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National audience; La levure Candida albicans est un pathogène opportuniste retrouvée dans la flore commensale de 80% de la population. Elle est l’agent d’un grand nombre d’infections digestives et gynécologiques appelées candidoses. La prise d’antifongique, bien qu’efficace, peut entrainer une dysbiose favorable à une récidive ultérieure. Lactobacillus rhamnosus Lcr35® est un probiotique dont les propriétés antimicrobiennes, notamment anti-C. albicans, ont été démontrées à la fois in vitro et lors d’essais cliniques. Cependant, les mécanismes moléculaires expliquant ces propriétés n’ont pas encore été décrits. L’objectif de ma thèse est d’identifier ces mécanismes en utilisant un modèle in vivo physiologiquement proche de l’Homme, le ver Caenorhabditis elegans.Ce nématode modèle sera présenté suivi des différentes stratégies expérimentales mises en œuvre : (i) l’étude du temps de vie en présence du probiotique ou du pathogène, (ii) l’étude des effets préventifs et curatifs du probiotique vis-à-vis d’une infection fongique puis (iii) des études omiques (transcriptomique et métabolomique).Les premiers résultats ont mis en évidence que Lcr35® induit un effet positif sur la durée de vie de C. elegans à l’inverse de C. albicans qui induit un effet négatif. De plus, un effet protecteur du probiotique vis-à-vis d’une infection à C. albicans est observé. En effet, en présence de Lcr35®, le nématode résiste à l’infection et voit son temps de vie augmenter. En perspective, une étude transcriptomique de la réponse globale du ver à l’administration du probiotique et/ou du pathogène est envisagée dans le but d’identifier les mécanismes moléculaires responsables des effets observés.

Natural products have always been a successful source of new drugs. Nowadays, the health sector (animal and human) is still looking for new compounds from natural resources, especially those which can exhibit a beneficial effect on the biological processes involved in the age-related affections (which have become a public health issue). The plants have already been investigating for this application. However, other natural resources, such as the microbial diversity, remain unexplored for the bioactivity of their compounds. The non-pathogenic microorganisms, especially those that can be found in fermented foods and drinks, could be considered as an interesting and innovative source of new metabolites that could exhibit beneficial effects. Among those fermented foods, the raw-milk cheese appears to have a great potential, as a source of new compounds, due to its rich microbial diversity. An innovative strategy was developed in this thesis with the aim of discovering new bioactive metabolites in a raw goat milk cheese. Several cheese extracts were obtained via an extraction method, which efficacity has been validated. The effect of the extracts on aging has been determined on in vitro and on in vivo models. Their impacts on the longevity of the nematode Caenorhabditis elegans, and on its survival on an oxidative medium have been evaluated. Some extracts (freeze-dried cheese, apolar extract and three aqueous extracts) have demonstrated beneficials effects during these experiments. Moreover, two signalling pathways (DAF-2/ILR pathway and p38 MAPK pathway) were identified to be involved in the mechanisms of action of the extracts. In parallel, two extracts (apolar extract and an aqueous extract) demonstrated a capacity to reduce the ROS production in human leukocytes. Finally, the study of the chemical composition of the bioactive extracts has begun, with the aim of determining the compounds that could be responsible of the biological activity and deserve to be isolated and studied. All the results obtained during this thesis are promising. The study of the chemical composition of the extracts will be pursued, as well as the study of their biological activity, especially on other in vitro and in vivo models more specific to aging., Depuis toujours, l’Homme a eu recours à la nature pour subvenir à ses besoins. Aujourd’hui encore, le secteur de la santé (animale et humaine) s’intéresse aux ressources