Impact et conséquences de l’atteinte de la barrière intestinale au cours du traitement des leucémies aiguës myéloïdes

impact and consequences of intestinal barrier impairment in acute myeloid leukemia

• Auteur / Autrice : Thomas Hueso
• Direction : David Séguy, Ibrahim Yakoub-Agha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie
• Date : Soutenance le 23/10/2019
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lille Inflammation Research International Center (Lille) - Lille Inflammation Research International Center

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microbiote

Cellules souches hématopoïétiques

Allogreffes

Traitement médicamenteux

Dissertation universitaire

Citrulline

Microflore

Cellules souches hématopoïétiques

Allogreffes

Chimiothérapie

Citrulline

Mots clés libres

Citrulline

Chimiothérapie

Allogreffe de cellules souches hématopoïétiques

Barrière intestinale

Microbiote

Citrulline

Chemotherapy

Allogeneic stem cell transplantation

Intestinal barrier

Microbiota

Résumé

La chimiothérapie d’induction et de consolidation suivie d’allogreffe de cellulessouches hématopoïétiques (allo-CSH) constitue le traitement de référence de la plupartdes leucémies aiguës myéloblastiques (LAM). Ces fortes doses de chimiothérapies sontresponsables d’une atteinte de la barrière intestinale à l’origine de complicationsinfectieuses et immunologiques, telles que la réaction aiguë du greffon contre l’hôte (GvH).Dans un premier temps l’objectif était d’évaluer au cours d’une étudetranslationnelle, l’impact et les conséquences de cette chimiothérapie d’induction sur labarrière intestinale. Pour cela, nous avons évalué sur une série de 15 patients atteints deLAM, les paramètres cliniques, biologiques (citrulline plasmatique et acide gras à chainecourte dans les selles) et microbiologiques (qPCR et séquençages des fèces) avant lachimiothérapie d’induction (T0), pendant la phase d’aplasie (T1) et après la sortie d’aplasie(T2). Tous les patients ont présenté une fièvre et ont nécessité l’administrationd’antibiotiques à large spectre après la chimiothérapie. Une septicémie à E. coli estsurvenue chez 26 % d’entre eux. Leur citrulline s’est effondrée à T1 avant de se normaliserprogressivement à T2. Il existait une diminution de la diversité α et β à T1 qui persistait àT2 avec une diminution de la plupart de populations bactériennes, exceptées pour lesentérobactéries, les entérocoques et les lactobacilles.Cette chimiothérapie d’induction a ensuite été adaptée pour pouvoir êtreadministrée, sans ajout d’aucun antibiotique, à des souris sauvages (WT) et à des souristransgéniques dont le mucus intestinal est renforcé (Tg222) afin d’évaluer : i. lesdommages intestinaux (citrulline plasmatique et analyse des coupes histologiques d’iléonavec marquage de l’apoptose (TUNEL) et de la prolifération cellulaire (PCNA)); ii. lemicrobiote adhérent iléale (qPCR et séquençage des fragments d’iléon) ; iii.. latranslocation intestinale de Salmonella (S) Typhimurium administrée par gavage oral. Chezces souris, la chimiothérapie provoquait une baisse de l’ensemble des lignées sanguines,de la citrulline et une atteinte iléale avec augmentation de l’apoptose, de la prolifération cellulaire et une baisse du nombre de cellules en gobelets. Trois jours après la fin de lachimiothérapie, on constatait une meilleure réparation tissulaire, avec un taux de citrullineet une diversité α plus élevés chez les souris Tg222 comparé aux souris WT. Les Tg222étaient également moins sensibles à la translocation intestinale à S. Typhimurium.Dans un second temps, la citrulline plasmatique et la réactivité des macrophages(issus de monocytes circulants) ont été étudiés après stimulation in vitro par différentsdérivés microbiens, sur une série de patients, avant que ne soit débuté leurconditionnement d’allo-CSH. Dans cette étude, une citrulline basse et l’augmentation de lasécrétion d’IL-6 et d’IL-10 par les macrophages avant la greffe étaient prédictifs de lasurvenue d’une GvH après la greffe.Une étude d’une cohorte sur 191 patients a confirmé qu’une citrulline pré-greffebasse (< 26 μmol/l) constituait un facteur de risque indépendant de survenue d’une GvHdigestive sévère et de mortalité précoce [...]

Induction chemotherapy with consolidation followed by allogeneic stem celltransplantation (allo-SCT) remains the standard of care in patients with acute myeloidleukemia (AML). But, high dose chemotherapy is responsible for intestinal impairmentresponsible for complications such as septicemia and Graft vs. Host disease (GvH) afterallo-SCT. The aim of this work was to investigate the specific impact and consequences ofinduction chemotherapy on intestinal barrier in case of AML.First of all, we investigated on 15 patients with AML, clinical, biological (citrullineand short-chain fatty acid) and microbial (qPCR and sequencing on feces) parametersbefore induction chemotherapy (T0), during aplasia (T1) and after hematological recovery(T2). An induction chemotherapy model was designed in a mouse model (Wt mice) withoutantibiotics and in a transgenic model able to release in intestinal lumen a recombinantprotein strengthening mucosal layer (Tg222). Intestinal damage was investigated withplasmatic citrulline level, terminal ileum mucosa analysis on histological slides withapoptosis (TUNEL) and cellular proliferation (PCNA) staining. Adherent microflora wasassessed with qPCR and sequencing on ileum section. Intestinal translocation wasassessed after oral gavage of Salmonella (S). Typhimurium. The fifteen patients hadneutropenic fever and received broad-spectrum antibiotics after chemotherapy completion.Septicemia with E. coli was diagnosed in 26 % of patients. Plasma citrulline level collapsedat T1 and reached normal value at T2. The alpha and beta diversity decreased significantlyand remained low at T2 with a decrease of all bacteria except for enterobacteria,enterococcus and lactobacillus. In mouse model, chemotherapy induced a transientdecrease of all blood counts, and citrulline level. We observed also a terminal ilealimpairment depicted by the increase of apoptosis and PCNA staining and a decrease ofgoblet cells. Three days after the chemotherapy completion, we observed a higher tissuerepair, citrulline level and a preserved alpha diversity in Tg222 mice compared to Wt mice.Intestinal translocation of S. Typhimurium was also lower than in Wt mice.Secondly, plasmatic citrulline level and in vitro macrophage reactivity wereassessed after microbial stimulation with (PAMP) in patients before allo-SCT procedure.Then, the plasma citrulline level as a predictive surrogate marker of GvH was investigatedin a large cohort of patients. Before allo-SCT procedure, a low citrulline level and anincrease of IL-6 and IL-10 released by macrophages were predictive of GvH. A large studywith 191 patients confirmed that a low citrulline level before allo-SCT procedure was anindependent risk factor of intestinal GvH.Intestinal impairment during induction chemotherapy was responsible for a transientepithelial impairment and prolonged dysbiosis leading to bacterial colonization andtranslocation. Before conditioning regimen, a low citrulline level and increased macrophagereactivity reflect sub-clinical damage and are predictive of GvH after allo-SCT procedure. Inmice, mucosal layer strengthening as a proof of concept may enhance tissue repair,maintain microbial diversity and could limit bacterial translocation after high dosechemotherapy.