Lʼétude des phénomènes liés à lʼaddiction constitue le fil conducteur de ce travail. Pour ce faire, jʼai utilisé des modèles animaux (rats, souris) et mon approche était intégrative (du comportement à la biologie cellulaire et moléculaire) et, lorsque cela pouvait sʼappliquer, translationnelle (études cliniques et précliniques menées en parallèle). Après une description de mes principales réalisations portant sur les deux versants de mon travail : enseignement et recherche, jʼexpose une rétrospective de mes recherches. Dans une troisième partie se trouve une sélection représentative de mes principales publications. Mes premiers travaux portaient sur la différence de vulnérabilité aux drogues entre les individus et aux facteurs qui la contrôlent. Je me suis intéressé à un facteur environnemental, le stress, en particulier lorsquʼil est appliqué de manière précoce au cours du développement de lʼindividu. Ainsi, jʼai évalué les conséquences dʼun stress in utero chez le rat sur la sensibilité aux effets de lʼalcool et la propension à consommer à lʼâge adulte.

Dans le cadre de l’utilisation du système « gène suicide » en thérapie génique, le gène de susceptibilité HSV-tk avait été utilisé dans une approche de modulation de l’alloréactivité après greffe de moelle osseuse. Ce modèle a montré ses limites et notre laboratoire s’est orienté vers l’utilisation du système CD20/Rituximab (RTX). En tant que protéine membranaire, la molécule CD20 permet un tri des cellules génétiquement modifiées ; de plus elle est la cible d’un anticorps monoclonal, le RTX, permettant la lyse des cellules exprimant cet antigène. Dans cette thématique, nous nous sommes intéressés à l’existence d’une population de lymphocytes T exprimant CD20. En effet, la molécule CD20 normalement exprimée sur les lymphocytes B, a été décrite, comme étant présente sur un petit contingent de LT. Nous avons émis l’hypothèse que cette population pouvait être un artefact observé en cytométrie en flux. Dans un deuxième temps, un épissage alternatif du gène CD20 a été mis en évidence au laboratoire, codant un ARNm tronqué (nommé ΔCD20). Cet ARNm est lié à l’activation et/ou à la transformation cellulaire. Ce travail a donc consisté en la caractérisation de cet ARNm ΔCD20 et en la mise en évidence de la protéine codée par cet ARNm. CD20 étant la cible du traitement par RTX, nous avons également mis en relation la présence de cet ARNm avec les résistances au traitement. La dernière partie des résultats concerne l’exploration d’une approche d’immunothérapie anti-tumorale ciblant cette protéine ΔCD20. Nous avons ainsi généré des LT spécifiques de ΔCD20. Le but à long terme de cette stratégie serait d’améliorer le traitement des patientsréfractaires au traitement par RTX et/ou en rechute.

Les maladies neurodégénératives et en particulier la maladie d’Alzheimer constituent le type le plus courant de démence dans la population âgée. Du point de vue neuropathologique, plusieurs facteurs seraient à l’origine de ces pathologies. Le stress oxydant et le déficit cholinergique correspondent aux principales causes de ces maladies. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la synthèse et à l’évaluation biologique de nouveaux composés antioxydant et inhibiteur potentiel de l’acétyl et la butyryl cholinestérase. La synthèse de ces molécules repose sur la présence d’un noyau quinoléique. Le choix de cet hétérocycle découle de ses propriétés biologiques dans des domaines très variés et également sur des études antérieures réalisées par le laboratoire. Ce travail comporte quatre volets correspondant à quatre séries de composés quinoléiques. Une quarantaine de nouvelles molécules hétérocycliques ont ainsi été synthétisées. La stratégie de synthèse des dihydropyrimidoquinoléines s’appuie sur une étape clé qui est la réaction de Biginelli. C’est une réaction « one pot » et multi-composant permettant un accès facile et rapide au noyau quinoléique. Les autres séries reposent sur des stratégies multi-étapes à partir de l’anhydride isatoïque et ses dérivés. L’activité biologique de ces différentes familles a été réalisée. La modélisation moléculaire de chacun des composés a été faite afin de mettre en évidence les différentes interactions existantes avec l’acétylcholinestérase. Ceci dans le but d’optimiser la structure des molécules obtenues.

