Le but de ce projet était de développer de nouvelles boissons laitières fermentées à base de lactosérum aux propriétés organoleptiques attrayantes. D’autres caractéristiques recherchées pour ces boissons étaient une concentration élevée en protéines, une haute teneur en probiotiques et sans additif (ni sucre, ni polysaccharides, ni colorants, ni arômes artificiels). Ces boissons auraient donc un effet bénéfique potentiel sur la santé cardiovasculaire, le poids corporel et le bien-être des consommateurs. Des boissons contenant 10% de protéines de lactosérum ont été fabriquées par fermentation de concentré de protéines de lactosérum (CPL) et/ou isolat de protéines de lactosérum (IPL). Dix CPL et deux IPL ont été évalués pour leur aptitude à la fermentation lactique. Sept ferments thermophiles et 2 souches probiotiques furent utilisés. L’impact des ferments, la stabilité des ferments et des probiotiques, la post acidification ainsi que les propriétés organoleptiques ont été évalués. Les conditions de fermentations ont été optimisées afin de générer des produits ayant au moins 1 à 10 milliards de probiotiques par portion. Ce projet a permis de développer des boissons fermentées (de type yogourt à boire) contenant 10% de protéines de lactosérum et 2 milliards de bactéries probiotiques par mL, et ce, uniquement à partir de dérivés de lactosérum. Par portion de 100 mL, ces boissons contiennent 200 milliards de probiotiques et seraient considérées comme les produits les plus riches en probiotiques sur le marché québécois. Ces résultats pourraient conduire à la mise en marché de nouveaux produits au fort potentiel de croissance qui répondent à plusieurs tendances de marché dans le secteur des aliments santé. / The aim of this project was to develop new fermented milk beverages from whey protein concentrates with attractive sensory properties. Other desired characteristics for these beverages were high protein concentration, high probiotic content and no use of additives (sugar, polysaccharides, colorants, artificial flavors). These drinks would have potential benefits on cardiovascular health, body weight and the well-being of consumers. Beverages containing 10% whey protein were obtained by fermenting whey protein concentrates (WPC) and/or whey protein isolates (WPI). Ten WPCs and two WPIs were evaluated for their ability to allow lactic fermentation by 2 types of mesophilic starter cultures. The medium with the best fermentation kinetics and the best organoleptic properties was selected. The impact of 7 thermophilic starter and 2 probiotic cultures on cell concentration and stability, post acidification and organoleptic properties was studied. The fermentations were adapted to generate products with at least 1 to 10 billion probiotics per serving. This project allowed the development of fermented beverages (drinking yogurt type) with 10% whey proteins and 2 billion probiotic bacteria per mL, exclusively from whey derivatives. Each 100 mL serving contained 200 billion probiotics and would be considered as a product with the highest probiotics counts on the Quebec market. These results could lead to the marketing of new products with high growth potential that respond to several market trends in the health food sector.

Chaque année, l'industrie acéricole produit d'importantes quantités de sous-produits, composés essentiellement de sirops déclassés ne répondant pas aux normes de qualité et de résidus de filtration (appelés « râches ») provenant du processus pour obtenir un sirop d'érable limpide. Par souci de durabilité et d'efficacité économique, il est crucial d'explorer de nouvelles voies pour valoriser ces sous-produits. Parallèlement, l'industrie porcine recherche des solutions pour améliorer la santé de ses porcelets, notamment pendant la période critique du sevrage, marquée par des épisodes diarrhéiques qui entrainent des pertes de poids et des dysbioses, résultant en un retard de croissance. Ainsi, l'objectif de cette thèse est d'explorer le potentiel de valorisation de certains des sous-produits de l'industrie acéricole par le développement de nouveaux produits à haute valeur ajoutée destinés à la nutrition animale. De façon plus spécifique, ce projet de doctorat avait comme objectif de développer et caractériser un produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable et d'évaluer son potentiel comme supplément nutritionnel en production porcine. Dans une première partie, nous avons caractérisé les sous-produits acéricoles en analysant leurs propriétés physicochimiques (degré Brix, viscosité, couleur, pH), leur composition chimique (carbohydrates, acides organiques, polyphénols et minéraux) ainsi que leur digestibilité in vitro. D'une part, pour la râche, les analyses physicochimiques ont montré une très grande variabilité entre les échantillons en fonction de l'origine du produit et de la saison. D'autre part, l'analyse des sirops déclassés (filant et bourgeon) a démontré une composition similaire au sirop d'érable standard, avec notamment une teneur élevée en polyphénols et la présence de polysaccharides, suggérant un fort potentiel d'utilisation comme source de molécules prébiotiques. La deuxième partie a portée sur l'évaluation du potentiel probiotique de Bacillus velezensis FZB42 (=DSM 23117) pour l'alimentation animale. La croissance de la souche, sa susceptibilité aux antibiotiques et ses caractéristiques génomiques telles que les gènes de virulence ainsi que sa survie aux conditions physiologiques du tube digestif de porcelet, ont été évalués à l'aide de différentes approches in vitro. Ces résultats ont mis en lumière le potentiel de B. velezensis FZB42 comme souche probiotique pour le développement du produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable. Dans la troisième partie de la thèse, nous avons développé, en partenariat avec des chercheurs de l'Université de Sherbrooke, un procédé de fermentation utilisant la souche