Dissertations / Theses on the topic 'Troubles fonctionnels intestinaux – Chimiothérapie'

Intestinal barrier is regulated in part by tight junctions (Ds) which are multiprotein structures. Recent studies have suggested that an increased intestinal permeability is involved in the pathophysiology of several intestinal bowel diseases. We aimed to study underlying mechanisms involved in the regulation of three tight junction (Lis) proteins, claudin-1, occludin and ZO-1 in colonic biopsies of IBS patients and in experimental models of Methotrexate (MTX)-induced intestinal mucositis. In addition, we also evaluated the effects of amino acids on MTX-treated models. In colonic mucosa of patients with IBS, we have shown alterations of claudin-1, occludin II proteins in IBS patients with differences according to the IBS subsets and symptoms, specifically, in IBS patients with predominant diarrhea. This suggested that these changes may be involved in the pathophysiology of IBS. In a rodent model of mucositis, we observed that the increase of intestinal permeability induced by MTX, related in part to alteration of T. 's, ZO-1, occludin and claudin-1 proteins expression and cellular distribution. The in vitro data suggest that not only NF-KB, but also MEK1 &2 and INK pathways are involved in the gut barrier disruption induced by MTX. Glutamine supplementation limited the increase of chemotherapy-induced intestinal permeability and restored the expression of proteins of tight junctions probably via the erk and NF-x_13 pathways. Combined glutamine and arginine seemed associated with a stronger mortality. Further studies are needed to confirm the preventive andlor therapeutic interest of the glutamine
La fonction de barrière peut être régulée en partie par les jonctions serrées (JS). Les JS sont des structures mufti-protéiques qui jouent un rôle important dans la polarité, la prolifération et la différenciation cellulaire. Plusieurs études ont suggéré que l'augmentation de la perméabilité intestinale pourrait être impliquée dans la survenue de phénomènes inflammatoires tels qu'observés au cours du syndrome de l'intestin irritable (Sul), ou de la mucite induite par le méthotrexate (MTX). Cependant, les régulations et les mécanismes mis en jeu ne sont pas clairement définis. Les objectifs de notre travail étaient d'une part d'étudier la régulation des protéines de JS, claudine-1, occludine et zonula occludens-1 (Z0-1) dans deux modèles i. E. Sur des biopsies coliques de patients atteints du SII et dans des modèles expérimentaux de mucite induite par le MTX in vivo chez le rat et in vitro sur des cellules Caco-2, et d'autre part d'évaluer les effets d'acides aminés dans les modèles expérimentaux de mucite. Nous avons observé des différences dans les altérations des protéines de JS en fonction du phénotype et des symptômes chez les patients SII. Les patients SII diarrhéiques présentaient d'importantes altérations d'expression de l'occludine et de la claudine-1. Cette perte d'expression protéique était corrélée à la durée des symptômes et à l'intensité de la douleur, suggérant donc que ces modifications seraient impliquées dans l'initiation du SIL Dans les modèles expérimentaux de mucite, nous avons observé une augmentation de la perméabilité intestinale induite par le MTX qui serait associée à des altérations de l'expression et de la localisation des protéines claudine-1, occludine et ZO-1. De plus, nous avons pu déterminer que les voies NF-kB, MEK1&2 et JNK seraient impliquées au cours de la perte de la fonction de barrière. Dans le cadre de stratégies nutritionnelles pour moduler ces altérations, nous avons montré que la glutamine prévenait l'augmentation de la perméabilité et restaurait l'expression des protéines de JS via les voies erk. Et NF-kB. La combinaison glutamine plus arginine n'aurait pas d'effet protecteur au cours de la rupture de la barrière intestinale dans ce modèle et semblerait être associée à une mortalité importante. Ces données incitent à poursuivre cette étude pour confirmer les effets préventifs et/ou thérapeutiques de la glutamine au cours de la mucite induite par le MTX mais également au cours du SII

Le syndrome de l'intestin irritable associe douleurs abdominales chroniques et troubles du transit. C'est une pathologie digestive fréquente, qui dans sa physiopathologie inclue le concept de dysbiose, i. E les perturbations du microbiote intestinal (l'ensemble des micro organismes contenus dans un intestin). La dysbiose sous entend des perturbations du dialogue hôte-microbiote conduisant à la maladie, concept essentiellement descriptif à ce jour. Les acides biliaires sont synthétisés par le foie, métabolisés par les bactéries puis réabsorbés par l'intestin - donc potentiellement acteurs de ce dialogue. D'autres axes physiopathologiques incluent motricité, perméabilité, et sécrétion intestinale, des fonctions également régulées par les acides biliaires, via le récepteur membranaire TGR5. Ce travail présente et discute, à travers deux publications scientifiques les liens entre syndrome de l'intestin irritable, dysbiose, et récepteur TGR5
The irritable bowel syndrome associates chronic abdominal pain and altered bowel transit. This is a common digestive disorder, which in its pathophysiology include the concept of dysbiosis, i. E disruption of the intestinal microbiota (overall micro organisms in a gut). Dysbiosis implies alterations of the host-microbiota dialogue leading to disease, a mainly descriptive concept to date. Bile acids are synthesized by the liver and metabolized by bacteria then reabsorbed from the intestine - so potentially involved in this dialogue. Other pathophysiological axes include motor, permeability, and intestinal secretion, and theses are functions also regulated by bile acids, through the membrane receptor TGR5. This work presents and discusses, through two scientific publications, the links between irritable bowel syndrome, dysbiosis, and TGR5 receptor

La neuromodulation des racines sacrées (NMS) est un traitement de l'incontinence urinaire et fécale proposé aux patients réfractaires aux traitements médicaux. Son efficacité à été démontrée dans le cadre du traitement de l'incontinence urinaire et fécale. Les mécanismes d'action de la NMS restent cependant mal connus. Dans un premier temps, nous avons voulu évaluer l'effet de la NMS sur la sensibilité viscérale dans un modèle de rat sain anesthésié. La sensibilité viscérale était évaluée par mesure de la variation de pression artérielle en réponse à a des distensions colorectales (DCR). La NMS appliquée chez les rats diminuait la variation de pression artérielle en réponse aux DCR. Cet effet était aboli par l'injection intrathécale de naloxone. Nous avons montré par immunohistochimie que la NMS réduisait l'activation neuronale dans des zones impliquées dans la sensibilité viscérale. Enfin, nous avons montré que la NMS augmentait l'internalisation du récepteur Mu opioïde en conditions de DCR. Dans un second temps, nous avons voulu évaluer l'effet de la NMS sur la sensibilité viscérale dans un modèle de sensibilisation croisée vessie-côlon chez le rat anesthésié. Une augmentation de la variation de pression artérielle était observée en comparaison avec des rats contrôles. La NMS diminuait cette variation et l'injection d'un antagoniste des récepteurs Mu opioïdes prévenait cette variation. Une diminution de l'activation neuronale était observée au niveau de la corne dorsale de la moelle épinière sacrée. Enfin, nous avons développé en parallèle un modèle de NMS chronique chez le Rat en réalisant des stimulateurs implantables. La validation fonctionnelle de ce modèle à été faite en mesurant la fréquence de miction après 3 jours de NMS. Une diminution de la fréquence de miction était observée
Fecal incontinence remains a therapeutic problem in patients when conservative measures fail and sphincter repair is unsuccessful or inappropriate. Sacral nerve stimulation (SNS) is an alternative surgical approach proposed initially to treat urinary incontinence, and has been used for the past decade as a successful treatment of fecal incontinence. Despite its overall efficacy, the mechanisms involved in this symptomatic effect remain unclear. The aim of this study was to evaluate the effect of SNS on rat visceral sensitivity. In an anesthetized rat model, mean arterial pressure variation was recorded in response to colorectal distension (CRD) in sham and effective SNS groups. Healthy and cross-organ sensitization models were studied. Characterization of the pathways involved in the effect of SNS was made by injecting pharmacological agents. Central neuronal activation and p-opioid receptor internalization were assessed by immunohistochemistry. In both models, SNS reduced mean arterial pressure variation. This effect was prevented by opioid receptor antagonist. CRD induced a rise in sacral dorsal horn of the spinal cord, parabrachial nucleus and solitary tract nucleus that was prevented by SNS. Finally, SNS induced an increase of p-opioid receptor internalization in a context of CRD. Concomitantly, we developed an implantable stimulating device in order to study chronic SNS on awaken rats. Implantation technique was validated by obtaining tail tremor response and by performing computed tomography imaging. Micturition frequency was assessed in rats undergoing 3 days of bipolar or unipolar SNS. In both groups, SNS reduced micturition frequency

Le syndrome de l'intestin irritable post-infectieux (SU-PI) est décrit comme survenant après des épisodes de gastro-entérite aiguë telles qu'une infection par Cryptosporidium parvum. Les mécanismes physiopathologiques du SII comprennent une hypersensibilité viscérale, une activation persistante des réponses immunitaires intestinales muqueuses, une hyperplasie des cellules entérochromaffines et des mastocytes, et des changements fonctionnels ou structurels du système nerveux entérique. Notre objectif était d'étudier les effets d'un analogue agoniste de la somatostatine, l'octréotide, sur l'hypersensibilité jéjunale, et l'accumulation des immunocytes et des fibres nerveuses entériques dans un modèle de rat immunocompétent non sevré d'infection par Cryptosporidium parvum, et d'enquêter sur la modulation à court et à long terme de l'expression des sous-types de récepteurs de la somatostatine dans le jéjunum de rat. Cette approche explore en outre le rôle du compartiment de la somatostatine dans le contrôle des symptômes qui miment le SIl, et documente le potentiel curatif et préventif de l'octréotide contre les conséquences de l'infection par Cryptosporidium parvum. Dans un modèle de rats immunocompétents, des rats non sevrés âgés de 5 jours sont infectés par voie orale avec des oocystes de l'isolat Nouzilly de C. Parvum. Comparativement aux rats témoins non traités, le traitement par de l'octréotide par injections intrapéritonéales de 50µg/kg/ jour du jour 10 au jour 17 jours post-infection entraîne une amélioration du gain de poids et de la réduction de la consommation alimentaire, une normalisation de l'atrophie des villosités et de l'hyperplasie des cryptes dans le jéjunum, et une réduction de l'accumulation des lymphocytes CD3+ intra-épithéliaux et des mastocytes de la lamina propria (aux jours 37 et 50 post-infection, respectivement), de la densité des fibres nerveuses PGP 9,5 + (jours 50 pi), et de l'hypersensibilité à la distension (jour 120 pi) chez les rats infectés. Une augmentation de l'expression des récepteurs de la somatostatine a été signalée au cours de l'inflammation intestinale chez l'homme, ce qui suggère leur implication dans la physiopathologie des troubles inflammatoires de l'intestin. Dans le modèle ci-dessus, les essais par Q-PCR révèlent une augmentation significative des taux d'ARNm pour SSTR1 et SSTR2, mais non SSTR3 au jour 14 post-infection. Chez les rats infectés, l'administration d'octréotide réduit significativement les niveaux intestinaux d'ARNm pour SSTR1 et SSTR2, cependant, à jour 50 p. I. , le traitement par octréotide entraîne une élévation des taux d'ARNm pour SSTR1, SSTR2 et SSTR3. Les effets bénéfiques de Itoctréotide sur les caractéristiques physiopathologiques de type Sil-P1 dans ce modèle sont en partie liés à la modulation de réponses immunitaires qui contrôlent le développement intestinal de Ctyptosporidium. Parvum et l'excrétion des oocystes. L'administration préventive croctréotide à la dose de 50pg/kg/jour par injection intrapéritonéale de jour 0 à jour 12 pi diminue l'excrétion d'oacystes aux jours 7, 9, 11, 13 pi. Lesrésultats de ce travail suggèrent que l'accumulation des lymphocytes intraépithéliaux intestinaux et des mastocytes est associée à l'infection à Cryptosporidium parvum et déclenche le développement d'une hypersensibilité jéjunale. Le traitement par octréotide prévient l'hypersensibilité jéjunale et réduit l'accumulation de lymphocytes intraépithéliaux et des mastocytes. L'infection par Cryptosporidium parvum module sélectivement les expressions des sous-types de SSTR, et les effets du traitement par octréotide suggèrent que le compartiment SSTR joue un rôle immunomodulateur dans l'intestin du rat à l'état sain comme dans des conditions d'infection. Ces données incitent à poursuivre l'étude de la modulation des mastocytes, des lymphocytes, et des plexus nerveux sous-muqueux intestinaux par les voies associées à la somatostatine dans la cryptosporidiose, et à explorer le potentiel thérapeutique des analogues de la somatostatine dans le SII-Pl.

