Dissertations / Theses on the topic 'Digestive inflammation'

The inflammatory bowel diseases, ulcerative colitis and Crohn's disease are characterised by spontaneously relapsing and remitting inflammation, associated with increased mucosal levels of the inflammatory cytokine, interleukin-1 (IL-1)β. IL-1β processing and release is mediated by ATP stimulation of the purine receptor, P2X7. P2X7 is a membrane ion channel highly expressed in immune cells. Signal transduction occurs via rapid cation exchange, plasma membrane depolarisation and increased intracellular calcium. Additionally, prolonged or repeated P2X7 stimulation leads to formation of a non-selective membrane pore permeable to small molecules, and ultimately to cell death. The aim of this project was to investigate the properties of the P2X7 receptor in mononuclear cells, to show that it is associated with IL-1β release in the colon, and that this release can be modified by P2X7 antagonists. Studies of ethidium bromide uptake, a functional assay, showed that P2X7 receptors are present on LPMCs and displayed properties similar to those of PBMCs and THP-1 cells. P2X7 receptor-stimulation released mature IL-1β from LPMCs in a dose-dependent manner that, in IBD patients, matched the severity of their inflammation, and could be markedly reduced by P2X7 antagonists. P2X7 stimulation also results in increased exposure of phosphatidylserine on the outer cell membrane (PS flip), often considered to be a marker of apoptotic cell death. P2X7-stimulated PS flip however is reversible and is not associated with cell death following brief stimulation times. Cell death caused by longer stimulation did not have features of apoptosis, was more evident in monocytes than lymphocytes, with LPMCs being less susceptible than PBMCs and THP-1 cells. These studies have shown that the P2X7 receptor is intimately involved in the release of IL-1β from human colonic mononuclear cells, that the release is greater in cells from IBD tissue and can be markedly inhibited by P2X7 antagonists.

Les protéases jouent un rôle clé dans la physiologie humaine en participant à des fonctions essentielles telles que la digestion, l'immunité, la coagulation et la cicatrisation. Cependant, un déséquilibre de la balance protéolytique est également associé à plusieurs maladies y compris les inflammations digestives, des pathologies dont la recrudescence dans le monde est accentuée par l'existence de patients non répondeurs aux traitements actuels. Si l'effet des protéases humaines est actuellement étudié, très peu de données sont disponibles concernant les protéases produites par le microbiote intestinal et leur rôle dans les inflammations digestives. Ce projet de thèse vise à (i) évaluer pour la première fois la contribution des protéases de l'hôte et du microbiote intestinal dans les inflammations digestives, (ii) mener une caractérisation biochimique et cinétique approfondie des protéases candidates et identifier celles présentant des efficacités catalytiques élevées et (iii) valider l'effet délétère de certaines protéases microbiennes et analyser leurs modes d'action in vivo
Proteases play a key role in human physiology in essential functions such as digestion, immunity, coagulation and healing. However, a disequilibrium in proteolytic balance is also associated with several diseases including digestive inflammations, pathologies with high incidence in the world accentuated by the increase of non-responders to available treatments. Although the effect of human proteases is being studied, very little data are available on the proteases produced by the intestinal microbiota and their role in digestive inflammation. This project aims to i) evaluate for the first time the contribution of proteases encoded by the host and intestinal microbiota in digestive inflammations, ii) study the biochemical and kinetic properties of targeted proteases and the identification of those having the highest inhibition efficiencies and iii) validate their deleterious effect and analyze their mode of action in vivo

In health, the gut provides a barrier between the external and internal environment. This selectively permeable barrier allows absorption of nutrients and water from the gastrointestinal contents, whilst preventing the transfer of noxious material such as bacteria. During episodes of inflammation, this barrier becomes compromised, allowing transfer of noxious material into the systemic circulation, leading to disease states such as inflammatory bowel disease and septic shock. There are no clinically available compounds to combat this increase in permeability directly. The endocannabinoid system is a group of endogenous lipid signalling molecules which activate membrane-bound receptors. Plant-derived and synthetic compounds also act at these receptors, generating a wide variety of secondary effects. The aims of this study were to identify compounds with action on the endocannabinoid system which could be used clinically to treat inflammation and hyperpermeability of the gastrointestinal tract, exploring mechanisms of action. Systematic review and meta-analysis of existing literature revealed 51 preclinical studies, and 2 clinical studies examining the effect of cannabinoid compounds. In preclinical studies, cannabinoid drugs reduced myeloperoxidase activity in the gastrointestinal mucosa within mouse and rodent models of colitis (standard mean difference -1.26, 95% confidence interval (CI)-1.54 to -0.97, I2=48.1%) and macroscopic disease activity scores (standard mean difference -1.36, 95% CI -1.62 to -1.09, I2=61%). Clinical trials found no overall benefit of cannabinoid drugs in Crohn’s disease (mean difference -74.97, 95% CI –229 to 0.79, I2=75%). Two compounds, cannabidiol and palmitoylethanolamide, possessing positive outcomes and preferable side effect profiles, were put forward for further study to examine potential clinical benefit. The mechanism of action of palmitoylethanolamide and cannabidiol were explored further by examination of their effects on the immune response, permeability of cultured cell monolayers, intracellular signalling pathways, expression of membrane-bound proteins governing permeability and receptors of the cannabinoid system. We found that these agents were anti-inflammatory in both cultured Caco-2 cells and explant human colonic tissue, prevented increases in permeability secondary to inflammation, and were likely to act through adenylyl cyclase, protein kinase A and extracellular signal-regulated kinases. The downstream effects of these compounds prevented down-regulation of the TRPV1 receptor, upregulation of aquaporin 3 expression, and prevention of downregulation of claudin-3. The effects of palmitoylethanolamide and cannabidiol were then examined on permeability in the human colon in vivo by means of a double blinded, randomised controlled trial. This study demonstrated that aspirin increased the permeability of the human gut, determined by increases in urinary concentrations of lactulose and D-mannitol, quantified by mass spectrometry. Groups receiving oral cannabidiol or palmitoylethanolamide demonstrated lower urinary concentrations of lactulose and D-mannitol, suggesting that these two drugs could be used clinically to prevent disease-induced hyperpermeability. In conclusion, cannabidiol and palmitoylethanolamide have shown consistent anti-inflammatory actions in colonic ex vivo and in vitro models, and also prevented increases in intestinal permeability in vitro and also in vivo in a randomised, double blind, placebo-controlled trial. Their clinical use in IBD should now be assessed in phase II clinical trials.

Les maladies inflammatoires cryptogénétiques de l'intestin sont aggravées par le stress. Le but de ce travail est de caractériser le rôle du Corticotropin-Releasing Factor (CRF), neuropeptide clef de la réponse au stress, de son analogue l'urocortine et de leurs récepteurs, CRF1 et CRF2, dans le tube digestif lors d'une colite. L'expression de CRF, urocortine, CRF1 et CRF2 a été localisée par immunohistochimie dans le système nerveux entérique et détectée par RT-PCR quantitative. Il n'éxistait pas de modification du profil d'expression des messagers lors d'une colite à l'acide trinitro-benzènesulfonique (TNBS). Un stress d'immobilisation améliorait la colite après 10 jours et la réactivait après 6 semaines. On observait une tendance à l'augmentation de l'expression du CRF1 et à la diminution de l'expression du CRF2 sous l'effet du stress. En conclusion, le système CRFergique périphérique digestif pourrait expliquer les effets proinflammatoires du stress lors d'une colite
Inflammatory Bowel Disease (IDB) are worsened by stress. The aim of this work was to characterize the role of Corticotropin-Releasing Factor (CRF), a key neuropeptide of the stress response, its analog urocortin and their receptors, CRF1 and CRF2, in the gastro-intestinal tract during colitis. Expression of CRF, urocortin, CRF1 and CRF2 were localized to the enteric nervous system by immunohistochemistry and further detected by quantitative RT-PCR. There was no alteration of the messengers' profile of expression during a trinitrobenzenesulfonique acid (TNBS)-induced colitis. Immobilization stress improved colitis after 10 days and reactivated it after 6 weeks. There was a tendency to an increase in expression of CRF1 and a decrease in expression of CRF2 by stress. In conclusion, digestive peripheral CRF system may account for the proinflammatory of stress effects during colitis

La maladie de Crohn (MC) est une maladie inflammatoire chronique de l'intestin qui peut s'expliquer par une dysbiose et une dérégulation de la réponse immune chez des individus génétiquement susceptibles. Des observations expérimentales et cliniques suggèrent le rôle prépondérant de certains microorganismes du microbiote intestinal comme agents pouvant contribuer au déclenchement ou au maintien de l'inflammation associée à la MC. Parmi ces derniers, nous retrouvons les levures commensales du genre Candida dont la colonisation digestive est accrue chez les patients atteints de MC. Dans ce contexte, notre équipe étudie le rôle des composants pariétaux fongiques dans la régulation de l'inflammation intestinale. Dans le cas de Candida glabrata (C. glabrata), ces études montrent que la chitine fongique est capable d'atténuer l'inflammation tout en réduisant la prolifération fongique dans un modèle murin de colite chimio-induite. Dans ce même modèle, nous avons montré que la biodiversité bactérienne intestinale se réduit au fur et à mesure du développement de la colite et que cette diminution est corrélée à une augmentation de la prolifération de C. glabrata. De plus, l'ajout de la chitine a pour conséquence de modifier le microbiote intestinal en faveur des bactéries anaérobies : Bacteroides thetaiotaomicron et Lactobacillus johnsonii. Par la suite et dans ce même modèle, l'administration orale de ces deux bactéries anaérobies ont permis de révéler que celles-ci participent au même titre que la chitine à l'atténuation de l'inflammation intestinale et à la réduction des populations pathobiontes.Toutefois, les mécanismes qui régissent l'interaction Candida-bactéries anaérobies ainsi que les déterminants moléculaires mis en jeu restent à caractériser. La première partie de ce projet a été d'étudier les métabolites impliqués dans l'interaction bactéries anaérobies- cellules épithéliales intestinales coliques de souris. Nos études montrent que l'acide oléique (OA), seul ou combiné avec l'acide palmitique (PA), présente des propriétés anti-inflammatoires notables en réduisant l'expression de plusieurs marqueurs inflammatoires exprimés par les cellules Caco-2 exposées au DSS (Dextran sulfate de sodium). Nos investigations ont également démontré que l'activité de l'OA sur les macrophages induirait une augmentation de l'expression de l'IL-10 et une diminution de divers marqueurs pro-inflammatoires, probablement en lien avec la reconnaissance de l'OA par les récepteurs FFARs et AhR. Ces AG présentent aussi des propriétés inhibitrices sur la formation du biofilm, l'adhérence et la viabilité fongique. L'ensemble de ces propriétés a été confirmé dans un modèle murin de colite DSS-induite où l'administration orale de ces deux AG atténue les paramètres inflammatoires tout en réduisant la prolifération de C. glabrata et des populations bactériennes pathobiontes.Dans la seconde partie de ce projet, nos investigations confirment les propriétés anti-inflammatoires et immunomodulatrices de la chitine administrée de manière curative (par voie intra-péritonéale) à des souris avec colite DSS-induite. Ce traitement induit une diminution des paramètres inflammatoires (scores clinique et histologique), de l'expression des cytokines et médiateurs pro-inflammatoires conduisant à une diminution des charges fongique et bactérienne aérobie fécales. Les souris, prétraitées avec de la chitine (administrée par voie sous-cutanée) préalablement à leur exposition au DSS, sont protégées contre la colonisation digestive par C. glabrata. Bien qu'il s'agisse d'un résultat déterminant, les mécanismes qui régissent la clairance fongique associés à ce traitement restent encore à explorer. Nos données montrent aussi que ce traitement préventif permet d'induire des anticorps dirigés contre la chitine. Cependant et contrairement au traitement curatif, ce traitement ne permet pas de réduire l'inflammation intestinale
Crohn's disease (CD) is a chronic inflammatory disease of the intestine caused by dysbiosis and dysregulation of the immune response in genetically-susceptible individuals. Experimental and clinical studies suggest that certain microorganisms in the intestinal microbiota play a major role in the triggering or maintenance of inflammation associated with CD. These microorganisms include commensal yeasts of the genus Candida, which increase significantly in the digestive tract of patients with CD. In this context, our group studied the role of fungal cell wall components in the regulation of intestinal inflammation. In the case of Candida glabrata, these studies showed that fungal chitin is capable of attenuating inflammation while reducing fungal proliferation in a murine model of chemically-induced colitis. In this same model, we also showed that the intestinal bacterial biodiversity decreases gradually as colitis develops and that this decrease is correlated with an increase in proliferation of C. glabrata. In addition, the addition of chitin modifies the intestinal microbiota in favour of the anaerobic bacteria Bacteroides thetaiotaomicron and Lactobacillus johnsonii. As a result, and in this same model, oral administration of these two anaerobic bacteria revealed that they participate in the same way as chitin in the attenuation of intestinal inflammation and the reduction of disease-causing populations.However, the mechanisms that regulate the interaction between Candida and anaerobic bacteria, as well as the molecular determinants brought into play, remain to be characterised. The first part of our work studied the metabolites involved in the interaction between anaerobic bacteria and colonic epithelial cells of mice. These studies showed that oleic acid (OA), alone or combined with palmitic acid (PA), had notable anti-inflammatory properties by reducing the expression of several inflammatory markers expressed by Caco-2 cells exposed to DSS (dextran-sulphate sodium). Our investigations also demonstrated that the action of OA on macrophages induced an increase in expression of IL-10 and a decrease in diverse pro-inflammatory markers, probably linked to the recognition of OA by the receptors FFARs and AhR. These fatty acids also had inhibitory properties on biofilm formation, adherence and fungal viability. All of these properties were confirmed in a murine model of DSS-induced colitis where the oral administration of these two fatty acids attenuated inflammation by reducing the proliferation of C. glabrata and disease-causing bacterial populations.In the second part of this project, our investigations confirmed the anti-inflammatory and immunomodulating properties of chitin administered curatively (by intra-peritoneal administration) to mice with DSS-induced colitis. This treatment induced a decrease in inflammatory parameters (clinical and histological scores) and the expression of cytokines and pro-inflammatory mediators, leading to a decrease in the fungal and aerobic bacterial load in the faeces. Mice, pretreated with chitin (administered subcutaneously) prior to their exposure to DSS, were protected against digestive colonisation by C. glabrata. Although this is a significant result, the mechanisms that lead to fungal clearance associated with this treatment are unknown. Our data show that this preventive treatment induces antibodies directed against chitin. However, and contrary to curative treatment, this treatment does not reduce intestinal inflammation