bactérienne Bacillus velezensis FZB42, en vue de la création du produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable. Les conditions optimales de fermentation ont été établies, d'abord en petits volumes, puis validées dans un bioréacteur de 25 litres. Un procédé de séchage par atomisation a ensuite été développé et optimisé pour le conditionnement du produit synbiotique et sa conservation à long terme. Ce synbiotique a par la suite été évalué à l'aide du modèle digestion in vitro TIM-1. Les résultats obtenus ont montré sa capacité de survie en atteignant le côlon. La quatrième et dernière partie de cette étude a consisté en un test in vivo, où des porcelets en post-sevrage ont été nourris avec une moulée additionnée du supplément synbiotique. Les résultats ont démontré une amélioration des performances zootechniques, à savoir, une meilleure croissance, un gain de poids quotidien plus élevé et un ratio nourriture / poids au moins égal à celui obtenu avec les antibiotiques. La supplémentation avec ce synbiotique a entraîné une augmentation des concentrations d'acides gras à chaîne courte dans le côlon. De plus, une modulation positive du microbiote colique a été observée, avec une diminution de la proportion du genre Terrisporobacter et une augmentation de la proportion du genre Streptococcus. En conclusion, les recherches entreprises dans le cadre de cette thèse ont permis de réaliser une caractérisation poussée des sous-produits de l'industrie acéricole et de développer une formule synbiotique à base de ces produits et contenant B. velezensis comme souche probiotique. Ce synbiotique ayant ensuite été consommé par des porcelets en post-sevrage. Ces résultats répondent, non seulement à un enjeu économique et écologique pour l'industrie acéricole par la valorisation des sirops d'érable déclassés et des râches, mais également à un enjeu sanitaire global, en contribuant à la lutte contre la résistance aux antibiotiques. / Every year, the maple syrup industry produces significant quantities of by-products, primarily composed of downgraded syrups that do not meet quality standards and filtration residues (referred to as "râches") from the process to achieve clear maple syrup. For sustainability and economic efficiency, it is crucial to explore new ways to valorize these by-products. Meanwhile, the pork industry is looking for solutions to improve the health of its piglets, especially during the critical weaning period marked by diarrheal episodes that lead to weight loss and dysbiosis, resulting in growth retardation. Thus, the goal of this thesis is to explore the potential for valorizing certain by-products of the maple syrup industry by developing new high-value products for animal nutrition. More specifically, this doctoral project aimed to develop and characterize a synbiotic product based on maple by-products and evaluate its potential as a nutritional supplement in pig production. In the first part, we characterized the maple by-products by analyzing their physicochemical properties (?Brix, viscosity, color, pH), chemical composition (carbohydrates, organic acids, polyphenols, and minerals), and in vitro digestibility. On the one hand, for the « râche », physicochemical analyses showed a great variability among samples depending on the product's origin and season. On the other hand, the analysis of downgraded syrups (ropy and buddy), showed a composition similar to standard maple syrup, notably high in polyphenols and the presence of polysaccharides, suggesting a strong potential for use as a source of prebiotic molecules. The second part focused on evaluating the probiotic potential of Bacillus velezensis FZB42 (=DSM 23117) for animal feed. The strain's growth, antibiotic susceptibility, and genomic characteristics, such as virulence genes, as well as its survival under physiological conditions of the piglet digestive tract, were evaluated using different in vitro approaches. These results highlighted the potential of B. velezensis FZB42 as a probiotic strain for the development of the synbiotic product based on maple by-product. In the third part of the thesis, we developed, in partnership with researchers from the University of Sherbrooke, a fermentation process using the bacterial strain Bacillus velezensis FZB42, aimed at creating the synbiotic product based on maple by-products. Optimal fermentation conditions were established, first in small volumes and validated in a 25-liter bioreactor. Then a spray drying process was developed and optimized for the packaging and long-term preservation of the synbiotic product. Subsequently, this symbiotic was evaluated using the in vitro digestion model TIM-1. The results showed its ability to survive, reaching the colon. The fourth and final part of this study consisted of an in vivo test, in which post-weaning piglets were fed a feed supplemented with the synbiotic. The results demonstrated improved zootechnical performance, namely better growth, higher daily weight gain, and at least an equal feed-to-weight ratio compared to that obtained with antibiotics. Supplementation with this synbiotic led to an increase in short-chain fatty acid concentrations in the colon. Additionally, positive modulation of the colonic microbiota was observed, with a decrease in the proportion of the genus Terrisporobacter and an increase in the proportion of the genus Streptococcus. In conclusion, the research undertaken in this thesis enabled a thorough characterization of the maple syrup industry by-products and the development of a symbiotic formula based on these products and containing B. velezensis as a probiotic strain. This synbiotic was subsequently consumed by post-weaning piglets. These results address not only an economic and ecological challenge for the maple syrup industry by valorizing downgraded syrups and râches but also a global health issue by contributing to the fight against antibiotic resistance.

