Néogénèse lymphoïde péribronchique induite par l'infection pulmonaire chronique chez la souris : effets d'une immunomodulation par des anticorps monoclonaux ou par des macrolides antibiotiques et non antibiotiques

Bacteria-driven peribronchial lymphoid neogenesis in mice : effects of an immunomodulation with monoclonal antibodies or antibiotic and non-antibiotic macrolides

• Auteur / Autrice : Lucile Regard
• Direction : Pierre-Régis Burgel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Infectiologie
• Date : Soutenance le 19/12/2019
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut pour le Développement et la Solidarité Internationale. Biologie et physiologie des maladies respiratoires (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Claire Andréjak
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Andréjak, Charles Pilette, Gaëtan Deslee, Geneviève Héry-Arnaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Charles Pilette, Gaëtan Deslee

Mots clés

Mots clés contrôlés

immunologie

Infections à staphylocoques

Infectiologie

Mucoviscidose

Mots clés libres

Azithromycine

Lymphocyte B

Lymphocyte T

Macrolide

Macrolide non-antibiotique

Microbiote

Mucoviscidose

Pseudomonas aeruginosa

Staphylococcus aureus

Structure lymphoïde tertiaire

Azithromycin

B lymphocyte

Cystic fibrosis

Macrolide

Microbiota

Non-antibiotic macrolide

Pseudomonas aeruginosa

Staphylococcus aureus

T lymphocyte

Tertiary lymphoid structure

Résumé

Introduction. Les structures lymphoïdes tertiaires (SLT) sont retrouvées dans les poumons de patients atteints de mucoviscidose ou de dilatation des bronches alors qu'ils sont absents du poumon normal. L'infection bronchique persistante à Staphylococcus aureus (SA) ou Pseudomonas aeruginosa (PA), les deux bactéries les plus fréquemment retrouvées dans les voies aériennes des patients mucoviscidosiques, induit la formation de SLT péribronchiques en 14 jours chez la souris. Le rôle et les mécanismes de formation des SLT en réponse à l'infection ne sont pas parfaitement établis. Objectifs. Nos objectifs ont été : (1) d'étudier les effets d'une déplétion en lymphocytes B et/ou T sur la néogénèse lymphoïde et la charge bactérienne intrapulmonaire dans un modèle murin d'infection bronchique chronique à SA ; (2) d'évaluer les effets de l'azithromycine (AZM) - un antibiotique possédant des propriétés immunomodulatrices, et d'un analogue non-antibiotique de l'AZM sur le développement des TLS induit par l'infection bronchique chronique à PA ; (3) d'analyser l'impact d'un traitement par AZM et un analogue non antibiotique sur le microbiote digestif et respiratoire de souris. Méthodes. La déplétion lymphocytaire a été obtenue en traitant des souris C57Bl/6 avec (1) un anticorps monoclonal (AcM) anti-CD20 (déplétion B) ou (2) un AcM anti-CD4 et/ou anti-CD8 (Déplétion T), ou (3) une association d'AcM anti-CD20, anti-CD4 et anti-CD8 (Déplétion combinée CD4/CD8). Après induction de la déplétion lymphocytaire, les souris ont été infectées par une instillation intra-trachéale unique de billes d'agarose contenant du SA. Quatorze jours après l'instillation, les poumons ont été mis en culture pour évaluation de la charge bactérienne et inclus en paraffine pour analyse immunohistochimique. L'AZM et son analogue non antibiotique ont été donnés par voie orale à des souris 1 jour avant l'instillation intratrachéale de billes d'agarose contenant PA, et poursuivi pendant 1, 4 ou 14 jours avant sacrifice des souris et étude de la néogénèse lymphoïde par immunohistochimie. Les effets de l'AZM et de son analogue non antibiotique sur le microbiote respiratoire et digestif des souris a été étudié. Résultats. Quatorze jours après l'instillation des billes contenant SA, la charge bactérienne était comparable chez les souris contrôle et les souris déplétées (déplétion en lymphocytes B CD20+, T CD4+ et CD8+ ou déplétion B et T combinée). Alors qu'on observait le développement de TLS dans les poumons de souris traitées avec les AcM contrôle, ces structures étaient désorganisées dans les poumons de souris déplétées. L'absence de lymphocytes B CD20+ n'a pas d'effet sur le recrutement de lymphocytes T CD3+, alors que la déplétion en lymphocytes T CD4+/ CD8+ diminue le recrutement des lymphocytes B dans les poumons de souris infectées à SA. La déplétion en lymphocytes T CD4+ ou en T CD8+ entraine une disparition des centres germinatifs mais avait peu d'effet sur la formation d'agrégats lymphocytaires B. Malgré des concentrations intrapulmonaires élevées, le traitement par AZM ou un analogue non antibiotique ne semble pas avoir d'effets sur la néogénèse lymphoïde induite par PA. Contrairement à son analogue non antibiotique, l'AZM entraine une diminution rapide et importante de la charge bactérienne fécale chez les souris traitées. La composition du microbiote digestif était profondément modifiée par l'AZM, alors que son analogue non antibiotique induit des modifications moins importantes. Conclusion. La désorganisation des SLT péribronchiques n'est pas associée à une augmentation de la charge bactérienne pulmonaire. Les lymphocytes T CD4+ et CD8+ sont nécessaires au recrutement des lymphocytes B CD20+ en réponse à l'infection bronchique persistante à SA. Les macrolides ne semblent pas influer sur la néogénèse lymphoïde induite par PA. Les macrolides non antibiotiques pourraient présenter une alternative intéressante dans le cadre des traitements au long cours.