La démonstration du rôle de la CDT (« Cytolethal Distending Toxin ») de Helicobacterhepaticus dans le développement de l’hépatocarcinome murin fait de cette toxine un candidatpertinent dans l'activation de processus pro-cancéreux. Comme la toxine CagA de Helicobacterpylori, la sous-unité active CdtB de la CDT pourrait être une oncoprotéine. Nous avons étudié lerôle de la CdtB des Hélicobacters dans l’inflammation et la carcinogenèse digestive via unestratégie lentivirale d’expression constitutive ou conditionnelle de la CdtB ou de son mutant pourl’activité DNase. Nous avons réalisé une étude du transcriptome et montré que la CdtB deH. hepaticus induisait une réponse inflammatoire en surexprimant des cytokines, chimiokines,peptides antimicrobiens et en activant la voie du NF-κB des cellules épithéliales. La CdtB réguleégalement l’expression et la localisation nucléaire du facteur de transcription et oncogène MafB.Ces résultats ont été confirmés pour la CdtB de Helicobacter pullorum. Des expériencesd'infection des cellules avec des souches sauvages et mutées pour la CDT (deH. hepaticus & H. pullorum) ont permis de valider les résultats obtenus et de les attribuer à laCdtB et notamment à son activité DNase. Nous avons aussi développé un nouveau modèle dexénogreffes de cellules épithéliales inductibles pour l’expression de la CdtB de H. hepaticus.Dans ce modèle, la CdtB, en plus de ses effets déjà connus, retarde la croissance tumorale,induit l’apoptose, la sénescence et la surexpression du marqueur nucléaire de prolifération,Ki-67, suggérant la survie cellulaire. L’ensemble de ces résultats fournit de nouveaux argumentsen faveur du potentiel oncogénique de la CDT
The demonstration of the role of the Cytolethal Distending Toxin (CDT) of Helicobacter hepaticusin the development of hepatocarcinoma in mice, makes this toxin a relevant candidate in theactivation of precancerous processes. As in the case of the CagA toxin of Helicobacter pylori, theCdtB active subunit of CDT could be an oncoprotein. We studied the role of Helicobacter CdtB ininflammation and digestive carcinogenesis using a lentiviral strategy for constitutive or conditionalexpression of the CdtB subunit or its corresponding DNase mutant. We conducted a study of thetranscriptome and showed that CdtB induced an inflammatory response by overexpressingcytokines, chemokines, antimicrobial peptides and activating the NF-kB pathway in epithelialcells. The CdtB also regulated the expression and nuclear localization of the transcription factorand oncogene MafB. These results were confirmed for the CdtB of Helicobacter pullorum.Infection of cells with wild type strains and the corresponding CDT-mutant strains (of H. hepaticus& H. pullorum) were used to validate the results and to attribute the effects to the CdtB and, inparticular, to its DNase activity. We also developed a novel epithelial cell xenograft model toevaluate the inducible expression of H. hepaticus CdtB. In this model, the CdtB, in addition to itspreviously well-known effects, delayed tumor growth, induced apoptosis, senescence and theoverexpression of nuclear proliferation marker, Ki-67, suggesting cell survival. All of these resultsprovide new arguments in favor of the oncogenic potential of the CDT

L’écosystème digestif est sous l’influence de facteurs abiotiques et biotiques qui déterminent son équilibre et par conséquent influencent la santé digestive de l'hôte. Chez le lapin en croissance, un déséquilibre de l’écosystème caecal est associé aux entéropathies, responsables de mortalités importantes en élevage. La compréhension des interactions biotope – biocénose digestive permettra la mise en oeuvre de stratégies pour garantir l'équilibre de cet écosystème. Ainsi, le rôle des facteurs biotiques de stabilité l’écosystème digestif, tels que des microorganismes exogènes probiotiques, fait actuellement l’objet de nombreuses études, mais leur mode d’action sur la biocénose et le biotope reste encore peu clair. L’objectif de notre travail est de contribuer à la compréhension du fonctionnement de l'écosystème caecal chez le jeune lapin, soumis ou non à un stress nutritionnel et en présence ou non d'une flore exogène ajoutée. Il s'agit aussi, de faire une approche comparative des effets d'un même probiotique (S. cerevisiae) dans cet écosystème et dans le rumen de la vache, pour mieux décrire les mécanismes d'action d'une levure probiotique sur les relations biocénose-biotope. Dans ce but, nous avons mis au point et validé pour le caecum du lapin la mesure du potentiel redox (Eh), pour mieux juger de l'état d'anaérobiose du biotope caecal. Nous avons également validé un nouvel indicateur de l’inflammation générale (haptoglobine sérique) en réponse à l'application d'un stress nutritionnel ou d'un état sanitaire déficient. Comparé au rumen, le biotope caecal est un milieu très anaérobie, puisque son potentiel redox moyen est de -220 mV et ne varie pas avec l’âge (de 28 à 64 jours). La biodiversité de la biocénose bactérienne caecale, calculée à partir de leur empreinte moléculaire (CE-SSCP) est en moyenne de 5,0 (indice de Simpson). Chez l'animal touché par un dysfonctionnement digestif, nous observons une élévation du niveau général de l'inflammation (+70% du taux d’haptoglobine sérique), associée à une chute de l'activité fermentaire caecal (-50%) et une hausse du pH (+ 0,7), mais qui n'est pas associée à des variations d'Eh caecal ou de la diversité bactérienne. L'application d'un stress nutritionnel (déficience en fibres) entraîne chez le lapin une baisse de la concentration caecale en AGV totaux (-25%) et une hausse du pH (+0,1). Cependant, la déficience en fibres n’a pas d'effet marqué sur le Eh caecal, dont la moyenne est de -210 mV. De même, la diversité bactérienne n’est pas modifiée (5,3) par la réduction de la teneur en fibres de l’aliment et la similarité observée est de 76%. La teneur de fibres dans l’aliment n’influence pas non plus le niveau d'inflammation générale. L’apport de levures vivantes dans la ration du lapin tend à augmenter la diversité bactérienne (+10%), et peut élever le potentiel redox caecal de 25 mV caecal. Il n’affecte cependant pas la structure du microbiote bactérien caecal (similarité= 99%). Elle n’entraîne pas non plus de variation du taux d’haptoglobine. L'ingestion de levures vivantes a permis l’amélioration de la santé digestive par la réduction de la mortalité (jusqu'à -50%) pendant les périodes de forte mortalité où le taux d’haptoglobine sérique augmente d’environ 70%. L’effet de la levure observé ici dans le caecum du lapin diffère de celui observé dans le rumen de la vache, pour lequel on observe une baisse du potentiel redox et une hausse du pH, ce qui favoriserait l’activité des bactéries anaérobies strict transformant le lactate en propionate. La levure stabiliserait donc le biotope (pH, potentiel redox) qui favoriserait la croissance ou l’activité de certaines bactéries. Cette hypothèse reste encore à confirmer pour l'écosystème caecal du lapin, à l'aide méthode appropriées
The digestive ecosystem is influenced by abiotics and biotics factors that determined its balance and consequently influenced the host digestive health. In the young rabbit, caecal ecosystem disorders are largely responsible for nonspecific enteropathies that cause livestock losses. Understanding biotope/biocenosis interrelationships would allow the development of new strategies that preserve the ecosystem balance. Thus, the role of biotic factors that stabilise the digestive ecosystem, such as probiotics is extensively studied, however their effects on biocenosis and biotope remain unclear. The aim of our work is to improve our understanding of the caecal ecosystem functioning, submitted or not to a nutritional stress and with or without addition of an exogenous flora. We also aimed to compare the effects of the same probiotic (S. cerevisiae) in the caecum and in the rumen (dairy cow), to improve our knowledge on the mechanisms of action of yeast probiotic on biocenosis and biotope. We have developed and validated the measure of redox potential in the caecum. We also validated for the growing rabbit, a new indicator of the general inflammation (haptoglobin) in response to the application of nutritional stress or under a deficient sanitary status. Compared to the rumen, the caecal biotope is very anaerobic, since its redox potential is meanly of -220mV, and do not vary with age (35-63d old). The biodiversity of the bacterial community in the caecum, calculated from fingerprint technique (SSCP), reached meanly 5.0 (Simpson index). In the rabbit having a digestive trouble, the seric haptoglobin concentration increased by 70%, while caecal fermentative activity dropped by 50%. In parallel, the caecal pH increased (+0,7 unit) whereas the redox potential and the bacterial diversity remain unaffected in the caecum. When the young rabbit is submitted to a nutritional stress (fibre deficiency), the caecal volatile fatty acids concentration dropped by 25%, while the pH increased by 0.1 unit. However, the fibre deficiency did not affect the caecal redox potential (meanly -210 mV). Similarly, the bacterial biodiversity in the caecum was not modified (5,3) according to dietary fibre intake, as well the bacterial community structure. Besides, the haptoglobin concentration remained similar with fibre intake. The live yeast added in the diet tended to increase the bacterial diversity (+10%), and could slightly increase the caecal Eh (+25 mV). Yeast have no effect on the structure of rabbit caecal microbiota (bacteria only), where the similarity is 99%. It does not change the serum haptoglobin level. In return, yeast addition improved the digestive health by reducing mortality rate by 50%, particularly during periods of high mortality, when the serum haptoglobin increased by 70%. The effect of yeast described in the rabbit caecum differed from that found for the cow rumen: yeast decreased the redox potential and increased the pH that favors the strict anaerobic bacterial activity. The live yeast thus would stabilise the biotope (pH, Eh) and would favor the growth and activity of specific bacteria. However, this hypothesis still remains to be confirmed for the rabbit caecal ecosystem, using pertinent methodology

Adipose tissue inflammation has an impact on liver health and it has been demonstrated that chronic alcohol consumption leads to the expression of pro-inflammatory markers in the adipose tissue. A thorough characterization of alcohol-induced adipose inflammation is lacking, and is important to understand in order to identify immune-related mechanisms that drive this phenomenon. Current therapeutic regimens for alcoholic liver disease are ineffective. It is critical to understand how other organs influence liver injury in this disease when developing novel and effective therapies in the future. Alcoholic liver disease exhibits a sexual dimorphism; women are more susceptible to liver injury than men and the same paradigm exists in rodent models. Here, I demonstrate that female mice have greater alcohol-induced adipose tissue inflammation than male mice, evidenced by greater expression of pro-inflammatory cytokines and cell markers. Further, female mice also exhibit higher expression of toll-like receptor genes in the adipose tissue, suggesting a potential role for the innate immune system in alcohol-induced adipose inflammation. Toll-like receptor 4 (TLR4) has been demonstrated to drive inflammation in both the liver and adipose tissue. I used both germline and conditional knockouts of Tlr4 to characterize alcohol-induced changes in the immune cell composition of adipose tissue. Alcohol increased the number of pro-inflammatory adipose tissue macrophages. This macrophage phenotype switching is partially dependent on TLR4; germline, but not myeloid-specific, Tlr4-deletion prevents macrophage phenotype switching. Overall, my work demonstrates that alcohol-induced adipose tissue inflammation is related to liver injury and that TLR4 contributes to adipose macrophage phenotype switching.