Les souches bactériennes à Gram négatif sont répertoriées comme étant celles qui causent le plus de toxi-infections alimentaire au Canada. Parmi les aliments incriminés, la viande de volailles demeure le plus connu des véhicules de transmission de ces pathogènes. Le contrôle de la flore pathogène chez la volaille consiste non seulement de réduire le taux de mortalité en élevage mais également d'assurer une meilleure qualité microbiologique à l'arrivé aux abattoirs et par conséquent de produire des denrées salubres sans danger pour le consommateur. L'antibiothérapie et ± l'antibioprévention ¿ sont actuellement les seuls moyens utilisés pour contrer les problèmes sanitaire et économique liés aux pathogènes aviaires. Cependant le recours aux antibiotiques a connue ses limites, en raison de l'émergence de nouvelles souches pathogènes multi-résistantes causée par l'utilisation abusive de ces composés dans le secteur avicole. Récemment, de nouvelles stratégies de prévention ont été proposées comme alternatives aux antibiotiques pour réduire l'incidence des pathogènes entériques chez la volaille. Parmi ces stratégie, le recours aux probiotiques semble offrir les résultats les plus prometteurs. L'objectif général de ce projet de recherche était d'isoler et de caractériser à partir du microbiote colique de la volaille des souches ayant un fort potentiel d'utilisation comme probiotique en aviculture. Plusieurs isolats provenant de contenus intestinaux de volailles ont été isolées et caractérisées sur le plan microbiologique et biologique. Parmi ces isolats, vingt quatre isolats ayant démontré une activité inhibitrice contre des pathogènes Gram négatifs ont été utilisées. Sept de ces souches ont été retenues par la suite en raison de leur forte activité inhibitrice. Une caractérisation préliminaire des substances inhibitrices produites par ces souches a permis de retenir trois isolats produisant des composés de nature protéique, thermostable et de faible poids moléculaire très apparentés à des bactériocines.

L’antibiorésistance est un problème de santé publique majeur, causé principalement par l’usage abusif d’antibiotiques dans les élevages. Les probiotiques sont une alternative potentielle aux antibiotiques. Cependant, acheminer ces microorganismes vivants et fonctionnels jusqu’au côlon est un grand défi, à cause du pH et des sels biliaires à affronter lors du passage gastro-intestinal. L’objectif de ce travail était de développer une matrice prébiotique capable de maintenir la survie et l’activité des probiotiques pendant le transit gastro-intestinal et de permettre leur libération dans le côlon. Pour atteindre cet objectif, cinq types de matrices sphériques (A, AI5, AI10, AI15, AI20) à base d’inuline (0 %, 5 %, 10 %, 15 % et 20 %) et d’alginate (2 %) ont été préparés par la méthode d’extrusion/gélification ionotropique. Trois souches probiotiques ont été utilisées au cours du développement des billes : Pediococcus acidilactici UL5 (UL5), Lactobacillus reuteri (LR) et Lactobacillus salivarius (LS). Dans un premier temps, toutes les formulations ont été caractérisées d’un point de vue physicochimique et microbiologique. Ces analyses ont permis de révéler une distribution homogène de l’inuline et de l’alginate au sein des matrices et ont démontré que la viabilité et la capacité antimicrobienne des souches utilisées n’étaient pas affectées par l’encapsulation. À la lumière de ces résultats, trois formulations A, AI5 et AI20 ont été sélectionnées pour la suite de l’étude. Dans un deuxième temps, la mucoadhésion et le comportement des billes A, AI5 et AI20 ont été étudiés dans les parties supérieures du tractus gastro-intestinal. Ces études ont démontré que la présence de l’inuline améliore les propriétés mucoadhésives des billes. Elles ont également établi que seule la formulation AI5 résiste jusqu’à la fin de la digestion. Ce comportement est expliqué en partie par l’interaction alginate-inuline décelée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Cette interaction était stable pour les billes AI5 au pH 6,8 mais instable pour la formulation AI20. Enfin, le comportement et la dynamique bactérienne de la formulation AI5 dans les milieux coliques fermenté et non fermenté ont été étudiés. Cette étude a révélé que les billes AI5 se dégradent et libèrent la totalité des bactéries après environ 4 heures d’incubation dans le milieu fermenté. Cette dégradation est due aux enzymes très abondantes dans ce milieu. En conclusion, la formulation AI5 s’est avérée être un très bon véhicule pour protéger les bactéries dans les parties supérieures du tube digestif et favoriser leur libération dans le côlon. Elle pourrait donc, être utilisée pour une application en alimentation animale. / Antibioresistance is a major public health issue, principally caused by the abusive use of antibiotics in farming. Probiotics are a potential alternative to antibiotics. However, delivering them alive and functional to the colon is a great challenge because of the pH and bile salts faced within the gastrointestinal tract. This work aims to develop a prebiotic matrix able maintain the probiotics alive and active during the gastrointestinal transit and able to release them in the colon. To reach this