Influence du microbiote oral en athérothrombose humaine

Influence of oral microbiota in human atherothrombosis

• Auteur / Autrice : Adrian Brun
• Direction : Philippe Bouchard, Jean-Baptiste Michel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 13/12/2019
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche vasculaire translationnelle (Paris ; 2014-....) - Laboratoire de recherche vasculaire translationnelle (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Chaussain-Miller
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Chaussain-Miller, Olivier Huck, Isabelle Limon, Xavier Houard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Huck, Isabelle Limon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microflore

Athérothrombose

Mots clés libres

AVC

Athérosclerose

Parodontite

Microbiote oral

Microbiote carotidien

Neutrophiles

Stroke

Atherosclerosis

Periodontal disease

Oral microbiota

Carotid microbiome

Neutrophils

Résumé

Malgré les progrès réalisés dans la prévention et le contrôle des facteurs de risque traditionnels de l'athérothrombose carotidienne, l'incidence des accidents vasculaires cérébraux (AVC) demeure élevée. La parodontite est une maladie inflammatoire multifactorielle chronique associée à des biofilms sous-gingivaux dysbiotiques et caractérisée par la destruction progressive de l'appareil de support dentaire. Le lien épidémiologique entre la parodontite et l'AVC est bien établi. Toutefois, une étude expérimentale récente chez la souris a révélé que la parodontite n'a pas d'impact sur la phase aiguë de l'AVC, même si elle contribue à une augmentation de l'inflammation systémique. Les études humaines avec des données parodontales et neurovasculaires présentent un intérêt tout particulier. D'un point de vue microbiologique, la fréquence élevée de bactéries viables faiblement pathogènes passant à travers la paroi des vaisseaux sanguins chez les patients atteints de parodontite a été démontrée. Ainsi, des marqueurs du microbiote oral ont été identifiés dans des plaques d'athérome carotidiennes. De plus, les caillots sanguins caractérisant l'athérothrombose se sont avérés être des sites privilégiés où se retrouvent piégées les bactéries circulantes. Les hémorragies intraplaques carotidiennes et les caillots sont associés à la vulnérabilité à la plaque. Ensemble, ces résultats suggèrent un rôle potentiel du microbiote oral associé à la parodontite dans les mécanismes biologiques menant à la vulnérabilité de la plaque d'athérome carotidienne. Les agents pathogènes oraux peuvent induire une réponse immunitaire innée locale dans les vaisseaux, comparable à celle observée dans les tissus parodontaux et une dérégulation de l'inflammation systémique. L'activation locale de la réponse immunitaire innée, principalement par les neutrophiles, a été démontrée chez des patients présentant une parodontite. Le but de cette étude était d'explorer l'activité immunobiologique de la plaque carotidienne associée à une parodontite sévère chez les patients présentant un risque élevé d'AVC. Des patients devant subir une endartériectomie carotidienne ont eu un examen parodontal préopératoire. Quarante-cinq patients présentant une parodontite sévère définie comme présentant au moins deux sites interproximaux avec une perte d'attache (PA)>= 6 mm et un site interproximal avec une profondeur de poche>= 5 mm ont été inclus. La présence d'hémorragies intraplaques comme marqueur de la vulnérabilité à la rupture a été déterminée par la concentration d'hémoglobine dans les milieux conditionnés carotidiens. Les marqueurs immunobiologiques de l'athérothrombose (marqueurs métaboliques, marqueurs de l'activation des neutrophiles, cytokines et marqueurs du microbiote oral) ont été étudiés dans le sérum et la plaque carotidienne. Les patients présentant les pourcentages les plus élevés de PA présentaient les taux les plus élevés de cholestérol total et de LDL cholestérol (p<0,01), comparativement aux autres patients. La PA moyenne>=6 mm était inversement corrélée avec les taux d'interleukine (IL)-4, d'IL-5 et d'interféron-gamma (p<0,03) dans le sérum, comme les taux d'immunoglobuline A anti-Porphyromonas gingivalis circulante dans le milieu carotidien. Le genre Streptococcus et des genres bactériens associés à la parodontite ont été détectés respectivement dans 84% et 21% des échantillons carotidiens. Cependant, aucune différence dans le phénotype carotidien (hémorragie intraplaque, sténose symptomatique) n'a été observée selon l'étendue de la PA. La translocation du microbiote parodontal favorise l'activation des neutrophiles et des cytokines chez les patients présentant une parodontite sévère et un risque élevé d'AVC, avec un impact sur le taux de cholestérol. Cependant, le phénotype clinique des plaques carotidiennes ne diffère pas selon l'importance de la gravité de la parodontite.

Despite advances in prevention and control of traditional risk factors for carotid atherothrombosis, the incidence of stroke is still high. Periodontitis is a chronic multifactorial inflammatory disease associated with dysbiotic subgingival biofilms and characterized by progressive destruction of the tooth supporting apparatus. Periodontitis is highly prevalent, and easily preventable through oral hygiene behaviours. The epidemiological link between periodontitis and stroke is now well established. However, a recent experimental study in mice reported that periodontitis do not impact acute stroke pathology in terms of severity, despite contributing to elevated systemic inflammation. Consequently, human studies with bioclinical periodontal and neurovascular data are of interest to the field.From a microbiological standpoint, the high frequency of viable low pathogenic bacteria passing through the vessel wall into the bloodstream in periodontitis patients has been demonstrated. Oral microbiota signatures were repeatedly identified in carotid atherosclerotic plaques. In addition, blood clots characterizing atherothrombosis disease have been shown to be privileged sites for bacterial trapping in mammals, including humans. Carotid intraplaque haemorrhages and clots are associated with plaque vulnerability. Together, these findings suggest a potential role for periodontitis-associated oral microbiota in the biological mechanisms leading to carotid atherothrombotic plaque vulnerability. Oral pathogens may induce a local innate immune response within the vessels, comparable to those observed in periodontal tissues and a dysregulation of systemic inflammation. Local activation of the innate immune response, mainly via neutrophils, has been shown in periodontitis patients. The aim of this study was to explore immunobiological activity of the carotid plaque associated with severe periodontitis in patients with a high risk of stroke and scheduled for endarterectomy. Consecutive patients scheduled for carotid endarterectomy underwent a preoperative periodontal examination. Forty-five patients with severe periodontitis defined as at least two interproximal sites with attachment los>= 6 mm and one interproximal site with pocket depth>= 5 mm were included. Presence of intraplaque haemorrhage as a marker of vulnerability to rupture, was determined by haemoglobin concentration in conditioned media of carotid. Immunobiological markers of atherothrombosis (metabolic markers, markers of neutrophil activation, cytokines and oral microbiota signatures) were investigated in serum and carotid plaque. Patients with the highest percentages of higher attachment loss presented the higher levels of total cholesterol and low-density lipoprotein cholesterol (p<0.01) compared with other patients. Mean periodontal attachment loss>=6 mm was inversely correlated with levels of interleukin (IL)-4, IL-5 and interferon-gamma (p<0.03) in serum, such as circulating anti-Porphyromonas gingivalis immunoglobulin A levels in carotid-conditioned media. Streptococcus and periodontitis-associated bacterial genera were respectively detected in 84% and 21% of the carotid samples. However, no difference in carotid phenotype (intraplaque haemorrhage, symptomatic stenosis) was found according to the extent of attachment loss>=6 mm. Translocation of periodontal microbiota promotes a neutrophil and cytokine activated pattern in patients with severe periodontitis and high risk of stroke, with an impact on cholesterol levels. However, clinical phenotype of the carotid plaques does not differ according to the extent of the severity of the periodontitis.