Adipose tissue inflammation has an impact on liver health and it has been demonstrated that chronic alcohol consumption leads to the expression of pro-inflammatory markers in the adipose tissue. A thorough characterization of alcohol-induced adipose inflammation is lacking, and is important to understand in order to identify immune-related mechanisms that drive this phenomenon. Current therapeutic regimens for alcoholic liver disease are ineffective. It is critical to understand how other organs influence liver injury in this disease when developing novel and effective therapies in the future. Alcoholic liver disease exhibits a sexual dimorphism; women are more susceptible to liver injury than men and the same paradigm exists in rodent models. Here, I demonstrate that female mice have greater alcohol-induced adipose tissue inflammation than male mice, evidenced by greater expression of pro-inflammatory cytokines and cell markers. Further, female mice also exhibit higher expression of toll-like receptor genes in the adipose tissue, suggesting a potential role for the innate immune system in alcohol-induced adipose inflammation. Toll-like receptor 4 (TLR4) has been demonstrated to drive inflammation in both the liver and adipose tissue. I used both germline and conditional knockouts of Tlr4 to characterize alcohol-induced changes in the immune cell composition of adipose tissue. Alcohol increased the number of pro-inflammatory adipose tissue macrophages. This macrophage phenotype switching is partially dependent on TLR4; germline, but not myeloid-specific, Tlr4-deletion prevents macrophage phenotype switching. Overall, my work demonstrates that alcohol-induced adipose tissue inflammation is related to liver injury and that TLR4 contributes to adipose macrophage phenotype switching.

Human milk contains ~ 25 µg/mL of soluble cluster of differentiation 14 (sCD14) protein, a pattern recognition receptor (PRR) that triggers the innate immune system to respond to bacterial lipopolysaccharide (LPS). To date, the role of CD14 in the digestive tract of breast fed infants has not been well characterized and is the subject of this thesis. To investigate the biodistribution of proteins such as CD14 in vivo, a novel method for 14C radiolabeling of proteins to high specific radioactivity was developed using in vacuo methylation. Bovine serum albumin (BSA) and casein were used as test proteins to determine the following: 1) The efficacy of the in vacuo radiolabeling procedure; 2) The extent of incorporation of the 14C-label into the organs of oro-gastric gavaged 10 day old Sprague Dawley rats. [14C]BSA, [14C]casein and [14C]CD14 were prepared with specific radioactivities of 10 400, 10 800 and 163 000 dpm/µg, respectively. After feeding 6.25 µg of 14C-labeled proteins, quantifiable levels of 14C were found in the stomach, jejunum, duodenum, ileum, large intestine, intestinal luminal flushes, blood, liver, spleen and kidneys of rats. The accumulation of radiolabel in the organs of [14C]CD14 fed rats was temporally and spatially distinct from [14C]BSA and [14C]casein. Most notably, the label persisted in the stomach 480 min post-gavage. To design a neonate animal model for biodistribution, the segmental and total gastrointestinal transit times (GItt) were measured in two litters of 10 and 15 day old Sprague Dawley rat pups using barium sulfate. Ten day old rat pups that remained with and without the dam had a total gastrointestinal transit time of 13.8 ± 0.9 hr and 9.3 ± 0.7 hr, respectively. This decrease (p<0.05) in total gastrointestinal transit time in the absence of the dam was age dependent, as it was not observed (p>0.05) in the 15 day old rat pup litter. The immunological impact of an exogenous sCD14 source was examined in human peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Pre-treatment of CD14+ monocytes with sCD14 had a protective effect, one of reducing the production of proinflammatory cytokines (TNF-α, IL-6, IL-8, IL-1β) when challenged with LPS. 14C was absorbed by neonate rats upon ingestion of [14C]CD14 and exposure to relatively high concentrations of rCD14 led to a reduction in inflammation. This may be beneficial to initial gut colonization in breast-fed newborns.
Alexander Graham Bell NSERC CGS M scholarship. Japan Society for the Promotion of Sciences, Summer in Japan Fellowship. Funded by the Canadian Institutes of Health Research, Institute of Nutrition Metabolism and Diabetes Grant #82816 “Fate and function of breast milk and recombinant human CD14 at mammary and newborn gastrointestinal mucosal epithelia”.

Les pathologies intestinales sont des maladies multifactorielles dont l’incidence ne cesse d’augmenter. Les maladies organiques regroupent les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin tel que la maladie de Crohn (MC) et les pathologies fonctionnelles digestives comprennent les différentes formes du syndrome de l'intestin irritable (SII). Ces pathologies présentes des caractéristiques communes comme des troubles du transit, des douleurs abdominales, un dysfonctionnement de la barrière intestinale et des modifications de la communication bidirectionnelle de l’axe intestin-cerveau et une altération de la composition du microbiote intestinal (dysbiose). Cette dernière peut être en partie associée à un déficit de production en peptides et protéines antimicrobiennes (PAMs) par les cellules de Paneth. Parmi les cibles thérapeutiques stratégiques, une réduction de la dysbiose dans le but de réduire l’état inflammatoire ou micro-inflammatoire de la muqueuse font aujourd’hui l’objet de différentes études. Ces traitements alternatifs montrent l’efficacité d’un régime nutritionnel adapté, d’un apport en probiotiques ou en prébiotiques sur le microbiote intestinal des patients MC et SII, et sur l’intégrité de leur barrière intestinale. Parmi les matrices alimentaires présentant une composition nutritionnelle intéressante proche du lait maternel humain, le lait d’ânesse (LA) contient également une forte teneur en PAMs (lysozyme). En parallèle, un observatoire économique et social de la filière asine commandité par l’Institut National Âne et Mulet fait le diagnostic d’une activité grandissante autour du LA chez les éleveurs français et montre, face à une concurrence italienne et chinoise importante, la nécessité d’une meilleure organisation de la filière via une meilleure valorisation du LA. L’objectif de cette thèse était d’évaluer un potentiel effet santé du LA et d’apporter des preuves scientifiques robustes pour permettre une meilleure valorisation de ce dernier. Ainsi, l’effet d’une consommation orale chronique de LA a été évalué sur deux modèles précliniques murins distincts : un modèle d’iléite expérimentale induite par une administration per os d’indométacine et un modèle de stress psychologique chronique (Water Avoidance Stress, WAS). Dans ce travail, le rôle clé de l’activité du lysozyme dans les effets observés a également été évalué. Des essais de traitements thermiques ont aussi été réalisés pour optimiser un barème de pasteurisation permettant de proposer un LA répondant aux normes réglementaires microbiologiques et sanitaires tout en conservant l’activité du lysozyme contenue dans le lait. Les travaux de cette thèse montrent que le LA possède des propriétés anti-inflammatoires se traduisant par une réduction significative des lésions inflammatoires macroscopiques et microscopiques de l’iléon. Cet effet est associé à une réduction de la dysbiose intestinale et normalise les niveaux de PAMs dans les cellules de Paneth drastiquement réduits lors de l’iléite. Dans le modèle WAS, le LA et la fraction contenant l’activité en lysozyme réduisent l’hypersensibilité viscérale, l’état micro-inflammatoire induites par le stress et restaurent les niveaux de PAMs dans les cellules de Paneth réduits par le stress. Un traitement thermique de 2 min/72°C permet d’augmenter la durée de vie du LA tout en conservant l’activité du lysozyme et ses propriétés santé sur la muqueuse intestinale chez la souris
Gut pathologies are multifactorial with a constant increasing incidence. Organic diseases include inflammatory bowel diseases such as Crohn's disease (CD) and functional pathologies include various subtypes of irritable bowel syndrome (IBS). These pathologies present common features such as transit disorders, abdominal pain, dysfunction of the intestinal barrier associated with bidirectional gut-brain axis modifications and alterations of the gut microbiota composition (dysbiosis). Dysbiosis is generally associated with a lack of production of antimicrobial peptides and proteins (AMPs) by Paneth cells. Among the alternative treatment strategies, it has been proposed to reduce gut inflammation by correcting intestinal dysbiosis. Recent studies show the efficacy of a suitable diet, probiotics or prebiotics interventions on gut microbiota and on the integrity of their intestinal barrier in CD and IBS patients. Among interesting food matrices, donkey milk (DM) is a good candidate with a nutritional composition close to human breast milk and contains high levels of AMPs like lysozyme. An economic and social observatory of the donkey industry was ordered by the Institut National Âne et Mulet for a better support of growing French activity around DM against Italian and Chinese competitions. The objective of this thesis was to evaluate the potential beneficial healthy effect of DM and to provide robust scientific evidences for a better valorization of this product. Thus, the effect of chronic oral intake of DM was evaluated on two distinct murine preclinical models: a model of experimental ileitis induced by an oral administration of indomethacin and a model of chronic psychological stress (Water Avoidance Stress, WAS). In these studies, the key role of lysozyme activity in the observed effects was highlighted. In order to develop the DM market in France, thermal treatments have been carried out to optimize a pasteurization process to obtain a DM in accordance with the regulatory microbiological and sanitary standards while preserving the activity of the lysozyme contained in milk. The work of this thesis shows that DM exerts anti-inflammatory properties resulting in a significant reduction of the macroscopic and microscopic inflammatory lesions of the ileum. This effect is associated with a reduction of gut dysbiosis while normalizing the level of drastically reduced AMPs contained Paneth cells in the ileitis model. In the WAS model, DM and the fraction containing activity of lysozyme reduce visceral hypersensitivity, stress-induced gut microinflammatory status and also restore the level of AMPs in Paneth cells . A heat treatment at 2 min/72 °C allows to increase the shelf-life of DM while preserving the activity of lysozyme and its gut beneficial healthy properties in mouse

Crohn’s disease is an inflammatory bowel disease that may involve any part of the gastrointestinal tract with a variety of extraintestinal features. A flare of Crohn’s disease may present as partial small bowel obstruction or peritonitis. Dehydration, infectious agents, and cigarette smoking are some of the factors linked to a relapse of Crohn’s disease. Plesimonas Shigelloides, a bacterium that belongs to the enterobacteriaceae group may rarely lead to a flare of Crohn’s disease. We describe the case of a 31-year-old male with Crohn’s disease who developed a flare triggered by Plesimonas Shigelloides infection presenting as partial small bowel obstruction with ileal narrowing, and regional lymphadenopathy that responded to immunosuppressants.