Introduction. Tertiary lymphoid structures (TLS) are found in the lungs of patients with cystic fibrosis (CF) or with bronchiectasis while they are absent in normal lungs. Persistent bronchopulmonary infection with Staphylococcus aureus (SA) or Pseudomonas aeruginosa (PA), two of the major bacteria infecting CF airways, induces the development of peribronchial tertiary lymphoid structure (TLS) in mice in 14 days. The role of TLS and their formation mechanisms in response to infection are not totally elucidated. Aims of the study. Our objectives were: (1) to examine the effects of B and/or T-cell depletion on lymphoid neogenesis and bacterial infection in a mouse model of persistent SA lung infection; (2) to study the effects of azithromycin (AZM) - an antibiotic with immunomodulatory properties, and its non-antibiotic analogue on PA-induced TLS development; (3) to assess the effects of AZM and its non-antibiotic analogue on fecal and lung microbiota. Methods. Lymphocyte depletion was obtained by pretreating C57Bl/6 mice with (1) an anti-CD20 monoclonal antibody (mAb) (B-cell depletion) or (2) an anti-CD4 and/or an anti-CD8 mAbs (T-cell depletion) or (3) a combination of anti-CD20, anti-CD4 and anti-CD8 mAbs (combined B- and T-cell depletion). After lymphocyte depletion, mice were infected by intratracheal instillation of agarose beads containing SA. Fourteen days later, bacterial load and lung inflammatory cell infiltration were assessed by cultures of lung homogenates and immunohistochemistry, respectively. AZM and its non-antibiotic analogue were started one day prior to PA-induced chronic lung infection and were given orally for 1, 4 or 14 days after infection. Peribronchial lymphoid neogenesis was evaluated by immunohistochemistry. Finally, fecal and lung microbiota were studied in mice treated with AZM or its non-antibiotic analogue for 1, 4 and 14 days. Results. Fourteen days after SA-bead instillation, lung bacterial load was comparable between control and B-cell, T cell or B- and T-cell depleted mice. While TLS were observed in the lungs of persistently SA-infected mice pretreated with control mAbs, these structures were disrupted in the lungs of depleted mice. The absence of CD20+ B-lymphocytes has no effect on CD3+ T-lymphocyte recruitment, whereas CD4+/CD8+ T-cell depletion reduces CD20+ B-cell recruitment within the lungs of SA-infected mice. Depletion of CD4+ or CD8+ T-cells separately lead to germinal centre disruption but had only few effects on B-cell aggregate formation. Despite very high intrapulmonary concentration, treatment with AZM or its non-antibiotic analogue had no effect on PA-induced peribronchial lymphoid neogenesis. As opposed to its non-antibiotic analogue, treatment AZM induced a rapid and significant decrease in caecal bacterial load. Fecal microbiota composition was highly affected by AZM. AZM non-antibiotic analogue seemed to induce only minimal change in fecal microbiota. Conclusion. Lymphoid neogenesis disruption is not associated with an increased lung bacterial load in mice persistently infected with S. aureus. CD4+ and CD8+ T-cell are required for B-cell recruitment and TLS formation in response to persistent bronchopulmonary SA infection. Macrolides do not seem to affect PA-induced lymphoid neogenesis. Non-antibiotic macrolides could be an interesting alternative for long term treatment.