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Le neuroblastome pédiatrique à haut risque est incurable malgré l’intensification des traitements. Chez le patient, les cellules de neuroblastome échappent à l’activité anticancéreuse des cellules immunitaires Natural Killer (NK). Or, lorsque cultivées in vitro en monocouche (2D), les cellules de neuroblastomes redeviennent sensibles à l’activité cytotoxique des cellules NK ce qui ne reflètent pas leur résistance dans les tumeurs in situ. Nous faisons l'hypothèse que lorsque cultivées en 3D sous forme de sphéroïdes, les cellules de neuroblastome pourraient retrouver certaines caractéristiques qui les rendraient plus représentatives des tumeurs in situ au niveau immunologique. Ainsi, un tel modèle préclinique pourrait mieux refléter la résistance aux cellules NK et servir de modèle de criblage pour la découverte de médicaments potentialisant la cytotoxicité des cellules NK. Pour répondre à cette question, nous avons développé un système de culture cellulaire 3D utilisant plusieurs lignées cellulaires de neuroblastome. À ce système, une co-culture en 3D avec une lignée de cellules Natural Killer (NK92) a été mise en place. Nous avons mis en évidence que les sphéroïdes de neuroblastome présentent des changements d’expression de certains gènes qui sont retrouvées chez les patients ainsi qu’une plus grande résistance à l’activité cytotoxique des cellules NK92 en comparaison avec les lignées en monocouche. Les co cultures de sphéroïdes ont été exposées à des inhibiteurs de protéines impliquées à différents niveaux de l’épigénome afin de découvrir des médicaments qui sensibiliseraient les cellules de neuroblastome à l’activité cytotoxique des NK92. Une différence dans la sensibilité aux médicaments entre les sphéroïdes et les cellules en 2D ainsi qu’en monoculture ou en co-culture a été observée et certains composés ont été identifiés en vue de potentialiser l’activité des cellules NK92. Ainsi, nos études ont permis de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans la résistance des cellules du neuroblastome à l’activité cytotoxique des cellules NK dans un modèle plus représentatif de la tumeur in situ., High-risk pediatric neuroblastoma remains incurable despite intensified treatments. In patients, neuroblastoma cells evade the anti-cancer activity of Natural Killer (NK) immune cells. However, when cultured in vitro in a monolayer (2D), neuroblastoma cells become sensitive to the cytotoxic activity of NK cells, which does not reflect their resistance in tumors in situ. We hypothesize that when cultured in 3D in the form of spheroids, neuroblastoma cells could regain certain characteristics that would make them representative of tumors in situ at the immunological level. Thus, such a preclinical model could better reflect NK cell resistance and serve as a screening model for drug discovery to discover a treatment that can potentiate NK cell cytotoxicity. To answer this question, we developed a 3D cell culture system using several neuroblastoma cell lines. To this system, a 3D coculture model with a Natural Killer (NK92) cell line was set up. We have shown that neuroblastoma spheroids develop changes in the expression of certain genes that are found in patients as well as greater resistance to NK92 cells compared to monolayer cell lines. Spheroid cocultures were exposed to inhibitors of proteins involved at different levels of the epigenome to discover drugs that would sensitize neuroblastoma cells to the cytotoxic activity of NK92. A difference in drug sensitivity between spheroids and cells in 2D as well as in monoculture or coculture was observed and some compounds were identified to potentiate the activity of NK92 cells. Thus, our studies have provided a better understanding of the mechanisms involved in the resistance of neuroblastoma cells to the cytotoxic activity of NK cells in a more representative model of the tumor in situ.