naturelles pour découvrir des principes actifs originaux permettant de développer de nouveaux traitements. Ce secteur est notamment à la recherche de nouvelles molécules pouvant lutter contre les processus biologiques impliqués dans les affections liées au vieillissement, qui induisent une problématique de santé publique. Bien que la bioressource végétale ait été la plus étudiée pour ses propriétés pharmacologiques, d’autres ressources naturelles restent à explorer, telle que la bioressource microbienne. Les microorganismes non pathogènes, notamment ceux régulièrement consommés au travers des aliments et boissons fermentés, représentent une source intéressante de métabolites potentiellement actifs sur ces processus. Parmi ces aliments, le fromage au lait cru présente un fort potentiel grâce à la richesse de sa biodiversité microbienne. Une stratégie innovante a été développée au cours de cette thèse pour rechercher des métabolites bioactifs dans un caillé lactique caprin. Cette stratégie a permis l’obtention de plusieurs extraits de fromage, à l’aide d’une méthode d’extraction dont l’efficacité a été validée. Le criblage de l’effet des extraits sur le vieillissement a ensuite été réalisé à l’aide de modèles biologiques in vitro et in vivo. Leurs impacts sur la longévité du modèle Caenorhabditis elegans et sur sa survie sur un milieu oxydant ont notamment été évalués. Plusieurs des extraits (fromage lyophilisé, extrait apolaire, 3 extraits aqueux différents) ont par ailleurs montré des effets bénéfiques au cours de ces expériences. Les voies biologiques impliquées dans l’action des extraits ont également pu être identifiées (voie DAF-2/ILR et voie p38 MAPK). En parallèle, deux extraits (extrait apolaire et un des extraits aqueux) ont induit une diminution de la production de radicaux libres dans un modèle de leucocytes humains. Enfin, l’étude de la composition des extraits ayant présenté des résultats bénéfiques a débuté, avec pour objectif de cibler, parmi toutes les molécules les composant, celles pouvant être porteuses de l’activité biologique. L’ensemble des résultats obtenus est prometteur, et encourage à poursuivre les études de la composition des extraits issus du fromage ainsi que de leurs activités biologiques, notamment sur des modèles plus spécifiques du vieillissement.

Antibiotics and antifungals are one of the greatest discoveries of medicine and have helped save millions of lives. However, their effectiveness is threatened by the adaptation of microorganisms that become resistant. This phenomenon is particularly related to the abnormally high consumption of antimicrobial molecules, especially in France. Even though these resistances are mainly acquired by bacteria, pathogenic yeasts such as the genus Candida do not escape the rule. Therefore, the scientific community and health services must implement as soon as possible alternatives to traditional drugs. Among these alternatives, the use of probiotic microorganisms whose antifungal potential has already been demonstrated using preclinical models (cell cultures, laboratory animals) and clinical studies is particularly promising. This is the case of the Live Biotherapeutic Microorganism Lactobacillus rhamnosus Lcr35® strain whose anti-C. albicans has been demonstrated in previous work but failed to describe the mechanisms of action. Understanding them has become a strategic need for the development of new treatments for humans.An innovative experimental approach, using the nematode model Caenorhabditis elegans, has been implemented. The aim was to simulate a fungal infection and treat it with Lcr35® using preventive and curative approaches. These were followed by means of tests of longevity and survival of the host, by the study of its transcriptome (in a targeted and global way), all in connection with the follow-up of the activity of a factor transcription, DAF-16. We thus demonstrated that Lcr35® induced a significantly increased survival of the host, including after infection by Candida. The analysis of the transcriptome of C. elegans and the use of mutant strains showed the involvement of the p38 MAPK and DAF-2 / DAF-16 signaling pathways, pathways