Microbiome et inflammation pulmonaires et digestifs dans la mucoviscidose : Approches physiopathologiques et thérapeutiques

Pulmonary and digestive microbiota and inflammation in cystic fibrosis : Pathophysiological and therapeutic approaches

• Auteur / Autrice : Raphaël Enaud
• Direction : Michael John Fayon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie - immunologie
• Date : Soutenance le 23/03/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche cardio-thoracique de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : David Laharie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michael John Fayon, David Laharie, Françoise Botterel-Chartier, Dominique Turck, Sylvie Leroy, Emilie Bessede
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Botterel-Chartier, Dominique Turck

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules Caco-2

Dysbiose

Mucoviscidose

Flore intestinale

Microflore

Mots clés libres

Microbiote

Mycobiote

Inflammation

Lumacaftor/Ivacaftor

Caco2

Mucoviscidose

Microbiota

Mycobiota

Inflammation

Lumacaftor/Ivacaftor

Caco2

Cystic Fibrosis

Résumé

L’étude du myco-microbiote et de l’inflammation est un élément clé de la compréhension physiopathologiques des atteintes respiratoires et intestinales de la mucoviscidose, mais également de l’évaluation de l’impact des traitements des patients, notamment par modulateurs de la protéine CFTR. Les objectifs de cette thèse étaient donc d’étudier les phénomènes de dysbiose et d’inflammation, pulmonaires et digestifs, dans la mucoviscidose et de mieux appréhender l’impact des modulateurs CFTR sur ces phénomènes.Nous avons ainsi pu préciser l’implication des différentes communautés microbiennes pulmonaires, et notamment fongiques, dans l’évolution de la fonction respiratoire des patients atteints de mucoviscidose. Pseudomonas aeruginosa, Achromobacter xylosoxidans, Stenotrophomonas maltophilia et Candida albicans ont été associés à une diminution significative de la fonction respiratoire des patients après deux ans d’évolution. Nous avons pu également montrer que la diversité microbienne pulmonaire, marqueur prédictif de l’évolution de la maladie, était améliorée chez les patients traités par lumacaftor/ivacaftor, mais que ces résultats étaient conditionnés par la non-colonisation à Pseudomonas à l’initiation du traitement.Au niveau intestinal, nous avons montré dans la mucoviscidose que la calprotectine fécale, biomarqueur de l’inflammation intestinale, était associée à des perturbations du microbiote intestinal. Afin d’étudier le lien de causalité, nous avons analysé in vitro la réponse inflammatoire de cellules épithéliales digestives (cellules CACO2) stimulées par différents surnageants de microbiote fécal d’enfants atteints de mucoviscidose avec inflammation intestinale. Cette réponse se traduisait par une augmentation de l’expression des gènes pro inflammatoire (TNFα, IL-8, COX2) et une diminution des gènes impliqués dans l’apoptose. Enfin, nous avons montré que les taux de calprotectine fécale diminuaient sous lumacaftor/ivacaftor, suggèrant que la modulation de la protéine CFTR par lumacaftor/ivacaftor peut aussi améliorer l’atteinte intestinale des patients.Des études longitudinales comprenant la coévolution du myco/microbiote et de l’inflammation, au niveau pulmonaire et intestinal, sont actuellement en cours et pourront permettre de préciser les liens entre myco/microbiote et inflammation, au sein de chaque tractus, mais également au sein de l’axe intestin-poumon.

Myco-microbiota and inflammation are key elements in the pathophysiological understanding of the respiratory and intestinal damage of cystic fibrosis (CF), but also in the evaluation of the impact of patient treatments, such as CFTR protein modulators. The main objectives of this thesis were therefore to study dysbiosis and inflammation, in pulmonary and digestive tractus of CF patients and to better understand the impact of CFTR modulators on these phenomena.We were thus able to decipher the involvement of the different pulmonary microbial communities, in particular fungi, in the evolution of the respiratory function of CF patients. Pseudomonas aeruginosa, Achromobacter xylosoxidans, Stenotrophomonas maltophilia and Candida albicans were associated with a significant decrease in the respiratory function of patients after two years of evolution. We were also able to show that pulmonary microbial diversity, a predictive marker of disease progression, was improved in patients treated with lumacaftor/ivacaftor, on condition that the patient was not colonized with Pseudomonas at lumacaftor/ivacaftor initiation.At the intestinal side, we showed that fecal calprotectin, a biomarker of intestinal inflammation, was associated with disturbances of the intestinal microbiota in CF. In order to investigate the causal link, we documented in vitro the inflammatory response of digestive epithelial cells (CACO2 cells) stimulated by different supernatants isolated from fecal microbiota of CF children with intestinal inflammation. This in vitro response resulted in an increase of pro-inflammatory gene expression (TNFα, IL-8, COX2) and a decrease in the expression of apoptosis genes. Finally, we showed that fecal calprotectin levels decreased under lumacaftor/ivacaftor, suggesting that CFTR protein modulation by lumacaftor/ivacaftor may also improve patients' intestinal outcomes.Longitudinal studies involving the co-evolution of myco/microbiota and inflammation, at the pulmonary and intestinal levels, are currently in progress and may clarify the links between myco/microbiota and inflammation, within each organ but also in the gut-lung axis.