Notre équipe a précédemment rapporté que l'utilisation d'un traitement d'induction lympho-déplétant [les globulines anti-lymphocytaires polyclonales (GALP)], peut entrainer une lymphopénie T CD4 persistante chez certains transplantés rénaux. Celle-ci est associée à certaines anomalies biologiques telles que la présence d'un syndrome inflammatoire chronique. Ce travail de thèse s'intéresse aux facteurs impliqués dans l'induction de ces anomalies puisqu'elles sont associées à une augmentation de l'incidence d'infections, de maladies cardiovasculaires et de décès, habituellement retrouvés chez les personnes âgées. Nous avons montré que les GALP entrainent une diminution de la fonction thymique et une expansion de lymphocytes T à un stade avancé de différenciation pouvant traduire une immunosénescence prématurée. Par ailleurs, une rupture de la barrière intestinale semble favoriser la translocation bactérienne digestive et l'activation d'une inflammation chronique observée en transplantation, via les lipopolysaccharides libérés dans la circulation périphérique. La composition du rnicrobiote intestinal pourrait jouer un rôle dans l'initiation, le maintien et la sévérité de l'inflammation. Nous avons observé des modifications du microbiote après transplantation et après l' antibioprophylaxie utilisée en transplantation. Les mécanismes à l'origine de toutes ces observations restent à élucider mais ce travail permet d'améliorer la compréhension des facteurs impliqués dans le développement de l'immunosénescence et de l'inflammation chronique en transplantation rénale, ouvrant potentiellement la voie à d'intéressantes perspectives thérapeutiques
We bave previously described that polyclonal anti-lymphocytic globulins (GALP) may contribute to prolonged CD4 T­cell lymphopenia in some renal transplant recipients, associated with some biological abnormalities, such as a chronic inflammatory syndrome. Our work focuses on the factors involved in the induction of tbese abnormalities and susceptible to increase the incidence of infections, cardiovascular diseases and deatb, comparable to the incidence observed in the elderly. We showed that GALP are implicated in the decrease in thymie output and the expansion ofT cells at an advanced stage of differentiation. Both are hallmarks of premature immune senescence. Moreover, the dysfunction of the gut epithelial barrier is responsible for gut bacterial translocation (GBT) and the activation of chronic inflammation observed in chronic kidney disease as well as in renal transplant recipients. The composition of the intestinal microbiota may play a role in the initiation, maintenance and severity of GBT and systernic inflammation. We reported the existence of a dysbiosis a.fier transplantation. The mechanisms involved remain to be elucidated, yet, this work contributes to the understanding of the potential factors involved. in the progression of immune senescence and the persistence of chronic inflammation after kidney transplantation paving the way to new fields of therapeutic research in transplantation

Central driving forces in the pathogenesis of liver disease are hepatocyte death and immune cell-driven inflammation. The interplay between outcomes, stemming from these two major cell types, is present from the earliest ethanol exposure, and are both determinants in advanced stages of liver disease particularly in alcoholic liver disease (ALD). The complexities associated with advanced ALD are many and therapies are limited. Due to the liver’s role in ethanol metabolism and filtering gut-derived products, it is becoming increasingly clear that innate immunity plays a central role in triggering activation of cell death and inflammatory pathways in ALD. We identified interferon regulatory factor 3 (IRF3) activation as a mediator of hepatocyte death as the first event after ethanol exposure, and the inflammasome as a protein complex responsible for the subsequent inflammatory cascade, driven by the NLRP3 inflammasome. Our novel findings in murine samples and human patients with alcoholic hepatitis demonstrate that ethanol-induced inflammasome activity results in Caspase-1-mediated pyroptosis and extracellular ASC aggregates in the liver and circulation. Pyroptosis can be abrogated by therapeutic inhibition of inflammasome components, NLRP3 or Caspase-1. Taken together, the event leading to mtDNA release into the cytoplasm is the inception of the pathogenesis of ALD, triggering hepatocyte death, culminating in a pro-inflammatory cascade driven by the NLRP3 inflammasome and pyroptotic release of ASC.

Ce travail se proposait de decrire les troubles moteurs digestifs enregistres lors d'inflammations experimentales de l'intestin grele ou du colon chez le rat vigile, mais aussi d'en elucider les mecanismes par l'utilisation d'antagonistes ou d'inhibiteurs de la synthese endogene de divers mediateurs inflammatoires. Les phenomenes moteurs digestifs ont ete apprehendes par electromyographie a l'aide d'electrodes intraparietales implantees a demeure le long du tractus digestif ou par mesure de transit utilisant un marqueur radioactif. Dans une premiere serie d'experimentations, nous avons pu mettre en evidence la participation du paf dans les alterations du profil moteur intestinal observees apres l'administration d'endotoxines d'escherichia coli. Les effets des endotoxines seraient par ailleurs lies a une liberation de radicaux libres et de prostaglandines, eux-memes impliques dans les effets dependants du paf. La deuxieme partie de ce travail revele que le paf et les endotoxines d'escherichia coli presentent des effets similaires au niveau du colon: ils stimulent la motricite, accelerent le transit et augmentent l'humidite des feces. Les effets des endotoxines sur la motricite et le transit coliques sont en partie medies par le paf, mais aussi par les prostaglandines, alors que les effets secretoires tant des endotoxines comme ceux du paf dependraient d'une liberation de prostaglandines, et plus particulierement de prostaglandines de type e#2. La derniere partie de notre travail concerne les effets d'une inflammation du colon induite par l'administration d'acide trinitrobenzene sulfonique (tnb) et montre l'implication du leucotriene d#4 dans la genese des troubles precoces du transit colique. L'ensemble de ces resultats montre l'apparition de troubles moteurs digestifs associes a une inflammation et indique que ces manifestations sont la resultante d'une cascade d'evenements faisant intervenir differents mediateurs produits simultanement ou de facon successive

Helicobacter pylori causes chronic gastritis, peptic ulceration and gastric cancer. This bacterium is one of the most prevalent in the world, but affects mostly the populations with a lower socioeconomical status. While it causes gastric and duodenal ulcers in only 20% of infected patients, less then 1% will develop gastric adenocarcinoma. In fact, H. pylori is the most important risk factor in developing gastric cancer. Epidemiological studies have shown that 80% of gastric cancer patients are H. pylori positive. The outcome of the infection with this bacterium depends on bacterial factors, diet, genetic background of the host, and coinfection with other microorganisms. The most important cofactor in H. pylori induced disease is the host immune response, even though the exact mechanism of how the bacterium is causing disease is unknown. The structural complexity of Helicobacter bacteria makes us believe that different bacterial factors interact with different components of the innate immunity. However, as a whole bacterium it may need mainly the TLR2 receptor to trigger an immune response. The type of adaptive immunity developed in response to Helicobacter is crucial in determining the consequences of infection. It is now known for decades that a susceptible host will follow the infection with a strong Th1 immune response. IFNγ, IL-12, IL-1β and TNF-α are the key components of a strong adaptive Th1 response. This is further supported by our work, where deficient T-bet (a master regulator for Th1 response) mice were protected against gastric cancer, despite maintaining an infection at similar levels to wild type mice. On the other hand, a host that is resistant to Helicobacter develops an infection that is followed by a Th2 response sparing the mucosa from severe inflammation. Human studies looking at single nucleotide polymorphism of cytokines, like IL-1β, IL-10 and TNF-α have clearly demonstrated how genotypes that result in high levels of IL-1β and TNF-α, but low IL-10 expression may confer a 50-fold higher risk in developing gastric cancer. The outcome of Helicobacter infection clearly relies on the immune response and genetic background, however the coinfection of the host with other pathogens should not be ignored as this may result in modulation of the adaptive immunity. In studying this, we took advantage of the Balb/C mice that are known to be protected against Helicobacter induced inflammation by mounting a strong Th2 polarization. We were able to switch their adaptive immunity to Th1 by coinfected them with a T. gondii infection (a well known Th1 infection in mice). The dual infected mice developed severe gastritis, parietal cell loss and metaplastic changes. These experiments have clearly shown how unrelated pathogens may interact and result in different clinical outcomes of the infected host. A strong immune response that results in severe inflammation will also cause a cascade of apoptotic changes in the mucosa. A strict balance between proliferation and apoptosis is needed, as its disruption may result in uncontrolled proliferation, transformation and metaplasia. The Fas Ag pathway is the leading cause of apoptosis in the Helicobacter-induced inflammation. One mechanism for escaping Fas mediating apoptosis is upregulation of MHCII receptor. Fas Ag and MHCII receptor interaction inhibits Fas mediated apoptosis by an impairment of the Fas Ag receptor aggregation when stimulated by Fas ligand. Because H. pylori infection is associated with an upregulation of the MHCII levels on gastric epithelial cells, this indeed may be one mechanism by which cells escape apoptosis. The link between chronic inflammation and cancer is well known since the past century. Helicobacter infection is a prime example how a chronic inflammatory state is causing uncontrolled cell proliferation that results in cancer. The cell biology of “cancer” is regarded not as an accumulation of cells that divide without any control, but rather as an organ formed of cancer stem cells, tumor stromal support cells, myofibroblasts and endothelial cells, which function as a group. The properties of the cancer stem cells are to self-renew and differentiate into tumor cells thus maintaining the tumor grow, emphasizing that a striking similarity exists between cancer stem cells and tissue stem cells. We looked into what role would BMDCs play in chronic inflammation that causes cancer. Using the mouse model of Helicobacter induced adenocarcinoma we discovered that gastric cancer originates from a mesenchymal stem cell coming from bone marrow. We believe that chronic inflammation, in our case of the stomach, sets up the perfect stage for bone marrow stem cells to migrate to the stomach where they are exposed to inflammatory stimuli and transform into cancer stem cells. One of the mechanism by which the MSC migrate to the inflammation site is the CXCR4/SDF-1 axis. Our work sheds new light on Helicobacter induced gastric cancer pathogenesis. I hope that our findings will promote the development of new therapies in the fight against this deadly disease.

Des cellules immunitaires appartenant à l’immunité de type 3 sont localisées dans muqueuse digestive. Les micro-organismes du microbiote stimulent le système immunitaire pour le maintenir en veille face à de potentiels agents infectieux, tout en ayant une tolérance pour les micro-organismes commensaux. Des études montrent des anomalies du microbiote intestinal chez les patients arthritiques. Ceci suggère une dérégulation de l’immunité mucosale digestive dans la survenue de l’inflammation articulaire. Des cellules de l’immunité mucosale pourraient migrer vers les sites articulaires, notamment grâce à des récepteurs aux chimiokines. Le facteur RORγt, indispensable à la différenciation des cellules de l’immunité de type 3, est régulé négativement par le récepteur PPARγ. A l’aide de modèle murins, nous avons étudié l’impact de l’invalidation de PPARγ et de l’inhibition du récepteur aux chimiokines CCR3 sur les relations entre sphères digestive et articulaire. Nous avons montré que l’induction d’une colite au cours d’une arthrite au collagène modifie le microbiote intestinal, retarde l’apparition et diminue la sévérité des lésions articulaires. Nous avons démontré que les souris PPARγ-/- développent spontanément une inflammation articulaire associées à des anomalies dans la répartition des cellules immunitaires de type 3 de la muqueuse digestive. Ces souris sont dysbiotiques avec une flore enrichie notamment en entérobactéries, mais non-arthritogène. Enfin, l’inhibition de CCR3 au cours du développement d’une arthrite au collagène retarde et diminue la sévérité de la pathologie et altère la répartition des leucocytes dans les articulations et de la muqueuse digestive
Numerous type 3 immune cells (Th17 and ILC3) are physiologically located in lamina propria of the intestine. Microbial agents within the gut shape the immune system to make it efficient against threats but peaceful with commensals. Recent studies demonstrated changes in gut microbiota composition (dysbiosis) in chronic inflammatory rheumatism. These results suggest a role for mucosal immunity alteration in articular inflammation occurrence. Indeed, some type 3 immune cells once activated by microbiota, are thought to migrate to joints, involving notably chemokines receptors. Transcription factor RORγt, the master regulator of type 3 immune cells, could be negatively regulated by nuclear receptor PPARγ. Using experimental murine models, we studied the consequence of PPARγ deficiency and consequence of the chemokine receptor CCR3 inhibition on the joint-gut axis. Firstly, we demonstrated that experimental colitis induces microbiota changes, delays and reduces collagen-induced arthritis severity. Secondly, we showed that PPARγ deficient mice display spontaneous joint inflammation associated with abnormal type 3 distribution within the gut. Dysbiosis with enrichment in facultative anaerobic Enterobacteriaceae was found in these mice. Fecal microbiota transfer demonstrated this microbiota is non-arthritogenic. Finally, we demonstrated that CCR3 inhibition has profound anti-arthritic potencies associated with changes in leukocytes distribution within the joint-gut axis

