Impact du microbiote sur les fonctions immuno-régulatrices des cellules épithéliales intestinales humaines

Impact of the gut microbiota on the immuno-modulatory functions of the intestinal epithelial humans cells

• Auteur / Autrice : Camille Martin-Gallausiaux
• Direction : Nicolas Lapaque
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomédecine
• Date : Soutenance le 15/06/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physiologie, Physiopathologie et Thérapeutique (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé humaine (Jouy-en-Josas)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Seksik
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Pedron, Agnès Ribeiro-Pillet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Arrieumerlou, Nicolas Barnich

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteur de croissance transformant bêta-1

Immunité

Appareil digestif

Cellules épithéliales

Flore intestinale

Mots clés libres

Intestin

TGFb1

IDO1

NFkB

TIFA

NOD1

Microbiote

Intestine

TGFb1

IDO1

NFkB

TIFA

NOD1

Microbiota

Résumé

Les échanges avec le microbiote intestinal sont indispensables au développement du système immunitaire et à l’homéostasie intestinale. Les bactéries produisent des molécules perçues par les cellules épithéliales de l’intestin qui mettent à l’épreuve en permanence notre immunité. En réponse, ces cellules sécrètent des facteurs immuno-régulateurs qui contribuent à la tolérance intestinale mais dont les mécanismes sont encore peu compris. Nous nous sommes intéressés à la régulation par les bactéries des gènes TGFb1 et IDO1 et à l’activation du facteur de transcription NFκB, indépendamment des TLR. Pour mieux caractériser ses échanges, nous avons étudié les activités de bactéries commensales sur des lignées de cellules épithéliales intestinales humaines. Nous avons démontré que les acides à chaînes courtes, en particulier le butyrate présent dans les surnageants bactériens des Clostridiales et des Fusobacterium, est un puissant modulateur de TGFb1 et d’IDO1 par ses propriétés inhibitrices d’histone déacétylase. Le butyrate active la transcription de TGFb1 par un mécanisme dépendant du facteur de transcription SP1. En outre, le butyrate inhibe la transcription d’IDO1 par deux mécanismes distincts, l’un ciblant la voie STAT1/IFNγ et le second agissant indépendamment de l’IFNγ. Enfin, certaines bactéries intestinales activent NFκB, indépendamment des acides gras à chaînes courtes, des TLR et de MYD88. Une partie de ces bactéries stimulent la voie NOD1 tandis que d’autres utilisent la voie ALPK1-TIFA-TRAF6, jusqu'à présent activée uniquement par des pathogènes. Ce travail met en valeur le rôle des cellules épithéliales dans la régulation de la symbiose hôte-microbiote.

Exchange with the gut microbiota are key for immune system development and host intestinal homeostasis. Bacterial molecules sensed by epithelial cells in the intestine are challenging permanently the host immune system. In response, epithelial cells secrete numerous immuno-regulator factors favouring gut tolerance. However, the molecular mechanisms involved in these processes, remain poorly understand. We studied bacterial-dependent regulation of TGFB1 and IDO1 genes as well as the TLR independent activation of the NFκB pathway, in epithelial cells. We screened the activities of a hundred of gut bacterial species on human epithelial cell lines. We showed that short chain fatty acids, and specially butyrate secreted by Clostridiales and Fusobacterium, were potent modulators of TGFb1 and IDO1 via their histone deacetylase inhibition properties. Butyrate upregulated TGFB1 by a mechanism dependent of the SP1 transcription factor. Moreover, butyrate inhibited IDO1 by two distinct mechanisms, by down-regulating the STAT1/IFNγ pathway and by preventing IDO1 expression independently of IFNγ. Eventually, we described that specific group of gut bacteria activated NFκB in a short-chain fatty acids, TLR and MYD88 independent manner. Interestingly, some Gram+ bacteria stimulated NFκB via the NOD1 pathway. Furthermore, we identified for the first time in a non-pathogenic context, commensal bacteria promoting NFκB by the newly discovered ALPK1-TIFA-TRAF6 axis. Overall, our work support the specific functions of the intestinal epithelial cells in the regulation of the host-microbiote symbiosis.