Understanding the interaction between microorganisms is essential for the development of new biocontrol products. The fungus Trichoderma harzianum and the bacteria Bacillus velezensis are exploited for their antagonist activity against phytopathogens. Two coculture strategies of these two microorganisms were developed in order to determine the conditions leading to an interaction which increases the biocontrol activity of this couple, defined in terms of the production of lipopeptides by the bacteria. The culture medium essentially varies between these two strategies. The two media differ depending on the availability of nutrients for the microorganisms. In the medium where Bacillus and Trichoderma have all the necessary elements for their growth, the bacteria thrives at the expense of the fungus thanks to its faster growth rate and the production of antifungal lipopeptides. Sequential inoculation of Trichoderma followed by Bacillus solved these problems preventing the coexistence of the two microorganisms. However, in all of these approaches, the presence of Trichoderma did not influence the production of lipopeptides by B. velezensis and consequently its activity in biocontrol. The effect on the production of these NRPs is most noticeable in a minimal medium designed to impose a nutritional dependence between Bacillus and Trichoderma. The bacteria's requirement for a nitrogen source provided by T. harzianum, mainly in the form of peptides and amino acids, allows them to coexist in coculture. The physical presence of the fungus inhibits the production of lipopeptides, but the presence of its supernatant promotes it. The molecular dialogue between the Trichoderma - Bacillus couple needs to be further deciphered in order to exploit it in agricultural applications.; La compréhension de l’interaction entre les microorganismes est primordiale pour le développement de nouveaux produits de biocontrôle. Le champignon Trichoderma harzianum et la bactérie Bacillus velezensis sont exploités pour leur potentiel dans la lutte contre les phytopathogènes. Deux stratégies de coculture de ces deux microorganismes sont mises au point afin de déterminer les conditions menant à une interaction qui augmente l’activité de biocontrôle de ce couple, définie en termes de production de lipopeptides par la bactérie. Le milieu de culture varie essentiellement entre ces deux stratégies. Les deux milieux varient en fonction de la disponibilité de nutriments pour les microorganismes. Dans un milieu riche, où Bacillus et Trichoderma disposent de tous les éléments nécessaires à leur croissance, la bactérie se développe au dépriment du champignon grâce à son rythme de croissance plus rapide et à la production des lipopeptides antifongiques. L’inoculation séquentielle de Trichoderma suivi par Bacillus permet de résoudre ces problèmes empêchant la coexistence des deux microorganismes. Toutefois, dans toutes ces approches, la présence de Trichoderma n’a pas influencé la production de lipopeptides par B. velezensis GA1 et conséquemment son activité en biocontrôle. L’effet sur la production de ces NRPs est plus remarqué dans un milieu minimum conçu pour imposer une dépendance nutritionnelle entre Bacillus et Trichoderma. Le requis de la bactérie d’une source d’azote produite par T. harzianum, principalement sous forme de peptides et d’acides aminés, leur permet de coexister en coculture. La présence physique du champignon inhibe la production de lipopeptides mais la présence de son surnageant la promeut. Le dialogue moléculaire entre le couple Trichoderma – Bacillus requiert d’être décrypté davantage afin de l’exploiter dans des applications agricoles.