L’inflammation intestinale ou les états d’agression sont accompagnés de modifications de la disponibilité des deux principaux substrats énergétiques de l’intestin, le butyrate et la glutamine. A l’aide de deux modèles cliniques humains, l’objectif de nos travaux était de comprendre une partie des mécanismes des modifications de l’utilisation du butyrate par le côlon et de la glutamine par l’intestin grêle, en situation d’agression. Tout d’abord, nous démontrons dans différents modèles d’inflammation intestinale, que le déficit d’oxydation du butyrate observé dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin, est lié à une diminution du transport du butyrate dans le colonocyte, réduction qui est elle-même secondaire à une diminution de l’expression du transporteur intestinal du butyrate MCT1. Nos travaux apportent également la preuve que l’expression de MCT1 est inhibée par les cytokines pro-inflammatoires au niveau transcriptionnel, et que cette régulation pourrait impliquer le facteur de transcription USF2. Les séquences régulatrices impliquées dans l’effet répresseur des cytokines sur la transcription de MCT1 sont situées dans la région -111/+213 du promoteur du gène. Enfin, nos données indiquent que la diminution de l’expression de MCT1 a des conséquences métaboliques, puisqu’elle favorise l’utilisation du glucose par la muqueuse colique, par le biais d’une augmentation du transporteur du glucose GLUT1. Ce « switch » métabolique pourrait favoriser la carcinogénèse colique liée à l’inflammation. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aux effets de l’agression sur l’utilisation de la glutamine par l’intestin grêle. Chez le patient sévèrement agressé, la glutamine devient un acide aminé conditionnellement essentiel, car la concentration en glutamine libre du muscle s’effondre. Afin de reproduire les conditions hypercataboliques de l’agression, nous avons étudié l’effet d’une corticothérapie orale sur l’utilisation splanchnique de la glutamine chez l’homme sain. Ainsi, nous démontrons que la prise de prednisone pendant 6 jours augmente l’extraction splanchnique, mais pas l’oxydation, de la glutamine. Ces résultats suggèrent que les besoins de l’intestin grêle en glutamine sont accrus lors de l’agression, ce qui pourrait contribuer à la déplétion musculaire en glutamine observé chez les patients agressés
During intestinal inflammation or critical illness, the availability of the two preferred energy substrates of the intestine, butyrate and glutamine, is dramatically altered. The aim of this work was to obtain further insight into the mechanisms leading to alterations in butyrate and glutamine availability for the colon and the small intestine, respectively, during metabolic stress in vivo in humans. First, using various models of intestinal inflammation, we demonstrate that the defect in butyrate oxidation reported in inflammatory bowel diseases is the consequence of a decrease in butyrate transport into the colonocyte, itself related to a reduced expression of the butyrate intestinal transporter MCT1. We also clearly show that pro-inflammatory cytokines inhibit MCT1 transcription, and that this regulation involves the transcriptional factor USF2. The putative binding sequences involved in the cytokine-mediated inhibition of MCT1 transcription are located in the region -111/+213 of the promoter region. Last, our data indicate that the decrease in MCT1 expression alters cell metabolism, since it favours glucose utilization by the colonic mucosa, by increasing the expression of the glucose transporter GLUT1. This metabolic switch may be involved in the colonic carcinogenesis associated with chronic inflammation. Second, we have studied the effects of the metabolic stress on the glutamine utilization by the small intestine. In critically ill patients, glutamine is considered a conditionally essential amino acid, as muscle free glutamine pool is depleted in spite of high rates of de novo glutamine synthesis. To mimick the catabolic effects of severe illness, we studied the effect of oral corticosteroids on the splanchnic utilization of glutamine in healthy subjects. We show that a 6-day oral treatment with prednisone increases glutamine splanchnic extraction, but not its oxidation. These findings strongly suggest that the metabolic stress increases glutamine requirements by the small intestine, and may contribute to the depletion of muscle free glutamine concentration observed in critically ill patients

Les parasites du genre Cryptosporidium sont des protozoaires ubiquistes à l'origine de nombreuses épidémies d'origine hydrique à travers le monde. La présence de Cryptosporidium a été rapportée dans les eaux de surfaces et les eaux souterraines. Les eaux souterraines provenant des aquifères karstiques constituent une ressource considérable d'eau potable. De par leurs structures géomorphologiques, ces aquifères sont vulnérables à des contaminations d'origine microbienne. Cryptosporidium a été retrouvé chez plus de 150 hôtes, et peut infecter le tractus gastro-intestinal ou respiratoire, et causer ainsi une cryptosporidiose, qui se traduit classiquement par une diarrhée hydrique accompagnée de douleurs abdominales. La cryptosporidiose est spontanément résolutive chez les individus immunocompétents, mais elle peut mettre en jeu le pronostic vital des personnes à compétences immunologiques limitées, en l'absence de traitement efficace. Les mécanismes physiopathologiques de l'infection par Cryptosporidium spp. Ne sont pas encore entièrement élucidés mais la cryptosporidiose peut entraîner des conséquences à long terme. Dans un modèle de rat nouveau-né immunocompétent, l'infection par Cryptosporidium parvum induit une hypersensibilité viscérale à la distension à plus de 100 jours après l'élimination de l'infection. Les objectifs de ce travail sont : (i) de documenter les altérations cyto-pathologiques causées par une infection par Cryptosporidium parvum (isolat Iowa ett isolat Nouzilly) durant l'infection et à distance de l'infection dans un modèle de raton immunocompétent ; (ii) de décrire les modalités de transfert des oocystes de Cryptosporidium spp. Dans un aquifère karstique de la craie. La première partie de ce travail a permis de mettre en évidence dans le modèle de raton que l'infection pa Cryptosporidium parvum isolat Nouzilly conduit à une cryptosporidiose plus sévère (par rapport à l'isolat Iowa), et qu'après clairance de l'infection, une infiltration de mastocytes sous-muqueux activés et observée au niveau du jéjunum. Cette infiltration est concomitante à la survenue d'une hypersensibilité jéjunale à la distension au jour 50 post-infectieux. Les anomalies observées sont similaires à celles rencontrées chez des patients souffrant d'un syndrome de l'intestin irritable post-infectieux. La seconde partie du travail a permis de suivre le tranfert des oocystes de Cryptosporidium au sein d'un système karstique de la craie bien défini, depuis les engouffrements (à la perte) jusqu'aux exutoires du système karstique (source et forage). Ce suivi a permis de mettre en évidence que les oocystes sont transportés dans les conduits karstiques en subissant des processus de transfert, dépôt et remise en suspension sous l'influence du gradient hydrodynamique de l'hydrosystème. Par ailleurs, nous avons pu mettre en évidence que l'exploitation de la ressource en eau pour l'adduction d'eau potable par des séquences de pompages continus favorisent la remise en suspension des oocystes sédimentés et contribue à la contamination de la ressource en eau par Cryptosporidium. Ce travail a permis d'apporter des éléments nouveaux dans la physiopathologie complexe de la cryptosporidiose, l'infection par certains isolats de Cryptosporidium parvum peut être à l'origine du développement d'un syndrome de l'intestin irritable post-infectieux. Par ailleurs, l'étude du transfert des oocystes de Cryptosporidium dans l'aquifère karstique de la craie a montré la vulnérabilité des ressources en eau souterraines vis-à-vis de Cryptosporidium. Une exploitation intensive peut contribuer à la contamination de la ressource en eau
Cryptosporidiosis, caused by Cryptosporidium spp. , is a self-limiting infection in immunocompetent individuals but may be life-threatening in immunocompromised individuals, in the absence of effective treatment. The pathophysiological mechanisms of cryptosporidiosis are not yet fully understood, but it has been shown that cryptosporidiosis can cause long-term sequelae. The first part of this work was aimed to highligt in a suckling rat model that infection with C. Parvum (isolate Nouzilly) leads to a more severe infection compared to rats that were infected with C. Parvum (isolate Iowa). Moreover, after clearance of infection, sub-mucosal infiltration of activated mast cells was observed in the jejunum. This infiltration is concomitant with the occurrence of a jejunal hypersensitivity to distention at day 50 post-infection. The anomalies observed are similar to those found in patients suffering from a post-infectious irritable bowel syndrome. The second part of the thesis was dedicated to the study of the transfer modalities of Cryptosporidium oocysts in a well-defined karst system, from the entry (swallow hole) to the exit of the system (spring and well-bore). It has been shown that the oocysts are transported in karst conduits, undergoing transfer, depostion and resuspention processes, under the influence of hydrodynamic gradient. Moreover, it was observed that the exploitation of the resource for the drinking water supply by sequences of continuous pumping promoted resuspension of sedimented oocysts and contributes to contamination of water resources

La fermentation des fibres alimentaires par la microflore colique aboutit à la production d'acide gras à chaines courtes comme l'acétate, le propionate et le butyrate. Ce dernier joue un rôle majeur dans le maintien de l'intégrité de la muqueuse colique. Il constitue la première source d'énergie de l'épithelium colique et a de nombreux effets physiologiques comme la régulation de la proliferation cellulaire, la différenciation et l'apoptose. L'utilisation du butyrate est diminuée dans de nombreuses situations pathologiques comme les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin et les cancers colorectaux. Le transporteur des monocarboxylates 1 (MCT1=SLC16A1) transporte le butyrate à travers la membrane apicale des colonocytes. Une diminution de l'expression de MCT1, qui réduit la disponibilité intracellulaire du butyrate diminue non seulement son oxidation mais aussi ses effets régulateurs. Dans cette étude, nous montrons tout d'abord que MCT1 est un bon marqueur de l'exposition de la muqueuse colique au butyrate observé. Dans un deuxième temps, nous démontrons que le défaut d'oxydation du butyrate observé dans les maladies inflammatoires de l'intestin est la conséquence d'une diminution du transport du butyrate, lui même associé à une diminution de l'expression de MCT1 dans la muqueuse colique
Dietary fibers are digestible food ingredients that reach the colon and are then fermented by colonic bacteria, resulting mainly in the formation of short-chain fatty acids (SCFAs) such as acetate, propionate and butyrate. Especially butyrate plays an important part in maintaining the health and integrity of the colonic mucosa. It is the primary energy source for the colonic epithelium and has most important physiological effect, including regulation of cell proliferation, differentiation and apoptosis. Butyrate oxidation was decrease in pathological situations like chronic inflammatory bowel diseases or colorectoral cancer. The monocarboxylate transporter 1 (MCT1 = SLC16A1) transports butyrate across the apical membrane of human colonocytes. Thus, a decrease in MCT1 expression, which reduces the intra-cellular availability of butyrate could affect not only its oxidation, but also its cell regulatory effects. In this study, we investigated that MCT1 can be identified as a good marker of butyrate exposition in colon epithelial cells and we demonstrate that the defect in butyrate oxidation reported in inflammatory bowel diseases is the consequence of a decrease in butyrate transport into the colonocyte, itself related to a reduced expression of the butyrate intestinal transporter MCT1