L’hypertension artérielle (HTA) constitue un problème majeur de santé publique. Elle est associée à une dysfonction endothéliale souvent assimilée à une diminution de la disponibilité vasculaire en monoxyde d’azote (NO). Le NO est produit par les NO synthases à partir de la L-arginine, qui est également le substrat de l’arginase, enzyme du cycle de l’urée présente dans les cellules endothéliales et les cellules musculaires lisses vasculaires. L’objectif de la thèse a été de déterminer le rôle de l’arginase dans la dysfonction endothéliale associée à l’hypertension artérielle, et de développer des outils permettant l’étude des inhibiteurs d’arginase, nouveaux médicaments potentiels de l’HTA. Dans une première partie de thèse conduite sur le modèle du rat spontanément hypertendu (SHR), nous avons montré que l’augmentation de l’arginase (activité/expression) vasculaire était présente avant le développement de l’HTA chez le rat SHR, et de façon durable une fois l’HTA installée. De plus, nous avons identifié l’existence d’une corrélation positive entre activité arginase vasculaire et niveau de pression artérielle. Ces anomalies ne se limitent pas aux vaisseaux puisque nos travaux rapportent également une augmentation de l’activité de l’arginase au niveau cardiaque et pulmonaire chez le rat SHR à partir de 10 semaines. Chez le rat SHR âgé de 10 semaines, le traitement systémique par la Nω-hydroxynor-L-arginine (nor-NOHA) pendant 3 semaines a freiné l’aggravation de l’HTA et a amélioré la fonction endothéliale NO-dépendante des vaisseaux de résistance (mésentères isolés) que des vaisseaux de conductance (aortes isolées). Chez le SHR âgé de 25 semaines, le traitement pendant 10 semaines par la nor-NOHA a exercé un effet anti-hypertenseur et a amélioré la fonction endothéliale mésentérique via des mécanismes mettant en jeu le NO, la cyclo-oxygénase (COX) et l’angiotensine 2. De plus, le traitement a réduit le remodelage aortique, la compliance de la carotide et la fibrose cardiaque. Dans une deuxième partie, la thèse s’est intéressée au développement et à l’utilisation d’outils chromatographiques permettant l’étude des inhibiteurs d’arginase. Nous avons ainsi mis au point une colonne chromatographique sur laquelle était greffée de manière covalente l’arginase ce qui nous a permis de déterminer les propriétés thermodynamiques de la liaison entre l’arginase et la nor-NOHA. Nous avons ainsi pu montrer que la liaison entre l’arginase et la nor-NOHA était essentiellement due à des liaisons hydrogènes et des liaisons de van der Waals. Cet outil biochromatographique est également performant pour étudier les facteurs susceptibles de modifier la liaison inhibiteur-arginase, comme par exemple l’effet du magnésium, qui renforce la liaison arginase/nor-NOHA pour une concentration comprise entre 3 et 10 mM. Enfin, en utilisant le modèle de membrane artificielle immobilisée (MAI), nous avons montré que la diffusion passive de trois inhibiteurs de l’arginase : nor-NOHA, NOHA et BEC était très faible, suggérant l’existence de transporteurs permettant leur pénétration intracellulaire. En conclusion, nos travaux ont permis de déterminer le rôle délétère de l’arginase dans la physiopathologie de l’HTA essentielle et permettent d’envisager les inhibiteurs d’arginase comme des futurs traitements de l’HTA essentielle et de la dysfonction endothéliale associée.

