Etude des interactions du microbiote intestinal avec le récepteur de l’immunité innée NOD2 dans la maladie de Crohn et le cancer colorectal

Interactions between intestinal microbiota and innate immunity receptor NOD2 in Crohn disease and colorectal cancer

• Auteur / Autrice : Aurélie Couturier-Maillard
• Direction : Mathias Chamaillard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 06/09/2012
• Etablissement(s) : Lille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Consortiums microbiens

Protéine adaptatrice de signalisation NOD2

Tumeurs colorectales

Dissertations universitaires

Maladie de Crohn

Microflore

Cancer colorectal

Maladie de Crohn

Mots clés libres

Maladie de Crohn

Cancer du côlon

NOD2

Microflore

Dysbiose

Neoplasms, Colorectal

Crohn's disease

Résumé

Pathologie multifactorielle, la maladie de Crohn pourrait être la conséquence de facteurs environnementaux, génétiques et impliquerait également une dérégulation de la réponse immunitaire vis-à-vis du microbiote intestinal. En effet, des variations qualitatives et quantitatives du microbiote intestinal ont pu être mises en évidence chez les patients atteints de cette pathologie. Dysbiose également observée dans le cancer colorectal dont le risque de développement est doublé chez les patients atteints de maladie de Crohn.Dans cette étude, nous nous sommes intéressés au rôle du récepteur de l’immunité innée NOD2, dont les polymorphismes génétiques prédisposent à la maladie de Crohn ainsi qu’à l’influence du microbiote intestinal dans l’établissement de colites et du cancer colorectal.Un modèle murin de colite chimique et de cancer associé à la colite (CAC) a permis de mettre en évidence une aggravation des signes cliniques de ces pathologies chez les animaux Nod2-/- et Rip2-/- en comparaison aux animaux sauvages suggérant un rôle protecteur de NOD2 et de son adaptateur protéique RIP2 dans la colite et à plus long terme dans la tumorigenèse.En vue de déterminer l’origine de ce sur-risque observé chez les animaux Nod2 ou Rip2-déficients nous avons tout d’abord vérifié le caractère transmissible de la colite. Des expériences de co-hébergement et d’adoption ont montré une transmission de la susceptibilité associée aux animaux déficients à des animaux sauvages de manière horizontale (par les congénères) et verticale (par la mère). Une analyse systématique du microbiote dans le modèle de CAC a mis en évidence une réduction de la diversité microbienne ainsi qu’une dysbiose chez les animaux Nod2-/- suggérant une implication de la flore dans l’établissement du sur-risque observé chez les animaux déficients. L’administration d’une antibiothérapie à large spectre a conforté cette hypothèse en réduisant la susceptibilité des animaux Nod2-/-. Une analyse transcriptionnelle a été réalisée afin d’établir les mécanismes moléculaires associés à la colite en réponse au microbiote et a permis de mettre en cause l’IL-6 ainsi que ses gènes cibles déjà décrits pour leur caractère pro-tumoral. Implication confirmée par inhibition de la voie IL-6 à l’aide d’un anticorps bloquant son récepteur capable de réduire la tumorigenèse. Enfin, la génération de souris axéniques Nod2-/- et leur recolonisation par une flore issue de souris sauvages a montré la possibilité d’inverser le sur-risque observé chez les Nod2-/-.Pour conclure, dans un contexte déficient pour Nod2, une réponse inflammatoire à l’encontre du microbiote intestinal dépendante de l’IL-6 favoriserait la mise en place d’une flore délétère qui prédisposerait à la colite et au CAC. Le caractère transmissible de cette flore représente en soi un outil pour l’étude des interactions avec le système immunitaire inné et adaptatif. Enfin, la mise en évidence de la ou des bactéries colitogènes ainsi que des mécanismes inflammatoires impliqués, permettra la mise au point de thérapies ciblées en vue de réduire la tumorigenèse associée à une inflammation persistante chez les patients atteints de la maladie de Crohn.

Crohn's disease is a multifactorial disease that could result from environmental factors, genetic factors and would also involved a dysregulation of the immune response against the intestinal microbiota. Indeed, qualitative and quantitative variations of the gut microbiota could be detected in Crohn’s patients or colorectal cancers patients. Moreover, risk of colorectal cancer development is two-fold increased in patients with Croh's disease.In this study, we focused on the role of innate immunity receptor Nod2, which polymorphisms predispose to Crohn's disease, and the influence of gut microbiota in the development of colitis and colorectal cancer.A chemical colitis model and chemical colitis associated cancer (CAC) in mouse highlighted an increased susceptibility of Nod2-/- and Rip2-/- animals compared to WT animals suggesting that NOD2 and its adaptor protein RIP2 can protect from colitis and tumorigenesis.To determine the origin of this increased risk observed in Nod2 or RIP2-deficient animals we first checked the transmissibility of colitis. Co-housing and cross-fostering experiments showed a transmission of susceptibility associated with deficient animals in WT animals horizontally (by congeners) and vertically (by mother). A systematic analysis of the microbiota in CAC model showed a reduction of microbial diversity and a dysbiosis in Nod2-/- animals suggesting an involvement of the flora in the establishment of the increased risk observed in deficient animals. Administration of a broad-spectrum antibiotherapy has confirmed this hypothesis by reducing the susceptibility of Nod2-/- animals. A transcriptional analysis was performed to determine the molecular mechanisms associated with colitis in response to microbiota and highlighted IL-6 and its target genes already described for theirs pro-tumoral effects. Involvement of IL-6 was confirmed by inhibition of IL-6 using an antibody blocking IL-6 receptor that can reduced tumorigenesis. Finally, the generation of germ free Nod2-deficient mice and recolonization by WT mice microbiota showed the ability to reverse the increased risk observed in Nod2-/- mice.Finally, in a context Nod2-deficient, an IL-6-dependent inflammatory response directed against intestinal microbiota, promote the establishment of pro-colitogenic microbiota and would predisposed to colitis and CAC. The transmissibility of this flora may be itself a tool to study interactions between innate and adaptive immune systems. Finally, identification of colitogenic bacteria and inflammatory mechanisms involved, will allow the development of therapies in order to reduce tumorigenesis associated with persistent inflammation in patients with Crohn disease.