Hamburg, Universiẗat, Diss., 1999. / Dateiformat: zip, Dateien im PDF-Format.

Les bactéries lactiques (BL), communément employées en industrie agroalimentaire, font à présent l’objet d’études visant à les utiliser pour de nouvelles applications telles que le développement de vaccins vivants ou la délivrance de molécules d’intérêt biothérapeutique chez l’hôte. Dans cette optique, différents systèmes de présentation de protéines à la surface des bactéries à Gram positif ont été développés. L’un d’entre eux est basé sur l’activité d’enzymes, les sortases, liant de façon covalente les protéines à la paroi bactérienne. Nous avons utilisé la BL modèle, Lactococcus lactis, afin d’étudier les sortases, jusqu’alors étudiées essentiellement chez les bactéries pathogènes. La sortase A (SrtA) est responsable de l’ancrage d’au moins cinq protéines à motif LPxTG à la surface. Une seconde sortase, de classe C (SrtC), a été identifiée et caractérisée. Nous avons mis en évidence la capacité de L. lactis à produire des pili à sa surface qui sont polymérisés par SrtC et ancrés à la paroi par SrtA. Ces pili résultent de la polymérisation de la piline majeure YhgE qui peut être surplombée par la piline mineure de coiffe YhgD. La production de pili chez L. lactis entraîne un changement de comportement des cellules résultant à des phénotypes particuliers. Nous avons pu l’associer à l’auto-agrégation des cellules en culture liquide, à la formation de biofilms hétérogènes et aériens, et à l’adhésion à la mucine gastrique de porc. Plus précisément, YhgE a été impliquée dans l’auto-agrégation et les biofilms atypiques, et une troisième piline, dont l’appartenance au pilus n’a pas été démontrée, semble aussi impliquée dans la production de biofilms atypiques. / Lactic acid bacteria (LAB), which are commonly used in food industry, are now being studied for their use in new applications such as biotherapeutic molecule delivery vehicules in human host or as live vaccines. Recently, surface protein delivery systems have been developed in Gram positive bacteria and one of them is based on enzymes, the sortases which covalently bind proteins to the cell wall. We used the LAB model, Lactococcus lactis, in order to study the sortases of these non-pathogenic bacteria. This work has functionally characterized the sortase A (SrtA) responsible for cell wall anchoring of at least five LPxTG proteins. A second sortase, from class C (SrtC), has been identified and characterized. We demonstrated the ability of L. lactis to produce pili on its surface that are polymerized by SrtC and cell wall anchored by SrtA. These pili result from polymerization of the YhgE major pilin and can be topped by the YhgD tip minor pilin. Pili production in L. lactis leads a change in cell behavior resulting in individual phenotypes. We were able to associate it with the self-aggregation of cells in liquid cultures, heterogeneous and aerial biofilm formation and bacterial adhesion onto pig gastric mucin. Specifically, YhgE was involved in both self-aggregation and atypical biofilm formation, while a third pilin, whose pilus membership has not been established, was also involved in the production of atypical biofilms.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Tierärztliche Hochsch., Diss., 2005--Hannover.

Le Ga1NAc est présent dans un grand nombre de glycoprotéines, protéoglycanes et glycolipides. Il est le sucre immunodominant des antigènes de groupes sanguins et oncofoetaux qui sont des cibles thérapeutiques. Cependant, la synthèse par voie chimique de ces glycoconjugués à Ga1NAc est longue et coûteuse. In vivo, le Ga1NAc est incorporé par des Ga1NActransférases, enzymes spécifiques qui transfèrent le Ga1NAc de l'UDP-GaINAc sur un substrat accepteur. Mais la synthèse chimio enzymatique des glycanes est freinée par l'obtention difficile de quantités importantes d'UDP-Ga1NAc.<br />Nous avons mis au point un système de synthèse chimio enzymatique de glycoconjugués à Ga1NAc qui utilise 4 enzymes et des substrats simples comme le Ga1NAc, l'UTP et la créatine-P. Ce système permet la synthèse rapide et efficace de glycopeptides et d'oligosaccharides à GaINAc ; il a été utilisé pour glycosyler l'antigène MUC1 et nous avons pu évaluer la réponse immunitaire murine contre la petite glycoprotéine obtenue.<br />Le système de synthèse d'UDP-Ga1NAc peut accepter certains dérivés de Ga1NAc et permettre ainsi la synthèse d'analogues d'UDP-Ga1NAc. Ces molécules sont des sondes appréciables pour étudier l'interaction entre substrats et enzymes par les techniques physicochimiques comme la STDNMR.