involved in longevity and pathogen control. Also, in vitro Caco-2 intestinal cell assays showed significant inhibition of pathogen growth and adhesion by Lcr35®. These results suggest that the bacterium Lcr35® has a direct action on the pathogen causing its death but also by modulating the transcriptional response of the host via highly conserved signaling pathways. Further study, targeting the host metabolome, would allow a better understanding of the mechanisms and adapt the industrial design of LBM according to the therapeutic target., Les antibiotiques et antifongiques constituent une des plus grandes découvertes de la médecine et ont participé à sauver des millions de vie. Cependant, leur efficacité est menacée du fait de l’adaptation des microorganismes qui deviennent résistants à leurs actions. Ce phénomène est en particulier lié à la consommation anormalement élevée de molécules antimicrobiennes, notamment en France. En dépit du fait que ces résistances soient acquises majoritairement par des bactéries, les levures pathogènes comme le genre Candida n’échappent pas à la règle. Dès lors, la communauté scientifique et les services de santé doivent mettre en place au plus vite des alternatives aux médicaments traditionnels. Parmi ces alternatives, l'utilisation de microorganismes probiotiques dont le potentiel antifongique a déjà été démontré à l'aide de modèles précliniques (cultures cellulaires, animaux de laboratoire) et d'études cliniques est prometteuse. Ceci est notamment le cas du Live Biotherapeutic Microorganism Lactobacillus rhamnosus Lcr35® dont l’activité anti-C. albicans a été prouvée lors de travaux précédents sans toutefois parvenir à décrire les mécanismes d’actions. Les comprendre est devenu un besoin stratégique pour le développement de nouveaux traitements pour l'homme.Une approche expérimentale innovante, utilisant le modèle nématode Caenorhabditis elegans, a été mise en œuvre. Celle-ci visait à simuler une infection fongique et à évaluer l’effet de Lcr35® par des approches préventive et curative. Les impacts ont été suivis au moyen de tests de longévité et de survie de l’hôte ainsi que par l’étude de son transcriptome (de manière ciblée et globale), le tout en lien avec le niveau d’activité d’un facteur de transcription central, DAF-16. Nous avons ainsi démontré que Lcr35® induisait une survie significativement augmentée de l’hôte y compris après infection par Candida. L’analyse du transcriptome de C. elegans et l’utilisation de souches mutantes ont montré l’implication des voies de signalisations p38 MAPK et DAF-2/DAF-16 impliquées dans la longévité et la lutte anti-pathogène. De plus, des tests in vitro sur cellules intestinales Caco-2 ont montré une inhibition significative de la croissance et de l’adhésion du pathogène par Lcr35®. Ces résultats suggèrent que la bactérie Lcr35® a une action directe sur le pathogène en entraînant sa mort, mais également en modulant la réponse transcriptionnelle de l’hôte via des voies de signalisation hautement conservées. Une étude plus approfondie, ciblant notamment le métabolome de l’hôte permettrait une compréhension plus fine des mécanismes afin d’adapter le criblage et la conception industrielle de LBM selon la cible thérapeutique.

Antibiotics and antifungals are one of the greatest discoveries of medicine and have helped save millions of lives. However, their effectiveness is threatened by the adaptation of microorganisms that become resistant. This phenomenon is particularly related to the abnormally high consumption of antimicrobial molecules, especially in France. Even though these resistances are mainly acquired by bacteria, pathogenic yeasts such as the genus Candida do not escape the rule. Therefore, the scientific community and health services must implement as soon as possible alternatives to traditional drugs. Among these alternatives, the use of probiotic microorganisms whose antifungal potential has already been demonstrated using preclinical models (cell cultures, laboratory animals) and clinical studies is particularly promising. This is the case of the Live Biotherapeutic Microorganism Lactobacillus rhamnosus Lcr35® strain whose