Pseudomonas aeruginosa s’est imposé connue un pathogène hospitalier très important du fait du nombre et de la gravité des infections causées. L'objectif de cette thèse était de décrire l'épidémiologie hospitalière de P. aeruginosa, notamment celle des souches multi-résistantes en utilisant divers outils de biologie moléculaire. La première partie de cette thèse est consacrée à un tour d’horizon bibliographique. La seconde partie décrit les différentes techniques utilisées et la troisième partie rassemble les différents travaux réalisés. Le génotypage par électrophorèse en champ pulsé nous a permis d’évaluer le rôle de 1'environnement inerte dans l’épidémiologie de P. aeruginosa en réanimation puis la transmission croisée comme vecteur diffusion des souches multi-résistantes aux antibiotiques. Le typage par MultiLocus Sequence Typing d’un large panel de souches multi- résistantes isolées sur l’ensemble de l'inter-région montre qu’il existe des clones épidémiques internationaux qui ont la capacité d’accumuler les mécanismes de résistance et de diffuser dans les hôpitaux. L'hypothèse d’une population panmictique pour cette bactérie est remise en Cause par la sous-population P. aeruginosa multi-résistants hospitaliers. L’épidémiologie moléculaire est indispensable pour caractériser ces souches et définir des stratégies de contrôle. Notre travail suggère que ces stratégies de contrôle doivent associer à une politique de moindre usage des antibiotiques une prévention de la transmission croisée associant dépistage et mesures d’hygiène. Le contrôle de la multi-résistance bactérienne représente un défi d’aujourd’hui et de demain pour les différents acteurs de santé.

Les greffes de cellules souches mésenchymateuses (CSM) dans les modèles animaux de pathologies humaines conduisent à une amélioration fonctionnelle, motrice et /ou cognitive. La prolifération des cellules souches neurales endogènes et l'inhibition de la mort cellulaire des cellules nouvellement générées sont certainement impliquées dans zes effets. Nous avons réalisé une analyse détaillée des comportements de cellules issues de la moelle osseuse (CMO) après transplantation in vivo et in vitro. Après injection de CMO dans la veine latérale de la queue, de nombreuses cellules ont migré dans l'encéphale et certaine ont acquis un phénotype neuronal ou glial. Nous avons ensuite développé un modèle in vitro de cultures organotypiques d'hippocampe "greffées" par des cellules de moelle osseuse. Nous avons utilisé de CMO ou des CSM sélectionnées après un ou cinq passages en culture, greffées directement sur les tranches ou utilisées en co-culture avec celle-ci. Puis nous avons analysé le transcriptome de ces trois populations cellulaires et avons trouvé que l'expression de nombreux gènes impliqués dans l'angiogésèse, la neurogenèse et la mort cellulaire variaient selon les fractions cellulaires. L'ensemble de nos résultats suggèrent que l'amplification cellulaire des cellules issues de la moelle osseuse affecte leur capacité à protéger les tranches d'hippocampe en culture. Ce travail permet d'avoir un aperçu des mécanismes impliqués dans l'établissement d'un micro-environnement favorable à la réparation tissulaire et donne des informations essentielles sur les conditions de sélection et d amplification indispensable à une future utilisation thérapeutique.