Réovirus, connu sous le nom REOLYSIN®, est présentement à l'étude à titre d'agent oncolytique. Or, la spécificité du virus pour les cellules cancéreuses pourrait être optimisée par une modification au niveau de la protéine d'attachement σ1. La présente étude vise à démontrer qu'une telle amélioration est possible par l'utilisation de la méthode nouvellement décrite de génétique inverse. Par cette technique, il est possible d'ajouter un polypeptide d'une longueur de quarante acides aminés à l'extrémité C-terminale de σ1. Il est aussi possible d'engendrer des virus mutés en leur site d'activité mucinolytique. Les virus nouvellement créés démontrent une efficacité de réplication diminuée, mais demeurent infectieux. Contrairement aux méthodes traditionnellement utilisées avec réovirus, la méthode de génétique inverse permet de conserver les mutations engendrées, par substitution ou addition, au cours des cycles de réplication. Une telle étude démontre qu'il serait possible de modifier le tropisme de réovirus. / Reovirus, also known under the tradename REOLYSIN®, is currently under clinical trial as an oncolytic agent. The specificity of the virus for transformed (cancerous) cells could be improved by modifications of the σ1 attachment protein. This study presents two ways to achieve this improvement by using a newly developed method of reverse genetics for double-stranded RNA viruses. As a proof of concept, we engineered the addition of an exogenous polypeptide of forty amino-acids to the C-terminal end of σ1. Subsequently, we created viruses with compromised mucinolytic activities by introducing amino-acids substitutions in the appropriate genetic sites. A decreased replicative efficacy was observed in all experimentally generated viruses, despite maintaining their infectious capacity. Reverse genetics allows the generation of viruses that retain their mutations throughout successive replicative cycles, which was impossible with traditionnal techniques. This project demonstrates the feasibility of tropism modification by using the reverse genetics method.

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Les adénocarcinomes lépidiques prédominant (ALP) sont une entité originale sur le plan histologique, clinique et biologique parmi les adénocarcinomes pulmonaires. Il s’agit de tumeurs non-mucineuses mais il existe un variant mucineux, l’adénocarcinome mucineux invasif (AMI), caractérisé par un plus mauvais pronostic et l’absence de traitement efficace dans les formes avancées. L’objectif de ce travail était d’étudier les différences moléculaires distinguant ALP et AMI et d’en dégager les implications biologiques. Après avoir détaillé les caractéristiques cliniques et les altérations oncogéniques d’une cohorte d’ALP et d’AMI, nous avons exploité les banques de prélèvements issus de cette cohorte. Une étude de l’expression en immunohistochimie des mucines MUC1, 2, 5B, 5AC et 6 au sein des pièces opératoires de 27 ALP et 27 AMI montrait un profil d’expression spécifique entre ALP et AMI. L’expression de MUC1 était associée aux ALP, celle de MUC5AC, 5B et 6 aux AMI. L’expression de MUC1 était associée aux mutations EGFR et MUC5B et 5AC aux mutations KRAS. Un réarrangement NRG1 a été détecté par FISH dans 1 AMI sur 25. La chimiokine CXCL10 était surexprimée dans les surnageants de lavages broncho-alvéolaires (LBA) de patients avec AMI (n=38) comparés aux ALP (n=25), et cette surexpression était de mauvais pronostic. La voie cytokine/récepteur CXCL10/CXCR3-A était surexprimée dans les AMI, faisait la promotion de la migration des cellules tumorales mucineuses et gouvernait l’expression tumorale de VEGF. Le VEGF issu du LBA des patients était à l’origine in vitro d’une augmentation significative de la formation de tubes vasculaires inhibée par l’anti-VEGF bevacizumab. Le ciblage de CXCL10/CXCR3-A et du VEGF pourraient être des options thérapeutiques dans les AMI. Ces résultats permettent d’affiner les connaissances biologiques des ALP et des AMI et dégagent des voies de recherche originales qui pourraient amener au développement de nouveaux traitements / Lepidic predominant adenocarcinoma (LPA) represents an original entity in terms of histological, clinical and biological characteristics among adenocarcinomas of the lung. While LPA is typically a non-mucinous adenocarcinoma, a mucinous variant does exist, termed invasive mucinous adenocarcinoma (IMA), associated with a worse prognosis and a lack of effective treatment in advanced diseases. This work sought to study molecular differences between LPA and IMA, and explore their biological meanings. A cohort of LPA and AMI has been studied in regard of clinical characteristics and oncogenic drivers and samples from this cohort were exploited. An immunohistochemical study of expression of mucins MUC1, 2, 5B, 5AC and 6 in surgical samples of 27 LPA and 27 IMA showed different profile of expression between LPA and IMA. MUC1 expression was associated to MUC1 and MUC5AC, 5B and 6 to IMA. MUC1 was associated to EGFR mutations and MUC5B and 5AC to KRAS mutations. One NRG1 rearrangement was detected by FISH in one in 25 IMA. The CXCL10 chemokine was overexpressed in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) supernatants of IMA (n=38) compared to LPA (n=25). This overexpression was linked to worse prognosis. The cytokine/receptor axis CXCL10/CXCR3-A was overexpressed in IMA and promoted migration of mucinous tumoral cells and drived tumoral expression of VEGF. VEGF from BALF of patients significantly enhanced human lung endothelial tubes formation in vitro which was inhibited by anti-VEGF bevacizumab. CXCL10/CXCR3 and VEGF could present valuable therapeutic targets in IMA. These results improve knowledge in biology of LPA and AMI and identify new lines of research which could lead to development of new therapies.