Introduction : Le laparoschisis est une anomalie congénitale dans laquelle les anses intestinales sont éviscérées en dehors de la cavité abdominale du fœtus. But du travail : Ce travail avait pour but d’étudier dans un modèle animal les lésions digestives observées chez les fœtus porteur d’un laparoschisis, et de tester l’hypothèse selon laquelle un traitement glucocorticoïde anténatal serait susceptible de diminuer ces lésions. Matériel et méthode : Un modèle de laparoschisis chez le foetus de rat Wistar a été mis au point en créant, par microchirurgie. Résultats: les lésions intestinales observées étaient semblables à celles présentes chez le nouveau-né humain porteur d’un laparoschisis. Un retard de maturation des plexus myentériques a été constaté dans le tube digestif des laparoschisis. Les rates gestantes porteuses de fœtus opérés ont été traitées par injection intrapéritonéale de Célestène® ou d’un placebo. Il a été observé une diminution des lésions inflammatoires de la paroi intestinale des fœtus entre les groupes de traitement. Les lésions digestives ont été étudiées également dans un modèle de souris transgéniques déficientes en Aortic Carboxypeptidase-Like Protein. Il a été observé une diminution de l’expression de c-kit et de HOXB5 dans les plexus myentériques des souris ayant un laparoschisis. Conclusion : Le tube digestif éviscéré des laparoschisis présente un retard de maturation du système nerveux entérique et des anomalies du réseau des cellules interstitielles de Cajal. Nos résultats suggèrent qu’une the��rapie fœtale par corticostéroïdes serait susceptible d’améliorer les lésions digestives des nouveau-nés affectés.

La relation entre inflammation et perturbations du métabolisme lipidique et lipoprotéique apparaît de plus en plus évidente. Cependant, l'effet de l'inflammation intestinale, organe impliqué dans le métabolisme lipidique, sur la sécrétion de l'apo E (protéine jouant des rôles dans l'immunité et le métabolisme lipidique) et sur le métabolisme lipidique et lipoprotéique est mal connu. C'est pourquoi, nous avons étudié l'effet de l'inflammation sur la sécrétion de l'apo E au niveau intestinal et les perturbations du bilan lipidique et lipoprotéique, et de l'efflux du cholestérol cellulaire chez des sujets atteints de maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI). Nos résultats montrent que la sécrétion intestinale de l'apo E est diminuée par le LPS in vitro. D'autre part, les MICI s'accompagnent de perturbations du profil lipidique et lipoprotéique et de l'efflux du cholestérol. Ces perturbations pourraient être à l'origine du développement précoce de l'athérosclérose chez ces patients
The link between infection and inflammation and alterations in lipid and lipoprotein metabolism is more and more evident. Meanwhile, the effect of inflammation of the intestine, an organ directly involved in lipid metabolism, in apo E secretion (protein which plays roles in immunity and lipid metabolism) and in lipid and lipoprotein metabolism is not well understood. For this reason we have chosen first to study the effect of inflammation on intestinal apo E secretion and second, to examine the lipid and lipoprotein profile in Inflammatory Bowel Diseases (IBD) and the effect of IBD on cellular cholesterol efflux from Fu5AH cells. Our results show that intestinal apo E secretion in vitro is decreased by lipopolysaccharide (LPS). We have also shown that IBD are associated with disturbances in lipid and lipoprotein profiles and in cholesterol efflux. These disturbances that we describe would contribute to the development of atherosclerosis in IBD patients

Le stress est impliqué dans le développement et l'exacerbation de diverses pathologies notamment au niveau intestinal. Les effets du stress dépendent de l'expression de neuromédiateurs spécifiques (CRF) et de leurs récepteurs. Notre étude porte sur la régulation et la fonction du CRF2 au niveau des entérocytes et des cellules tumorales coliques humaines. In vivo, nous avons montré que le stress et l'inflammation conduisent à l'augmentation de l'expression du CRF2 dans les colonocytes chez le rat. Dans les tumeurs, l'expression du CRF2 augmente avec le grade tumoral. In vitro, dans les cellules HT-29, l'activation du CRF2 induit une altération des jonctions adhérentes et des adhérences focales par la voie Src/ERK/FAK. Ces mécanismes sont responsables de la régulation de la perméabilité épithéliale et de l'augmentation de la migration des cellules tumorales. Ces travaux contribuent à la compréhension des mécanismes impliquant le stress dans le développement des pathologies intestinales.

L'étude diachronique des composantes du cycle hydrologique revêt une importance capitale, alors que notre environnement subit depuis plusieurs décennies un changement climatique sans précédent. Dans ce contexte, une analyse sérielle des tendances historiques affectant les principales variables hydro-climatologiques (précipitations liquides et solides, températures, durée d'insolation et hauteurs limnimétriques) est menée à différentes échelles de temps et d'espace. Ce regard historique est prolongé par la mise au point de scénarios climatiques, destinés à anticiper les évolutions possibles de la réponse hydrologique des principaux affluents de l'Alzette (Grand-Duché de Luxembourg) à l'horizon 2050. Après une critique rigoureuse de la base de données hydro-climatologiques disponible, l'analyse de l'évolution séculaire du climat régional montre l'existence de deux oscillations climatiques successives depuis le milieu du XIXe siècle, qui impriment leur marque au régime hydrologique des principaux cours d'eau drainant le Grand-Duché de Luxembourg. Au cours des cinquante dernières années, l'existence de tendances antinomiques au sein des régimes pluviométriques des deux saisons extrêmes est mise en évidence. L'acuité de ces tendances statistiques est modulée par la topographie. Pendant la même période, le réchauffement climatique est confirmé, avec un gradient altitudinal en certaines saisons et sans l'asymétrie habituellement constatée entre températures maximales et minimales. Corrélativement au réchauffement climatique, la réserve nivale tend à s'amenuiser à l'échelle régionale au cours de la décennie 1990, sans récession généralisée auparavant. La durée d'insolation recule significativement au printemps et à l'automne, et s'accroît au cœur de l'été. L'ensemble de ces modifications climatiques est mis en rapport avec l'évolution du forçage atmosphérique de grande échelle. L'analyse des observations hydrométriques de la seconde moitié du XXe siècle, montre une réponse hydrologique plus nette en hiver qu'en été au changement de régime climatique, également dictée en partie par l'altitude moyenne du bassin versant. Le rôle des variations climatiques semble majeur dans les tendances hydrologiques observées par rapport à l'impact éventuel des modifications dans l'occupation des sols. L'exploitation brute et désagrégée des projections climatiques fournies par les Modèles de Circulation Générale Atmosphérique (MCGA), associée à une méthodologie couplant modèle hydrologique et générateur de climat, offre un spectre d'évolutions possibles de certaines variables hydrologiques, sous un climat forcé par les émissions biogéniques et anthropogéniques prévues à l'horizon 2050 par le GIEC (Groupe Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat). Les taux de variation des variables hydrologiques varient dans une fourchette de valeurs assez large selon le scénario climatique testé, le contraste hydrologique saisonnier été-hiver est exacerbé
Time analysis of hydrological cycle components is of prime interest, our environment being subject to climate change since the mid 1970s. In this context, trends in major hydro-climatic variables (rainfall, snow cover, air temperature, sunshine duration and water levels) were analysed at different temporal and spatial scales. This working step is prolonged with the application of future climate scenarios to rainfall-runoff modelling, in order to predict possible evolutions of the hydrological reponse of the main tributaries of the Alzette river (Grand Duchy of Luxembourg), in the middle of the current century (2050s). After a data quality check of the hydro-climatic database, the secular analysis of regional climate demonstrates a succession of two oscillations since the middle of the nineteenth century, influencing the hydrological regime of the main rivers flowing in the Grand Duchy of Luxembourg. During the last five decades, opposite trends between winter rainfall regime and summer rainfall regime could be found. The magnitude of trends is determined by atmosphere-topography interactions. In the same period, climate warming is confirmed, with an altitudinal dependancy in some seasons and an increase of diurnal temperature range in most seasons. As a result of temperature increase, snow cover has decreased on regional scale in the 1990s, but without a previous general recessive trend. Sunshine duration series exhibit a significantly decreasing trend in spring and autumn and indicate cloudless conditions in summer. These climate trends could be related to a synoptic atmospheric forcing evolution. Analysis of water level time series in the second half of the 20th century shows a stronger response to changes in climatic regime of winter high water levels, also conditoned by the mean altitude of river basins. The climate variations seem to have a major influence on hydrological trends in comparison to the evolution of land uses. Considering the 2050 horizon, the utilization of raw and disaggregated GCM (Global Circulation Model) outputs, in conjunction with rainfall-runoff modelling and a stochastic weather generator, provides a panel of possible climate scenarios under GHG (Green House Gazes) forcing predicted by IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)

Les probiotiques sont définis comme des micro-organismes vivants dont l'ingestion exerce un effet bénéfique sur la santé de l'hôte. Certains présentent des propriétés immuno-modulatrices et anti-inflammatoires au niveau intestinal chez l'animal et chez l'homme. Toutefois les mécanismes d'action impliqués dans ces effets ne sont pas clairement établis. Par ailleurs, la littérature attribue généralement un rôle anti-inflammatoire au monoxyde d'azote (NO) exogène en particulier dans le cadre de l'inflammation des parties hautes du tube digestif chez l'animal. L'hypothèse de notre travail était qu'un apport exogène de NO dans les parties basses du tube digestif pourrait réduire la sévérité d'une colite induite par l'acide trinitrobenzène sulfonique (TNBS) chez le rat. Aussi dans un premier temps nous avons utilisé un donneur chimique du NO, le nitroprussiate de sodium, et mis en évidence son rôle protecteur vis-à-vis de la colite expérimentale. Notre objectif étant d'apporter du NO par une bactérie, nous avons choisi Lactobacillus farciminis et montré tout d'abord sa capacité à produire du NO dans la lumière colique in vivo. Nous avons ensuite montré que ce lactobacille administré par voie orale réduisait la colite induite par le TNBS et que cet effet anti-inflammatoire était NO-dépendant. De plus, ce traitement de la colite s'est traduit par une diminution de l'expression de l'activité NO synthase inductible, une modulation de la flore endogène, une réduction de la translocation bactérienne, une diminution de la perméabilité paracellulaire colique et une modulation du profil cytokinique de la muqueuse colique. Enfin, nous avons montré qu'un traitement par L. Farciminis réduisait le nombre de contractions abdominales induites par une distension colo-rectale sans modification du tonus musculaire, tant chez l'animal témoin que chez l'animal traité par le TNBS à travers un mécanisme impliquant le NO. L'ensemble de nos travaux montrent que chez le rat le traitement par L. Farciminis diminue la sévérité d'une colite induite par le TNBS, ainsi que l'hyperalgésie viscérale d'origine inflammatoire associée et mettent en évidence un mécanisme d'action impliquant le NO.