objective, five types of beads (A, AI5, AI10, AI15, AI20) were made of inulin (0 %, 5 %, 10 %, 15 % and 20 %) and alginate (2%) by extrusion/ionotropic gelation method. Three probiotic strains were used during the conception of the beads: Pediococcus acidilactici UL5 (UL5), Lactobacillus reuteri (LR) and Lactobacillus salivarius (LS). Firstly, all the formulations underwent physicochemical and microbiologic characterizations. These first characterizations revealed high yields of the inulin trapped in the beads. They also revealed the homogeneous distribution of inulin and alginate inside the matrix and demonstrated that the encapsulation did not affect the viability and the antimicrobial activity of the used strains. In the light of these results, the A, AI5 and AI20 formulations were chosen to continue the study. Secondly, the mucoadhesiveness and the behaviour of the A, AI5 and AI20 within the upper parts of the intestinal tract were studied. These studies demonstrated that the presence of inulin improve the mucoadhesiveness of the beads. They also demonstrated that only the AI5 formulation was able to resist until the end of the digestion. This behaviour was partly explained by the interaction of the alginate and the inulin found by the FTIR. This interaction was stable for the AI5 beads in pH 6.8 but unstable for the AI20 formulation. Finally, the behaviour and the bacterial dynamics of the AI5 formulation in the fermented and unfermented colonic medium were studied. This study revealed that the AI5 beads were degraded and released all of the bacteria after around 4 hours in the fermented medium. This degradation is probably due to the enzymes abundantly present in this medium. In conclusion, the abilities of AI5 formulation to protect the bacteria in the upper parts of the digestive tract and to release them to the colon can be affirmed. It could be used for an application in animal feeding.

L’objectif de ce projet de recherche était de déterminer les effets d’une supplémentation de probiotiques du genre Bacillus sur les performances de production de vaches de race holstein en mi-lactation et sur le profil en acides gras de leur lait. Pour ce faire, six vaches multipares porteuses d’une canule ruminale ont été utilisées selon un dispositif en chassé croisé répliqué et randomisé. Les vaches ont ainsi reçu soit 200 g/j de poudre de lactosérum comme traitement témoin ou 200 g/j de BioPlus 2B (Chr Hansen, Milwaukee, WI), un probiotique commercial de Bacillus subtilis et de Bacillus licheniformis, représentant un apport quotidien de 6,4 × 10¹¹ UFC et utilisant la poudre de lactosérum comme diluant. La production laitière, la composition du lait et son profil en acides gras, les paramètres de fermentation ruminale et le microbiote ruminal ont été évalués. Les traitements n’ont pas affecté les performances laitières. L’utilisation du probiotique a cependant augmenté la concentration relative d’anteiso 13:0 et d’anteiso 15:0 et tendait à augmenter la concentration totale d’acides gras à chaîne ramifiée dans les matières grasses du lait lorsque comparé au traitement témoin. Les traitements n’ont pas modifié le pH, l’azote ammoniacal ou les concentrations en acétate, propionate et butyrate du rumen. Cependant,le probiotique a augmenté la concentration ruminale d’isovalérate et tendait à augmenter celle de l’isobutyrate. Cette expérience a permis d’observer la sensibilité du profil en acides gras du lait face aux modifications du microbiote ruminal. Les bactéries probiotiques du genre Bacillus pourraient donc être utilisées dans un protocole de maximisation des acides gras à chaîne ramifiée du lait pour permettre une augmentation du niveau de ces acides gras dans les produits laitiers. / The aim of the study was to determine the effect of a Bacillus-based direct-fed microbial on dairy performance of mid-lactating Holstein dairy cows and on their milk fatty acid composition. To this end, six multiparous cows fitted with a rumen cannula were used in a randomized replicated crossover design. Cows received 200 g/d of either whey powder, as a control, or BioPlus 2B (Chr Hansen, Milwaukee, WI), a commercial direct-fed microbial providing Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis, representing a daily dose of 6.4 ×10¹¹ cfu, and using whey powder as a carrier. Milk production, composition and fatty acid profile, as well as ruminal parameters and microbiota were evaluated. Bacillus concentrationin the rumen increased with the addition of the direct-fed microbial supplement. Treatmentdid not affect ruminal pH, NH3-N and concentrations of acetate, propionate, and butyrate.However, direct-fed Bacillus increased ruminal concentration of isovalerate and tended to increase the concentration of isobutyrate. Treatments did not affect milk performance. The direct-fed Bacillus increased the relative concentration of anteiso 13:0 and anteiso 15:0 in milk fat, and tended to increase total concentration of branched-chain fatty acids as compared with control. This trial indicates that milk fatty acid composition is sensitive to ruminal microbiota modifications. Direct-fed Bacillus could be used as part of a standard protocol aiming to produce milk enriched in branched-chain fatty acids.