Les bactéries dans la nature existent principalement en biofilm, qui est une communauté structurée et adhérente de microbes enveloppés dans des matrices polymériques. Dans le corps humain, la plupart de biofilms sont composés de microorganismes commensaux et le tractus gastro-intestinal est le site le plus fortement colonisé. L’attachement bactérien à la couche de gel de mucus couvrant l’épithélium intestinal est fondamental à l’établissement d’une microflore commensale stable. Cependant, les interactions entre les bactéries et le gel de mucus restent mal décrites. En plus, la complexité et la diversité du microbiote intestinal lui-même est un obstacle pour les analyses de son fonctionnement biologique. Les fonctions du microbiote sont le produit de communautés bactériennes complexes, et des interactions entres les différentes espèces qui les composent. De nouvelles approches sont nécessaires pour étudier la génétique de l’espèce la plus étudiée du microbiote de l’intestin humain, Escherichia coli. Cette thèse est consacrée à l’exploration de la réponse transcriptionnelle d’E. coli à différents facteurs présents dans l’intestin humain à travers la réalisation de 3 objectifs principaux. La première partie de mon travail concerne la conception et l’optimisation d’outils génétiques permettant de détecter E. coli au sein de biofilms multi-espèces tout en mesurant simultanément l’activité d’un gène d’intérêt. L’utilisation du gène codant la protéine fluorescente verte (GFP) et de ses dérivés a permis d’importantes avancées sur le marquage des cellules entières ainsi que le suivi d’activité transcriptionnelle. Par contre, l’utilisation de marqueurs fluorescents rouges s’est révélée décevante. Dans un deuxième temps, grâce aux outils mis au point dans la première partie de mon travail, l’influence de la mucine sur la capacité d’E. coli à former des biofilm a pu être étudiée. J’ai montré que la mucine augmente la formation du biofilm d’E. coli par modulation transcriptionnelle de structures d’adhérences telles que les curli et les pili de type 1. Enfin, l’influence de la culture en biofilms multi-espèces constitués d’E. coli et de bactéries commensales (K. pneumoniae and E. faecalis) sur la croissance de chacun des partenaires a été analysée, en focalisant notre attention sur l’influence possible de structures d’adhérence telles que les curli. Les résultats indiquent que la production de curli en biofilm augmente le développement d’E. coli en co-culture avec K. pneumoniae alors qu’elle favorise l’interaction synergique entre E. coli et E. faecalis. Les implications basées sur ces données ont été examinées. Ce travail contribue à l’amélioration des connaissances sur la réponse d’E. coli à l’environnement intestinal et apporte les fondations pour construire des outils plus puissants pour la poursuite des investigations sur les biofilms multi-espèces. / Bacteria in nature mostly exist in biofilms, which are structured adherent communities encased in polymeric matrices. In the human body, most biofilms are composed of commensal microorganisms with the gastrointestinal tract being the most heavily colonized site. Bacterial attachment to the overlying mucus gel layer of the intestinal epithelium is fundamental to the establishment of a stable commensal microflora. However the interaction of bacteria with the complex mucus gel is poorly described. Moreover, the complexity and diversity of the gut microbiota is itself an obstacle to studying its biology. Microbiota functions are the product of communities of bacteria and interactions between multiple species. New approaches are needed to study this aspect of even the most well-studied member of the human gut microbiota, Escherichia coli. This thesis was devoted to the exploration of the transcriptional response of E. coli facing different elements of human gut following 3 main objectives. First, the initial part of my work was related to the conception and optimization of appropriate genetic tools to both track E. coli within the multispecies context that constitute human gut commensals, and survey the expression of genes of interest. Use of the Green Fluorescent Protein (GFP) genes allowing enhanced fluorescence and shortened half-life has permitted significant progress both in whole cell tagging as well