Etude du dysfonctionnement des macrophages de patients atteints de maladie de Crohn vis-à-vis de l'infection par les bactéries Escherichia coli adhérentes et invasives

Investigation of the defect of macrophages from Crohn’s disease patients in response to adherent-invasive Escherichia coli (AIEC) infection

• Auteur / Autrice : Clara Douadi
• Direction : Anthony Buisson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 18/12/2020
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Microbes, Intestin, Inflammation et Susceptibilité de l’Hôte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Livrelli, Marie-Agnès Bringer, Margarita Martinez-Medina
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Espéli, Gilles Boschetti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladie de Crohn

Mots clés libres

Maladie de Crohn

Macrophages

AIEC

CHI3L1

Crohn's disease

Macrophages

AIEC

CHI3L1

Résumé

La maladie de Crohn (MC) est une maladie inflammatoire chronique de l’intestin, dont la physiopathologie résulterait d’une interaction anormale entre le microbiote intestinal et le système immunitaire de l’hôte sous l’influence de facteurs génétiques et environnementaux. Les anti-TNF-α représentent la classe thérapeutique considérée comme la plus efficace pour traiter les patients, mais dont les mécanismes d’action restent imparfaitement connus et jusqu’à 30% des patients sont non répondeurs. La muqueuse intestinale des patients atteints de MC présente une colonisation anormale de bactéries E. coli adhérents et invasifs (AIEC) et un excès de macrophages de type pro-inflammatoire. Le laboratoire a montré que les macrophages des patients atteints de MC présentent un défaut de contrôle des bactéries AIEC. La problématique de ma thèse était de décrypter le comportement des macrophages de patients atteints de MC vis-à-vis de l’infection par les bactéries AIEC et d’identifier les mécanismes moléculaires afin de proposer de nouvelles solutions thérapeutiques. Une première étude a permis de confirmer que les macrophages de patients atteints de MC présentent un défaut de contrôle de la réplication des bactéries AIEC et sécrètent une quantité excessive de cytokines pro-inflammatoires. Ce dysfonctionnement macrophagique est en lien avec le processus autophagique et notamment les polymorphismes ULK-1 et IRGM. Une étude fonctionnelle in-vitro a mis en lumière le rôle clé joué par ULK-1, protéine initiatrice de l’autophagie, dans la prise en charge des bactéries AIEC intra-macrophagiques. Une deuxième étude a permis de révéler que le traitement anti-TNF-α diminuait de 73% la survie des bactéries AIEC au sein des macrophages de patients atteints de MC. Ce mécanisme d’action des anti-TNF-α est en partie médié par leur capacité à moduler l’expression des protéines CHI3L1 («chitinase 3-like 1») et FLOT-1 («flotillin-1»), et le blocage de la protéine CHI3L1 dans les macrophages renforce l’activité bactéricide de ces derniers vis-à-vis des bactéries AIEC. L’ensemble de ces travaux ont contribué à mieux caractériser le défaut des macrophages de patients atteints de MC vis-à-vis de l’infection par les bactéries AIEC. Ils mettent en lumière de nouvelles protéines macrophagiques et particulièrement la protéine CHI3L1. Cette dernière pourrait représenter, à l’avenir, une nouvelle cible thérapeutique dans la MC, visant à rétablir la capacité microbicide des macrophages intestinaux.

Crohn’s disease (CD) is a chronic inflammatory bowel disease whose the etiology might result from an abnormal interaction between microbiota and enteric immune system in patients carrying genetic predispositions and influenced by environmental factors. Anti-TNF agents are the most effective biological therapies to treat CD patients but the mechanism of action of these drugs remains imperfectly understood and up to 30% are non-responders. The intestinal mucosa of CD patients is abnormally colonized by adherent-invasive Escherichia coli (AIEC) and present an excess of pro-inflammatory macrophages. The laboratory showed that CD macrophages are defective to control CD-associated AIEC. The aim of my PhD project was to characterize the behavior of macrophages from CD patients in response to AIEC infection and to identify molecular mechanisms in order to suggest new therapeutic solutions. The first study confirm that CD macrophages present a defect in the control of CD-associated AIEC replication and secrete a high amount of pro-inflammatory cytokines. This macrophages defect is related to autophagic process and in particular to CD-associated ULK1 and IRGM single nucleotide polymorphisms (SNPs). A functional in-vitro study highlighted the key role of ULK-1, which is a starter protein of the autophagy, in AIEC replication within macrophages. The second study revealed that anti-TNF agents are able to limit AIEC survival within macrophages from CD patients. This new anti-TNF mechanism of action is partly mediated by the modulation of CHI3L1 («chitinase 3-like 1») and FLOT-1 («flotillin-1») proteins. Moreover, the neutralization of intra-macrophagic CHI3L1 protein improve the bactericidal activity in response to AIEC infection. Taken together, these works better characterize the defect of CD macrophages, related to AIEC bacteria and highlight CHI3L1 protein as a new promising therapeutic target to treat CD patients. This protein could help to restore the microbicidal capacity of intestinal macrophages.