Les enfants prématurés présentent une immaturité des fonctions vitales. Les troubles fonctionnels du tube digestif (TD) retardent l'autonomie de l'enfant : directement, lors d'entérocolite, ou indirectement par l'alimentation parentérale à risque de cirrhose ou d'infections nosocomiales. La motricité intestinale est sous contrôle du système nerveux entérique (SNE). A la naissance, l'organisme est soumis aux facteurs environnementaux et le TD est soumis à l'influence des nutriments et de leurs dérivés, tel le butyrate. La flore intestinale commensale présente aussi des liens intimes avec le TD. Nous avons étudié la maturation du SNE chez des ratons nouveaux nés, et son impact sur la fonction motrice colique. Ex vivo, des contractions apparaissaient dés J5, s'organisaient à partir de J14, et s'accéléraient jusqu'à J36. Parallèlement, les contractions musculaires induites par EFS étaient inhibées par l'atropine à partir de J14, et le phénotype cholinergique des neurones entériques se développait. L'administration intra-rectale quotidienne, de 2,5 mM de butyrate, chez les ratons de J7 à J17, augmentait la proportion des cellules cholinergiques et nitrergiques. In vivo, le temps de transit était accéléré ; ex vivo, la réponse motrice aux EFS étaient perturbée en présence d'atropine et de L-Name. L'administration périnatale orale de Metronidazole, jusqu'à J21, chez les ratons, modifiait la sensibilité à l'inflammation. La maturation fonctionnelle du colon et structurelle du SNE évolue après la naissance. L'alimentation et les antibiotiques influent sur leur développement. Ceci ouvre des perspectives pour la prévention et la prise en charge des c
Digestive dysfunctions are often observed in premature child, such as slowing of intestinal transit to ulceronecrotizing enterocolitis. These symptoms could be a source of morbidity. The enteric nervous system (ENS) is known to be a major regulator of digestives functions. At birth, the child is submitted to environmental factors, and the GI tract is submitted to the influence of nutrients and their derivatives, such as butyrate. The commensal intestinal flora also has close ties with the GI tract. We first studied the maturation of rat pups ENS, and its impact upon the colonic motor functions. Few spontaneous contractions of the colon appeared at P5. Starting P14 rhythmic phasic contractions appeared whose frequency increased over time until P36. In addition, EFS induced contractions were significantly reduced by atropine from P14, while the proportion of ChAT-immuno reactive neurons increased significantly over time. Daily intrarectal administration of 2. 5 mM butyrate, to the pups from P7 to P17, increased the proportion of nitrergic and cholinergic cells and increase colonic motility in vivo. Ex vivo the motor response to EFS were disrupted in the presence of atropine and L-Name. Perinatal administration of oral Metronidazole to pups until P21, altered sensitivity to inflammation. Functional maturation of the colon and structural changes of the SNE occured after birth. Food and antibiotics can influence their development. This opens perspectives for the prevention and treatment of intestinal disorders in premature infants

Le côlon humain est un écosystème microbien complexe dont l'une des fonctions majeures est d'assurer la dégradation et la fermentation des fibres alimentaires, constituées pour une large part, par les glucides pariétaux (cellulose et hémicelluloses). La dégradation de ces substrats dans le côlon est un processus complexe faisant intervenir de nombreux groupes fonctionnels de microorganismes associés en une chaîne trophique. Parmi ces groupes, les bactéries fibrolytiques ont un rôle prépondérant puisqu'elles interviennent dans les 1ères étapes pour assurer la dégradation des polyosides en fragments plus petits, fermentés ensuite par de nombreuses espèces. Bien que la fermentation des fibres alimentaires par la flore intestinale soit aujourd'hui reconnue pour ses effets bénéfiques sur la santé de l'Homme, ce processus peut également être à l'origine de troubles fonctionnels intestinaux (TFI). La prévalence de TFI est élevée dans les pays occidentaux, cette pathologie digestive étant considérée comme un véritable problème de santé publique. L'origine de ces TFI est assez mal connue. Toutefois, la flore colique semble jouer un rôle prépondérant dans la genèse de ces troubles digestifs. Le 1er objectif de ces travaux de thèse a été de poursuivre la caractérisation de la flore fibrolytique du côlon, déjà initiée au laboratoire. Dans un 2nd temps, les travaux ont été focalisés sur l'étude de la composition de la flore fécale de sujets atteints de TFI, avec pour objectif de définir si un déséquilibre microbien existe au sein de la flore intestinale chez ces sujets. La structure des microflores cellulolytique et xylanolytique du côlon est très diversifiée. De nombreuses espèces nouvelles ont été isolées, appartenant à des genres bactériens variés (Bacteroides, Roseburia, Clostridium, Ruminococcus). Ces espèces présentent des caractéristiques physiologiques et métaboliques différentes. Ces travaux ont, en particulier, permis de montrer que certaines de ces espèces (Roseburia, Ruminococcus) pouvaient contribuer de manière importante à la production de gaz (H2) dans le côlon. Les interactions entre espèces fibrolytiques productrices ou non de H2 ont été étudiées lors de la fermentation des fibres. Ces travaux ont démontré qu'une espèce non productrice de H2 pouvait dominer la niche écologique et réduire la production de gaz lors de la fermentation des fibres. En outre, des transferts inter-espèces de H2 ont été mis en évidence entre espèces fibrolytiques productrices de H2 et microorganismes hydrogénotrophes. Ainsi, l'association de Roseburia intestinalis à une espèce acétogène hydrogénotrophe s'est traduite par une homo-fermentation du xylane, avec synthèse de butyrate et absence de production de H2. L'analyse de la flore fécale de sujets atteints de TFI versus celle de sujets sains a permis de démontrer l'existence d'importantes perturbations au sein de la flore intestinale chez les patients TFI. Les principales modifications mises en évidence chez les sujets atteints de TFI concernent les groupes microbiens impliqués dans le métabolisme de l'hydrogène et dans le métabolisme du lactate. Les bactéries sulfato-réductrices semblent jouer un rôle prépondérant au sein de ces 2 métabolismes, leur population étant significativement plus élevée chez les sujets TFI que chez les sujets sains. En parallèle, un modèle animal (rat à flore humaine) reproduisant les principales perturbations microbiologiques caractérisant les TFI a été développé.

Le but de cette thèse est de préparer et caractériser de nouvelles formes galéniques permettant une libération ciblée du côlon. Ce projet s’inscrit dans le cadre du projet Interreg des 2 mers “Site-specific Drug Delivery” (https://www.interreg2seas.eu/fr/Site-Drug). La libération ciblée d’un principe actif au côlon peut présenter des avantages majeurs pour une thérapie médicamenteuse, par exemple si des maladies inflammatoires du côlon doivent être traitées localement. Des formes galéniques conventionnelles mènent à une libération rapide et complète du principe actif dans l’estomac et l’intestin grêle et –généralement- une absorption rapide dans la circulation sanguine. Par conséquent, les concentrations systémiques en principe actif et les effets indésirables associés peuvent être considérables. Par ailleurs, les concentrations résultantes en principe actif au site d’action (le côlon enflammé) sont faibles, résultant en une faible efficacité thérapeutique. Une forme galénique idéale pour traiter localement les maladies coliques devrait empêcher de manière efficace la libération de la substance active dans l’estomac et l’intestin grêle. En revanche, une fois le côlon atteint, la libération doit débuter et être contrôlée dans le temps (incluant -si désiré- une libération rapide et complète). Dans le cas de traitement des maladies inflammatoires du côlon (ex : maladie de Crohn et recto colique hémorragique), le principe actif est, ainsi, libéré à son site d’action, offrant des effets thérapeutiques optimaux et des effets secondaires minimisés. Différents types de systèmes de délivrance de principe actif ont été décrits dans la littérature visant à libérer de manière site-spécifique le principe actif au côlon. Souvent, le principe actif est piégé dans une matrice polymérique, ou un réservoir de principe actif (ex : des minigranules, gélules ou comprimés chargés en principe actif) est enrobé d’un film polymérique. Les polymères idéaux utilisés à cette fin sont peu perméables pour le principe actif dans la partie haute du tube digestif, mais deviennent perméables dès que le côlon est atteint. Afin de permettre une telle augmentation en principe actif, différents systèmes ont été proposés, basés notamment sur : (i) des changements de pH le long du tractus gastro-intestinal, (ii) une dégradation du polymère par des enzymes préférentiellement localisés dans le côlon, ou (iii) des changements structuraux dans les réseaux polymériques après un certain délai, tels que la formation de fissures dans des pelliculages peu perméables. Néanmoins, une attention particulière doit être payée car les conditions pathophysiologiques dans le côlon de patients souffrant de maladies inflammatoires du côlon peuvent être significativement différentes de celles chez des sujets sains(i) le pH du contenu du tractus gastro-intestinal,(ii) la qualité et la quantité de la microflore (secrétant les enzymes),(iii) les temps de transit dans les différentes sections du tractus gastro-intestinal. Ainsi, une forme galénique qui libère avec succès un principe actif dans le côlon d’un sujet sain peut échouer chez un patient. De même, la variabilité inter et intra-individuelle des effets thérapeutiques peut être considérable, si la forme galénique n’est pas adaptée de manière appropriée à l’état pathologique. L’objectif de ce projet de thèse est de développer de nouvelles formes galéniques ciblant la libération du principe actif au côlon et qui soient adaptés à l’état pathologique. La libération du principe actif sera déclenchée par des enzymes localisés au niveau du côlon, indépendamment de l’état pathologique.2. Méthodologie. Les systèmes ont été préparés par pelliculage fonctionnel de micro granules chargés en principe actif [...]
The aim of this thesis is to produce and characterize novel drug delivery systems for colon targeting.This project is part of the Interreg des 2 mers “Site-specific Drug Delivery” (https://www.interreg2seas.eu/fr/Site-Drug). The site-specific delivery of drugs to the colon presents major therapeutical advantages, for example in the treatment of inflammatory bowel diseases which required a local action. Conventional oral dosage forms lead to a fast and complete drug release in the stomach and small intestine and, generally, a systemic absorption into the bloodstream. Therefore, systemic concentrations of drugs and associated adverse effects can be considerable. Furthermore, the resulting concentrations of drug at the site of action (the inflamed colon) are low, resulting in low therapeutic efficacy. An ideal dosage form for the local treatment of colonic diseases should effectively prevent the release of the active substance in the stomach and small intestine. On the other hand, once the colon is reached, the release must begin and be controlled over time (including -if desired- a rapid and complete release). In the case of treatment of inflammatory diseases of the colon (e.g. Crohn's disease and haemorrhagic ulcerative colitis), the active ingredient is thus released at its site of action, offering optimal therapeutic effects and minimized side effects. Different types of drug delivery systems have been described in the literature aiming at site-specific release to the colon. Often, the drug is trapped in a polymeric matrix, or a drug reservoir (e.g. minigranules, capsules or tablets loaded with active ingredient) is coated with a polymeric film. The ideal polymers used for this purpose have low permeability for the drug in the upper part of the gastrointestinal tract, but become permeable as soon as the colon is reached. In order to allow such control delivery, various systems have been proposed, based in particular on: (i) changes in pH along the gastrointestinal tract, (ii) degradation of the polymer by enzymes preferentially located in the colon, or (iii) structural changes in the polymeric networks after a certain delay, such as the formation of cracks in low permeability films. Nevertheless, special attention should be paid because the pathophysiological conditions in the colon of patients with inflammatory bowel diseases may be significantly different from those in healthy subjects.(i) the pH of the contents of the gastrointestinal tract,(ii) the quality and quantity of microflora (secreting enzymes),(iii) transit times in different sections of the gastrointestinal tract. Thus, a galenic formulation which successfully releases an active ingredient in the colon of a healthy subject may fail in a patient. Similarly, the inter- and intra-individual variability of therapeutic effects can be considerable, if the dosage form is not appropriately adapted to the pathological state. The objective of this thesis project is to develop new galenic forms targeting the release of the active ingredient in the colon and which are adapted to the pathological state. The release of the drug will be triggered by enzymes located in the colon, regardless of the pathological state.1. Methods. The systems were prepared by functional coating of microgranules loaded with 5-ASA as drug. These systems have been characterized physico-chemically in different media simulating the gastrointestinal tract, this includes in particular exposure to media containing stools from patients with inflammatory bowel diseases as well as stools from animal models of these diseases (TNBS rats) and dog stools (healthy) under anaerobic conditions, in collaboration with INSERM U995 (Dr. Christel Neut). The main characterization technique used concerns the study of the release kinetics of systems exposed to these different release media [...]