anti-C. albicans has been demonstrated in previous work but failed to describe the mechanisms of action. Understanding them has become a strategic need for the development of new treatments for humans.An innovative experimental approach, using the nematode model Caenorhabditis elegans, has been implemented. The aim was to simulate a fungal infection and treat it with Lcr35® using preventive and curative approaches. These were followed by means of tests of longevity and survival of the host, by the study of its transcriptome (in a targeted and global way), all in connection with the follow-up of the activity of a factor transcription, DAF-16. We thus demonstrated that Lcr35® induced a significantly increased survival of the host, including after infection by Candida. The analysis of the transcriptome of C. elegans and the use of mutant strains showed the involvement of the p38 MAPK and DAF-2 / DAF-16 signaling pathways, pathways involved in longevity and pathogen control. Also, in vitro Caco-2 intestinal cell assays showed significant inhibition of pathogen growth and adhesion by Lcr35®. These results suggest that the bacterium Lcr35® has a direct action on the pathogen causing its death but also by modulating the transcriptional response of the host via highly conserved signaling pathways. Further study, targeting the host metabolome, would allow a better understanding of the mechanisms and adapt the industrial design of LBM according to the therapeutic target.; Les antibiotiques et antifongiques constituent une des plus grandes découvertes de la médecine et ont participé à sauver des millions de vies. Cependant, leur efficacité est menacée du fait de l’adaptation des microorganismes qui deviennent résistants à leurs actions. Ce phénomène est en particulier lié à la consommation anormalement élevée de molécules antimicrobiennes, notamment en France. En dépit du fait que ces résistances soient acquises majoritairement par des bactéries, les levures pathogènes comme le genre Candida n’échappent pas à la règle. Dès lors, la communauté scientifique et les services de santé doivent mettre en place au plus vite des alternatives aux médicaments traditionnels. Parmi ces alternatives, l’utilisation de microorganismes probiotiques dont le potentiel antifongique a déjà été démontré à l’aide de modèles précliniques (cultures cellulaires, animaux de laboratoire) et d’études cliniques est prometteuse. Ceci est notamment le cas du Live Biotherapeutic Microorganism Lactobacillus rhamnosus Lcr35® dont l’activité anti-C. albicans a été prouvée lors de travaux précédents sans toutefois parvenir à décrire les mécanismes d’actions. Les comprendre est devenu un besoin stratégique pour le développement de nouveaux traitements pour l’homme.Une approche expérimentale innovante, utilisant le modèle nématode Caenorhabditis elegans, a été mise en œuvre. Celle-ci visait à simuler une infection fongique et à évaluer l’effet de Lcr35® par des approches préventive et curative. Les impacts ont été suivis au moyen de tests de longévité et de survie de l’hôte ainsi que par l’étude de son transcriptome (de manière ciblée et globale), le tout en lien avec le niveau d’activité d’un facteur de transcription central, DAF-16. Nous avons ainsi démontré que Lcr35® induisait une survie significativement augmentée de l’hôte y compris après infection par Candida. L’analyse du transcriptome de C. elegans et l’utilisation de souches mutantes ont montré l’implication des voies de signalisations p38 MAPK et DAF-2/DAF-16 impliquées dans la longévité et la lutte anti-pathogène. De plus, des tests in vitro sur cellules intestinales Caco-2 ont montré une inhibition significative de la croissance et de l’adhésion du pathogène par Lcr35®. Ces résultats suggèrent que la bactérie Lcr35® a une action directe sur le pathogène en entraînant sa mort, mais également en modulant la réponse transcriptionnelle de l’hôte via des voies de signalisation hautement conservées. Une étude plus approfondie ciblant notamment le métabolome de l’hôte permettrait une compréhension plus fine des mécanismes afin d’adapter le criblage et la conception industrielle de LBM selon la cible thérapeutique.

