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Microbiologie, virologie, parasitologie
/ 22-02-2021
Chathoth Kanchana Nandanan
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Le microbiote buccal forme une communauté complexe. La dysbiose de ce microbiote est à l’origine des maladies parodontales. Parmi de nombreux facteurs pouvant induire cette dysbiose, les niveaux systémiques de fer ont récemment été identifiés comme possibles signaux. Des études antérieures ont suggéré que l'hémochromatose génétique, caractérisée par une surcharge systémique en fer, favorisait le développement de parodontites sévères, mais les mécanismes impliqués ne sont pas élucidés. Par conséquent, ces travaux de thèse ont eu pour objectif d’analyser le comportement de biofilms buccaux à différentes concentrations en fer. La complexité du biofilm buccal a été réduite à trois espèces clefs afin de pouvoir analyser leurs interactions. Les espèces bactériennes ont été sélectionnées pour leur importance dans le développement des maladies parodontales et leurs coopérations métaboliques : Streptococcus gordonii, Porphyromonas gingivalis et Treponema denticola. Pour réaliser ce biofilm multiespèces, un milieu de croissance permettant de contrôler la concentration en fer et la croissance des trois espèces bactériennes (Mixed Medium for Bacterial Community) a été développé. Ce modèle de biofilm a servi de base pour mener des travaux de recherche appliquée et fondamentale. Des méthodes pour tester l'efficacité de liquides ou gels antimicrobiens sur le biofilm buccal ont été développées. En parallèle, l'effet de différentes concentrations en fer sur l'attachement, l’initiation du biofilm et son développement a été étudié. Cette étude a montré pour la première fois les interactions entre S. gordonii et T. denticola dans les biofilms. La carence en fer s’est révélée délétère pour l’attachement et la croissance d’un biofilm composé uniquement de ces deux espèces bactériennes. De plus, la présence des trois espèces bactériennes favorise l'attachement des deux pathogènes P. gingivalis et T. denticola par rapport aux biofilms mono-espèces. Enfin, une forte concentration en fer permet une meilleure croissance du biofilm total et de chacune des trois espèces au sein du complexe. Une telle préférence pour des niveaux élevés de fer pour la maturation du biofilm peut expliquer la dysbiose buccale et les parodontites sévères observées lors des maladies de surcharge en fer. Pour optimiser l’analyse des associations entre les espèces bactériennes et l’effet du fer sur ces interactions, un modèle mathématique est en cours d’élaboration. Les premières étapes de ce projet sont présentées dans cette thèse. Les paramètres mathématiques ont été calibrés par des mesures biologiques obtenues sur des biofilms à une espèce bactérienne. Ces paramètres seront utilisés pour tester différentes hypothèses d’interactions entre les espèces : indépendance ou compétition pour le substrat, bénéfice mutuel/syntrophie et/ou production de molécules toxiques. Enfin, la validation du modèle obtenu mathématiquement se fera en comparant les résultats simulés avec les résultats expérimentaux obtenus pour les biofilms bi et tri-espèces. Dans l'ensemble, cette étude permettra une meilleure compréhension du comportement du biofilm buccal en fonction de la concentration en fer.