La prise en charge thérapeutique du syndrome de l'intestin irritable (SII), caractérisé par des douleurs abdominales est empirique et manque d'efficacité. Dans ce travail de thèse, nous avons mis en évidence, à l'aide d'un modèle préclinique du SII chez le rat, le rôle des canaux calciques de type T, codés par une sous-unité Cav3. 2, dans la douleur viscérale. Nous avons montré dans ce type d'hypersensibilité colique, non inflammatoire, induit par des instillations colique de butyrate, que les corps cellulaires des neurones viscéraux nociceptifs (marqage rétrograde au DiI) présentent une augmentation de l'amplitude des courants calciques générés par la sous-unité Cav3. 2 lors de l'enregistrement électrophysiologique in vitre. Cette hypersensibilité colique peut être réprimée par injection intrathécale d'oligonucléotides antisens ciblant la sous-cavité Cav3. 2. Nous montrons in vitro que l'action du butyrate semble augmenter le trafic du canal à la membrane, l'application du bréfeldine A bloque l'effet de celui-ci alors qu'une action au niveau de la syntèse protéique par l'anisomycine n'a aucun effet. Ce canal joue donc un rôle actif dans la physiopathologie de la douleur confortant son statut de cible d'intérêt pour la découverte d'analgésiques innovants. C'est dans cette optique que nous avons aussi entrepris la recherche d'un ligand sélectif de la sous-unité Cav3. 2, par le criblage d'une banque de venin de mygales. L'association de différentes techniques de purification (HPLC), de spectrométrie et de séquençage nous a permis de mettre en évidence un peptide prometteur bloquant l'activité de Cav3. 2. La séquence de ce peptide a fait l'objet d'un dépot de brevet

Une allégation de santé dans l’UE nécessite des preuves cliniques de l’efficacité et de la sécuritéd’une supplémentation nutrititionnelle. Les probiotiques, en particulier les bactéries lactiques,rentrent dans ce cadre règlementaire dans lequel l’EFSA indique que les preuves obtenues chez despatients avec des troubles fonctionnels intestinaux sont transposables chez une population de sujetssains. Le protocole LAPIBSS est un essai clinique de haute qualité méthodologique évaluantl’efficacité de 2 souches de Lactobacillus acidophilus à diminuer la sévérité des symptômes dusyndrome de l’intestin irritable. Les résultats confirment la sécurité d’emploi des souches utiliséesmais ne montrent pas une diminution significative des symptômes comparée au placebo après 8semaines. L’effet global du traitement est statistiquement significatif sur le score de flatulence. Uneffet placebo et l’hétérogénéité importante de la sévérité des symptômes à l’inclusion pourraientexpliquer nos résultats. Une meilleure compréhension des effets physiologiques des probiotiqueschez l’homme pourrait améliorer le rationnel de leur utilisation en recherche clinique
A health claim across the EU requires clinical evidence about the efficacy and safety of a nutritionalsupplementation. Probiotics, especially lactic acid bacteria, fall within this regulatory framework inwhich EFSA indicates that the evidence from patients with functional gastrointestinal disorder aretransferable in a population of healthy subjects. The LAPIBSS protocol is a high-quality clinicaltrial assessing the efficacy of 2 strains of Lactobacillus acidophilus to reduce the irritable bowelsyndrome symptoms severity. Results confirm the safety of strains used but do not show asignificant decrease of symptoms compared with placebo after 8 weeks. The overall treatment effectis statistically significant on the flatus score. A placebo effect and the considerable heterogeneity ofsymptoms severity at baseline would explain our results. A better understanding of physiologicaleffects of probiotics in human would be needed to upgrade the rationale for their use in clinicalresearch

Le syndrome de l’intestin irritable (SII) est un trouble gastro-intestinal fonctionnel caractérisé par des douleurs abdominales, des ballonnements et des troubles du transit intestinal. Cette pathologie digestive a une prévalence mondiale importante d'environ 11%. Elle entraîne un coût économique important : perte de productivité et absentéisme au travail. De plus, elle entraine une forte dégradation de la qualité de la vie des patients. Les causes de ce trouble fonctionnel ne sont pas bien comprises rendant le traitement thérapeutique difficile. Au cours des dernières années, un régime alimentaire à faible teneur en FODMAPs (Fermentable Oligo-, Di-, Mono-saccharides And Polyols) s’est révélé efficace dans la réduction des symptômes du SII. Sur le plan mécanistique ces effets positifs restent à élucider. Toutefois, on cite le plus souvent une réduction de la distension entérique due à une réduction de la production de gaz et du volume d’eau intestinale par des effets osmotiques. Campbell et al. pose l’hypothèse qu’une fermentation anaérobie de carbohydrates non-absorbés par le microbiote intestinal provoque la formation endoluminale de métabolites tels que les alcools, les cétones et les aldéhydes, responsables d'intolérances alimentaires comme l'intolérance au lactose. Nous avons émis l’hypothèse que ce mécanisme pourrait être étendu aux FODMAPs pour expliquer l’efficacité du régime alimentaire pauvre en FODMAPs chez les patients SII. Nos études montrent un rôle complexe des FODMAPs sur des modèles murins qui reflètent la physiopathologie du SII. Les traitements par FODMAPs (lactose et fructo-oligosaccharides) provoquent une hypersensibilité viscérale et abdominale et une dysfonction de la barrière de mucus au niveau de la muqueuse intestinale. Nous avons démontré que ces effets étaient dûs à la production d’agents de glycation par le microbiote intestinal. En effet, ces effets étaient prévenus par un co-traitement à la pyridoxamine. Le nombre de mastocytes muqueux était également augmenté chez les animaux traités par FODMAPs et significativement réduit par un co-traitement à la pyridoxamine. Les mastocytes sont connus pour être impliqués dans l’hypersensibilité viscérale et dans la dysrégulation de la barrière de mucus de l’intestin. Par ailleurs, une augmentation du nombre et/ou de l'activité des mastocytes est retrouvée sur des biopsie de patients SII. Ce travail de thèse original permet donc de faire un lien entre l'efficacité du régime alimentaire à faible teneur en FODMAPs, la symptomatologie et l'implication des mastocytes intestinaux chez le patient SII
Irritable bowel syndrome (IBS) is a functional gastrointestinal disorder (FGID) characterized by abdominal pain, bloating, and erratic bowel habits. It is an affliction with a high prevalence of around 11% worldwide. It carries a significant economic cost in lost productivity and work absence, and more importantly, it has a strong negative impact on quality of life. Because it is a functional disorder of which the causes are not well understood, treatment is difficult. In recent years, a low-FODMAP diet (low in Fermentable Oligo-, Di-, Mono-saccharides And Polyols) has been successfully used to reduce symptoms of IBS. The efficacity of this approach is not completely understood, but a reduction in enteric distension by reduced gas production and small intestinal water bulk by osmotic effects are most often cited. The bacterial metabolic toxin hypothesis, proposed by Campbell et al. poses that anaerobic fermentation of unabsorbed carbohydrates by the colonic gut microbiota, producing such metabolites as alcohols, ketones, and aldehydes, are responsible for food intolerances such as lactose intolerance. We hypothesized that this same mechanism could be extended to FODMAPs to explain the efficacity of the low- FODMAP diet. In this thesis, we looked for complementary mechanisms on how FODMAPs could influence IBS symptoms, besides distension related complaints. Our studies in a healthy mouse model show a complex role for FODMAPs in IBS physiopathology; FODMAP treatments cause a visceral and abdominal hypersensitivity, and a mucus barrier dysregulation, characterized using an innovative approach. We hypothesized that this is due to generation of glycating agents by the intestinal microbiota, and the prevention of these effects by co-treatment with pyridoxamine indicates that this hypothesis is correct. Mucosal mast cell counts were increased in FODMAP treated animals, but not in animals co-treated with pyridoxamine. Mast cells are implicated in visceral hypersensitivity, as well as in mucus barrier dysregulation, and increased mucosal mast cell numbers or activity are often linked to IBS. This work thus offers a link between the efficacity of the low-FODMAP diet and the involvement of intestinal mast cells in IBS

L’hypnothérapie, l’acupuncture et l’ostéopathie sont des interventions non-pharmacologiques (INP) ayant déjà montré une efficacité d’intensité faible à modérée sur la sévérité des symptômes du syndrome de l’intestin irritable (SII). En revanche, les résultats de ces études doivent être interprétés avec prudence en raison de la présence de forts risques de biais liés à la méthodologie utilisée ; la conception des essais existants expliquerait aussi des résultats contradictoires sur l’efficacité des INP. Nous avons choisi d’examiner et critiquer ces affirmations parfois contradictoires issues de publications de plus en plus nombreuses. L’analyse de toutes les preuves publiées ou non permet de porter un regard objectif et transparent sur les INP dont l’ostéopathie pour le SII. Nous avons fait l’hypothèse que l’ostéopathie permettrait de diminuer la sévérité des symptômes chez des adultes atteints du SII à 1 mois de suivi. Dans la revue systématique, l’objectif était de mesurer l’efficacité des INP à savoir les thérapies corporelles et les thérapies psycho-corporelles, et de discuter leur rôle dans le traitement du SII. Plusieurs bases de données électroniques ont été interrogées pour identifier des essais contrôlés randomisés publiés en langue anglaise entre 1990 et 2020. Les résultats de l’efficacité ont été examinés sur la base du changement des symptômes globaux du SII ou des douleurs abdominales jusqu’à 12 mois de suivi. Nous avons identifié 11 essais à groupes parallèles qui ont inclu 1590 participants au total. Les thérapies corporelles (acupuncture et ostéopathie) ont montré un effet bénéfique par rapport au traitement médical standard pour les symptômes du SII après 6 mois de suivi, en revanche il n’y avait pas de différence statistiquement significative entre les thérapies corporelles et les thérapies fictives pour ces symptômes. Il n'a pas été possible de conclure à la supériorité de l'hypnothérapie en terme d’efficacité, par rapport au traitement médical standard pour les symptômes du SII en raison des résultats discordants. Nous discutons notamment la conception des essais inclus dans la revue systématique et en particulier le choix du groupe contrôle. A partir des résultats de la revue systématique, un protocole d’essai contrôlé randomisé a été rédigé en vue de confirmer ou infirmer notre hypothèse. Le groupe expérimental recevait trois traitements ostéopathiques actifs réalisés par un ostéopathe expérimenté d’une durée de 30 minutes chacun pendant une période de 15 jours. Le groupe contrôle recevait un traitement ostéopathique fictif d’une durée et sur une période identiques au groupe expérimental. A l’inclusion, les sujets atteints du SII diagnostiqué selon les critères de Rome IV présentaient une sévérité similaire des symptômes et les sujets du groupe contrôle avaient des attentes comparables au groupe expérimental vis-à-vis du traitement. L’essai a été conçu pour avoir une puissance élevée et pour présenter un faible niveau de risque de biais. Le calcul du nombre de sujets nécessaires a été calculé pour détecter une différence de 15% dans la réponse au traitement entre les deux groupes et pour atteindre une puissance de 90% (risque alpha à 0.05). La randomisation était stratifiée par centre selon un ratio 1:1, ainsi 202 adultes ont été inclus dans chacun des deux groupes. Si l’efficacité est démontrée, cet essai à deux bras parallèles, randomisé, en double aveugle, contrôlé par placébo, dans lequel le groupe contrôle est considéré comme une expérience comparable à l’intervention, avec des attentes similaires, serait une conception de choix pour affirmer la causalité. Nous concluons sur l’importance de réaliser des futurs essais sans biais apparents afin de confirmer que les soins non-pharmocologiques ont une balance bénéfice-risque acceptable au regard d’une utilisation déjà peu complexe et peu couteuse
Hypnotherapy, acupuncture, and osteopathy are non-pharmacological interventions (NPIs) that have already shown low to moderate efficacy on the severity of irritable bowel syndrome (IBS) symptoms. However, the results of these studies must be interpreted with caution because of the presence of strong risks of bias related to the methodology used; the design of the existing trials would also explain contradictory results on the effectiveness of NPIs. We have chosen to examine and criticize these sometimes contradictory claims from a growing body of literature. The analysis of all the published and unpublished evidence allows us to take an objective and transparent look at NPIs, including osteopathy for IBS. We hypothesized that osteopathy would decrease the severity of symptoms in adults with IBS at 1-month follow-up. In the systematic review, the objective was to measure the effectiveness of NPIs, namely body therapies and mind-body therapies, and to discuss their role in the treatment of IBS. Several electronic databases were searched to identify randomized controlled trials published in the English language between 1990 and 2020. Efficacy outcomes were examined on the basis of change in overall IBS symptoms or abdominal pain through 12 months of follow-up. We identified 11 parallel-group trials that included a total of 1590 participants. Body therapies (acupuncture and osteopathy) showed a beneficial effect over standard medical treatment for IBS symptoms after 6 months of follow-up, but there was no statistically significant difference between body therapies and sham therapies for these symptoms. It was not possible to conclude that hypnotherapy was superior in terms of efficacy to standard medical treatment for IBS symptoms because of the discordant results. In particular, we discuss the design of the trials included in the systematic review and in particular the choice of the control group. Based on the results of the systematic review, a randomized controlled trial protocol was written to confirm or refute our hypothesis. The experimental group received three active osteopathic treatments performed by an experienced osteopath, each lasting 30 minutes over a period of 15 days. The control group received a fictitious osteopathic treatment of the same duration and period as the experimental group. At inclusion, subjects with IBS diagnosed according to the Rome IV criteria had similar symptom severity and the control group had similar expectations of treatment as the experimental group. The trial was designed to be highly powered and to have a low level of risk of bias. The number of subjects required was calculated to detect a 15% difference in treatment response between the two groups and to achieve 90% power (alpha risk at 0.05). Randomization was stratified by center in a 1:1 ratio, so 202 adults were included in each of the two groups. If efficacy is demonstrated, this two-arm parallel, randomized, double-blind, placebo-controlled trial, in which the control group is considered a comparable experience to the intervention, with similar expectations, would be a design of choice to assert causality. We conclude that it is important to conduct future trials without apparent bias to confirm that nonpharmacologic care has an acceptable benefit-risk balance for an already low-complexity and low-cost use