Divers facteurs de risques ont été incriminés dans la genèse des maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI). Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les facteurs qui pourraient contribuer à la survenue de maladie de Crohn (MC) ou de rectocolite hémorragique (RCH) au sein d'une cohorte prospective. La cohorte E3N est une cohorte de 98997 femmes âgées de 40 à 65 ans, affiliées à la Mutuelle Générale de l'Éducation Nationale suivies prospectivement depuis 1990. Des variables liées à l'environnement étaient recueillies à l'entrée dans l'étude incluant un interrogatoire alimentaire détaillé. Des questionnaires auto administrés tous les deux ans recueillaient les évènements de vie, les maladies chroniques et cancers. Les données concernant les MICI étaient recueillies tous les deux ans jusqu'au dernier questionnaire (juin 2005). 123 femmes ont déclaré un cas incident de MICI après l'inclusion dans la cohorte dont 77 après remplissage du questionnaire alimentaire. Un excès d'apport de protéines était statistiquement corrélé au risque de survenue de MICI (Hazard ratio (HR) pour le 3ème vs. le 1er tertile = 3,31 ; IC à 95% : 1,41-7,77 ; p trend = 0,007). Cette association était exclusivement liée aux protéines animales (HR pour le pour le 3ème vs. le 1er tertile = 3,03 ; IC à 95% : 1,45-6,34 ; p trend = 0,005). L'analyse des classes d'apports protéiques révélait que l'apport de viande et de poissons était corrélé à un risque élevé de survenue de MICI contrairement à l'apport d'oeufs ou de produits laitiers. Par ailleurs, sur l'ensemble de cette cohorte, une forte exposition solaire surtout en hiver, était associée à une diminution du risque de MC (HR pour le 3ème vs. le 1er tertile = 0,46 ; IC à 95% : 0,22 à 0,98 ; p de trend = 0,03) mais pas de RCH. L'ajustement sur l'activité physique, le tabagisme, la prise de traitements hormonaux, l'index de masse corporelle et le niveau socioéconomique ne modifiaient pas notablement ces deux principaux résultats. Une analyse multivariée (prenant en compte le niveau d'UV, la consommation de protéines, l'apport en vitamine D et l'apport calorique) incluant les patientes atteintes de MC ayant rempli le questionnaire alimentaire à l'inclusion (n = 35) et les non cas (n = 70987) était effectuée. Le risque de MC était diminué chez les femmes qui avaient un niveau élevé d'exposition solaire (HR = 0,32; IC à 95% : 0,13 à 0,81 ; p de trend = 0,01 et celles qui avaient un apport élevé en vitamine D (HR = 0,40; IC à 95% : 0,15 à 1,03 ; p de trend = 0,07).

L'athérosclérose, l’insulino-résistance a l‘origine du diabète post-transplantation, les pathologies néoplasiques et la dysfonction chronique du greffon sont actuellement reconnues comme étant des pathologies inflammatoires chroniques et représentent des complications fréquentes après transplantation rénale. Celles ci ont par ailleurs un impact important sur la Morbi-mortalite des patients. Ces différentes pathologies font intervenir plusieurs acteurs de L’immunité innée. Nous avons étudié, par le biais d'études de polymorphisme, l'influence potentielle de 4 candidats tous impliqués dans la réponse inflammatoire: ll-6, Cyclooxygénase-2 (COX-2), CX3CR1 (recepteur de CX3CR1 ou fractalkine) et NOD2. Nos travaux montrent que les mutations affectant le promoteur du gène de l'lL-6 sont associées a la survenue d’un diabète après transplantation rénale. Les mutations affectant le promoteur du gène COX-2 sont, elles, associées a la dysfonction chronique du greffon. Enfin, les mutations affectant le gène de CX3CRl sont associées au risque de survenue du cancer. Les variants génétiques de l’immunité innée, impliqués dans la réponse inflammatoire, jouent donc un rôle dans les complications survenant après transplantation rénale.

Cette thèse aborde l'aide du pronostic basée sur l'image et les ontologies médicales, en utilisant la représentation des connaissances et le raisonnement pour les très grandes images microscopiques. Une application médicale particulière dans laquelle une assistance de type pronostic est nécessaire est la graduation du cancer du sein. Même si cela est considéré comme un outil d'évaluation essentiel dans la pratique de pathologie moderne les principaux problèmes posés par la procédure manuelle de pronostic sont: la nécessité des connaissances, attention et temps. D'autre part, le manque de reprédentation sémantique formelle standardisée pour aider l'indexation et la classification de la terminologie, ainsi que l'utilisation d'un mécanisme d'inférence pour assister le graduation représentent des problématiques clé du domaine. Dans ce sens, cette étude propose une représentation formelle qualitative pour la graduation du cancer du sein ainsi qu'une ontologie d'application Brest cancer Grading Ontology (BCGO) pour décrire les connaissances d'une manière cohérente. Une autre question que nous adressons en proposant l'ontologie, est le fossé sémantique entre les concepts sémantiques de haut niveau et les caractéristiques de l'image de bas niveau. En plus, nous proposonsun soutien de théorie spatiale pour la représentation des relations spatiales entre les concepts spécifiques à la graduation du cancer du sein. L'ontologie BCGO est intégré dans une plateforme microscopique cognitive virtuelle MICO, pour l'exploitation visuelle, l'indexation et l'extration sémantique des l'images microscopiques.