Les Bmps sont des morphogènes jouant des rôles dans l’embryogenèse et l’organogenèse du tube digestif. Les BR-Smads, Smad1, Smad5 et Smad8, sont les effecteurs intracellulaires de cette cascade de signalisation et ils assurent la biodiversité des réponses biologiques associées aux Bmps. Plusieurs études ont démontrées des rôles importants pour le TGF-β dans le cancer colorectal et l’inflammation intestinale. Cependant, très peu d’études se sont attardées aux rôles pouvant être joués par d’autres membres de la superfamille du TGF-β dans ces pathologies. Dans cette étude, le modèle de souris possédant la délétion de Smad5 strictement à l’épithélium a permis de démontrer le rôle spécifique de cet effecteur dans les diverses actions associées à la signalisation des Bmps dans ce compartiment cellulaire. La perte conditionnelle de Smad5 cause un allongement villositaire, une hyper migration et une relocalisation cytoplasmique de la E-cadhérine dans les cellules épithéliales. Cette étude permet de démontrer l’importance de la signalisation des Bmps dans les maladies inflammatoires intestinales, puisque les défauts occasionnés par la perte de Smad5 au niveau de l’épithélium entrainent une plus grande susceptibilité à l’inflammation intestinale et des défauts importants dans la réparation la barrière épithéliale. Des mutations causant l’inhibition de la signalisation des Bmps sont fréquemment retrouvées chez des patients atteints du syndrome de JPS possédant un risque élevé de développer le cancer colorectal. Des études ont démontré l’implication des Bmps dans le maintien de l’homéostasie et l’initiation de la polypose intestinale, sans toutefois discriminer le mécanisme et le type cellulaire responsable de l’induction de ce phénotype. Les études antérieures du laboratoire ont permis de démontrer que la perte des Bmps strictement épithéliale était insuffisante pour initier la polypose colique, suggérant une implication de cette signalisation au niveau des cellules extra-épithéliales. Le modèle murin ayant la délétion du récepteur Bmpr1a dans le mésenchyme seulement a permis de mettre en évidence un rôle essentiel de cette signalisation dans le contrôle du microenvironnement entourant les cellules épithéliales et l’induction de la polypose colique. Le modèle cellulaire a révélé un profil transcriptionnel s’apparentant à celui retrouvé dans le microenvironnement des tumeurs de cancer colorectal. Cette étude démontre que la signalisation des Bmps mésenchymateuse est primordiale pour contrôler l’homéostasie intestinale et l’initiation de la polypose.

L'inflammation offre une protection contre les blessures, traumatismes ou infections causées par des cellules endommagées, des irritants ou des agents pathogènes. Ce processus élimine les agents nuisibles et les composants des tissus endommagés. Néanmoins, une inflammation chronique de bas grade est associée à diverses pathologies. L'alimentation pourrait être un levier d'action. En effet, des peptides bioactifs issus de protéines alimentaires pourraient moduler des facteurs clés de l'inflammation et retarder l'apparition de ces maladies chroniques. En outre, les bactéries lactiques, composantes des produits laitiers fermentés, présentent des propriétés anti inflammatoires in vitro et in vivo. Parmi elles, Streptococcus thermophilus (ST) est régulièrement consommée par une part importante de la population. Certaines souches de ST présentent une activité anti inflammatoire in vitro dont le mécanisme est inconnu. Dans ce travail, l'hypothèse a été émise que des peptides libérés après hydrolyse par des protéases digestives des protéines de surface ou intracellulaires de ST pourraient être impliqués dans cette activité. Des hydrolysats ont été obtenus après rasage des protéines de surface par la trypsine ou la pepsine suivi ou non d'une trypsinolyse. La caractérisation des peptides par spectrométrie de masse en tandem a montré que la majorité appartenait aux protéines de surface. L'activité anti-inflammatoire des hydrolysats a été évaluée dans deux modèles cellulaires enflammés. L'hydrolysat obtenu après rasage trypsique et trypsinolyse des protéines de surface de ST LMD 9 a significativement diminué la sécrétion de la cytokine pro inflammatoire IL 8 dans les cellules HT 29 stimulées par le lipopolysaccharide (LPS) et réduit la production d'IL 8 et de la cytokine pro-inflammatoire IL 1β ainsi que les niveaux d'expression protéique de Pro IL 1β et COX 2 dans les macrophages THP 1 stimulés par le LPS. Les peptides actifs pourraient être issus de la digestion de la protéase de surface PrtS. Pour vérifier cette hypothèse, des hydrolysats ont été préparés par rasage par la pepsine suivi ou non d'une trypsinolyse des protéines de surface de deux souches phénotypiquement distinctes de ST : LMD 9 (PrtS+) et CNRZ 21N (PrtS-). La modulation de IL 8, IL 1β, Pro IL 1β et COX 2 a été évaluée dans les macrophages THP 1 et celle de IL 8 dans les cellules HT 29, stimulés par le LPS. Les hydrolysats issus des deux souches ont montré une action anti inflammatoire mais avec des différences selon la souche, l'hydrolysat et la concentration. Néanmoins, même la souche dépourvue de la protéase PrtS montre une activité anti inflammatoire. Les peptides libérés à partir des protéines de surface de ST par des protéases du tractus gastro intestinal lors de la digestion d'un produit contenant cette bactérie pourraient exercer des effets anti-inflammatoires et réduire le risque de maladies chroniques liées à l'inflammation. Enfin, les protéines intracellulaires des souches LMD 9 et CNRZ 21N ont été récupérées par sonication et hydrolysées par la Corolase PP, un mélange de protéases pancréatiques. Les hydrolysats générés à partir d'une fraction de ces protéines issues des deux souches ont démontré une action anti-inflammatoire par modulation des médiateurs pro inflammatoires dans les macrophages THP 1 stimulés par le LPS. A notre connaissance, il s'agit de la première étude mettant en évidence l'activité anti-inflammatoire de peptides issus de protéines de surface et d'une fraction des protéines intracellulaires de ST. Ces paraprobiotiques ou postbiotiques, pouvant être libérés dans le tractus digestif du consommateur, pourraient participer à l'effet anti-inflammatoire global mis en évidence avec certaines souches et avoir des effets bénéfiques sur la santé humaine et ainsi constituer un ingrédient bioactif prometteur pour le développement d'aliments fonctionnels pour la prévention de l'inflammation de bas grade
Inflammation is a mechanism that provides protection against injury, trauma, or infection caused by damaged cells, irritants, or pathogens. This process removes harmful agents and damaged tissue components. Nevertheless, chronic low-grade inflammation is often associated with various pathologies. Diet could be a promising way of action. Indeed, bioactive peptides derived from the hydrolysis of dietary proteins could modulate key inflammatory factors and consequently delay the onset of these chronic diseases. Furthermore, lactic acid bacteria, components of fermented milk products, exhibit anti-inflammatory properties both in vitro and in vivo studies. Among them, Streptococcus thermophilus (ST) is regularly consumed by a significant part of the population. Studies have shown that some strains of ST display anti inflammatory activity in vitro with an unknown mechanism of action. In this work, it was hypothesized that peptides released after hydrolysis by digestive proteases of the surface or intracellular proteins of this bacterium could be involved at least partially in this activity. Firstly, hydrolysates were obtained by shaving surface proteins with trypsin or pepsin followed or not by trypsinolysis. The tandem mass spectrometry analysis indicated that the majority of the identified peptides belonged to the surface proteins of this bacterium. Secondly, the anti inflammatory activity of the hydrolysates was evaluated in two inflamed cell models. The hydrolysate obtained after tryptic shaving and trypsinolysis of surface proteins of ST LMD 9 significantly decreased the secretion of the pro-inflammatory cytokine IL 8 in lipopolysaccharide (LPS) stimulated HT 29 cells. The same hydrolysate also reduced production of IL 8 and of the pro-inflammatory cytokine IL 1β as well as protein expression levels of Pro IL 1β and COX 2 in LPS-stimulated THP 1 macrophages. It was proposed that the surface protease PrtS could be a source of active peptides during gastrointestinal digestion. To verify this hypothesis, hydrolysates were prepared by shaving with pepsin followed or not by trypsinolysis of the surface proteins of two phenotypically distinct strains of ST: LMD 9 (PrtS+) and CNRZ 21N (PrtS-). Modulation of pro-inflammatory mediators IL 8, IL 1β, Pro IL 1β and COX 2 was assessed in LPS-stimulated THP 1 macrophages and IL 8 in LPS stimulated HT 29 cells. The hydrolysates from the two strains showed an anti inflammatory action but modulation of all these inflammatory mediators was strain, hydrolysate, and concentration dependent. Interestingly, the strain lacking PrtS also showed anti-inflammatory activity. Therefore, peptides released from surface proteins of ST strains by proteases of the gastrointestinal tract during digestion of a product containing this bacterium could exert anti-inflammatory effects and thus could reduce the risk of inflammation related chronic diseases. Finally, the intracellular proteins of the LMD 9 and CNRZ 21N strains were recovered by sonication and hydrolysed with Corolase PP, a mixture of pancreatic proteases. Hydrolysates generated from a fraction of these proteins of both strains demonstrated anti inflammatory action by modulating some of the pro-inflammatory mediators in LPS stimulated THP 1 macrophages. To our knowledge, this is the first study demonstrating the anti inflammatory activity of peptides derived from surface proteins and a fraction of the intracellular proteins of ST strains. These paraprobiotics or postbiotics, likely to be released in the digestive tract of the consumer, could participate in the overall anti inflammatory effect of S. thermophilus which had been demonstrated with certain strains. They could display beneficial effects on human health and therefore could be a promising bioactive ingredient for the development of novel functional foods for the prevention of low grade inflammation

Gastritis and ulcers are very common inflammatory-based diseases which can be caused by Helicobacter pylori (H. pylori) infection, chemical factors or immunological disorders[3]. H. pylori is the leading cause of gastritis[1], it colonizes the gastric mucosa of over 80% of human population in developing countries[3] and at least 50% of the world’s human population[36]. Gastric epithelial cells, during H. pylori infection, show increased levels of cytokines/chemokines including IL-1β, IL-6, TNFα and IL-8[66]. Epithelial cells stimulated with TNFα, IL-1β or bacterial infection, release a variety of cytokines (TNFα, IL-1β, IL-8) and increase expression of cyclooxygenase-2 (COX-2) and inducible NO synthase (iNOS). The activation of nuclear factor κB (NF-κB) is deeply involved in the control of transcription of inflammatory mediators in the stomach[95]. Ellagitannins (ET) have shown anti-inflammatory and anti-H.pylori properties; however, their anti-inflammatory activity at gastric level was not previously investigated. Rubus berries (raspberries and blackberries) and Fragaria berries (strawberries) are considered a rich source of phenolic compounds, including anthocyanins, tannins, ET and ellagic acid (EA) derivatives conjugated[308]. The aim of the present research was to evaluate the effects of tannins, in particular ET, from Rubus and Fragaria berries, the most common sources of ET in the European diet, on gastric inflammation. Tannin enriched extracts (TEs) were prepared from Rubus fruticosus L. (blackberry), Rubus idaeus L. (raspberry), Fragaria X ananassa Duch. (strawberry) and Fragaria vesca L. (wild strawberry). The anti-inflammatory activity was tested in vitro on gastric cell line AGS stimulated by TNFα and IL-1β. TEs inhibited TNFα-induced NF-κB driven transcription and reduced NF-kB nuclear translocation. TEs inhibited also IL-8 secretion induced by TNFα and IL-1β at low concentrations (IC50 range: 0.5–8.8 µg/mL). The effect of an in vitro gastric digestion on TEs activity was also evaluated. Sanguiin H-6, lambertianin C, (the major ET present in Rubus berries) and agrimoniin (ET from Fragaria berries), were found to be responsible, at least in part, for the effect of the mixtures. In vivo the protective effect of TEs was evaluated in a rat model of ethanol-induced gastric lesions. Rats were treated orally for ten days with 20 mg/kg/day of TEs, and ethanol was given one hour before the sacrifice. Gastric mucosa was isolated and used for the determination of IL-8 release, NF-κB nuclear translocation, Trolox equivalents, superoxide dismutase and catalase activities. TEs of blackberry and raspberry decreased Ulcer Index by 88% and 75% respectively and protected from the ethanol-induced oxidative stress in rats. CINC-1 (the rat homologue of IL-8) secretion in the gastric mucosa was reduced in the animals receiving blackberry and raspberry TEs. The effect of TEs on CINC-1 was associated to a decrease of NF-κB nuclear translocation in TEs treated animals. The anti-inflammatory activity exerted by TEs occurs at extremely low concentrations, even below the concentration of 1 μg/mL, values that are considered easy to reach by the ingestion of a portion of berries (approximately 5 mg/mL). These results show that tannins interfere with the metabolic cascade deriving from the activation and translocation of NF-κB that in turn activates the transcription of target genes involved in inflammation, including IL-8. ET do not require any absorption to reach the stomach and their concentrations are not reduced by metabolic processes in this district. In this study was demonstrated for the first time that ET from blackberries and raspberries are able to protect the stomach against the gastric lesions caused by ethanol. The outcome of this research suggests the use of ET as integration in dietary regimens designed for treat or prevent inflammatory gastric diseases.