Les protéases sont impliquées dans de nombreux processus biologiques et ont des origines très variées (cellules immunitaires, cellules épithéliales...). Leur activité est régulée par des inhibiteurs de protéases. Cette étude s'intéresse a` la balance entre les protéases épithéliales et leurs inhibiteurs dans le contexte de pathologies affectant l'intégrité´ de l'épithélium intestinal. Les conséquences d'un déséquilibre de la balance protéolytique ont été étudiées dans deux maladies chroniques aux composantes différentes, les Maladies Inflammatoires Chroniques de l'Intestin (MICI) (cycles de poussées inflammatoires) et le Syndrome du Côlon Irritable (SCI) (cycles de douleur). La muqueuse colique de patients atteints de SCI sécrète une activité de type trypsine dont l'origine et les fonctions sont mal définies. Cette étude s'intéresse à la source de cette activité trypsique dans le côlon des patients atteints de SCI, sa nature et son rôle dans l'activation neuronale. L'activité trypsique chez les patients atteints de SCI est augmentée majoritairement dans les cellules épithéliales (CEI). La stimulation de monocouches de cellules épithéliales avec du LPS ou de l'épinéphrine induit une augmentation de la quantité de trypsine-3 et de sa sécrétion au pôle basal de la cellule épithéliale stimulée, en corrélation avec une augmentation de l'activité trypsique. L'hyperactivité de la trypsine-3 au pôle basal entraine une perte de la fonction barrière de l'épithélium, anomalie retrouvée aussi chez les patients atteints de SCI. De plus, nous avons mis en évidence que la trypsine-3 est capable d'activer les neurones humains myentériques et les neurones sensitifs murins. In vivo, son administration intra-rectale à des souris induit une hypersensibilité viscérale dépendante du récepteur PAR2 (Protease Activated Receptor-2). Ainsi, les cellules épithéliales intestinales des patients atteints de SCI produisent et sécrètent de la trypsine-3 spécifiquement au pôle basal. Cette activité trypsique active des neurones sensitifs, participant à l'hypersensibilité viscérale, symptôme majeur dont souffrent les patients atteints de SCI. Les pathologies inflammatoires peuvent aussi être source d'un dérèglement protéolytique. Les patients atteints de MICI présentent une dérégulation de la balance élastolytique colique. Notre équipe a montré que l'apport d'ELAFINE (un inhibiteur d'élastase) par la bactérie génétiquement modifiée L.lactis au contact de la muqueuse inflammatoire protège les souris traitées en réduisant l'inflammation intestinale. Cependant les mécanismes protecteurs médiés par L'Elafine restent encore à déterminer. L'ELAFINE est un inhibiteur d'élastases mais possède aussi des propriétés antimicrobiennes. Afin de mettre en lumière quelles fonctions de L'Elafine portent les propriétés anti-inflammatoires des mutants de L'Elafine ont été générés et insérés dans la bactérie L.lactis: une mutation pour annuler sa fonction inhibiteur de protéase, un second mutant de son domaine antimicrobien et un dernier mutant ayant perdu ces 2 fonctions. Dans des monocouches de cellules intestinales épithéliales, l'apport d'ELAFINE protège de l'inflammation médiée par un déséquilibre de l'activité élastolytique : on observe une restauration de la fonction barrière de l'épithélium et une diminution des cytokines pro-inflammatoires (CXCL8 et IP10). La mutation du domaine antimicrobien n'affecte pas ces propriétés. Cependant, l'absence de la boucle inhibitrice annihile les propriétés anti-inflammatoires de L'Elafine. Ces travaux ont pu mettre en évidence l'importance de l'équilibre protéolytique au sein de la cellule épithéliale dans les pathologies intestinales. La balance entre les protéases et leurs inhibiteurs joue donc un rôle dans l'homéostasie épithéliale et les pathologies inflammatoires
Proteases are involved in some biologic processes and their origins are variable (immune cells, epithelial cells...). Their activity is regulated by antiproteases. This study investigates the balance between proteases and their inhibitors in pathologies which modify epithelium integrity. Consequences of an unbalance in proteolytic activity was studied in two chronic pathologies with different components: Inflammatory Bowel Disease (IBD) (cycles of inflammatory boost) and Irritable Bowel Syndrome (IBS) (cycles of pain symptoms). Colonic mucosa from IBS patients releases trypsin activity. The origin and the functions of this activity are not well defined. This study investigated the source of this trypsin activity in the côlon of IBS patients, its nature and its role in neuronal activation. Trypsin activity from IBS patients is increased mostly in epithelial cells. Stimulation of epithelial cell monolayers with LPS or epinephrine induces an increase of trypsin-3 quantity and its secretion specifically in the basal side of epithelial cells. This is in correlation with the increase of trypsin activity. Trypsin-3 hyperactivity at the basal side provokes a loss of epithelium barrier function, which is also found in colons of IBS patients. Then, we have highlighted that trypsin-3 is able to activate human myenteric neurons and murine sensitive neurons. In vivo, its intra-rectal administration to mice induces a visceral hypersensitivity dependent of PAR2 (Protease Activated Receptors 2). Thus, intestinal epithelial cells from IBS patients produce and release trypsin-3 specifically on their basal side. This trypsin activity activates sensitive neurons which participate to visceral hypersensitivity, a major symptom of IBS patients. Inflammatory pathologies could be a source of proteolytic malfunction. IBD patients have a dysregulation of elastolytic balance in the colon. Our team has shown that ELAFIN (an elastase inhibitor) delivered by the bacteria genetically modified L.lactis near the inflamed mucosa, protects mice from intestinal inflammation. However, the protective mechanisms induced by ELAFIN need to be investigate. ELAFIN is an elastase inhibitor but have also antimicrobial properties. With the aim to highlight what function of ELAFIN owns anti-inflammatory properties, mutants of ELAFIN have been generated and were insered into L.lactis: a first mutant lacked its antiprotease function, a second lacked antimicrobial properties and a last mutant lacked both properties. In intestinal epithelial monolayers, ELAFIN delivered by L.lactis protects against inflammation: a restauration of epithelial barrier function and a decrease of pro-inflammatory cytokines (CXCL8 and IP10) are observed. Mutation of antimicrobial domain doesn't affected these properties. Nevertheless, the absence of inhibitory loop annihilates anti-inflammatory functions of ELAFIN. This work highlights the importance of proteolytic balance inside the epithelial cell in intestinal pathologies. The balance between proteases and antiproteases plays an important role in epithelial homeostasis

L'objectif était d'identifier par une approche in vitro puis in vivo des souches bactériennes ayant des propriétés bénéfiques dans les Maladies Inflammatoires Chroniques de l'Intestin (MICI), le Syndrome de l'Intestin Irritable (SII) et les infections hivernales.La première étape était de déterminer les souches à inclure dans la collection d'étude. Les souches devaient être pré-caractérisées, libres de droits et avoir un statut Qualified Presumption of Safety pour faciliter la valorisation. Nous avons sélectionné 25 souches candidates provenant des collections de l'INRAE et PiLeJe et 17 souches contrôles, commercialisées par PiLeJe ou ses concurrents.La seconde étape était d'atteindre un même niveau de caractérisation pour toute la collection. Nous avons testé les capacités immunomodulatrices des souches : la réduction d'IL-8 sur lignée HT-29 et la production d'IL-10, IL-12 et IFN-γ sur cellules sanguines périphériques mononucléées (PBMC). Nous avons également testé le renforcement de la barrière intestinale par mesure de la Résistance Electrique TransEpithéliale sur lignée Caco-2, ainsi que la production d'Acides Gras à Chaine Courte (AGCC) et d'agonistes du récepteur d'aryl hydrocarbone (AhR) dans les surnageants de culture.La troisième étape était de tester les meilleures souches dans des modèles murins des pathologies ciblées.Pour les troubles intestinaux, nous avons combiné les résultats in vitro dans une Analyse en Composantes Principales (ACP) qui a identifié 3 souches candidates PI41, LBH1068 et PI50, à profil anti-inflammatoire proche des souches déjà commercialisées par PiLeJe sur l'axe intestinal. Nous avons testé dans un modèle de colite induite au DNBS ces 3 souches candidates ainsi qu'une souche contrôle positif déjà commercialisée par PiLeJe. La souche LBH1068 a significativement diminué l'inflammation macroscopique et microscopique dans les côlons ainsi que la perméabilité intestinale évaluée par dosage du CD14s dans le sérum. Aucune souche n'a modifié la production de cytokines dans les côlons, les populations de lymphocytes ou la production d'agonistes AhR et d'AGCC. Les 3 souches candidates ont également été testées dans modèle de SII post-infectieux. Les 3 souches ont réduit significativement l'hypersensibilité viscérale mesurée par distension colorectale, ainsi que le comportement anxieux des souris, mesuré dans un labyrinthe en croix surélevée. Les souches PI41 et LBH1068 ont significativement augmenté la production d'agonistes AhR dans les fèces mais n'ont pas modifié les voies métaboliques des indoles, sérotonine et kynurénine dans les fèces et le sérum. En conclusion, notre méthode nous a permis d'identifier avec succès deux souches LBH1068 et PI41 démontrant des effets bénéfiques et supérieurs à une souche déjà commercialisée par PiLeJe dans des modèles précliniques de MICI et de SII. Des études mécanistiques devraient être poursuivies pour cerner les mécanismes d'action.Concernant l'axe infections hivernales, le test sur PBMC nous a permis d'identifier 3 souches LBH1075, PI41 et PI43, à profil pro-inflammatoire et anti-infectieux. Ces 3 souches candidates, ainsi qu'un mélange de souches probiotiques PiLeJe et une solution d'acétate ont été testés dans un modèle de grippe. Les souches PI43 et LBH1075 et le probiotique PiLeJe ont significativement réduit le score de morbidité. Les souches PI41 et PI43 ont également amélioré les capacités respiratoires mesurées par pléthysmographie. Cependant les meilleurs scores ont été obtenus dans le groupe traité à l'acétate. Les résultats positifs obtenus par les souches ne semblent pas liés à l'acétate puisqu'aucune hausse d'AGCC n'a été observée dans les fèces. Ces résultats proviennent d'un seul essai et devraient être répétés mais sont encourageants pour la poursuite des expérimentations
The goal of this thesis was to identify strains with beneficial properties in IBD, IBS and winter infections, using in vitro and in vivo approaches.The first step was to determine the strains to include in the collection. The strains had to be pre-characterized, free of rights and have a Qualified Presumption of Safety status to facilitate their development. We identified 25 strains from the INRAE and PiLeJe collections meeting these criteria. We also included 17 control strains, marketed by PiLeJe or its competitors.The second step was to achieve the same level of characterization for the entire collection. We tested the immunomodulatory properties of the strains: the reduction of IL-8 production on HT-29 cells and the production of IL-10, IL-12 and IFN-γ on Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMC). We also tested the reinforcement of the barrier by measuring the Trans Epithelial Electrical Resistance (TEER) on Caco-2 cells, as well as the production of Short Chain Fatty Acids (SCFA) and agonists of the Aryl hydrocarbon Receptor (AhR) in the culture supernatants.The third step was to test the best strains in mouse models of the targeted pathologies. For intestinal disorders, we combined the in vitro results in a Principal Components Analysis (PCA), which identified 3 candidate strains PI41, LBH1068 and PI50, with an anti-inflammatory profile close to the strains already marketed by PiLeJe on the intestinal axis. We tested these 3 candidate strains as well as a positive control strain already marketed by PiLeJe and a negative control strain, with a neutral profile in PCA in a model of DNBS-induced colitis. The LBH1068 strain significantly reduced macroscopic and microscopic inflammation in the colons as well as intestinal permeability assessed by serum CD14s. Neither strain altered colonic cytokine production, lymphocyte populations, or AhR agonist and SCFA production.The 3 candidate strains were also tested in a post-infectious IBS model. The 3 strains significantly reduced visceral hypersensitivity measured by colorectal distension. We also investigated the effects of the strains on anxiety, frequently associated with IBS. Strains PI50 and LBH1068 significantly reduced anxious behavior in mice, measured in an elevated plus-maze. Strains PI41 and LBH1068 significantly increased AhR agonist production in feces but did not alter indoles, serotonin, and kynurenine metabolic pathways in feces and serum. In conclusion, our method allowed us to successfully identify two strains LBH1068 and PI41 demonstrating beneficial and superior effects to a strain already marketed by PiLeJe in preclinical models of IBD and IBS. Mechanistic studies should be pursued to identify the mechanisms of action.Concerning the winter infections axis, the test on PBMC allowed us to identify 3 strains LBH1075, PI41 and PI43, with a pro-inflammatory and anti-infective profile. These 3 candidate strains, as well as a mixture of PiLeJe probiotic strains and an acetate solution were tested in an influenza model. PI43 and LBH1075 strains and the probiotic PiLeJe significantly reduced the morbidity score. PI41 and PI43 strains also improved respiratory capacities measured by plethysmography. However, the best scores were obtained in the group treated with acetate. The positive results obtained by the strains do not seem to be linked to the acetate since no increase in SCFA was observed in the feces. These results come from a single trial and should be repeated but are encouraging for further experimentation