Ciguatera fish poisoning (CFP) is a seafood poisoning occurring after contaminated fish fleshes ingestion containing toxins called « ciguatoxines » (CTXs). This illness, originating from tropical and subtropical areas, is an economic and health problems which becomes substantial in relation to international tropical fishes export and tourism development, as well as global warming rise. Those factors contribute to CFP sprouting in non-endemic temperate climate regions which were not until then concerned by CFP. Economic and health stakes of CFP are important since no reliable and ready-to-use detection system for CTXs in fishes have been developed, along with no relevant cure has been established to treat CFP.Pruritus, medical term refer to itch, is a clinical sign usually associated to skin diseases which strongly alter patients’ quality of life. Last decades, several studies allowed to better understand pruritus pathophysiology. Interestingly, people suffering from CFP frequently present pruritus, hence designation “La Gratte” or “La Gratel (le)” employed in endemic areas.The aim of these works was to study cellular and molecular mechanisms of CTXs at the root of neurological cutaneous troubles occurring in CFP. Here, we evaluated CTXs effects on in vitro model composed of sensory neurons cocultived with primary keratinocytes, quantifying neuropeptides known to be involved in pruritus. Compiling knowledges about CFP and pruritus pathophysiology, some antagonists were tested to neutralize CTXs-mediated neuropeptide release. To deal with signaling pathways in depth of neuropeptide exocytosis induced by CTXs, mechanism known to be accurately regulated by calcium homeostasis, calcium imaging experiments were performed.Results obtained in this project confirm the use of such a model to elucidate cellular mechanism of CFP pruritus, but also constitute an alternative in vitro tool to study chemicals inducing abnormal cutaneous senses. Among antagonists tested, one stands out from the crowd and was proved to be effective to inhibit CTXs-evoked effects studied. Those originals results, collected with antagonist of pruritus mediator, show new and promiscuous therapeutic prospects for future health concern.; La ciguatéra est une forme d’intoxication faisant suite à l’ingestion de poissons contaminés par des toxines appelées « ciguatoxines ». Cette intoxication endémique des régions tropicales est un problème économique et de santé non négligeable qui tend à prendre de plus en plus d’ampleur. L’essor du tourisme, le réchauffement climatique et la hausse des exportations internationales de poissons tropicaux favorisent l’expansion de la ciguatéra aux parties du globe au climat tempéré, jusqu’alors peu concernées par cette maladie. Les enjeux thérapeutiques et économiques de la ciguatéra sont de taille puisqu’il n’existe aucun moyen rapide et fiable de détecter un poisson contaminé et qu’aucun traitement efficace permettant sa prise en charge n’a actuellement été établi.Le prurit, terme médical désignant les démangeaisons est un symptôme notamment associé aux maladies de peau qui impacte grandement la qualité de vie des patients qui en souffrent.Ces dernières décennies, de nombreuses études scientifiques ont permis de mieux comprendre sa physiopathologie. Le prurit est un symptôme fréquemment observé chez les personnes atteintes de ciguatéra, d’où l’appellation « la Gratte », souvent employée pour faire référence à la pathologie.Dans le but d’étudier les mécanismes cellulaires à l’origine du prurit et des autres troubles sensoriels cutanés survenant lors de la ciguatéra, nous avons étudié l’effet des ciguatoxines sur un modèle in vitro de neurones sensoriels cocultivés avec des kératinocytes. Nous avons mis en évidence la libération dans le surnageant des neuropeptides de l'inflammation neurogène, SP et CGRP. L'effet d'antagonistes sélectionnés a été testé afin mettre en évidence les médiateurs impliqués dans la libération de neuropeptides. Par ailleurs, la signalisation cellulaire sous-jacente de cette sécrétion de neuropeptides a été étudiée par des expériences d’imagerie calcique réalisées sur neurones et kératinocytes.Les résultats obtenus valident notre coculture en tant que modèle de choix pour l’étude in vitro des mécanismes cellulaires, et plus généralement, dans les troubles neurocutanés impliqués dans le prurit ciguatérique. Parmi les antagonistes testés, une molécule s’est avérée particulièrement intéressante pour inhiber les effets constatés de la toxine. Ces résultats originaux, obtenus avec l’antagoniste d’un médiateur du prurit, présentent une perspective thérapeutique nouvelle et prometteuse, pour répondre à un enjeu de santé publique futur.

