Analyse de l'impact de Parvimonas micra sur les cellules coliques de l'hôte

Analysis of Parvimonas micra’s impact on host colonic cells

• Auteur / Autrice : Emma Bergsten
• Direction : Iradj Sobhani, Philippe Sansonetti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie et recherche clinique
• Date : Soutenance le 02/09/2020
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : EA 7375 EC2M3 (Créteil)
• Jury : Président / Présidente : Pascale Fanen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Iradj Sobhani, Philippe Sansonetti, Muriel Thomas, Benoit Chassaing, Hélène Bierne, Harry Sokol
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Muriel Thomas, Benoit Chassaing

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer colorectal

Cancérogenèse

Mots clés libres

Carcinogenèse

Methylation de l'ADN

Métagénomique

Microbiote intestinal

Cancer colorectal

Cellules primaires

Gut microbial

Metagenomic

Primary cells

DNA methylation

Carcinogenesis

Colorectal cancer

Résumé

Le cancer colorectal (CCR) est le troisième cancer en fréquence et le second en mortalité à travers le monde. Cette maladie multifactorielle est définie par la présence d’une tumeur d’origine épithéliale colique ou rectale se développant sur plusieurs années et caractérisée par une accumulation progressive d’anomalies génétiques et épigénétiques dans les cellules transformées. La majorité des CCR est d’origine sporadique, suggérant le rôle prépondérant de l’environnement dans la carcinogenèse. L’essor des technologies de séquençage à haut débit a mis en évidence une modification en abondance et en diversité du microbiote intestinal chez les individus atteints de CCR par rapport à des individus sains ; ce déséquilibre est appelé dysbiose. L’objectif de ce travail a été d’analyser l’implication du microbiote intestinal dans l’initiation et/ou la promotion du CCR. Nos travaux ont mis en évidence un enrichissement en bactéries du microbiote oral dans les selles et associé au tissu colique de patients atteints de CCR. Un sous type de Parvimonas micra (P. micra), bactérie GPAC (Gram positive anaerobie cocci) commensale du microbiote oral, était l’un des taxons le plus enrichi dès les stades précoces de la carcinogenèse. La caractérisation d'une vingtaine d'isolats cliniques de P. micra a révélé deux groupes phylogénétiques se distinguant par la séquence de leur ADNr 16S et des différences phénotypiques (hémolyse, protéines de surface et capacité d’adhésion aux cellules épithéliales coliques) entre les souches. Le développement d’un modèle de co-culture entre cette bactérie et des cellules primaires coliques humaines en monocouche cellulaire différentiée a permis d’explorer l’impact de P. micra sur certaines fonctions cellulaires. P. micra n'a pas eu d'effet sur la prolifération cellulaire ou la survenue de cassures doubles brins d’ADN dans les cellules humaines alors qu’une diminution de certaines cytokines secrétées par les cellules et une augmentation de la méthylation globale de l’ADN ont été observées. Nous avons ainsi montré que P. micra modifiait la méthylation de l’ADN des cellules coliques primaires humaines in vitro. Chez les patients CCR, la présence de P. micra dans les selles et associé aux tissus coliques ont été corrélées à un score CMI (cumulative methylation index) positif, basé sur la méthylation des promoteurs d’un anti oncogène, WIF1, et de deux gènes de neuromédiateurs PENK et NPY à partir de l’ADN circulant dans le sang. Ces résultats ouvrent des perspectives sur les mécanismes impliquant le microbiote intestinal dans la carcinogenèse colorectale.

Colorectal cancer (CRC) is the third most common and the second deadly cancer worldwide. CRC is a multifactorial disease characterised by an epithelial colonic or rectal tumour developing over several years due to a progressive accumulation of genetic and epigenetic abnormalities in transformed cells. The majority of CRC is sporadic suggesting the predominant role of the environment in carcinogenesis. The advent of high-throughput sequencing technologies has demonstrated a change in the abundance and diversity of intestinal microbiota in individuals with CRC as compared to healthy individuals; such disequilibrium is called dysbiosis. The aim of this work was to analyse the involvement of the intestinal microbiota in the initiation and/or promotion of the CRC. Our work demonstrated an enrichment of oral bacteria in feces and associated with colonic tissue of patients with CRC. A subtype of Parvimonas micra (P. micra), a GPAC (Gram positive anaerobic cocci) bacterium belonging to the oral microbiota, was one of the most enriched even at the onset of carcinogenesis. Characterisation of twenty clinical isolates of P. micra revealed two phylogenetic groups differing by the sequence of their 16S rDNA and such phenotypic traits as haemolysis, surface proteins and capacity to adhere to colonic epithelial cells. The development of a co-culture model between this bacterium and primary human colonic cells cultivated as a differentiated monolayer was used to investigate the impact of P. micra on host cells. P. micra had no effect on cell proliferation or the occurrence of double-stranded DNA breaks, caused a decrease in some cytokines secreted by epithelial cells and an increase in overall DNA methylation. Thus, P. micra induces DNA methylation in primary human colonic cells in vitro. In CRC patients, the presence of P. micra in feces and associated with colonic tissue was correlated with a positive CMI (cumulative methylation index) based on the methylation of the promoters of the WIF1, PENK and NPY carcinogenesis genes in blood circulating DNA. These results open perspectives on mechanisms involving microbiota in colorectal carcinogenesis.