L’inflammation chronique peut jouer un rôle important durant le développement de la pathogenèse associée à l’obésité. Il a été démontré que certains probiotiques (Lactobacillus, Bifidobacterium) pouvaient prévenir l’obésité et l’inflammation en réduisant la libération de lipopolysaccharides (LPS) par les cellules épithéliales intestinales. Ces probiotiques ont réduit le poids des cellules adipeuses (le nombre et la grosseur) en diminuant la libération des cytokines pro-inflammatoire (IL-6, TNF-α). Aucun produit laitier contenant des probiotiques avec des effets anti-inflammatoires et anti-obésité sont présentement disponibles en Amérique du Nord. La viabilité des probiotiques est importante durant la fabrication et l’entreposage des produits laitiers puisqu’un fromage (50 g) et un yogourt (100 g) doivent contenir au moins 109 unité formant une colonie (ufc) d’une souche spécifique de probiotique avec des allégations santé. Ainsi, cette étude se concentre sur la viabilité et les propriétés technologiques, anti-inflammatoire et anti-obésité de nouvelles souches probiotiques dans un yogourt et un fromage cheddar faibles en gras. Pour obtenir une bonne viabilité, il est essentiel de sélectionner les meilleures combinaisons de souches thermophiles (ferment du yogourt) ou de souches mésophiles (ferment du fromage) afin qu’ils soient compatibles avec les probiotiques. Durant la fabrication, les souches de bifidobactéries ont eu plus de difficulté à maintenir leur population cible de 109 bactéries par portion de fromage ou de yogourt que les souches de lactobacilles. Parmi les cinq candidats probiotiques, Bifidobacteria animalis ssp. lactis Bf141 et Lactobacillus rhamnosus Lb102 ont démontré les meilleurs effets anti-obésité et propriétés technologiques dans les produits laitiers. Les deux souches probiotiques ont survécu au passage gastro-intestinal. Les laits probiotiques ont permis de réduire le gain de poids corporel et le tissu adipeux blanc des souris comparativement au lait sans probiotique. La réduction de poids était plus importante avec la souche Bf141. L’effet anti-obésité a été plus important avec les laits qu’avec les yogourts. Le lait a donc été un meilleur vecteur que le yogourt pour les bactéries probiotiques ayant un effet anti-obésité. / Chronic Inflammation can play an important role in the development of the pathogenesis related with obesity. It has been demonstrated that some probiotics (Lactobacillus, Bifidobacterium) can prevent obesity and inflammation by reducing the liberation of LPS by intestinal epithelial cell. Probiotic have reduced adipose cells weight (size) by decrease the liberation of pro-inflammatory cytokine (IL-6, TNF-α). No dairy product containing anti-inflammatory and anti-obesity probiotics are currently available in North America. The viability of probiotic is important during the manufacture and the storage of dairy product since cheese (50 g) and yogurt (100 g) must contain at least 109 colony forming unity (cfu) of the specific probiotic strain with health claims. This study focuses on the viability and technological, anti-inflammatory and anti-obesity properties of new probiotic strains in low-fat yogurt and Cheddar cheese. To obtain a good viability, it is important to select the best combination of thermophilic strains to constitute a yogurt starter or Lactococcus strains to constitute a cheese starter to be compatible with probiotics. Bifidobacteria strains had more difficult to maintain a target population of 109 bacteria per serving cheese or yogurt than lactobacilli strains. Among five probiotic candidates, Bifidobacteria animalis ssp. lactis Bf141 and Lactobacillus rhamnosus Lb102 have demonstrated the best anti-obesity and technological properties in dairy products. The both probiotic strains survived to the gastrointestinal passage. The reduction of body weight gain and white adipose tissue of mice was more important with probiotics milks than milk without probiotic. Weight reduction was greater with Bf141 strain. The anti-obesity effect was greater with milks than with yogurts. Milk was therefore a better vector than yogurt for probiotic bacteria with anti-obesity effect.