Antibiotics and antifungals are one of the greatest discoveries of medicine and have helped save millions of lives. However, their effectiveness is threatened by the adaptation of microorganisms that become resistant. This phenomenon is particularly related to the abnormally high consumption of antimicrobial molecules, especially in France. Even though these resistances are mainly acquired by bacteria, pathogenic yeasts such as the genus Candida do not escape the rule. Therefore, the scientific community and health services must implement as soon as possible alternatives to traditional drugs. Among these alternatives, the use of probiotic microorganisms whose antifungal potential has already been demonstrated using preclinical models (cell cultures, laboratory animals) and clinical studies is particularly promising. This is the case of the Live Biotherapeutic Microorganism Lactobacillus rhamnosus Lcr35® strain whose anti-C. albicans has been demonstrated in previous work but failed to describe the mechanisms of action. Understanding them has become a strategic need for the development of new treatments for humans.An innovative experimental approach, using the nematode model Caenorhabditis elegans, has been implemented. The aim was to simulate a fungal infection and treat it with Lcr35® using preventive and curative approaches. These were followed by means of tests of longevity and survival of the host, by the study of its transcriptome (in a targeted and global way), all in connection with the follow-up of the activity of a factor transcription, DAF-16. We thus demonstrated that Lcr35® induced a significantly increased survival of the host, including after infection by Candida. The analysis of the transcriptome of C. elegans and the use of mutant strains showed the involvement of the p38 MAPK and DAF-2 / DAF-16 signaling pathways, pathways involved in longevity and pathogen control. Also, in vitro Caco-2 intestinal cell assays showed significant inhibition of pathogen growth and adhesion by Lcr35®. These results suggest that the bacterium Lcr35® has a direct action on the pathogen causing its death but also by modulating the transcriptional response of the host via highly conserved signaling pathways. Further study, targeting the host metabolome, would allow a better understanding of the mechanisms and adapt the industrial design of LBM according to the therapeutic target.; Les antibiotiques et antifongiques constituent une des plus grandes découvertes de la médecine et ont participé à sauver des millions de vie. Cependant, leur efficacité est menacée du fait de l’adaptation des microorganismes qui deviennent résistants à leurs actions. Ce phénomène est en particulier lié à la consommation anormalement élevée de molécules antimicrobiennes, notamment en France. En dépit du fait que ces résistances soient acquises majoritairement par des bactéries, les levures pathogènes comme le genre Candida n’échappent pas à la règle. Dès lors, la communauté scientifique et les services de santé doivent mettre en place au plus vite des alternatives aux médicaments traditionnels. Parmi ces alternatives, l'utilisation de microorganismes probiotiques dont le potentiel antifongique a déjà été démontré à l'aide de modèles précliniques (cultures cellulaires, animaux de laboratoire) et d'études cliniques est prometteuse. Ceci est notamment le cas du Live Biotherapeutic Microorganism Lactobacillus rhamnosus Lcr35® dont l’activité anti-C. albicans a été prouvée lors de travaux précédents sans toutefois parvenir à décrire les mécanismes d’actions. Les comprendre est devenu un besoin stratégique pour le développement de nouveaux traitements pour l'homme.Une approche expérimentale innovante, utilisant le modèle nématode Caenorhabditis elegans, a été mise en œuvre. Celle-ci visait à simuler une infection fongique et à évaluer l’effet de Lcr35® par des approches préventive et curative. Les impacts ont été suivis au moyen de tests de longévité et de survie de l’hôte ainsi que par l’étude de son transcriptome (de manière ciblée et globale), le tout en lien avec le niveau d’activité d’un facteur de transcription central, DAF-16. Nous avons ainsi démontré que Lcr35® induisait une survie significativement augmentée de l’hôte y compris après infection par Candida. L’analyse du transcriptome de C. elegans et l’utilisation de souches mutantes ont montré l’implication des voies de signalisations p38 MAPK et DAF-2/DAF-16 impliquées dans la longévité et la lutte anti-pathogène. De plus, des tests in vitro sur cellules intestinales Caco-2 ont montré une inhibition significative de la croissance et de l’adhésion du pathogène par Lcr35®. Ces résultats suggèrent que la bactérie Lcr35® a une action directe sur le pathogène en entraînant sa mort, mais également en modulant la réponse transcriptionnelle de l’hôte via des voies de signalisation hautement conservées. Une étude plus approfondie, ciblant notamment le métabolome de l’hôte permettrait une compréhension plus fine des mécanismes afin d’adapter le criblage et la conception industrielle de LBM selon la cible thérapeutique.

