade. They provide an explanation of an indirect link via butyrate, between the composition of the gut microbiota and the anti-tumor response to immunotherapies.

Les douleurs abdominales chroniques, souvent associées à une hypersensibilité viscérale d’origine colique (HSVC), sont l’un des symptômes majeurs constatés lors du syndrome de l’intestin irritable (SII). Le SII est une colopathie chronique fonctionnelle touchant environ 11% de la population mondiale et altérant significativement la qualité de vie des patients. L’étiologie multifactorielle de cette pathologie rend la physiopathologie complexe. Les gastroentérites infectieuses ont été décrites comme l’un des facteurs de risque dans le développement du SII-post-infectieux (SII-PI). Le SII-PI survient en effet dans 4 à 31% des cas suite à une gastroentérite aigüe d’origine bactérienne, virale ou parasitaire. Ces infections peuvent avoir de nombreuses répercussions et en particulier sur l’intégrité de la barrière épithéliale intestinale, le système immunitaire ou encore sur le microbiote intestinal. Par ailleurs, suite à une infection parasitaire, le risque de développer un SII est de 40% contre seulement 14% suite à une infection bactérienne.Blastocystis est le parasite intestinal le plus fréquemment retrouvé chez l’Homme. Néanmoins, malgré de récentes études épidémiologiques rapportant une plus forte prévalence de ce parasite chez les patients atteints de SII, son rôle en santé humaine reste débattu. De plus, d’autres études rapportent que les individus porteurs de ce parasite présentent des douleurs abdominales et sont atteints d’une dysbiose intestinale. Actuellement, l’absence d’un modèle animal d’infection par Blastocystis reproductible ne permet pas d’étudier les mécanismes physiopathologiques liés à l’infection et donc d’explorer la contribution éventuelle de ce parasite dans le SII.Les objectifs de ce travail de thèse étaient tout d’abord de mettre en place un modèle murin d’infection expérimentale par Blastocystis pour dans un deuxième temps évaluer si ce parasite est capable d’induire une HSVC et une dysbiose intestinale avec l’objectif d’établir un nouveau modèle de SII d’origine infectieuse chez le rat. Pour répondre au premier objectif, le pouvoir infectieux de différents sous-types et différentes formes du parasite (formes vacuolaires ou kystes), isolés de cultures axéniques ou purifiés à partir de selles de patients et d’animaux a été évalué chez des animaux de laboratoire (rats et souris). Nous avons ainsi réussi à établir un modèle reproductible d’infection chronique par Blastocystis chez le rat de laboratoire à l’aide de kystes purifiés à partir de selles humaines.L’utilisation de ce modèle in vivo, nous a permis de mettre en évidence que le sous-type 4 (ST4) de Blastocystis induit une HSVC sans origine inflammatoire chez les rats expérimentalement infectés. De plus, les animaux développent un comportement type anxio-dépressif corrélé à l’HSVC. La dysbiose intestinale associée à l’infection se caractérise par une augmentation de la richesse bactérienne et une diminution du ratio Firmicutes/Bacteroidetes. Par ailleurs, nous avons corrélé l’HSVC à l’augmentation de l’abondance relative du genre Bacteroides et la diminution de l’abondance relative de la famille des Clostridiaceae, bactéries productrices d’acides gras à chaine courte (AGCC). Une diminution des taux d’AGCC fécaux a d’ailleurs été constatée chez les rats infectés. De plus, nous avons mis en évidence une augmentation de l’activité de protéases à sérine dans les fèces des animaux infectés pouvant expliquer l’HSVC.Ces données suggèrent qu’une infection gastro-intestinale par Blastocystis serait associée à une hypersensibilité viscérale d’origine colique (HSVC) et à un déséquilibre de la flore intestinale (dysbiose). Ainsi, ce nouveau modèle d’infection pourrait être un bon modèle de SII d’origine infectieuse et pourrait donc contribuer à un meilleur diagnostic et au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques pour des pathologies chroniques de l’intestin chez certains individus. / Chronic abdominal pain often associated with colonic hypersensitivity (CHS) is one of the major symptoms of irritable bowel syndrome (IBS). IBS is a functional chronic disorder affecting ~11% of worldwide population and disturbing patients’ quality of life. Etiology is multifactorial and thus pathophysiology is complex and remains poorly understood. Infectious gastroenteritis has been described as one of the risk factors for development of post-infectious IBS (PI-IBS). PI-IBS can occur in 4-31% of patients following acute gastroenteritis of bacterial, viral or parasitic origin. Numerous studies support a role for pathogen-mediated modifications in the resident intestinal microbiota, epithelial barrier integrity and immune activation in PI-IBS. Interestingly, the risk of IBS is highest with protozoal enteritis, with ~40% of individuals developing IBS against ~14% following bacterial infection. Blastocystis is the most common intestinal parasite found in human intestinal tract. Nevertheless, clinical relevance remains controversial, despite recent epidemiological studies showing a higher prevalence of this parasite in IBS patients. Interestingly, studies report that individuals carrying Blastocystis display abdominal pain and intestinal dysbiosis. Currently, the lack of reproducible animal model of Blastocystis infection does not allow to study the pathological mechanisms related to infection and thus to explore the potential contribution of this parasite in IBS.The aims of this study were first to develop a murine model of Blastocystis infection and then to investigate whether this parasite could lead to the development of intestinal dysbiosis associated CHS with the aim of developing a new PI-IBS rat model.The first aim was to evaluate the infectivity of different parasitic subtypes and stages (vacuolar and cystic forms) isolated from axenic cultures or purified from human or animal feces, into laboratory animals (rats and mice). Interestingly, we succeeded in the development of a reproducible model of chronic infection by Blastocystis in laboratory rats using cysts purified from human stool.Using this animal model, we found that Blastocystis ST4 induced non inflammatory CHS in infected rats. In addition infected rats developed anxiety- and depressive-like behavior correlated with CHS. Infection associated intestinal dysbiosis was characterized by increased bacterial richness and decreased Firmicutes/Bacteroidetes ratio. Interestingly, we correlated CHS with the increase in the relative abundance of genus Bacteroides and the decrease in the relative abundance of the family Clostridiaceae, some bacteria producing Short Chain Fatty Acids (SCFAs). Indeed, fecal SCFAs levels were decreased in infected rats. These decreases were correlated with the relative abundance of genus Oscillospira which was also described increased in Blastocystis individual carriers. In addition, we have demonstrated an increase in fecal serine protease activity in infected animals that may explain development of CHS.These data suggest that a gastrointestinal infection with Blastocystis may be associated with the establishment of intestinal dysbiosis associated CHS. Thus, this new infectious model could be a good model of PI-IBS and could therefore contribute to a better diagnosis and development of new therapeutic strategies for chronic bowel diseases.