L’épithélium intestinal, siège de l’absorption des (micro)-nutriments est aussi le premier système de défense de l’organisme. Un déséquilibre dans l’homéostasie peut être à l’origine d’une réaction inflammatoire associée à des défauts de la barrière intestinale et de la fonction immunitaire, ainsi qu’une malabsorption des nutriments, comme rencontré dans les MICI (Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin), dans les stratégies de fortification en micronutriments et les pathologies non transmissibles (obésité). Il est donc important de trouver des moyens d’action, via l’alimentation par exemple, pour prévenir ou au minima réduire, les conséquences nutritionnelles et pathologiques de l’inflammation intestinale, et de comprendre les mécanismes impliqués. Parmi les modèles d’études de l’intestin, les modèles in vitro de culture cellulaire sont de plus en plus utilisés et permettent d'évaluer les mécanismes moléculaires d'une manière simple et reproductible et de réduire l'expérimentation animale.Dans ce contexte et dans le but d’étudier l’interaction de composés bioactifs de l’alimentation avec l’intestin en état d’inflammation, le premier objectif de ce travail de thèse a été la mise au point d’un modèle in vitro d’intestin enflammé associant en co-culture deux lignées intestinales humaines : les Caco-2 TC7 (entérocytes) et HT29-MTX (cellules caliciformes) et une lignée immunitaire de macrophages (THP1). Plusieurs marqueurs d’inflammation ont été évalués et nous avons pu montrer que le modèle de tri-culture répondait à un stimulus inflammatoire (LPS/IFNγ), par une augmentation de la production de cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL6 et IL8) et d’enzymes (INOS et COX2) ainsi que l’expression de leurs gènes. Par ailleurs, une augmentation de la perméabilité épithéliale via une altération des jonctions serrées (TJs) a également pu être mise en évidence ainsi qu’une surproduction de mucus, lesquels sont des caractéristiques reconnus d’inflammation.Le deuxième objectif était d’étudier l’interaction de la β-cryptoxanthine (BCX), caroténoïde des agrumes, lipophile et anti-oxydant, avec le modèle enflammé. Nous avons utilisé pour solubiliser la BCX deux types de micelles (artificielles et physiologiques) et étudié les marqueurs d’inflammation. Bien qu’il semble d’après les résultats préliminaires que les micelles de BCX montrent une tendance à diminuer la production de certaines cytokines (IL6 et IL8), le rôle des constituants des micelles (Tween 40 ou sels biliaires/phospholipides) dans ce phénomène observé et dans la perméabilité épithéliale reste à clarifier par la suite
The intestinal epithelium, main place of the absorption of (micro)-nutrients is also the first body's defense system. An imbalance in homeostasis can lead to an inflammatory reaction associated with defects in the intestinal barrier and immune function as well as malabsorption of nutrients, as seen in IBD (Inflammatory Bowel Diseases), in micronutrient fortification strategies and noncommunicable diseases (obesity). It is therefore important to find ways of action, for example through diet, to prevent or at least reduce the nutritional and pathological consequences of intestinal inflammation, and to understand the mechanisms involved. Among intestinal models, in vitro cell culture models are increasingly used and allow to evaluate the molecular mechanisms in a simple and reproducible way and to reduce animal experimentation.In this context and in order to study the interaction of dietary bioactive compounds with the intestine in state of inflammation, the first objective of this work was the development of an in vitro model of inflamed intestine combining in co-culture two human intestinal cell lines: Caco-2 TC7 (enterocytes) and HT29-MTX (goblet cells) and an immune cell line of macrophages (THP1). Several inflammation markers were evaluated and we were able to show that the tri-culture model responded to an inflammatory stimulus (LPS / IFNγ), by increasing the production of pro-inflammatory cytokines (TNF-α, IL6 and IL8) and enzymes (INOS and COX2) as well as the expression of their genes. In addition, an increase of epithelial permeability via tight junctions (TJs) alteration has also been demonstrated, as well as overproduction of mucus, which are recognized inflammation characteristics.The second objective was to study the interaction of β-cryptoxanthin (BCX), a lipophilic and antioxidant carotenoid of citrus, with the inflamed model. To solubilize BCX, we used two types of micelles (artificial and physiological) and studied markers of inflammation. Although it appears from the preliminary results that BCX micelles show a tendency to decrease the production of some cytokines (IL6 and IL8), the role of micelle constituents (Tween 40 or bile salts / phospholipids) in the phenomenon observed and in the epithelial permeability remains to be therefore clarified

Le syndrome de l’intestin irritable (SII) est un trouble fonctionnel d’origine multifactorielle, impliquant des facteurs environnementaux tels que le stress, l’alimentation et met en jeu un dysfonctionnement de l’axe intestin-cerveau, une micro-inflammation, une dysbiose et une hyperperméabilité intestinale. Le rôle du protéasome dans la régulation de la barrière intestinale au cours du SII a été étudié. De plus, ces troubles fonctionnels intestinaux (TFI) ont également été décrits comme exacerbés chez des patients souffrant d’obésité, dont la physiopathologie est complexe. Néanmoins, les mécanismes impliqués dans cette association restent mal compris et ont donc été recherchés. Dans ce travail, des modèles murins « SII-like » comme le modèle de stress « water avoidance stress » ou WAS et le modèle post-inflammatoire « post-TNBS » ont été utilisés afin d’étudier l’impact d’une inhibition du protéasome sur la régulation de la perméabilité intestinale. L’inhibition pharmacologique du protéasome par le PR-957 ou l’utilisation de souris invalidées pour une sous unité β2i du protéasome limite l’hyperperméabilité intestinale. Une supplémentation orale en glutamine permet également de diminuer la perméabilité intestinale. Une étude protéomique au niveau colique des souris WAS et une étude de l’ubiquitome colique de patients souffrant de SII à profil diarrhéique confirment l’implication du protéasome dans la physiopathologie du SII. Nous avons ensuite cherché à comprendre le lien entre l’obésité et le SII en combinant des modèles d’obésité (génétique et induite par une alimentation riche en graisses ou HFD) et le modèle WAS. Seules les souris HFD présentent une exacerbation de l’hyperperméabilité intestinale et une corticostéronémie plasmatique élevée en réponse au modèle WAS. Des études complémentaires suggèrent que ces résultats sont indépendants de la leptine, de la glycémie et du microbiote intestinal. Nos travaux proposent donc de nouvelles pistes de prise en charge des patients souffrant de SII, par intervention nutritionnelle via la glutamine ou en utilisant le protéasome comme cible thérapeutique. Nous suggérons également un rôle de l’alimentation (riche en graisse) dans le développement des TFI au cours de l’obésité
Irritable bowel syndrome (IBS) is a multifactorial functional disorder, involving environmental factors (stress and diet for instance), gut-brain-axis dysfunction, micro-inflammation, dysbiosis and an alteration of intestinal permeability. The role of the proteasome in the regulation of the intestinal barrier during IBS has been studied. In addition, these intestinal functional disorders have also been described in patients with obesity. Nevertheless, the mechanisms underlying an association of intestinal functional disorders in the obesity context, remain poorly understood and have therefore been investigated in this thesis. In this study, "IBS-like" mouse models such as water avoidance stress (WAS) and the post-inflammatory (post-TNBS) models, were used to study the impact of proteasome inhibition on the regulation of intestinal permeability. We found that the pharmacological inhibition of the proteasome (with PR-957) or the use of knock-out mice for a subunit of the proteasome (β2i -/-) limit intestinal hyperpermeability occured in IBS-Like models. Moreover, we found that oral supplementation with glutamine also reduces intestinal hyperpermeability, wich, thus, can be considered as a putative nutritional treatment for IBS. A colonic proteomic study of WAS mice and a study of colonic ubiquitoma in IBS patients with diarrheal profiles confirmed the involvement of proteasome in the pathophysiology of IBS. Therefore, the link between obesity and IBS was examined by combining models of obesity (ob/ob genetic and high-fat diet [HFD] models) with WAS model. Only HFD mice displayed enhanced intestinal hyperpermeability and higher plasma corticosterone levels in response to WAS. Further studies suggest that these results, themselve, are independent of leptin, glycaemia and gut microbiota. This study paves new ways of treating patients suffering from IBS, by nutritional intervention via glutamine or by using the proteasome as a therapeutic target. We also suggest a role of diet (high fat) in the development of intestinal functional disorders during obesity

Le syndrome de l'intestin irritable (SII) touche près de 10% de la population. Nous avons utilisé un modèle animal de SII induit par le butyrate développé au laboratoire afin de décortiquer les mécanismes de l'hypersensibilité colique (HSC) dans le SII. Le blocage du NGF par des anticorps anti-NGF prévient l'HSC induite par le butyrate, évaluée par le test de distension colorectale. Le NGF, quantifié par immunohistochimie (IHC), est surexprimé dans les ganglions rachidiens dorsaux (GRD) innervant le côlon des rats butyrate. Le blocage des canaux ASIC par amiloride prévient l'HSC induite par le butyrate. L'expression des ARNm ASIC1a et ASIC1b, évaluée par RT-PCR, est augmentée dans les GDR des rats butyrate. Cette augmentation est corrélée à une augmentation de l'expression de la protéine ASIC1A dans les neurones nociceptifs, quantifiée par IHC. Le blocage du NGF par des anticorps anti-NGF prévient la surexpression de ASIC1A dans les GRD. L'absence de variation d'expression du NGF et de ASIC1A au niveau colique suggère que ces moléciles ont une implication dans l'élément présynaptique plutôt que dans les terminaisons libres coliques. L'étude de l'expression spinale de la protéine Fos après stimulation des fibres coliques a montré que l'HSC induite par le butyrate est associée à une activation spécifique des segments thoraciques T10-T11-T12 de la moëlle épinière (MEp). Le blocage spinal du canal ASIC1A par la PcTx1 prévient l'HSC induite par le butyrate. L'expression de ASIC1a, évaluée par RT-PCR et Western blot, est augmentée dans la MEp des rats butyrate. Comme à la périphérie, l'expression de ASIC1a est modulée par le NGF puisque le blocage du NGF prévient la surexpression des ARNm et de la protéine ASIC1A dans la MEp des rats butyrate. En conclusion, ce travail de thèse suggère que le NGF et le canal ASIC1A jouent un rôle critique dans le développement de douleurs viscérales en contribuant à la fois à la sensibilisation périphérique et centrale.