An hybrid bone substitute, based on a specific biomaterial (scaffold) and living cells, was studied, developed with a tissue engineered method and characterized. It should meet the expectations of the maxillofacial surgery : a standard process which could fit with the complex geometries of each patient’s bone mass loss, a flexible shape with an easy handling, a prevascularization and a sufficient mechanical cohesion. A sheet-like shape was thus designed and developed in a specific flat cell culture chamber, with a monolayer of calcium phosphate granules as a scaffold. After both biological and mechanical full characterizations with a cell line, the process was adapted to a coculture of human primary cells (stem and endothelial cells). Relevant differentiation and prevascularization were highlighted but the mechanical cohesion could be noticed as too low to ensure an easy handling during the surgery. The last part of this thesis project was thus the set-up of a device for electrospun polymer fibers in order to use them as a new scaffold. The production of these materials was efficiently performed for several polymers. The differentiation potential for bone and tendon lineages was studied and compared to other scaffolds from national and international collaborations. The application of mechanical solicitations to the substitutes during cellculture was also studied., Un substitut osseux hybride, composé d’un biomatériau support (scaffold) et de cellules vivantes, a été étudié, développé par la méthode d’ingénierie tissulaire et caractérisé. Il devait répondre aux attentes spécifiques de la chirurgie maxillofaciale : un protocole standard pouvant s’adapter aux géométries complexes des défauts osseux de chaque patient, une forme souple et manipulable, une pré-vascularisation et une cohésion mécanique suffisante. Une forme de feuillet fin et plat a ainsi été définie et développée au sein d’une chambre de culture parallélépipédique spécifique, en utilisant une monocouche de granules de phosphate de calcium comme support. Après une caractérisation biologique et mécanique complète à partir d’une lignée cellulaire, le procédé a été validé puis transposé à une coculture de cellules primaires humaines (cellules souches et endothéliales). La bonne différenciation et la pré-vascularisation ont été constatées mais le maintien mécanique pouvait être considéré comme insuffisant pour assurer une manipulation en cours d’opération chirurgicale. La dernière partie de ce travail de thèse a donc consisté dans la mise en place d’un montage de production de fibres électrospinnées et leur utilisation comme nouveau support de culture. La formation de ces matériaux a été rendue opérationnelle de façon optimale pour différents polymères. Leur potentiel en tant que scaffold favorisant la différenciation en os ou en tendon a été vérifié et comparé à d’autres matériaux fibreux obtenus dans le cadre de collaborations nationales et internationales. La faisabilité de l’application de sollicitations mécaniques aux substituts en cours de culture a également été étudiée.

The development of reliable and predictive in vitro methods is a real challenge. Indeed, the demand for alternative methods to animal experimentation has been growing in recent years due to the introduction of legislation limiting the use of these models in vivo by ethical considerations. Moreover, this need was amplified by regulations such as the European REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals) requiring the safety validation of many substances. However, the conventional in vitro model consisting in a simple cell culture monolayer in Petri dishes does not preserve the initial properties of these cells and does not mimic the conditions of the cellular environment and organs in vivo. The development of alternative in vitro predictive methods is crucial especially to mimic the working of two organs: the intestine and liver. Indeed, these two organs are involved in the process of Absorption, Distribution, Metabolism and Excretion (ADME) of most xenobiotics ingested.We propose in this thesis to test the feasibility of one of these in vitro alternative methods allowing the association between an intestinal barrier and the dynamic culture of hepatic cells in microsystems in a device called IIDMP (Integrated Dynamic Insert in a Microfluidic Platform). We tested the influence of the flow of culture and possible interactions between intestinal and liver cells on the function and metabolic activity of these two cell types.Then, we demonstrated that : - This device is reliable in terms of global functionality (fluid, robustness ...).- This device did not injury the integrity of the cell line and primary cells.- The use of this device has many advantages when compared with the use of conventional in vitro models, especially with cells line.