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Biologie et sciences de la santé
/ 08-12-2017
Le Guillou Dounia
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Il est estimé aujourd’hui que plus de 350 médicaments peuvent induire des lésions hépatiques entraînant différentes manifestations cliniques telles qu’une hépatite cytolytique, une stéatose voire une cirrhose. Bon nombre de médicaments hépatotoxiques induisent un dysfonctionnement mitochondrial. Cependant, les mécanismes induisant de tels effets délétères ne sont pas tous élucidés, en particulier ceux concernant l’ADN mitochondrial (ADNmt) et son homéostasie, qui ne sont pas souvent explorés. De plus, il existe peu d’informations concernant l’hépatotoxicité médicamenteuse dans un contexte de stéatose induite par l’obésité. Ainsi, l’objectif de ce travail a été tout d’abord de mettre au point un modèle de stéatose dans les cellules de la lignée hépatocytaire humaine HepaRG afin d’étudier ensuite, les effets de neuf médicaments hépatotoxiques et vraisemblablement mitochondriotoxiques – l’amiodarone, l’atorvastatine, la carbamazépine, l’imipramine, la lovastatine, la perhexiline, le ritonavir, la terbinafine et la troglitazone – sur l’homéostasie de l’ADNmt dans un contexte ou non de stéatose. En utilisant des concentrations peu ou non cytotoxiques, nous avons trouvé que parmi les neuf médicaments étudiés, le ritonavir et l’imipramine ont induit des effets mitochondriaux suggérant une altération de la traduction mitochondriale. De façon notable, la toxicité du ritonavir était plus importante dans les cellules non-stéatosées. De plus, aucun des neuf médicaments n’a induit de diminution des quantités d’ADNmt. Cependant, les quantités accrues d’ADNmt ont été retrouvées avec six des neuf médicaments, et notamment dans les cellules non-stéatosées. Cela était par ailleurs accompagné d’une modulation de l’expression des différents facteurs impliqués dans la biogenèse mitochondriale (PGC-1α, PGC-1β, AMPK, etc.). Ainsi, ces données laissent supposer qu’une altération de la traduction mitochondriale peut ne pas être une événement rare et que l’augmentation des quantités d’ADNmt et la modulation de la biogenèse mitochondriale pourraient être une réponse adaptative fréquente à des altérations mitochondriales pouvant être amoindrie par la stéatose.
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Cancérologie
/ 13-09-2021
Daniel Yoann
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La plasticité des hépatocytes tumoraux leur permet de se rétrodifférencier en cellules souches cancéreuses (CSC) sous l’influence de signaux pro-inflammatoires. Cette rétrodifférenciation contribue à l’hétérogénéité des carcinomes hépatocellulaires (CHC) et à leur chimiorésistance. Il a été démontré récemment que les processus de différenciation/rétrodifférenciation s’accompagnent d’une reprogrammation métabolique. Notre projet vise à caractériser la reprogrammation métabolique des hépatocytes tumoraux en fonction de leur état de différenciation et à identifier des acteurs du métabolisme cellulaire susceptibles de constituer de nouvelles cibles thérapeutiques. Pour modéliser la diversité des CHC, nous utilisons des lignées cellulaires qui présentent des aptitudes de différenciation/ rétrodifférenciation différentes. Nos résultats montrent que les cellules hépatiques les plus immatures présentent un réseau mitochondrial moins développé, une diminution de l’activité mitochondriale se traduisant par une phosphorylation oxydative, une glutaminolyse, une β-oxydation, une lipogenèse de novo et une élongation des acides gras diminuées. En corollaire, la glycolyse basale et la production de lactate sont augmentées. Nous avons également mis en évidence que les CSC hépatiques captent des quantités importantes d’acides gras dans leur environnement et qu’elles les stockent sous forme de gouttelettes lipidiques. Ces modifications du métabolisme lipidique en fonction de l’état de différenciation cellulaire nous a amenés à étudier la famille de récepteurs nucléaires PPAR, connue pour son rôle dans la différenciation et l’homéostasie métabolique. Nous montrons que PPARγ favorise la rétrodifférenciation des hépatocytes tumoraux qui se traduit par une augmentation des marqueurs d’EMT et de cellules souches. Cette rétrodifférenciation s’accompagne également d’une diminution du nombre de branchements et de la longueur du réseau mitochondrial ainsi qu’une faible respiration mitochondriale. L’analyse de cohortes de CHC montre que PPARγ est associé à un mauvais pronostic tandis que PPARα, qui augmente au cours de la différenciation cellulaire, est lui un facteur de bon pronostic. L’inhibition de PPARγ augmente la longueur et le nombre de branchements du réseau mitochondrial et réactive l’OXPHOS ce qui génère une production de ROS, provoquant la mort des CSC hépatiques. L’activation de PPARα provoque également une augmentation de la longueur du réseau mitochondrial et induit, en association avec le DCA, une mortalité cellulaire dans les CSC. Il apparaît donc intéressant d’évaluer les thérapies ciblant PPARα ou PPARγ en complément des chimiothérapies pour limiter la récurrence des CHC.