Antibiotics and antifungals are one of the greatest discoveries of medicine and have helped save millions of lives. However, their effectiveness is threatened by the adaptation of microorganisms that become resistant. This phenomenon is particularly related to the abnormally high consumption of antimicrobial molecules, especially in France. Even though these resistances are mainly acquired by bacteria, pathogenic yeasts such as the genus Candida do not escape the rule. Therefore, the scientific community and health services must implement as soon as possible alternatives to traditional drugs. Among these alternatives, the use of probiotic microorganisms whose antifungal potential has already been demonstrated using preclinical models (cell cultures, laboratory animals) and clinical studies is particularly promising. This is the case of the Live Biotherapeutic Microorganism Lactobacillus rhamnosus Lcr35® strain whose anti-C. albicans has been demonstrated in previous work but failed to describe the mechanisms of action. Understanding them has become a strategic need for the development of new treatments for humans.An innovative experimental approach, using the nematode model Caenorhabditis elegans, has been implemented. The aim was to simulate a fungal infection and treat it with Lcr35® using preventive and curative approaches. These were followed by means of tests of longevity and survival of the host, by the study of its transcriptome (in a targeted and global way), all in connection with the follow-up of the activity of a factor transcription, DAF-16. We thus demonstrated that Lcr35® induced a significantly increased survival of the host, including after infection by Candida. The analysis of the transcriptome of C. elegans and the use of mutant strains showed the involvement of the p38 MAPK and DAF-2 / DAF-16 signaling pathways, pathways involved in longevity and pathogen control. Also, in vitro Caco-2 intestinal cell assays showed significant inhibition of pathogen growth and adhesion by Lcr35®. These results suggest that the bacterium Lcr35® has a direct action on the pathogen causing its death but also by modulating the transcriptional response of the host via highly conserved signaling pathways. Further study, targeting the host metabolome, would allow a better understanding of the mechanisms and adapt the industrial design of LBM according to the therapeutic target., Les antibiotiques et antifongiques constituent une des plus grandes découvertes de la médecine et ont participé à sauver des millions de vies. Cependant, leur efficacité est menacée du fait de l’adaptation des microorganismes qui deviennent résistants à leurs actions. Ce phénomène est en particulier lié à la consommation anormalement élevée de molécules antimicrobiennes, notamment en France. En dépit du fait que ces résistances soient acquises majoritairement par des bactéries, les levures pathogènes comme le genre Candida n’échappent pas à la règle. Dès lors, la communauté scientifique et les services de santé doivent mettre en place au plus vite des alternatives aux médicaments traditionnels. Parmi ces alternatives, l’utilisation de microorganismes probiotiques dont le potentiel antifongique a déjà été démontré à l’aide de modèles précliniques (cultures cellulaires, animaux de laboratoire) et d’études cliniques est prometteuse. Ceci est notamment le cas du Live Biotherapeutic Microorganism Lactobacillus rhamnosus Lcr35® dont l’activité anti-C. albicans a été prouvée lors de travaux précédents sans toutefois parvenir à décrire les mécanismes d’actions. Les comprendre est devenu un besoin stratégique pour le développement de nouveaux traitements pour l’homme.Une approche expérimentale innovante, utilisant le modèle nématode Caenorhabditis elegans, a été mise en œuvre. Celle-ci visait à simuler une infection fongique et à évaluer l’effet de Lcr35® par des approches préventive et curative. Les impacts ont été suivis au moyen de tests de longévité et de survie de l’hôte ainsi que par l’étude de son transcriptome (de manière ciblée et globale), le tout en lien avec le niveau d’activité d’un facteur de transcription central, DAF-16. Nous avons ainsi démontré que Lcr35® induisait une survie significativement augmentée de l’hôte y compris après infection par Candida. L’analyse du transcriptome de C. elegans et l’utilisation de souches mutantes ont montré l’implication des voies de signalisations p38 MAPK et DAF-2/DAF-16 impliquées dans la longévité et la lutte anti-pathogène. De plus, des tests in vitro sur cellules intestinales Caco-2 ont montré une inhibition significative de la croissance et de l’adhésion du pathogène par Lcr35®. Ces résultats suggèrent que la bactérie Lcr35® a une action directe sur le pathogène en entraînant sa mort, mais également en modulant la réponse transcriptionnelle de l’hôte via des voies de signalisation hautement conservées. Une étude plus approfondie ciblant notamment le métabolome de l’hôte permettrait une compréhension plus fine des mécanismes afin d’adapter le criblage et la conception industrielle de LBM selon la cible thérapeutique.