Nous avons déjà démontré que les probiotiques réduisaient l'apoptose observée dans le système limbique après un infarctus du myocarde (IM), suggérant un rôle anti-dépresseur potentiel des probiotiques. Cette étude a été conçue pour déterminer si les probiotiques pouvaient atténuer le comportement dépressif observé après un infarctus du myocarde. Un autre objectif visait à démontrer qu’une altération de la barrière intestinale pourrait avoir lieu lors d’un IM et que les probiotiques pourraient empêcher cette altération de la perméabilité intestinale. Méthodes: Des rats mâles Sprague-Dawley ont reçu des probiotiques (1 milliard de cellules bactériennes vivantes de Lactobacillus helveticus R0052 et Bifidobacterium longum R0175) ou le véhicule tous les jours en dilution dans leur eau, débutant 1 semaine avant l'induction d'une ischémie myocardique. Un infarctus a ensuite été induit chez la moitié des rats, par l'occlusion de l'artère coronaire antérieure gauche (40 minutes) suivie d'une reperfusion. Les rats témoins, l'autre moitié de la cohorte, ont été soumis à la même procédure sans occlusion coronarienne. Une semaine après l'infarctus, les animaux ont été resoumis au traitement préalable jusqu'au moment du sacrifice. Le comportement dépressif a été évalué par trois tests soit: l'interaction sociale, le test de nage forcée et le test d'évitement passif. Résultats: Les résultats obtenus indiquent qu'en absence d'infarctus, les probiotiques n'ont pas d'effet significatif. Toutefois, en dépit de taille similaire IM, des rats traités avec des probiotiques, ont démontré davantage d'interactions sociales et une meilleure performance dans le test de nage forcée et d'évitement passif, comparativement à des rats du groupe IM sans probiotique (p<0,05). Conclusion: Les probiotiques atténuent le comportement dépressif observé après infarctus du myocarde par un mécanisme qui pourrait impliquer l'intégrité des intestins. / We have already shown that probiotics reduce apoptosis in the limbic system after a myocardial infarct, suggesting a potential anti-depressive role of probiotics. This study was conceived to determine if probiotics could lessen the depressive behaviour observed after a myocardial infarction (MI). We tested the hypothesis that probiotics achieve their central effects through changes in the intestinal barrier. Methods: Male Sprague-Dawley rats received probiotics (1 billion live bacteria of Lactobacillus helveticus R0052 and Bifidobacterium longum R0175) or placebo every day dissolved in drinking water , beginning one week before induction of myocardial ischemia. An infarct has been induced on half of the cohort, by the occlusion left anterior coronary artery (40 minutes) followed by reperfusion. The other half was subjected to the same procedure without coronary occlusion. One week after the infarction, the animals received probiotic treatment until sacrifice after 2 weeks. The depressive behaviour was evaluated by three tests: social interaction, forced swim and foot shock. Results: The obtained results indicate that in the absence of infarction, probiotics have no significant effect. Even though they are of the same MI gravity, the rats treated with the probiotics have shown more social interaction and have a better performance in the forced swim and foot shock tests compared to the untreated MI rats (p<0,05). Conclusion: Probiotics diminish the depressive behaviour observed after a myocardial infarction by a mechanism which could implicate the integrity of the intestine barrier.