Le système nerveux entérique (SNE), constitué de neurones et de cellules gliales entériques, est un régulateur clef des fonctions digestives. Néanmoins, la nature des lésions du SNE au cours des principales pathologies digestives ainsi que le rôle de l'inflammation restent mal connus. Ce travail de thèse visait : 1) à développer une méthode permettant d'étudier les neuropathies du SNE chez l’homme, et 2) à caractériser ex vivo les atteintes du SNE dans le colon humain dans un modèle d'inflammation aiguë induite par Shigella flexneri (S. Flexneri) afin d'identifier les mécanismes physiopathologiques mis en cause. Dans un premier temps, nous avons montré la possibilité d'étudier le SNE sur des biopsies coliques humaines en combinant des approches immunohistochimiques et de Western blot du plexus sous-muqueux interne. Parallèlement, nous avons développé un modèle de culture organotypique afin de caractériser les interactions précoces entre le SNE et S. Flexneri. Nous avons ainsi montré que S. Flexneri induisait une plasticité neuronale bloquée par un inhibiteur de la NOS (L-Name), ainsi qu'une dégénérescence neuronale et gliale inhibée par un antagoniste des récepteurs NMDA au glutamate. Outre les lésions du SNE, nous avons montré que S. Flexneri induisait des altérations majeures de la BEI et identifié le rôle clef de la sérine protéase SepA dans l'induction de ces lésions
The enteric nervous system (ENS) is composed of neurons and enteric glial cells. It plays a major role in the regulation of digestive functions. However, the nature of ENS lesions during the majority of digestive disease, as well as the role of inflammation, is poorly understood. The aims of this study were : 1) to develop a routine method allowing characterisation of enteric neuropathies in humans, and 2) to characterise the ENS alterations ex vivo in a human colonic model of shigella infection and identify the mechanisms involved. Firstly, we demonstrated the accuracy of human colonic biopsies to study the ENS, by combining immunohistochemical and Western blot methods. Secondly, we developed an organotypic culture model to study early interactions between the ENS and Shigella flexneri (S. Flexneri), and showed that S. Flexneri induced a neuronal plasticity that was bloked by NOS inhibitor (L-Name), as well as neuronal and glial damages that were prevented by NMDA receptors to glutamate. Beyond ENS alterations, we also noted a major disruption of the intestinal epithelial barrier and identified the key role of the SepA serine protease in these alterations

The aim of this study was to evaluate the histologic and cellular response to A.actinomycetemcomitans (A.a) infection, and how diabetes-enhanced TNF-α production and diabetes-enhanced apoptosis contribute to the periodontal disease progression and bone coupling. Conclusion. The results link A. a infection with important characteristics of periodontal destruction and provide new insight into how diabetes aggravates A. a induced periodontal destruction in rats by significantly increasing the inflammatory response, leading to increased bone loss and enhancing apoptosis of gingival epithelial and connective tissue cells through a caspase-3-dependent mechanism. Antibiotics had a more pronounced effect on many of these parameters in diabetic than in normoglycemic rats, suggesting a deficiency in the capacity of diabetic animals to resist infection. In addition, diabetes prolongs inflammation and osteoclastogenesis in periodontitis and through TNF limits the normal reparative process by negatively modulating factors that regulate bone.
El objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta histológica y celular a la infección por A.actinomycetemcomitans (A.a) y como la diabetes exacerba la producción de TNF- α y la apoptosis que contribuye a la progresión de la enfermedad periodontal y al acoplamiento del hueso. Los resultados enlazan la infección de A. a con características importantes de destrucción periodontal y ofrece una nueva visión de cómo la diabetes agrava la destrucción periodontal con A. a mediante un aumento significativo de la respuesta inflamatoria, lo que lleva al aumento de pérdida ósea y produce un aumento de apoptosis en el epitelio gingival y en las células del tejido conectivo a través de un mecanismo de caspasa-3 dependiente. Los antibióticos tuvieron un efecto más pronunciado en mucho de los parámetros evaluados en las ratas diabéticas que en las normoglucémicas, sugiriendo una deficiencia en la capacidad de los animales diabéticos en combatir la infección. Además la diabetes prolonga la inflamación y la osteoclastogénesis en la periodontitis y a través de TNF limita el proceso normal de reparación modulando negativamente factores que regulan el hueso.

The presented thesis discusses the issues of chronic inflammatory diseases of the digestive system and suggests the possibility of the alternative natural remedies improving the health conditions or prolonging the remission phase of IBD. The main goal is to design a probiotic supplement enriched by natural anti-inflammatory agents. Phytochemicals, concretely phenolic compounds, flavonoids, and carotenoids suppress harmful inflammatory processes by direct targeting the function of the immune cells or by inhibiting damaging oxidative stress in general. Therefore, there were several plants potentially rich for these biologically active substances selected. Concretely, blueberry (Vaccinium myrtillus), lingonberry (Vaccinium vitis-idaea), turmeric (Curcuma longa), peppermint (Mentha piperita), chamomile (Matricaria recutita), cinnamon (Cinnamomum zeylanicum), ginger (Zingiber officinale) and flax (Linum usitatissimum). The suitable parts of these plants were extracted by using a total of three different solvents – water, ethanol, and hexane for obtaining lipidic extracts. The concentration of total polyphenols, total flavonoids, total carotenoids, and the ascertainment of specific polyphenols was determined in the prepared extracts. These characteristics were enhanced by the measurement of antioxidant activity of the aqueous and ethanolic extracts. The interaction of individual samples with probiotic cultures (Bifidobacterium breve, Lactobacillus acidophilus) and the ability of extracts to influence the viability of probiotics in the model digestion process has been examined. The most interesting samples (aqueous extracts of blueberries, mint, chamomile, and cinnamon) were selected for further experiments. The possible cytotoxicity towards human intestinal epithelial cells was tested in vitro by the MTT tests utilizing the CaCo-2 cell line. Extracts showing the highest levels of beneficial phytochemicals and antioxidant activity, supporting the growth of probiotic cultures, and showing minimal cytotoxic effects on human intestinal cells were then co-encapsulated with probiotics into alginate particles of a diameter of 1 mm. Water extracts of mint, chamomile, and cinnamon have been chosen. The encapsulation efficiency of successfully entrapped probiotics and phenolic compounds was determined in prepared particles. Furthermore, the particles were studied during the process of model digestion, when the release of the desired substances in the various parts of the digestive system was observed and assessed whether the components would reach the crucial point of action – the colon. For the use of the proposed probiotic mixture as a dietary supplement, a recommended dose of 1 g has been determined. Lastly, possible adjustments such as lyophilization or sheathing by an extra protective polymerous layer, e.g. chitosan, were suggested to prolong the shelf life of the particles and volatile substances stability.

Les inhibiteurs des protéases à sérine (Serpins) constituent une classe d'enzymes très peu étudiée chez les bactéries. Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à l'étude des serpins provenant du microbiote intestinal et l'investigation de leur potentiel anti-inflammatoire pour le traitement des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) chez l'homme. Pour cela nous avons identifié les serpins provenant du microbiote intestinal humain et analysé leur diversité ainsi que leur distribution entre les individus malades et sains. Ces données nous ont permis d'isoler les serpins significativement associées aux MICI. La purification de quarte d'entre elles nous a amené à démontrer qu'elles inhibent les protéases humaines impliquées dans les MICI. L'analyse biochimique et cinétique approfondie de ces protéines a montré qu'elles possèdent des propriétés originales notamment leur efficacité d'inhibition élevée. L'étude de l'effet protecteur de trois serpins chez un modèle animal de colite a démontré pour la première fois l'efficacité des serpins in vivo démontrant ainsi leur potentiel thérapeutique
Serine protease inhibitors (Serpins) are a class of proteins that reamin poorly studied in bacteria. In this thesis we are interested in the study of serpins originating from the intestinal microbiota and the investigation of their anti-inflammatory potential for the treatment of inflammatory bowel diseases (IBD) in humans. For this we have identified serpins from the human gut microbiota and analyzed their diversity as well as their distribution between healthy and IBD patients. These data allowed isolating serpins significantly associated with IBD. The purification of four of them led us to demonstrate that they inhibit human proteases involved in IBD. Biochemical and kinetic analysis of these proteins showed that they exhibit original properties, in particular their high inhibition efficiency. The study of the protective effect of three serpins in an animal model of colitis demonstrated for the first time the efficacy of serpins in vivo demonstrating thus their therapeutic potential