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

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.

Le CTLA4 permet de maintenir la tolérance du soi et prévient le développement d’auto-immunités. Contenu au sein de vésicules intra-cytoplasmiques des lymphocytes T au repos, le CTLA4 est exprimé à la membrane plasmique suite à l’activation du TCR, on le qualifie de rétrocontrôle inhibiteur du système immunitaire (ICB). L’anticorps bloquant le CTLA4, l’ipilimumab induit un contrôle immunitaire à long terme chez une fraction de patients atteints de mélanomes métastatiques. Deux études cliniques de phase III ont conduit à son autorisation de mise sur le marché dans le traitement du mélanome métastatique par la FDA et l’EMA en 2011. Cependant le blocage du CTLA4 est souvent associé au développement d’effets indésirables liés à l’immunité, irAEs, majoritairement au niveau de la peau et de l’intestin, deux sites colonisés par la flore microbienne. Afin de continuer le développement des ICB et des combinaisons de traitements, de nombreux efforts visent à découpler l’efficacité anti-tumorale de la toxicité associée à l’anti-CTLA4. Bien que la stimulation du système immunitaire soit responsable des effets thérapeutiques de l’anti-CTLA4, aucun biomarqueur immunologique d’efficacité n’a été décrit. Dans notre première étude nous avons étudié le mécanisme d’action de l’anti-CTLA4 et nous avons décrit un rôle de l’IL-2 et de ses récepteurs dans l’activité anti-tumorale de l’anticorps. Nous avons également décrit la fraction soluble du récepteur à l’IL-2, le sCD25 comme un biomarqueur potentiel de résistance au traitement. Une concentration élevée de sCD25 dans le sérum des patients atteints de mélanome prédit la résistance à l’ipilimumab. Dans notre second projet, nous avons révélé le rôle du microbiote intestinale et particulièrement de bactéries Gram négatives, des Bacteroides, dans l’efficacité anti-tumorale de l’anti-CTLA4. L’absence d’efficacité du blocage du CTLA4 chez les animaux dépourvus de flore intestinale peut être rétablie par l’administration de Bacteroides fragilis, ou bien de DC, ou encore de lymphocytes T spécifiques de B. fragilis, sans déclencher de colites. Ces travaux suggèrent de nouvelles stratégies thérapeutiques pour espérer améliorer la balance bénéfice / toxicité / coût de l’ipilimumab. / CTLA4, cytotoxic T lymphocyte antigen-4, which is present in the intracytoplasmic vesicles of resting T cells, is upregulated at the surface of activated T cells where it maintains self-tolerance and prevents autoimmunity. The CTLA4-blocking antibody, ipilimumab, induces immune-mediated long term control of metastatic melanoma in a fraction of patients, leading to its approval by the US Food and Drug Administration (FDA) and the European Medical Agency (EMA) in 2011 for the treatment of advanced metastatic melanoma. However, blockade of CTLA4 by ipilimumab often results in immune-related adverse events (irAEs) at sites that are exposed to commensal flora, namely the gut and the skin. Uncoupling efficacy from toxicity is a challenge for the development of immune checkpoint blockers and therapeutic combinations. Although ipilimumab undoubtedly exerts its therapeutic effects via immunostimulation, relevant immune biomarkers that predict treatment efficiency remain elusive. Firstly, we unravel a role for IL-2 and IL-2 receptors in the anticancer activity of CTLA-4 blockade. Importantly, our study provides an immunologically relevant biomarker, elevated serum sCD25, which predicts resistance to CTLA-4 blockade in patients with melanoma. Secondly, we show that the antitumor effects of CTLA4 blockade depend upon intestinal Gram-negative bacteria, mostly Bacteroides species. These bacteria accumulate at the bottom of the intestinal crypts and elicit an IL-12-dependent Th1 immune response specific for distinct Bacteroides species, both in tumor bearing mice and in cancer patients. CTLA4 blockade lost its anticancer efficacy in antibiotic-treated or germ-free mice. This defect could be overcome by oral administration of Bacteroides fragilis (Bf), immunization with Bf polysaccharides, or adoptive transfer of Bf-specific T cells, all of which in the absence of colitis. Our study unravels the key role of Bacteroides in the immunostimulatory effects of CTLA4 blockade, suggesting novel strategies for safely broadening its clinical use