Les bénéfices attribués aux probiotiques sont nombreux : effets bénéfiques sur le microbiote intestinal, confort digestif, modulation du système immunitaire et prévention des infections intestinales. Ces effets divers et variés sont souches-spécifiques. Actuellement, de nombreuses études visent à mieux caractériser ces effets probiotiques.Ces travaux avaient pour objectif de déterminer et d’analyser les effets probiotiques de trois souches de la collection Danone : la souche de Lactobacillus paracasei CNCM I-3689, la souche de L. rhamnosus CNCM I-3690 ainsi que la souche de Bifidobacterium animalis subps. lactis CNCM I-2494. Dans un premier temps, leurs effets ont été caractérisés dans des modèles in vitro pour des propriétés anti-pathogènes, des propriétés d’immuno-modulation ainsi que pour des propriétés de protection de la barrière épithéliale intestinale. Dans un second temps, leurs effets de la protection de la barrière ont été confirmés dans un modèle murin de faible inflammation.Une analyse des mécanismes sous-jacents à ces effets à la fois chez la souche probiotique et chez l’hôte a été initiée par la construction et l’analyse fonctionnelle de banques génomiques bactériennes ainsi que par l’étude de la modulation des gènes impliqués dans le maintien de la barrière intestinale chez l’hôte
Health benefits of probiotic bacteria are numerous: beneficial effects on the intestinal microbiota, digestive comfort, modulation of the immune system and prevention of winter infection. These diverse and various effects are strain-specific. Nowadays, numerous studies aim at better characterizing those probiotics effects.This project aimed at identifying and analyzing the probiotic effects of three strains from Danone collection: Lactobacillus paracasei CNCM I-3689, L. rhamnosus CNCM I-3690 and Bifidobacterium animalis subsp. lactis CNCM I-2494. First, their effects were assessed in in vitro models for immunomodulation properties, antipathogens activity and intestinal barrier protection. Secondly, their beneficial effects were confirmed in low-grade inflammation murine model.The analysis of the underlying mechanisms has been initiated both in the bacterial strains by the construction and the functional analysis of genomic libraries and in the host by measuring the modulation of the genes involved in the intestinal barrier maintain

L’aluminium (Al) est le métal le plus abondant de notre environnement. Il est naturellement présent dans les sols, les roches, les minéraux, l’air, l’eau, et son utilisation pour la fabrication de produits de consommation courante n’a cessé d’augmenter de façon exponentielle dans les pays industrialisés. Durant les dernières décennies, la biodisponibilité de l’Al a fortement augmenté par l’activité humaine et les populations sont exposées quotidiennement à de multiples sources et doses d’Al, notamment par la voie orale. En se basant sur la description des effets toxiques et délétères de l’Al dans diverses pathologies ainsi que sur les doses d’Al ingérées, nous avons montré que l’Al pouvait participer à l’aggravation de l’inflammation intestinale, diminuer la cicatrisation muqueuse et le renouvellement cellulaire (Pineton de Chambrun et al., 2014).Dans le but de comprendre les mécanismes par lesquels l’Al perturbait l’épithélium intestinal, nous avons évalué la toxicité de l’Al sur la cellule épithéliale intestinale. Nous avons montré dans cette étude que l’Al diminuait la viabilité cellulaire, favorisait l’apoptose et perturbait le cycle cellulaire. L’Al avait également des effets pro-carcinogènes et pro-inflammatoires sur les cellules épithéliales intestinales. Ainsi, nous avons démontré que l’Al pouvait avoir des effets toxiques sur la muqueuse intestinale.Nous avons ensuite étudié les effets de l’Al sur la sensibilité viscérale chez le rongeur. Nous avons montré que l’ingestion d’une dose d’Al cohérente avec l’exposition humaine induisait une augmentation de la sensibilité viscérale chez le rat et la souris. Cette hypersensibilité induite par l’Al était persistante et exacerbée lors d’une nouvelle intoxication, indiquant ainsi qu’il n’y a pas de phénomène de tolérance. De plus, les femelles étaient plus affectées par l’hypersensibilité induite par l’Al que les mâles. Nous avons montré que les mécanismes impliquaient une augmentation de la perméabilité et étaient dépendants de la dégranulation des mastocytes et du récepteur aux protéases 2. Ces résultats sont pertinents avec la description des mécanismes observés dans la pathogénèse du syndrome de l’intestin irritable (SII). En effet, les malades présentent le plus souvent une hypersensibilité viscérale, une augmentation de la perméabilité intestinale, une altération du microbiote et une inflammation intestinale à bas grade. Les causes de cette maladie sont inconnues mais les facteurs environnementaux sont fortement suspectés. Ainsi, l’Al pourrait être un nouveau facteur de risque environnemental impliqué dans le développement du SII.En conclusion, ces résultats nous ont permis de démontrer la toxicité de l’Al sur le tube digestif et de mettre en avant un nouveau facteur de risque environnemental dans la physiopathologie des maladies intestinales telles que les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin et le syndrome de l’intestin irritable
Aluminium (Al) is the most abundant metal in our environment. Al naturally occurs in soils, rocks, minerals, air, water and its use in consumer products increase exponentially in industrialized countries. During last decades, human activities led to an increase in the bioavailability of Al and populations are exposed daily to multiple sources and doses of Al, including the oral route. Based on the description of toxic and deleterious effects of Al in various pathologies as well as ingested doses of Al, we showed that Al could participate in the exacerbation of intestinal inflammation, decrease mucosal healing and cell renewal (Pineton de Chambrun et al., 2014).In order to understand the mechanisms involved in the perturbations of the intestinal epithelium, Al toxicity was evaluated on intestinal epithelial cells. This study showed that Al decrease cell viability, promote apoptosis and disturb cell cycle. Al had also pro-tumorigenic and pro-inflammatory effects on intestinal epithelial cells. Thus, we demonstrated that Al could promote toxic effects on intestinal mucosa.Then, we evaluated the effects of Al on visceral sensitivity in rodents. We have demonstrated that currently ingested amounts of Al, in humans, induced in mice and rats a dose dependent increase of colorectal sensitivity. Al-induced hypersensitivity persists over time so that intoxication was arrested, and appears again when Al intoxication resumes, dismissing any tolerance phenomenon. Moreover, female gender was more affected by Al-induced hypersensitivity than male gender. Mechanisms involved an increased permeability and were dependent on mast cell degranulation and protease activated receptor 2. These results are relevant to the mechanisms observed in the pathogenesis of irritable bowel syndrome (IBS). Indeed, patients usually exhibit visceral hypersensitivity, increased permeability, impaired microbiota and low inflammation degree of the gastrointestinal tract. Causes of the disease remain unknown but environmental factors are strongly suspected to be involved in the pathogenesis. Thus, Al could be a new environmental risk factor involved in the development of IBS.In conclusion, these results demonstrate the toxicity of Al on the digestive tract and highlight a new environmental risk factor in the physiopathology of intestinal diseases such as inflammatory bowel diseases and irritable bowel syndrome

Les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (maladie de Crohn, rectocolite hémorragique, colite inclassée) de l’enfant peuvent occasionner des séquelles anatomiques telles que la fibrose intestinale responsable de sténoses, ainsi que! des troubles fonctionnels intestinaux (TFI) persistants lors de la rémission de la maladie. L’objectif de la thèse était d’estimer l’impact de ces complications et de rechercher une association avec les caractéristiques antérieures de la maladie. Nous avons utilisé pour cela deux séries pédiatriques et deux modèles animaux. Dans l’étude TFI\MICI, nous avons montré que 20% des enfants et adolescents avec MICI en rémission clinique et biologique avaient des TFI, et 15% des douleurs abdominales fonctionnelles (DAF). Les DAF étaient associées à une fatigue accrue, à des symptômes dépressifs et une diminution de la qualité de vie, mais pas à de l’anxiété. Il n’y avait pas d’association entre la gravité de la MICI et la présence de DAF. Dans l’étude STENO\PED, nous avons montré que les seuls critères cliniques et radiologiques associés à la nécessité de résection chirurgicale des enfants ayant une maladie de Crohn sténosante du grêle étaient une dilatation sus-sténotique > 30 mm et un PCDAI > 22,5 au diagnostic de sténose. L’administration d’un traitement anti-TNF après le diagnostic de sténose était un facteur protecteur par rapport au risque de chirurgie. Il manque de modèles expérimentaux permettant de suivre l’histoire naturelle de la fibrose intestinale en lien avec l’inflammation et l’effet des traitements, notamment chez l’animal pré-pubère. Nous avons adapté au rat pré-pubère un modèle de colite aiguë (1 dose de TNBS) et chronique (3 doses de TNBS) et avons montré que les rats développaient une inflammation significative dans les 2 modèles, basé sur un score histologique. L’IRM montrait un épaississement de la paroi colique et des sténoses dans les 2 modèles, et des ulcérations de la muqueuse dans le modèle aigu. En histologie, il y avait une fibrose légère à modérée dans le modèle TNBS chronique et une ébauche non significative de fibrose dans le modèle aigu. Le traitement des rats par MODULEN IBD® exclusif dès le début de l’induction de l’inflammation n’a pas entraîné de diminution de l’inflammation ni de la fibrose histologiques dans les deux modèles. La prise en charge des séquelles anatomiques et fonctionnelles des MICI pédiatriques devient un enjeu majeur même si la prévalence des douleurs fonctionnelles nous est apparue comme non augmentée par rapport à la population générale. Les modèles animaux pré-pubères pourraient permettre de mieux analyser la cinétique de la fibrogenèse et l’impact d’une suppression précoce de l’inflammation et/ou de nouvelles thérapeutiques anti-fibrosantes
The course of pediatric-onset inflammatory bowel disease (Crohn’s diseae, ulcerative colitis and IBDD unclassified) can be complicated by structural or functional sequelae. Structural complications include intestinal fibrosis which can cause bowel strictures. IBD can be associated with functional abdominal pain persisting despite remission of inflammation. The purpose of our work was to determine the burden of these complications and search for association with previous severity of inflammation, based on!two clinical studies and two animal models. In the first study, TFI-MICI, we showed that 20% of children and adolescents with IBD in clinical and biochemical Remission had functional gastrointestinal disorders, among which 15% had functional abdominal pain disorders (FAPD). FAPD was! Ssociated with increased fatigue, depressive symptoms and reduced quality of life, but not with anxiety. There was no association between the severity of IBD and presence of FAPD. The second study, STENO-PED, focused on imaging and clinical predictors of response!to treatment in children and adolescents with stricturing small bowel Crohn’s disease. We showed that the predictors for surgery were a dilation proximal to the stricture of >30mm, and a PCDAI score at diagnosis of stricture > 22.5. Receiving an anti-TNFα treatment after diagnosis of stricture was a protective factor from surgery. Experimental models allowing to follow the progression of fibrosis along with inflammation and assess response to Treatment are lacking, in particular for pre-pubertal animals. We adapted to Sprague-Dawley pre-pubertal rats a model of acute (1 dose of! TNBS) and chronic (3 doses of TNBS) hapten-induced colitis. The rats in both models developed significant inflammation, based on histology and magnetic resonance colonography. Rats in the chronic colitis model developed histologic fibrosis. There was a non-significant trend to fibrosis in the acute model. !We treated rats in both models with MODULEN IBD® from induction of colitis to collection of colonic samples. This treatment did not reverse inflammation nor fibrosis. Fibrosis and functional abdominal pain in pediatric-onset IBD are two important problems, although functional pain appeared to be not more frequent than in the general population. Animal models could be of great assistance in order to better decipher the link between inflammation and fibrosis, and see if an effective early suppression of inflammation along with new anti-fibrotic therapies could halt the progression of fibrosis