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Microbiologie, virologie, parasitologie
/ 02-02-2023
Gautier Thomas
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L’épithélium intestinal et le microbiote intestinal sont en équilibre dans l’intestin. Cependant, cet équilibre peut être rompu par différents facteurs endogènes ou exogènes, conduisant à la dysbiose intestinale. La dysbiose intestinale est une perturbation de la composition du microbiote intestinal, pouvant être corrélée à l’apparition de certaines pathologies intestinales, telles que la maladie de Crohn, l’obésité, le diabète de type 2 ou le cancer colorectal. Certaines bactéries comme Salmonella sont augmentées et persistent dans l’intestin tandis que d’autres espèces bactériennes commensales sont diminuées, telles que Bacteroides fragilis et Roseburia intestinalis, considérées comme des potentiels probiotiques de nouvelle génération. Ces potentiels probiotiques de nouvelle génération sont capables de produire des métabolites bactériens exerçant des effets bénéfiques dans l’intestin et d’autres organes. Dans un premier temps, nous avons montré que les métabolites, comprenant l’acide cholique, sécrétés par B. fragilis étaient capables d’inhiber la virulence de Salmonella Heidelberg dans des modèles in vitro et in vivo. Dans un deuxième temps, nous avons observé que R. intestinalis produisait des métabolites capables de stimuler l’expression de PYY, peptide hormonal, sur un modèle multi- cellulaire comprenant des cellules entéro- endocrines. Ces deux études montrent l’importance des métabolites produits par le microbiote intestinal, pour le maintien de l’intégrité intestinal. L’administration des probiotiques de nouvelle génération et/ou de leurs métabolites pourraient conduire à la mise en place de nouveaux traitements, dans les cas de pathologies associées aux dysbioses. Cependant, de nombreux mécanismes sont encore à élucider, notamment l’étude des communautés bactériennes et les études cliniques qui sont en cours d’élaboration.
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Physiologie, physiopathologie et biologie systémique médicale
/ 14-11-2019
Kenawi Moussa
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L’acéruloplasminémie héréditaire est une pathologie génétique rare, résultant en une absence de céruloplasmine fonctionnelle dans le plasma. La pathologie entraîne des surcharges en fer, notamment au niveau hépatocytaire. Cependant, les macrophages hépatiques et spléniques des patients ne semblent pas impactés par la surcharge en fer, alors même que la céruloplasmine est décrite comme nécessaire à la sortie du fer macrophagique. Notre hypothèse était que la céruloplasmine n’est pas indispensable à la sortie du fer macrophagique, et que des mécanismes sans lien direct avec le rôle rapporté de la céruloplasmine sont à l’origine du phénotype hépatosplénique rencontré dans la pathologie. Nous avons réalisé une synthèse des cas cliniques d’acéruloplasminémie rapportés dans la littérature, confirmant la présence d’un phénotype hépatosplénique suggérant que le rôle de la céruloplasmine est incomplètement compris. Nous avons par la suite développé et caractérisé un modèle original de rats acéruloplasminémiques, reproduisant le phénotype hépatosplénique humain. Les données récoltées dans ce modèle suggéraient que la céruloplasmine n’est pas nécessaire à la sortie du fer macrophagique. D’autres résultats ont par ailleurs mis en évidence des anomalies du métabolisme des métaux non-ferreux, en lien avec la pathologie.
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Physiologie, physiopathologie, biologie systémique médicale
/ 06-11-2019
Cano Ayestas Luis Rodolfo
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Le carcinome hépatocellulaire développé sur foie non cirrhotique (NC-HCC) est une tumeur mal connue, ne comprenant que 20% du total des cas de carcinome hépatocellulaire. Cependant, une prévalence élevée de cette tumeur a été décrite chez des patients péruviens. Une relation a été établie entre le développement du NC-HCC et la surexposition aux métaux lourds, un produit de l'activité minière au Pérou. Afin de valider ou d’exclure cette hypothèse, nous avons entrepris ce travail, qui inclut une analyse histologique du tissu hépatique non tumoral et de la tumeur. Nous avons aussi mesurés les concentrations en métaux dans les deux tissus à l’aide de la technique ICP-MS. Nos travaux montrent, dans le foie adjacent à la tumeur, la présence d’un état pathologique spécifique constitué de lésions à potentiel de malignité incertain et à une surexpression de gènes du métabolisme des glucides. Au niveau de la tumeur, nous avons décrit un nouveau sous-type histologique, associé à un pronostic défavorable. Enfin, le profil métallomique révèle de plus la présence de mécanisme régulant les métaux avec une concentration de métaux dans les tissus non tumoraux, parmi lesquels on trouve l'arsenic et le cadmium. En revanche, le cuivre est plus abondant dans les tissus tumoraux. De même, nous avons montré que les concentrations tissulaires de sélénium étaient corrélées à la survie.