La colitis ulcerosa (UC) s’associa a un alt risc de desenvolupar càncer colorectal (CRC). La resposta inflamatòria i, en particular, alguns receptors de la immunitat innata com els TLR, condicionen la resposta immune, intervenen en el manteniment de la funció barrera intestinal i en la modulació de mecanismes reparadors, processos relacionats amb la resolució o cronificació de la inflamació. En aquesta tesi hem explorat la relació entre mecanismes inflamatoris i tumorigènics en models animals, que permeten estudiar la transició inflamació-tumorigènesi sense les influències degudes a la farmacoteràpia, i en mostres humanes. En models murins de colitis, càncer colorectal i càncer colorectal associat a colitis hem analitzat les relacions entre els canvis histopatològics i l’expressió de gens, i hem valorat quines modificacions de l’expressió de microRNA les acompanyen, buscant la seva possible repercussió en processos d’inflamació, proliferació, apoptosi i distorsió de l’arquitectura tissular. També hem estudiat com es modifiquen els perfils fenotípics de cèl·lules mononuclears de cara a establir-ne el valor com a biomarcadors putatius de la transició colitis-càncer. En material biològic humà, els nostres esforços s’han adreçat a valorar l’expressió gènica en biòpsies de còlon obtingudes d’individus sans, de pacients amb UC i d’adenomes, de cara a seleccionar els gens que presenten canvis d’expressió associats a processos tumorals i inflamatoris. També hem valorat in vitro fins quin punt la funció barrera intestinal és afectada per les secrecions dels monòcits, per a establir la possible relació causal entre un comportament anòmal dels monòcits i la permeabilitat intestinal incrementada que es dóna en la UC. Els resultats obtinguts en els models murins ens han permès validar la correlació entre la inflamació intestinal i la promoció dels processos tumorigènics i constatar que la simple cronificació de la inflamació desorganitza la resposta reparadora provocant una marcada hiperplàsia i l’aparició de focus de criptes aberrants, fins i tot sense induir mutagènesi per administració d’agents alquilants. En els animals que reben un agent mutagen i pateixen episodis recurrents de colitis, els tumors són més nombrosos, més grans i presenten major grau de displàsia en relació als que s’observen sense el concurs d’episodis d’inflamació. Els tumors que apareixen en un context inflamatori presenten alteracions significatives en l’expressió dels gens tlr4, tlr9, cnnd1, cox2 i bcl2. Això suggereix una implicació dels gens esmentats en el desenvolupament de tumors associats a colitis. En aquests tumors s’evidencia també una disminució significativa de l'expressió de miR-135a, miR-21, miR-145, i miR-34a, fet que suposaria un increment d'expressió de les seves dianes. L’anàlisi predictiva amb eines bioinformàtiques ha permès seleccionar dianes d’interès en funció de la seva relació amb els processos de proliferació, inflamació, apoptosi, angiogènesi i organització tissular. Entre elles destaquem tiam1, vcl, stat3, ptk2, wnt1, pak4, p120, birc5, btg2, klf4, rtkn, i peli1. L’anàlisi de l’expressió gènica sobre micromatrius partint de còlon humà sà, de pacients d’UC i d’adenomes, ha permès verificar quins gens es troben significativament alterats. De l'anàlisi GO, la comparació entre els diferents grups, i la literatura, hem seleccionat un llistat de gens biomarcadors putatius del CRC i associats també a UC: brca1, brca2, nbn, tp53, smad3, fcer1g, a2m, dock2, atf4, cxcl12, itga8, eps8, rhou, nrp1 i ptk2b. Pel que fa als monòcits de sang perifèrica, l’estimulació amb lligands de TLR4 determina una resposta secretora diferent en els monòcits de pacients d’UC en comparació amb els d’individus sans. Aquest perfil secretor diferencial pot ser parcialment responsable d’un deteriorament més acusat la funció barrera intestinal en pacients d’UC, afavorint la cronificació de la inflamació i l’aparició de displàsies.
Ulcerative colitis (UC) is associated to an increased risk to develop colorectal cancer (CRC). In the gut, inflammation and activation of receptors of innate immunity such as TLRs, accomplish several functions, including tailoring adaptive immune responses, deploying repair mechanisms and maintaining the intestinal barrier function. The tuning of such functions may result in resolution or chronification of the inflammation. Here we have explored the relationship between inflammatory and tumourigenic mechanisms in animal models - which allow the study of the inflammation-tumourigenesis transition without the biases due to pharmacotherapy -, and in human samples. We have analyzed the relationship between histopathological findings and gene expression variations in murine models of colitis, colorectal cancer and colitis associated colorectal cancer. The expression of microRNAs in these conditions has also been quantified and their potential repercussions in the expression of genes related to inflammation, proliferation, apoptosis and tissue organization has been explored. Changes in mononuclear cell phenotypic profiles have also been studied in order to assess their putative value as biomarkers of inflammation-tumourigenesis transition. In human samples, we intended to study gene expression in colon biopsies obtained from healthy individuals, UC patients and adenomas, in an attempt to find expression changes associated both to UC and CRC. Furthermore, we have evaluated in vitro to what extent the intestinal barrier function is affected by monocyte secretions, to establish whether an anomalous monocyte responsiveness may contribute to the enhanced intestinal permeability usually found in UC patients. The results obtained in the murine model show a strong correlation between intestinal inflammation and enhanced tumour development, probably resulting from a disregulation of repair mechanisms, as shown by the finding of a significant hyperplasia and increased occurrence of aberrant crypt foci. In animals receiving a mutagenic agent and undergoing recurrent colitic episodes, the tumours are larger, more abundant and exhibit a higher degree of dysplasia compared to tumours observed in mice receiving only the mutagenic agent. Tumours appearing in an inflammatory context display significant gene expression alterations in tlr4, tlr9, cnnd1, cox2, and bcl2. This suggests an involvement of these genes in colitis associated tumour development. Inflammation associated tumours also showed a significant decrease in miR-135a, miR-21, miR-145 and miR-34a expression, which may lead to an increased expression of their target mRNAs. Among them we have highlighted those involved in proliferation, inflammation, apoptosis, angiogenesis and tissue organization processes. We propose tiam1, vcl, stat3, ptk2, wnt1, pak4, p120, birc5, btg2, klf4, rtkn and peli1 as candidate genes for the follow up of the bias inflammation-tumourigenesis. Gene expression microarray analysis has allowed us to identify genes whose expression is significantly altered in biopsies taken from UC patients and colon adenomas compared to healthy tissue. On the basis of this comparison, literature and gene ontology analysis, we have selected a list of genes altered in CRC and also associated to UC, which may be useful as putative biomarker genes: bcra1, bcra2, ndn, tp53, smad3, fcer1g, a2m, dock2, atf4, cxcl12, itga8, eps8, rhou, nrp1 and ptk2b. Our results show too that TLR4 ligands elicit an enhanced secretory response in monocytes of UC patients compared to those of healthy individuals. This enhanced response induces increased disruptive effects on the intestinal barrier function in vitro, suggesting that an anomalous monocyte secretory profile may be partly responsible for the increased intestinal permeability found in UC patients, which may contribute to the chronification of colitis and promotion of dysplasia.

L'axe cerveau-intestin désigne l'interaction bidirectionnelle entre le cerveau et le tube digestif. Bien que la leptine, hormone produite par le tissu adipeux, participe à la régulation de cet axe, son mode d'action dans le système nerveux entérique a été peu étudié. A l'heure actuelle, une relation étroite entre une perturbation de l'axe cerveau-intestin et la schizophrénie est supposée. Par conséquent, les objectifs de ce travail étaient d'évaluer 1) les effets ex vivo de la leptine dans la neurotransmission entérique chez le rat et 2) les altérations périphériques dans un modèle neurodéveloppemental de la schizophrénie (NVHL) chez le rat. Nous avons montré que la leptine module l'activité des neurones entériques inhibiteurs et excitateurs dans le jéjunum et le côlon proximal. L'implication des neurones afférents primaires intrinsèques a été discutée. Chez les rats NVHL, nous avons mis en évidence une réduction de la masse corporelle, des variations hormonales, une inflammation du jéjunum et des altérations motrices digestives. La relation entre les troubles périphériques, notamment vagaux, et la physiopathologie de la schizophrénie a été discutée.

El patró específic d'expressió de glicosiltransferases i antígens Lewis observat a la mucosa gàstrica normal es perd durant el procés de la carcinogènesi gàstrica. Aquí descrivim que canvis en l'expressió dels antígens Lewis en cèl·lules HT-29/M3 de càncer de còlon induïts per la transfecció del cDNA de FUT1 resulten en un fenotip menys invasiu i menys metastàtic.
La gastritis crònica produïda per la infecció per Helicobacter pylori és un dels principals determinants en la patogènesi del càncer gàstric, i comporta nivells elevats de citoquines proinflamatòries com TNF-α, IL-1β o IL-6, que poden regular l'expressió de gens implicats en la transformació neoplàsica gàstrica. Vam analitzar l'efecte de citoquines proinflamatòries en l'expressió de glicosiltransferases i antígens Lewis en cèl·lules de càncer gàstric va ser analitzat i vam observar que el tractament d'aquestes cèl·lules amb IL-1β augmentava l'expressió d'antígens Lewis de tipus 2. A més, vam observar que tumors gàstrics amb inflamació crònica presentaven nivells més elevats d'estructures glicosídiques de tipus 2, suggerint que determinades glicosiltransferases podrien estar regulades per la inflamació.
Els adenocarcinomes gàstrics de tipus intestinal s'originen a partir d'una sèrie successiva de lesions precanceroses que porten a una transdiferenciació intestinal de la mucosa gàstrica. En aquest procés s'activa l'expressió de diferents gens intestinals a les cèl·lules gàstriques, com és el cas dels gens de les mucines intestinals MUC2 i MUC4 i del factor de transcripció intestinal CDX2. Nosaltres vam estudiar l'efecte de citoquines inflamatòries i de les seves vies de senyalització associades en l'expressió d'aquests gens va ser estudiat. El primer que vam constatar va ser que IL-6 regulava l'expressió de MUC4 a través de la via de gp130/STAT3 a línies cel·lulars de càncer gàstric, mentre que l'expressió de MUC2 era induïda per TNF-α a través de la via de senyalització de NF-κB. A més, vam observar que l'expressió de CDX2 no era regulada per citoquines inflamatòries. Finalment, vam trobar que les diferències en l'expressió de les mucines intestinals MUC2 i MUC4 a tumors gàstrics podien ser explicades per diferències en el tipus d'inflamació predominant.
De tots aquests resultats podem concloure que la inflamació i les vies de senyalització associades modulen l'expressió de gens associats a la carcinogènesi gàstrica.
In the gastric carcinogenetic process the specific expression pattern of glycosyltransferases and Lewis antigens displayed by the normal gastric mucosa is lost. We detected that changes in the expression of Lewis antigens induced by the transfection of FUT1 cDNA in HT-29/M3 cells determined a less invasive and metastatic phenotype.
Chronic gastritis caused by H. pylori infection is a major determinant in the pathogenesis of gastric cancer, and present increased levels of the pro-inflammatory cytokines TNF-α, IL-1β and IL-6, which can regulate the expression of genes involved in the gastric neoplastic transformation. We analysed the effect of pro-inflammatory cytokines on the expression of glycosyltransferases and Lewis antigens in gastric cancer cells. IL-1β treatment increased the expression of type 2 Lewis antigens, and, in addition, we observed that gastric tumours with chronic inflammation displayed increased levels of type 2 glycan structures, suggesting that specific glycosyltransferases may be regulated by inflammation.
Intestinal-type gastric adenocarcinomas develop from successive pre-cancerous lesions that lead to an intestinal transdifferentiation of the gastric mucosa. In this process many intestinal genes are activated in gastric cells, such as the intestinal mucin MUC2 and MUC4 genes and the transcription factor CDX2. We studied the effect of pro-inflammatory cytokines and their associated signalling pathways on the expression of these genes. IL-6 regulated the expression of MUC4 through the gp130/STAT3 signalling pathway in gastric cancer cell lines, while MUC2 expression was induced by TNF-α through the NF-κB signalling pathway. No effects on CDX2 expression were observed after cytokine treatment in gastric tumour cells. Finally, we found that the differences observed in the expression of the intestinal mucins MUC2 and MUC4 in gastric tumours could be explained by differences in the predominant type of inflammation present in gastric adenocarcinomas.
In conclusion, our results suggest that inflammation and its associated signalling pathways modulate the expression of genes associated with gastric carcinogenesis.

The inflammatory bowel disease (IBD) is a group of multifactorial pathologies with an unknown etiology, characterized by an alternation of an acute and a remission phase of the intestinal epithelium inflammation. In the last years there was a worldwide increased incidence of IBD, especially in the industrialized and growing countries. In addition, epidemiological studies reported a positive correlation between gut inflammation and obesity. Recent in vivo and in vitro studies have supported the beneficial effects of anthocyanins, a class of flavonoid compounds widely distributed in Mediterranean diet, in various chronic inflammatory diseases, such as IBD, since they possess anti-inflammatory and antioxidant activity. In the first part of this study, we aimed to evaluate the molecular mechanisms involved in the modulation of intestinal epithelial inflammation by using an in vitro model consisting of Caco-2 cells exposed to high concentrations of palmitic acid (PA), and the protective effects exerted by cyanidin-3-O-glucoside (C3G) pre-treatment. For all the experiments, fully differentiated Caco-2 were pretreated for 24h with different concentration of C3G (10 and 20μM), added on the apical side, and then exposed to PA 100μM, added on the basolateral chamber, for 6h. The data obtained demonstrated the C3G anti-inflammatory activity through the modulation of NF-κB pathway induced by PA. In addition, C3G was able to improve the intracellular redox status through the activation of the adaptive cellular response modulated by Nrf2 pathway. Furthermore, it ameliorates the intestinal barrier by reducing the intestinal paracellular activity altered by PA. Since the bioavailability of the anthocyanins seems to be very low mainly due to poor stability during gastrointestinal digestion, in the second part of this study an in vitro simulated gastrointestinal digestion of a purified and standardized bilberry and blackcurrant extract (BBE), rich in anthocyanins, was performed. We further studied the bioactivity of the BBE, after the static simulated digestion, on an in vitro model of intestinal inflammation by using differentiated Caco-2 cells exposed to TNF-α. The outcomes confirmed the high instability of the anthocyanins in mild alkaline environment of the small intestine reporting a 13% of recovery index. However, although the high loss of anthocyanins, the digested BBE maintained part of its bioactivity, proved by the inhibition of the of NF-κB pathway induced by TNF-α, and by the activation of Nrf2 pathway. These data hence confirm that anthocyanins, introduced by diet or food supplements, could represent a possible approach for the prevention of IBD.