L’exposition aux polluants environnementaux a été associée à de nombreux désordres métaboliques, immunitaires et reproductifs ainsi qu’à divers cancers. De plus en plus de travaux, indiquent que le microbiote intestinal, qui joue un rôle majeur dans l’immunité et le métabolisme de l’hôte, interagit avec les xénobiotiques dont les polluants organiques persistants (POPs) et les contaminants néoformés dans les aliments. Cette interaction peut avoir des conséquences toxicologiques importantes via la modification des fonctions du microbiote intestinal mais également via la métabolisation des xénobiotiques, entraînant une potentielle altération de l'homéostasie de l'hôte. Dans le cadre de cette thèse, nous avons démontré, en modèle in vitro, qu’une exposition aigüe du microbiote intestinal humain au benzo[a]pyrène (hydrocarbure aromatique polycyclique) a entraîné une altération des fonctions du microbiote intestinal au niveau du volatolome et du métatranscriptome microbien. Cependant, dans nos conditions expérimentales, aucun impact sur la structure microbienne n'a été observé. L’Homme étant continuellement exposé à un panel de composés chimiques environnementaux, nous avons par la suite étudié l'impact de divers POPs et produits néoformés dans les aliments sur le microbiote intestinal humain. Des familles de gènes ainsi que des composés volatiles microbiens ont été identifiés comme altérés après l’exposition, conduisant à une perturbation de l'activité microbienne. Nous avons finalement démontré que l'interaction microbiote-polluant pourrait conduire à l'établissement d'un état pro-inflammatoire modéré dans l'intestin avec une libération de cytokine IL-8 par les cellules épithéliales intestinales. Ces résultats appuient le concept émergent selon lequel les contaminants alimentaires pourraient altérer les activités du microbiote intestinal. / Exposure to environmental pollutants has been associated with various life-threatening disorders, including dysregulation of the immune and reproductive systems, metabolic diseases and various cancers. Growing evidences indicate that the gut microbiota, which plays major roles in host metabolic and immune functions, interacts with xenobiotics including persistent organic pollutants (POPs) and foodborne chemicals. The toxicological relevance of the gut microbiota-pollutant interplay is of great concern for the host since the chemicals may disrupt the gut microbiota functions leading to a potential impairment of the host homeostasis. During this PhD thesis, we demonstrated that in vitro acute exposure of the human gut microbiota with benzo[a]pyrene (polycyclic aromatic hydrocarbon) led to an impairment of the gut microbiota functions with a specific shift of the microbial volatolome and metatranscriptome. However, in our experimental conditions, no impact on the microbial structure was observed. Since humans are exposed to a wide range of environmental chemicals we investigated the impact of various POPs and foodborne chemicals on the human gut microbiota. We identified microbial volatiles and gene families that shifted after this exposure leading to an imbalance of the microbial activity. Furthermore, we demonstrated that the interaction between the pollutants and the gut microbiota lead to a significant release of pro-inflammatory IL-8 cytokine by the intestinal epithelial cells which may contribute to the establishment of a low-grade inflammatory state in the gut. All together, these data support the emerging concept that food pollutants could alter the gut microbiota activities.