De nombreuses pathologies découlent de déséquilibres du microbiote intestinal. Ainsi, des stratégies visent à les prévenir en restaurant cet écosystème par l'apport de probiotiques, de prébiotiques et de synbiotiques. Des résultats prometteurs nécessitant d'être validés rationnellement, nous nous sommes proposés d'établir un premier crible de sélection de bactéries lactiques et de glucooligosaccharides (GOS) pour des activités anti-inflammatoires et anti-prolifératives in vitro. Les probiotiques ont inhibé des pathogènes tout en se révélant résistants aux conditions du tube digestif, tandis que deux GOS ont conduit à leur croissance sélective. De plus, les probiotiques ont réduit la réponse inflammatoire de cellules intestinales et la prolifération de cellules cancéreuses en association avec un GOS. Nous avons donc retenu des produits potentiellement actifs contre les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin et du cancer colorectal, par un crible devant être validé in vivo. / Some pathologies are induced by intestinal microbiota disorders. Thus, some strategies aim torestore this ecosystem through probiotics, prebiotics and synbiotics. Promising results need tobe rationally validated, so we aimed to establish the screening first step of lactic acid bacteriaand glucooligosaccharides (GOS) against anti-inflammatory and anti-proliferative activity invitro. Probiotics inhibited pathogens and were resistant to digestive tract conditions whileGOS promoted specifically their growth. Moreover, probiotics reduced inflammatoryresponse of intestinal cells and proliferation of cancer cells when combined with GOS. Thus,we selected compounds potentially efficient against inflammatory bowel diseases andcolorectal cancer, through a screen that need to be validated in vivo

Initialement développés pour leur action inhibitrice sur les lymphocytes T, les immunosuppresseurs affectent aussi les cellules dendritiques (CD). Nous avons précédemment montré que l’acide mycophénolique (MPA) induisait une résistance des CD humaines à la maturation, néanmoins son mécanisme d’action sur les CD reste méconnu. Ce travail de thèse montre que le MPA inhibe l’activation de p38MAPK et que cette propriété entraîne l’inhibition de la maturation phénotypique induite par le facteur nécrotique tumoral a (TNFa), la diminution de la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires et de la capacité allostimulatrice induite par le TNFa ou le lipopolysaccharide suggérant que l’inhibition de la synthèse de cytokines inflammatoires serait déterminante pour inhiber la capacité allostimulatrice. Nous rapportons également que le MPA inhibe la phosphorylation de ERK induite par le TNFa. Ainsi, l’action du MPA sur les CD s’exerce différemment selon l’environnement dans lequel se trouvent les CD. / Immunosuppressive drugs, initially developed to inhibit T cell activation, are also known now to affect dendritic cell (DC) functions. Previous works from our laboratory showed that mycophenolic acid (MPA) induced a resistance to maturation in human DC, however its mechanism of action in DC, remains elusive. In this study, we found that MPA inhibited p38MAPK phosphorylation independently. This p38MAPK inhibition resulted in a decrease phenotypic maturation upon tumor necrosis factor-a (TNF-a) stimulation and in a decrease in the pro-inflammatory cytokine secretion upon either lipopolysaccharide or TNF-a activation. MPA also decreased allostimulatory ability after both stimuli suggesting that inflammatory cytokine inhibition was predominant over co-stimulation marker reduction to inhibit the DC allostimulatory ability. We also showed that MPA only inhibited the TNFa-induced ERK phosphorylation. Thus, the microenvironnement of the DC might influence its ability to response to MPA.

Giardia duodenalis est le protozoaire responsable de la giardiose, la parasitose intestinale la plus répandue dans le monde. Cette infection se caractérise par une malabsorption intestinale, des diarrhées, une perte de poids et des douleurs abdominales intenses chez l’Homme et de nombreux mammifères. Par ailleurs, cette maladie dont l’impact en santé publique et vétérinaire est reconnu, peut entraîner d’importantes déficiences nutritionnelles en particulier chez les sujets jeunes. L’infection est causée par l’ingestion de kystes de Giardia duodenalis (syn. G. lamblia, G. intestinalis) présents dans les aliments ou l’eau contaminée. Infectieux à très faibles doses, ces kystes survivent pendant plusieurs semaines dans l’environnement et sont résistants aux différents désinfectants. Suite au dékystement, la forme végétative de Giardia, le trophozoïte, adhère à l’épithélium intestinal au niveau des parties supérieures de l’intestin grêle et se multiplie, causant les symptômes. Cette phase se termine par un nouvel enkystement et l’excrétion de kystes par les fèces. Le nombre croissant d’infections liées à la contamination de l’eau potable, à l’émergence de souches résistantes aux médicaments disponibles, à la fréquence des échecs thérapeutiques et à l’importance des effets secondaires associés aux traitements font de cette maladie un sujet d’actualité de plus en plus préoccupant qui nécessite le développement de traitements alternatifs. Il est désormais bien établi que le microbiote et/ou certaines souches de bactéries probiotiques ont un impact bénéfique dans la giardiose. En particulier, la bactérie probiotique Lactobacillus johnsonii La1 (LjLa1) a un rôle protecteur contre la croissance de Giardia in vitro et in vivo. Nous avons cherché dans ce travail de Thèse à décrypter les mécanismes moléculaires associés à l’effet inhibiteur des facteurs sécrétés par LjLa1. Nous avons montré qu’in