La douleur chronique occupe une place centrale dans les préoccupations de santé publique. En France, elle touche environ 20% de la population et a un impact négatif sur la qualité de vie des patients. Les traitements actuels sont généralement inefficaces ou associés à d’importants effets indésirables. Par conséquent, de nouvelles approches thérapeutiques sont nécessaires. Parmi les cibles potentielles, les canaux calciques voltage-dépendants de type T, en particulier l’isoforme Cav3.2, constituent des candidats d’intérêt. Aussi, l’objectif de cette thèse est de caractériser leur implication fonctionnelle dans deux types de douleur chronique : viscérale et somatique. Concernant la douleur viscérale, nous avons développé un modèle murin d’hypersensibilité colique associée à une inflammation à bas bruit, deux caractéristiques séméiologiques proches de la symptomatologie rencontrée chez la plupart des patients souffrant du syndrome de l’intestin irritable (SII) ou de maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI) durant les périodes de rémission. En ce qui concerne la douleur somatique, nous avons utilisé deux modèles murins de douleur inflammatoire, l’un présentant une inflammation subaiguë et l’autre persistante. Dans ces différents modèles, une inhibition pharmacologique via l’administration d’un antagoniste des canaux Cav3.2, le TTA-A2, ou génétique grâce à des souris présentant un Knock out (KO) de Cav3.2 a induit un puissant effet antalgique, démontrant une implication fonctionnelle des canaux Cav3.2 dans le développement et le maintien de ces types de douleur. De plus, l’utilisation de souris présentant un KO conditionnel de Cav3.2, spécifiquement dans les fibres C des ganglions de la racine dorsale (DRG), ainsi que l’emploi de l’ABT-639, un agent pharmacologique bloqueur des canaux de type T à action périphérique, nous ont permis de préciser la localisation de cette implication. Ainsi, une action majoritairement spinale présynaptique des canaux Cav3.2 a été mise en évidence pour la douleur viscérale alors qu’une action plus complexe de ces canaux est mise en jeu pour la douleur somatique inflammatoire. En effet, pour cette dernière, le canal Cav3.2 présente une implication à la fois spinale et périphérique. De plus, nous avons montré un rôle des canaux Cav3.2 dans le processus inflammatoire, s’effectuant au travers d’une implication de ces derniers dans les cellules immunitaires. Enfin, dans une démarche de recherche translationnelle, nous avons évalué l’effet de l’éthosuximide (ETX), un bloqueur des canaux de type T, utilisé en clinique dans le traitement de l’épilepsie. Nous avons décrit un effet antalgique de ce dernier dans chacun des modèles étudiés ainsi qu’une action anti-inflammatoire, apportant ainsi une preuve de concept préclinique pour une évaluation d’efficacité clinique de l’ETX dans un contexte de douleurs viscérales ou somatiques inflammatoires. L’ensemble de ces résultats apporte de nouvelles connaissances concernant l’implication des canaux Cav3.2 dans la douleur chronique et permet de proposer ces canaux comme des cibles d’intérêt pour le développement de stratégies thérapeutiques innovantes visant à soulager les patients
Chronic pain is a central concerns to public health. In France, it affects about 20% of the population and has a negative impact on the patients’ quality of life. Current treatments are generally ineffective or associated with strong adverse effects. Therefore, new therapeutic approaches are needed. Among the potential targets, the T-type voltage-dependent calcium channels, in particular the Cav3.2 isoform, constitute candidates of interest. Thus, the objective of this thesis is to characterize their functional implication in two types of chronic pain: visceral and somatic. We have developed a murine model of colonic hypersensitivity associated with low grade inflammation, two symptomatic features close to the symptomatology found in most patients suffering from irritable bowel syndrome (IBS) or with diseases inflammatory bowel disease (IBD) during remission periods. Concerning the somatic pain, we used two murine models of inflammatory pain, one with subacute inflammation and another with persistent inflammation. In these different models, a pharmacological inhibition with the administration of a Cav3.2 channel antagonist, TTA-A2, or a genetic approach using Cav3.2 knockout (KO) mice induced a robust analgesic effect demonstrating a functional implication of Cav3.2 channels in the development and maintenance of these types of pain. Moreover, the use of mice with a Cav3.2 conditional KO, specifically in the C-dorsal root ganglia (DRG) fibers, and the use of ABT-639, a peripherally acting pharmacological blocker of type T channels, allowed us to specify the localization of this implication. Thus, a pre-synaptic spinal action of the Cav3.2 channels has been demonstrated for visceral pain whereas a more complex action of these channels is involved for inflammatory somatic pain. Indeed, for the latter, Cav3.2 channels present a spinal and peripheral implication. In addition, we have shown the role of Cav3.2 channels in the inflammatory process, with an involvement located in the immune cells. Finally, with a translational research approach, we evaluated the effect of ethosuximide (ETX), a T-channel blocker, clinically used in the treatment of epilepsy. We have described an analgesic effect of the latter in both studied models as well as an anti-inflammatory action. These results constitute a pre-clinical proof of concept for a clinical efficacy evaluation of ETX in a context of visceral pain or somatic inflammatory diseases. Altogether these results provide new insight about the involvement of Cav3.2 channels in chronic pain and allow us to propose these channels as targets of interest for the development of new therapeutic strategies to relieve patients

.La consommation journalière de fructose est en augmentation croissante, jusqu'à plus de 50g par jour aux Etats-Unis et en Europe de l'Ouest. Le fructose est de plus en plus incorporé dans les boissons, les produits laitiers et les conserves, les produits cuisinés ou transformés. Le fructose peut déclencher ou aggraver les symptômes digestifs chez des volontaires sains, mais aussi dans le syndrome de l'intestin irritable. Le rôle de l'hypersensibilité viscérale dans le déclenchement des symptômes, lié à la prise de fructose a été suspecté mais n'a jamais été évalué. La prévalence de la malabsorption du fructose était mal documentée chez les patients souffrant d'un syndrome de l'intestin irritable, principalement en raison de l'hétérogénéité des méthodes diagnostiques. Le premier objectif de ce travail a été de définir, dans une population de patients souffrant d'un syndrome de l'intestin irritable, la prévalence de la malabsorption du fructose. Notre test de malabsorption du fructose a été défini par une dose de charge de 25g. Chez nos patients souffrant d'un syndrome de l'intestin irritable, 22% présentaient une malabsorption du fructose. Les patients jeunes et de sexe masculin étaient plus à risque de malabsorption du fructose. Nous avons également étudié l'association de la malabsorption du fructose avec d'autres anomalies physiopathologiques connues dans le syndrome de l'intestin irritable. Nous n'avons pas retrouvé d'association entre la présence d'une inflammation digestive et la présence ou non d'une malabsorption du fructose. En revanche, une association a été retrouvée entre malabsorption du fructose et hypersensibilité viscérale. L'efficacité du régime appauvri en fructose dans le syndrome de l'intestin irritable est connue. L'existence ou non d'une malabsorption du fructose associée pourrait être un facteur prédictif d'efficacité d'un tel régime. Le deuxième objectif de ce travail a été de déterminer si le test de dépistage de la malabsorption au fructose permettait de prédire l'efficacité du régime appauvri en fructose sur les symptômes digestifs des patients souffrant d'un syndrome de l'intestin irritable. Les résultats de notre étude ont confirmé l'efficacité du régime appauvri en fructose dans le syndrome de l'intestin irritable. En revanche, la présence ou non d'un test respiratoire au fructose positif n'impactait pas l'efficacité du régime. Le dernier objectif de ce travail était de modéliser la malabsorption du fructose sur des modèles murins, pour permettre d'identifier les mécanismes physiopathologiques sous-jacents. La modélisation sur 3 modèles murins de malabsorption du fructose (par régime riche en fructose, par délétion des gènes codant les transporteurs du fructose GLUT5 et GUT2) permettait d'induire une hypersensibilité viscérale associée à une augmentation de la perméabilité intestinale, deux anomalies déjà rapportées dans le syndrome de l'intestin irritable. L'étude des mécanismes physiopathologiques sous-jacents a permis d'écarter l'implication d'une inflammation de bas grade qui n'était pas retrouvée chez nos souris. L'augmentation d'activité élastase dans les selles de souris avec malabsorption du fructose était associée à l'hypersensibilité viscérale. Or il a déjà été démontré que l'activité protéasique pouvait être responsable d'une hypersensibilité viscérale et d'une augmentation de la perméabilité intestinale. Les récepteurs associés à la protéase-2 sont connus pour être associés à l'hypersensibilité viscérale et l'augmentation de la perméabilité intestinale. Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail soulignent le rôle de la malabsorption du fructose, qui entraine la survenue d'une hypersensibilité viscérale et d'une augmentation de la perméabilité intestinale, dans le syndrome de l'intestin irritable. Un régime appauvri en fructose n'améliore pas de manière ciblée les symptômes des patients souffrant d'un syndrome de l'intestin irritable avec malabsorption du fructose
Fructose intake has increased by up to 50 g per day in the USA and Western Europe. Fructose is increasingly incorporated in beverages, dairy products and canned, baked or processed foods worldwide. Fructose has been shown to trigger or worsen digestive symptoms not only in healthy volunteers, but also in patients with irritable bowel syndrome. The involvement of visceral hypersensitivity has been suspected but has never been assessed. The prevalence of fructose malabsorption in patients with irritable bowel syndrome in Western Europe remains poorly documented, due to the heterogeneity of available tests. Therefore, the first objective of this present work was to assess the prevalence of fructose malabsorption in patients with irritable bowel syndrome. We assessed fructose malabsorption with a fructose breath test, after a 25 g load. We systematically ruled out small intestinal bacterial overgrowth which could promote false positive. In our irritable bowel syndrome patients, 22% had fructose malabsorption. Young, male patients were more likely to have fructose malabsorption. We also assessed the association between fructose malabsorption and other abnormalities. We did not observe any association between low-grade inflammation (with faecal calprotectin dosage) or fructose malabsorption. In contrast, an association between fructose malabsorption and visceral hypersensitivity was evidenced. Low fructose diet is known to improve symptoms in patients with irritable bowel syndrome. The presence of fructose malabsorption could be predictive of the efficacy of a low fructose diet. The second objective of this work was to determine if an abnormal fructose breath test was a predictor of symptomatic response to low fructose diet in irritable bowel syndrome. Our study has confirmed the efficacy of low fructose diet on irritable bowel syndrome. However, the results of the fructose breath test had no impact on its efficacy. One explanation for this result could be the presence of other abnormalities (including visceral hypersensitivity) that were not addressed only with a diet. The last objective of this work was to model fructose malabsorption in mice, in order to identify the underlying mechanisms. We used three models of fructose malabsorption (high fructose diet, invalidation of GLUT5 and GLUT2 coding gene). In these models, fructose malabsorption induced visceral hypersensitivity and increased intestinal permeability, the two abnormalities being reported in irritable bowel syndrome. In our models, there was no low-grade inflammation. Increased elastase activity in mice faeces was associated with visceral hypersensitivity. Protease-activated receptor-2 is known to be associated with visceral hypersensitivity and increases intestinal permeability. Further works are warranted to determine the involvement of protease-activated receptor-2 in fructose malabsorption-associated visceral hypersensitivity. The results of this work underlined the role of fructose malabsorption in irritable bowel syndrome, in the onset of visceral hypersensitivity and increased intestinal permeability. A low fructose diet is not helpful to improve symptoms of irritable bowel syndrome with fructose malabsorption

Le syndrome de l’intestin irritable (SII) et le syndrome de la vessiedouloureuse (SVD) sont tous deux caractérisés par une hypersensibilité viscérale àla distension. Sur le plan épidémiologique, ces deux syndromes sont étroitementassociés puisque les patients SII ont une prévalence du syndrome de la vessiedouloureuse 7 fois plus élevée que la population générale. Cependant, le mécanismeresponsable de la sensibilisation du tube digestif et de l’appareil urinaire n’a jamaisété étudié. Compte tenu de l’innervation commune de ces deux organes, il estprobable que ce mécanisme mette en jeu sur le long terme des phénomènes de laplasticité neuro-gliale aux niveaux communs d’intégration de la sensibilité pelvienne.L’objectif général de ce travail était d’établir et de caractériser un modèleanimal de sensibilisation croisée vessie/colon, aigu et chronique, afin de mieuxcomprendre les mécanismes impliqués dans l’hypersensibilité viscérale croisée
Irritable bowel syndrome (IBS) and Bladder pain syndrome (BPS) are bothcharacterized by visceral hypersensitivity to distension. Epidemiology showed thatthese two syndromes are closely associated since IBS patients have a prevalence ofbladder pain syndrome that is 7 times higher than the general population. However,the mechanism responsible for sensitization of the gastrointestinal tract and theurinary tract has never been studied. Given the common innervation of these twoorgans, it is likely that this mechanism involves long-term phenomena of neuro-glialplasticity at the common levels of integration of pelvic sensitivity.The overall objective of this work was to establish and characterize an animalmodel of bladder / colon cross-sensitization, acute and chronic, to better understandthe mechanisms involved in cross-visceral hypersensitivity