as transcriptional reporting, while the red fluorescent counterparts were disappointing. Second, using the subset of tools that has been validated to be reliable, influence of mucin on the biofilm formation ability of E. coli has subsequently been studied. I have shown that mucin promotes E. coli biofilm formation through transcriptional modulation of surface adhesion structures such as curli and type 1 pili. Third, concurrently, E. coli’s population relationship to commensal bacteria (K. pneumoniae and E. faecalis) was investigated and demonstrated, with the possible influence of surface adhesion structures such as curli as the biological focus. The results suggest that curli production in biofilm increases the fitness of E. coli when co-cultured with K. pneumoniae while promoting synergistic interaction between E. coli and E. faecalis. The implication based on the data is discussed. This work improves the understanding of E. coli response to the gut environment, and provides foundations to build more powerful tools for further investigations.

L'objectif du groupe Im3i est d'étudier les mécanismes moléculaires impliqués dans la relation symbiotique entre l'hôte et le microbiote intestinal afin de proposer des solutions pour le traitement de certaines pathologies humaines dans le contexte de la nutrition et de la sécurité alimentaire. Nous avons choisi une bactérie à Gram positif, Ruminococcus gnavus E1 , comme modèle d'étude. Cette bactérie, anaérobie stricte, a été isolée à partir du microbiote d'un adulte sain et son génome a été séquencé . L'étude in vivo a été menée sur des groupes de souris mono-colonisées par R. gnavus E1. Nos résultats montrent clairement une surexpression des gènes codant les fucosyltransférases et sialyltransférases intestinales au niveau du côlon. Les observations réalisées en microscopie confocale à l'aide de lectines ont confirmé ces résultats. L'étude in vitro nous a permis d'analyser l'impact des facteurs solubles présents dans le surnageant de R. gnavus E1 sur la glycosylation des cellules épithéliales intestinales. La caractérisation préliminaire de cette fraction soluble indique qu'elle est thermorésistante, de nature non lipidique et qu'elle possède une faible masse moléculaire (< 3 kDa). Nous pouvons conclure que les variations d'expression des ARNm des différentes glycosyltransférases des cellules en gobelet et des entérocytes entrainant un programme de réinitialisation des glycoprotéines du mucus impacté par R. gnavus E1. Cela ouvre des perspectives considérables dans le dialogue moléculaire qui s'établit entre l'hôte et les bactéries endogènes. / The aim of IM3I group is study molecular mechanisms involved in the symbiotic relationship between the host and the intestinal microbiota, accounting for both partners, in order to propose solutions to human health problems, especially in the context of nutrition and food safety. We have chosen a Gram positive bacteria, Ruminococcus gnavus E1, as a model. This bacterium, in strict anaerobia, is isolated from the dominant microbiota of healthy human for which the genome is currently being sequenced. In vivo, using animals that are mono-associates with R. gnavus E1, our RT-qPCR studies clearly show an up regulation of the expression of genes coding for intestinal fucosyltranferases and sialyltransferases, in the colon. This is also confirmed by confocal microscopy using lectins. Thus, R. gnavus E1 is able to reestablish the glycosylation profile. In vitro, we have studied the impact of soluble factors from the R. gnavus E1 supernatant. We found that the soluble supernatant fraction of R. gnavus E1 cultures differentially modulates the intestinal glycosylation process in HT29-MTX, Caco-2, independently or coculture 75% Caco-2 and 25% HT29-MTX cell lines. Preliminary characterization of this soluble fraction indicates that it is heat resistant, is not affected by elimination of lipids, and has a low molecular weight form (< 3 kDa). We conclude that the variation of expression of mRNAs coding for different glycosyltransferases in goblet cells and enterocytes proves the re-initiating program of glycoproteins and mucus protection layer by the dominant bacteria R. gnavus E1 and opens the prospect to a new host-indigenous bacteria molecular crosstalk in the intestine.