- The use of this device highlights phenomena of interaction between hepatic and intestinal cells as an increase of the CYP1A2 activity of HepG2 C3A and human primary hepatocytes., Le développement de méthodes in vitro fiables et prédictives représente à l’heure actuelle un véritable défi. En effet, la demande en méthodes alternatives à l’expérimentation animale n’a cessé de croître ces dernières années du fait de la mise en place de législations limitant par considérations éthiques l’utilisation de ces modèles in vivo. De plus, ce besoin a été renforcé par le règlement européen REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals) imposant aux industriels de valider l’innocuité de nombreuses substances déjà commercialisées. Toutefois, les modèles in vitro classiques consistant en la culture simple de cellules en monocouche dans des boîtes de Petri ne permettent pas de conserver les propriétés initiales de ces cellules et de retranscrire les conditions et l’environnement cellulaire des organes in vivo. Le développement de méthodes alternatives in vitro prédictives s’avèrent donc crucial en particulier pour mimer le fonctionnement de deux organes : l’intestin et le foie. En effet, ces deux organes sont largement impliqués dans les processus d’Absorption, Distribution, Métabolisme et Excrétion (ADME) de la plupart des xénobiotiques ingérés. C’est pour ces raisons que nous avons testé la faisabilité de l’une de ces méthodes in vitro alternative permettant d’associer une barrière intestinale à la culture dynamique de cellules hépatiques au sein de microsystèmes dans le cadre de ce doctorat. Cette coculture est effectuée au sein du dispositif appelé IIDMP (Integrated Insert in a Dynamic Microfluidic Platform). Nous avons décidé de tester d’une part l’influence de la culture dynamique et d’autre part d’éventuelles interactions entre les cellules intestinales et hépatiques sur la fonctionnalité et l’activité métabolique de ces deux types cellulaires. Les résultats obtenus durant ce doctorat ont permis d’atteindre 4 objectifs :- Développer un dispositif fiable en termes de fonctionnalité (fluidique, robustesse…).- Mettre en évidence l’innocuité du dispositif lorsque des cellules de lignée et primaires y étaient cultivées.- Démontrer les avantages de l’utilisation de ce dispositif comparativement à l’utilisation de modèles classiques in vitro, en particulier avec des cellules de lignée.- Démontrer que l’utilisation de ce dispositif permettait de mettre en évidence des phénomènes d’interactions entre cellules intestinales et hépatiques notamment sur l’activité du CYP1A2 des hépatocytes qu’ils soient issus d’une lignée ou de cultures primaires.

Une partie des travaux a été réalisée dans le cadre du programme européen Fecund (KBBE.2012.1.3-04); Beyond being a pipe between ovary and uterus, the oviduct is an active player in different aspects of early reproductive processes, in particular in the transport of embryos to the site of implantation and the regulation of its early development. Different studies evidenced a communication between oviduct and early embryo at the molecular and functional levels. Since the study of these interactions is difficult in vivo, different in vitro systems have been developed to mimic the maternal milieu during early development. These systems allowed to confirm the action of the cells on the quality of early development (blastocyst rate and viability). In turn, the embryos are producing signals that are able to modify and adapt the activity of maternal cells.; Plus qu’un simple conduit, l’oviducte joue un rôle actif dans différents mécanismes de la reproduction et, en particulier, dans la régulation du développement du jeune embryon et son transport vers le site d’implantation. Plusieurs études ont mis en évidence l’existence de communications entre l’oviducte et les embryons préimplantatoires au niveau fonctionnel et moléculaire. L’étude de ces interactions étant délicate in vivo, de nombreux travaux s’appuient sur des systèmes in vitro mimant le milieu maternel. Ces différentes approches ont permis de mettre en évidence une action des cellules sur la qualité du développement embryonnaire (taux et viabilité des blastocystes). En retour, les embryons en développement émettent des signaux qui modulent l’activité des cellules maternelles.

162 ref. * INRA, Centre de Recherche d'Orléans, URD, Ardon 45160 Olivet (FRA) Diffusion du document : INRA, Centre de Recherche d'Orléans, URD, Ardon 45160 Olivet (FRA) Diplôme : Dr. d'Université

23 ref. *INRA, Documentation, Orleans Diffusion du document : INRA, Documentation, Orleans Diplôme : DUT

La cochenille (#Phenoccocus manihotis$) et la mosaïque africaine du manioc (MAM) sont des agents biotiques pouvant réduire considérablement le rendement du manioc en culture pure. Le comportement du manioc vis-à-vis de ces agents biotiques est très mal connu. On sait seulement que certains facteurs comme les techniques culturales peuvent être utilisées avec facilité et succès pour limiter les dégâts occasionnés par les agents biotiques. Nous avons recherché les meilleures dates de plantation du manioc en association avec le maïs qui pourraient réduire le risque d'attaque parasitaire. Il apparaît que le manioc semé 20 jours après le maïs est moins attaqué par les cochenilles et la mosaïque africaine. (Résumé d'auteur)