Approches génomiques des interactions entre l’implantation du microbiote digestif chez le lapereau et la maturation du système immunitaire

Genomic approaches of the interactions between microbiota and immunity in the young rabbit

• Auteur / Autrice : Vincent Jacquier
• Direction : Thierry Gidenne, Claire Rogel-Gaillard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition
• Date : Soutenance le 11/12/2014
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique Physiologie et Systèmes d'Élevage (Castanet-Tolosan, Haute-Garonne ; 2014-....)

Mots clés

Mots clés libres

Métagénomique

Microarray

Microbiote

Immunité

Lapin

Fibres rapidement fermentescibles

Antibiotiques

Metagenomics

Microarray

Microbiota

Immunity

Rabbit

Rapidly fermentable fibers

Antibiotics

Résumé

La santé digestive du lapin est difficile à maîtriser en élevage, notamment en période de sevrage où des troubles digestifs sont fréquents et peuvent entraîner des pertes importantes. Bien que l’utilisation d’antibiotiques diminue, afin d’éviter l’apparition de problèmes de résistance, des solutions alternatives doivent être trouvées. Nos principaux objectifs étaient : i) d’étudier l’influence de l’incorporation de fibres rapidement fermtentescibles (FRF) dans un aliment distribué précocement dès 15 jours d’âge, en comparaison d’un aliment avec antibiotiques (tiamuline et apramycine) utilisés pour lutter contre l’entéropathie épizootique du lapin ; ii) de déployer des méthodologies en génomique ciblant l’espèce lapin (amélioration et réannotation d’un microarray) et son microbiote digestif (pipeline d’analyse du gène de l’ARNr 16S), pour du phénotypage moléculaire. L’originalité de notre travail réside ainsi dans l’acquisition de données par trois approches complémentaires : phénotypique, transcriptomique, et métagénomique. Au niveau phénotypique, la stimulation de l’activité fermentaire par les FRF est vérifiée avec une hausse de la concentration caecale en AGV (+20%) et une plus forte acidité du biotope caecal. De plus, les FRF tendent à réduire la mortalité en post-sevrage et améliorent l’efficacité alimentaire. Au niveau transcriptomique, nous avons tout d’abord apporté de nouvelles connaissances sur l’immunité du lapin adulte avec la stimulation in vitro de cellules mononuclées du sang périphérique par du LPS et de la PMA-ionomycine. Cette étude confirme l’importance du lapin comme animal modèle pour la recherche biomédicale. Chez le jeune lapin, la nouvelle version du microarray nous a permis de montrer que les fonctions biologiques sont plus rapidement mises en place avec les FRF qu’avec un aliment standard, et que les antibiotiques nivellent l’expression génique. De plus, les FRF contribueraient à limiter l’inflammation intestinale. Au niveau métagénomique et en ciblant l’ARNr 16S, nous montrons qu’une augmentation de l’activité microbienne caecale n’est pas associée à une modification majeure de la composition du microbiote, à l’exception de la stabilisation de l’abondance des Campylobacteraceae, qui limiterait l’inflammation digestive. Nos travaux, encore préliminaires, n’ont pas permis d’identifier des corrélations significatives entre l’expression génique dans le sang et/ou l’iléon, et les profils taxonomiques (OTUs) majoritaires du microbiote digestif. L’ensemble de nos résultats suggère d’une part que les FRF peuvent être proposées comme une nouvelle stratégie nutritionnelle péri-sevrage, avec une amélioration de l’efficacité alimentaire et une protection accrue de la santé digestive, et d’autre part que des approches génomiques sont prometteuses pour qualifier finement les phénotypes d’intérêt chez le lapin.

Digestive health of rabbits is difficult to manage in breeding systems, especially around weaning where digestive problems are very common and can result in significant losses. The use of antibiotics decreases in order to avoid the emergence of problems with antibiotic resistance, but alternatives must be found. The objectives of this work were: i) to study effects of the incorporation of rapidly fermentable fiber (FRF) in diets fed to rabbits from 15 days of age, and compared to a feed with antibiotics (tiamulin and apramycin), used to fight against epizootic rabbit enteropathy; ii) to deploy genomics methodologies targeting the rabbit species (improvement and re-annotation of a microarray) and the digestive microbiota (pipeline analysis of 16S rRNA gene), for molecular phenotyping. An innovative approach was used in this work through the combination of three complementary approaches: phenotypic, transcriptomic, and metagenomic. At the phenotypic level, the stimulation of the fermentation activity by FRF is verified with higher cecal VFA concentrations (+ 20%) and higher cecal acidity. Moreover, the FRF tend to reduce mortality post-weaning and improve feed efficiency. At the transcriptomic level, we obtained new data on the immunity of the adult rabbit with in vitro stimulation of peripheral blood mononuclear cells with LPS and PMA-ionomycin. This study confirms the importance of the rabbit as an animal model for biomedical research. In young rabbits, the new version of the microarray allowed us to show that biological functions are more quickly implemented with FRF than a standard diet, and that antibiotics level out the gene expression. In addition, FRF help to limit intestinal inflammation. At the metagenomic level, the targeting of the 16S rRNA, we showed that an increase in cecal microbiota activity is not associated with major changes of microbiota composition, with the exception of the stabilization of the relative abundance of Campylobacteraceae, which limits gastrointestinal inflammation. Our preliminary results did not identify significant correlations between gene expression in blood and/or ileum, and principal taxonomic profiles of the digestive microbiota. Our results suggest that FRF can be proposed as a new nutrition strategy peri-weaning, with improved feed efficiency and increased protection of digestive health, and secondly that genomic approaches are promising to describe more precisely phenotypes of interest in rabbits.