vitro, LjLa1 agissait en libérant des enzymes de type Bile Salt Hydrolases (BSH) qui modifient alors des composants de la bile non-toxiques pour le parasite (sels biliaires conjugués) en des composants toxiques (sels biliaires déconjugués). Les 3 gènes BSH codés dans le génome de LjLa1 ont été clonés chez Escherichia coli et les protéines taguées histidine purifiées pour étudier leurs propriétés biochimiques et biologiques. Obtenues sous forme active, nous avons pu en définir les spécificités de substrats et montrer qu’elles sont capables d’inhiber significativement la croissance de G. duodenalis in vitro et in vivo, dans un modèle murin de la giardiose (souriceaux OF1 non sevrés). En parallèle, nous avons identifié, à l’issue d’un large criblage de souches de lactobacilles selon leur activité anti-Giardia in vitro, une souche probiotique aux effets inhibiteurs comparables à ceux de LjLa1 : Lactobacillus gasseri CNCM-4884. Administrée in vivo dans le modèle murin de la giardiose, cette souche a réduit de 93% la charge parasitaire dans l'intestin grêle des nouveaux nés et a également réduit de façon significative le nombre de kystes libérés dans l’environnement, permettant ainsi de réduire la transmission de Giardia. Des travaux parallèles ont été réalisés au cours de ce projet de Thèse, notamment le développement d’outils de moléculaire pour l’expression hétérologue de molécules d’intérêt en santé animale chez divers lactobacilles. Le développement de ces « vecteurs mucosaux » permettra à terme de proposer une stratégie de surexpression de BSH par les lactobacilles afin d’accroitre l’activité BSH in vivo, et renforcer ainsi l’élimination du parasite. Ces résultats permettent de proposer de nouvelles pistes thérapeutiques originales contre les giardioses humaines et animales, basées sur l’utilisation de lactobacilles probiotiques ou sur les activités BSH qui en sont dérivées. Ces traitements offrent alors une alternative sérieuse aux antibiotiques et permettront de pallier aux actuels fréquents échecs thérapeutiques. / Giardia duodenalis is a protozoan parasite responsible for giardiasis, the most common intestinal parasitic disease worldwide. This infection is characterized by intestinal malabsorption, diarrhea, weight loss and abdominal pain in humans and various mammalian species. Besides, this disease has a high veterinary and public health impact, leading to important nutritional deficiencies in young subjects. The infection is caused by the ingestion of food or water contaminated with infectious cysts of the parasite. Giardia cysts can survive for several weeks in the environment and are highly resistant to disinfectants. Giardia excysts in the intestinal tracts of its host and replicates under the trophozoite stage causing the symptoms. Trophozoites adhere to the intestinal epithelium of the small intestine and multiply, causing the symptoms. The cycle ends by a new encystment and infectious cysts are released in environments with feces. The increasing number of giardiasis cases, mainly due to water contaminations, the emergence of parasite strains resistant to drugs and therapeutic failures, make research on alternative therapeutic strategies and treatments highly needed. Nowadays, it is well known that the microbiota and probiotics play an important role in protection against this parasite. For instance, the probiotic strain Lactobacillus johnsonii La1 (LjLa1) prevents the establishment of Giardia in vitro and in vivo. In this thesis, we have tried to point out the molecular mechanism(s) involved in this inhibitory effect(s). We showed in vitro that LjLa1 was releasing "Bile Salt Hydrolases" (BSH) – like activities that modify some components of bile (conjugated bile salts) into toxic compounds (deconjugated bile salts) for Giardia. We have cloned and expressed each of the three bsh genes present in the genome of LjLa1 in Escherichia coli in order to study their enzymatic and biological properties. Two BSH were obtained as recombinant active enzymes and biochemical tests showed that they have distinct substrate specificities despite similar predicted 3D structures. Moreover, these two BSHs of LjLa1 exhibited anti-giardial effects in vitro and in vivo in a murine model of the giardiasis (OF1suckling mice), comforting the hypothesis of the biological role of active BSH, derived from probiotics, against Giardia. A wide collection of diverse lactobacilli strains was screened to assess their effectiveness to also display both anti-giardial and BSH activities. This screening allowed the identification of several strains exhibiting strong anti-giardial effects such as Lactobacillus gasseri CNCM I-4884. In a murine model of giardiasis, this strain dramatically reduced the parasite burden in the small intestine of treated animals and significantly reduced the number of cysts in the colon, which could contribute to blockage of parasite transmission in environments. Additional studies were realized in parallel in order to explore the potency of lactobacilli to exert beneficial effects on health. For this, molecular tools were successfully developed in various lactobacilli strains to express and deliver therapeutic molecules at mucosal surfaces. The development of these tools will further allow the overexpression of BSH by lactobacilli to increase their in vivo BSH-activity and strengthen the elimination of the parasite. Altogether, this thesis work proposes new original therapeutic strategies against human and animal giardiasis, based on the use of BSH-positive lactobacilli strains or recombinant BSH- derived from probiotic strains, to counteract the frequent therapeutic failures, offering a serious alternative to antibiotics.