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Physiologie, physiopathologie, biologie systémique médicale
/ 16-05-2019
Arnaud Alexis Pierre-Emmanuel
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La maladie de Hirschsprung (MH) est une malformation congénitale rare liée à l’absence de cellule ganglionnaire du système nerveux entérique responsable d’une occlusion néonatale. Sa morbidité reste importante en particulier en raison des entérocolites (HAEC) dont la physiopathologie est encore mal connue. Une rupture de l’homéostasie intestinale est suspectée. Nous avons étudié la maturation postnatale de l’homéostasie intestinale chez le porcelet sain (étude PIGLET), mis en place un modèle animal d’aganglionnose (étude BAC) et analysé le microbiote de patients atteints de MH (étude MICROPRUNG). Nos résultats ont montré qu’il existe un co-développement des principaux acteurs de l’homéostasie en fonction de l’âge et du site intestinal chez le porcelet sain. L’aganglionnose induite au niveau du rectosigmoïde a entrainé une augmentation de la perméabilité épithéliale, un profond remodelage de l’expression des protéines de jonctions serrées et de modifications du microbiote. Enfin, le microbiote fécal des patients atteints d’une MH était différent entre les groupes sans et avec HAEC. Un cluster de composition globale a été mis en évidence chez les enfants de moins de 2 ans quel que soit leur statut HAEC, et certaines familles de bactéries particulièrement impliquées dans les MICI présentaient une abondance supérieure chez les patients HAEC. Nos travaux confirment que l’aganglionnose pourrait être le premier élément d’une cascade d’événements perturbant la mise en place de l’homéostasie intestinale, avec un rôle prépondérant du microbiote dans la survenue de ces HAEC. La diminution de la fréquence des HAEC après 2 ans pourrait être liée à l’évolution du microbiote avec l’âge.
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Toxicologie
/ 17-05-2018
Bucher Simon
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L’obésité et les maladies métaboliques associées, telles que les stéatopathies hépatiques (ou NAFLD, pour non-alcoholic fatty liver disease), sont en constante augmentation dans la population mondiale. La stéatose hépatique, correspondant au premier stade de la NAFLD et caractérisée par une simple accumulation de lipides dans le foie est considérée comme bénigne. Cependant, cette pathologie est susceptible d'évoluer en stéatohépatite (ou NASH, pour non-alcoholic steatohepatitis), bien plus grave puisqu’elle est additionnée d’une nécrose et d’une inflammation. L’origine de cette évolution est multifactorielle : l’alcool ou les médicaments peuvent en être à l’origine, mais de plus en plus d’études font part du rôle probable que pourraient avoir les contaminants de l’environnement. Ainsi dans cette étude, nous nous sommes intéressés à l’impact de la co-exposition à l’éthanol et au benzo[a]pyrène (B[a]P), un xénobiotique de la famille des hydrocarbures aromatiques polycycliques, sur la progression de la NAFLD vers la NASH. Pour cela, nous avons utilisé la lignée cellulaire hépatique humaine HepaRG. Nous avons établi, sur cette lignée, un modèle de NAFLD en incubant les cellules avec un mélange d’acides gras pendant 14 jours, nous permettant de réaliser des investigations chroniques sur les effets du B[a]P et de l’éthanol. Au terme de ces traitements, nous avons constaté que l’alcool potentialisait la cytotoxicité du B[a]P uniquement sur les cellules HepaRG stéatosées. Cette cytotoxicité était également accompagnée d’une production de cytokines pro-inflammatoires, témoignant d’un état pouvant être apparenté à une NASH. Nous avons également mis en évidence une modification du profil de métabolisation du B[a]P, accompagnée d’une sur production de ROS, un dysfonctionnement global de la chaîne respiratoire mitochondriale et une induction de la voie apoptotique. Enfin, ces observations étaient absentes ou minorées lorsque l’exposition était individuelle et lorsque les cellules n’étaient pas stéatosées. Ainsi, ces résultats suggèrent l’importance de la prise en compte d’une exposition multifactorielle à des xénobiotiques dans la progression de la NAFLD, mais également du fait que la présence de NAFLD pourrait à elle seule aggraver la toxicité de xénobiotiques.