La régénération est une réponse tout à fait unique que le foie apporte aux attaques environnementales, et la prolifération cellulaire est essentielle pour augmenter ou restaurer la fonction hépatique. Bien que la prolifération hépatocytaire soit souvent une réponse à la destruction/régénération hépatique, dans d’autres situations, elle fait partie d’une réponse adaptative à des stimulus variés qui ne sont pas responsables de mort cellulaire ; il s’agit dans ce cas d’une hyperplasie « directe ». On connait peu de chose sur la capacité des helminthes à influencer les voies métaboliques hépatiques qui assurent l’homéostasie hépatique. L’infection par la larve (ou “métacestode”) d’Echinococcus (E.) multilocularis affecte principalement le foie et est responsable chez les hôtes intermédiaires (y compris l’homme) de l’échinococcose alvéolaire (EA), une maladie hépatique qui se comporte comme une tumeur à marche lente. Il s’agit d’une infection parasitaire chronique caractérisée par une structure multivésiculaire, initialement localisée, entourée d’une réaction fibro-inflammatoire extensive. On sait depuis longtemps que le foie est l’organe cible essentiel dans l’infection par E. multilocularis. Le métacestode est à l’origine de l’activation d’une réponse inflammatoire mettant en jeu des types variés de mécanismes immunitaires, au voisinage même du parenchyme hépatique ; cependant, les effets du parasite sur le tissu hépatique /les hépatocytes ont longtemps été négligés, voire ignorés. Au cours de la dernière décennie, des études rendues possibles par la culture axénique du parasite et par le développement des techniques d’identification/manipulation géniques ont permis de montrer les nombreuses interactions métaboliques entre le parasite et son hôte, principalement dans le sens « hôte/parasite ». Par ailleurs, les observations cliniques suggéraient que le métacestode pouvait exercer une influence directe sur le parenchyme hépatique : l’importance de l’hépatomégalie développée chez les patients atteints d’EA, la tolérance de ces patients à des hépatectomies majeures, de même que la diffusion du processus de fibrose périparasitaire, démontrée dans les modèles expérimentaux, à la totalité du foie, même distant de la tumeur parasitaire et de l’infiltrat immunitaire périparasitaire. Les mécanismes potentiels en restaient cependant inconnus. On ne disposait d’aucune étude de l’expression des gènes au cours des différent stades de l’infection, ni d’analyse de l’effet de facteurs d’origine parasitaire sur les cellules hépatiques, in vivo comme in vitro. Les modifications des voies métaboliques impliquées dans les mécanismes de prolifération cellulaire des hépatocytes, et spécialement ceux dépendant du système de la protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK), ont fait l’objet d’études détaillées dans d’autres modèles d’infection/inflammation, mais n’ont jamais été étudiées dans l’infection par E. multilocularis. La fibrose est un des éléments pathologiques majeurs de l’EA ; elle conduit à une disparition complète du parenchyme hépatique dans la zone périparasitaire et à la fibrose des espaces portes ; elle est aggravée par l’obstruction biliaire, conduisant dans ce cas à un état de cirrhose biliaire secondaire. La présence de TGF-β dans l’infiltrat périparasitaire, démontrée chez les patients atteints d’EA, suggère un rôle important pour cette cytokine dans les mécanismes de tolérance de l’hôte vis-à-vis du parasite ainsi que dans le développement des processus de fibrose. Le TGF-β est également connu pour interférer dans les voies de régulation de la prolifération cellulaire, en relation avec le système MAPK ; mais il n’a jamais été étudié dans les modèles expérimentaux d’EA. Le but de ce travail de thèse a été d’explorer l’influence du métacestode d’E. multilocularis sur les cellules hépatiques de son hôte, et particulièrement sur les voies qui régissent les processus de prolifération/ apoptose, par l’étude des modifications de l’expression génique induite par le parasite, avec une attention particulière au système MAPK et aux réseaux de chimiokines et cytokines susceptibles d’intervenir dans la régulation des phénomènes d’homéostasie hépatique.