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Nutrition et pathologies métaboliques
/ 18-05-2021
Fouesnard Mélanie
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L’épidémie de surpoids et d’obésité en lien avec la disponibilité accrue d’aliments ultra-palatables, riches en lipides et en glucides (Western diet, WD) est un problème majeur de santé publique. Chez le rongeur, le profil de prise alimentaire à très court terme sous WD est très robuste et prédictif de la propension des animaux à devenir obèses. Cette régulation comprend une phase d’hyperphagie de 24h suivie d’un retour à l’homéostasie énergétique. Le but de cette thèse a été de déterminer si le microbiote intestinal, par des variations précoces de composition ou d’activité métabolique, jouait un rôle dans ce comportement alimentaire à très court terme lors de l’introduction d’un WD et si oui, par quel(s) mécanisme(s). L’introduction d’un WD induisait des modifications précoces de composition du microbiote qui tendaient vers un contexte pro-inflammatoire. L’utilisation de modèles sans microbiote (axénique) ou dont le microbiote a été déplété par traitement antibiotique a permis de déterminer que celui-ci joue un rôle lors des premières heures de consommation de WD avec une diminution de la prise alimentaire lors de la phase d’hyperphagie (modèle axénique) et une modification du rassasiement lors des premières heures de WD (modèle antibiotiques). Le microbiote de souris sous régime standard était modifié par plusieurs cycles de WD et induisait une augmentation de la motivation à manger dès l’introduction du WD. La composition initiale du microbiote semble également prédictive de la prise alimentaire lors de la phase d’hyperphagie, ce qui doit être affiné par de futures analyses. Parmi les mécanismes potentiellement impliqués, nous avons montré que le microbiote pourrait participer à la mise en place très précoce du stress oxydant et de l‘inflammation hypothalamique et qu’il participe à la régulation transcriptionnelle des peptides anorexigènes dans les cellules entéroendocrines caecales. D’autres mécanismes d’interaction entre le microbiote et la régulation, notamment hédonique, de la prise alimentaire restent à élucider. L’ensemble de ces résultats suggère un lien entre les modifications précoces du microbiote intestinal et la régulation de la prise alimentaire, notamment hédonique lors des premières heures de consommation de WD. Ces découvertes ouvrent la voie vers de nouvelles pistes de prévention de l’obésité en lien avec la composition du microbiote intestinal.
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Biochimie, biologie moléculaire et cellulaire
/ 14-06-2019
Merdrignac Aude
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Le cholangiocarcinome intra hépatique (CCI) est une tumeur hépatique primitive développée aux dépens des canaux biliaires. Son pronostic est mauvais avec les traitements actuels qui augmentent peu la survie des patients. Sa cancérogénèse est complexe impliquant de nombreuses voies de signalisation dont la voie TGFβ. L’hypothèse du projet est l’implication des ARN longs non-codants (ARNlnc) comme médiateurs de la voie TGFβ dans le développement du CCI. Les objectifs de notre travail étaient d’identifier des ARNlnc régulés par le TGFβ et potentiels biomarqueurs diagnostiques ou pronostiques. Nous avons identifié une signature transcriptomique spécifique du TGFβ après stimulation de lignées cellulaires de CCI. Parmi les nouveaux gènes cibles, plusieurs ARNlnc ont été identifiés dont CASC15 renommé TLINC pour TGFβ-induced long intergenic non-coding RNA. TLINC aurait un rôle dans le remodelage du microenvironnement impliqué dans la cancérogénèse du CCI notamment par la régulation de l’IL8. Ce rôle pourrait s’exercer par l’interaction avec d’autres ARNlnc déjà identifiés dans le CCI e.g. NEAT1. TLINC est surexprimé dans les tumeurs humaines de CCI et pourrait constituer un biomarqueur diagnostique. Des isoformes circulaires de TLINC mises en évidence dans les tumeurs pourraient être détectables dans le sérum et constituer des biomarqueurs non invasifs. L’analyse transcriptomique d’une cohorte de patients divisée en 2 sous-groupes de pronostic différent a identifié une signature d’ARNlnc prédictive de la survie. L’ARNlnc ANRIL, déjà connu dans d’autres cancers, est un des ARNlnc qui pourrait constituer un biomarqueur pronostique.
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