Rôle du récepteur nucléaire Farnesoid X Receptor intestinal dans la fonction immune de l’intestin dans le contexte physiopathologique de la stéatohépatite non alcoolique

Role of the intestinal Farnesoid X Receptor in gut immune function in the pathophysiological context of non-alcoholic steatohepatitis

• Auteur / Autrice : Margaux Nawrot
• Direction : Sophie Lestavel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie
• Date : Soutenance le 17/12/2021
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École graduée Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Récepteurs Nucléaires- Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires / RNMCD - U1011
• Jury : Président / Présidente : Bart Staels
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laure Bindels
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Carrière, Xavier Collet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles animaux de maladie humaine

Expression des gènes

Récepteurs cytoplasmiques et nucléaires

immunologie

Intestins

Stéatose hépatique non alcoolique

Expérimentation animale

Modèles animaux

Expression génique

Récepteurs nucléaires (biochimie)

Immunologie

Intestins

Stéatose hépatique non alcoolique

Mots clés libres

FXR

Intestin

Immunité

NASH

FXR

Intestine

Immunity

NASH

Résumé

L’homéostasie énergétique est le résultat d’un dialogue constant entre les différents organes métaboliques, notamment entre l’intestin et le foie. L’intestin est une interface entre l'organisme et le milieu extérieur. Son rôle de barrière est possible grâce aux jonctions entre ses cellules et à un système immunitaire complexe. Dans les maladies métaboliques comme le diabète de type 2 et la stéatohépatite non alcoolique (NASH), on observe une augmentation de l'inflammation à bas bruit systémique et en particulier intestinale ainsi qu’une augmentation de la perméabilité intestinale. Le récepteur nucléaire aux acides biliaires, Farnesoid X Receptor (FXR), est exprimé dans les organes métaboliques. Les souris FXR Knock-Out (KO) soumises à un régime standard présentent une augmentation de la perméabilité intestinale par rapport à leurs contrôles de portée, bien qu'elles soient protégées contre l'obésité et l'insulinorésistance induites par un régime riche en graisse. Le rôle de FXR dans l’intestin est rapporté de façon plus contradictoire car selon les études son inactivation dans l’épithélium diminuerait la synthèse de céramides protégeant alors le foie de la stéatose, et son activation induirait le browning du tissu adipeux réduisant l’obésité et l’insulinorésistance. Dans ce contexte, nous avons voulu comprendre si les fonctions immunitaires de l'intestin sont sous le contrôle de FXR intestinal dans un contexte nutritionnel induisant la NASH.Au début de ma thèse, j’ai participé à la mise en place au laboratoire de l’élevage des souris déficientes en FXR uniquement au niveau de l’intestin (intFXR KO) par un système cré-lox. Le modèle a été validé et l’état métabolique des souris sous un régime standard a été vérifié. Bien que les souris intFXR KO semblent présenter des caractéristiques histologiques hépatiques équivalentes aux souris contrôles, l’expression des gènes liés à l’immunité innée nous a laissé penser que la déficience intestinale en FXR pouvait modifier l’état inflammatoire hépatique et global. L’immunophénotypage intestinal nous a permis de montrer que les souris intFXR KO présentaient une augmentation des lymphocytes cytotoxiques (LT CD8+) intestinaux. Nous avons identifié que cette modification proviendrait d’une augmentation de LT CD8 + circulants ciblés vers l’intestin. Cette perturbation de l’immunité intestinale peut être due à la diminution d’expression des protéines des jonctions serrées qui faciliterait le passage des produits microbiens. L’étude du microbiote intestinal des souris intFXR KO montre une augmentation d’une population bactérienne rapportée comme impliquée dans les colites.L’objectif suivant a été d’étudier les conséquences de la déficience en FXR intestinal dans un contexte nutritionnel induisant la NASH en 24 semaines. Nous avons constaté que les souris intFXR KO étaient bien protégées contre la stéatose hépatique, l’analyse transcriptomique de l’intestin nous permettant d’émettre l’hypothèse d’une modulation du métabolisme lipidique intestinal. Elles ne sont cependant pas protégées contre le développement de la NASH et la déficience en FXR au niveau de l’intestin amplifierait même l’expression dans le foie des gènes liés à l’inflammation par rapport aux souris contrôles. Chez les souris intFXR KO, nous observons une augmentation des LT CD8+, une augmentation de marqueurs de perméabilité intestinale et des populations bactériennes intestinales décrites dans les maladies inflammatoires de l’intestin.Ainsi, bien que protégeant contre la prise en poids et la stéatose hépatique, la déficience intestinale en FXR semble amplifier l’inflammation hépatique dans des conditions nutritionnelles standards mais également induisant la NASH. La modulation de l’immunité intestinale par des agonistes de FXR semble donc une approche intéressante pour moduler le dialogue intestin-foie dans le traitement de la NASH.

Energy homeostasis is the result of a dialogue between metabolic organs, especially gut and liver. The intestine is an interface between the organism and the external environment. Its role as a barrier is possible thanks to a complex immune system and intercellular junctions. In metabolic diseases such as type 2 diabetes and non-alcoholic steatohepatitis (NASH), there is an increase in systemic low-grade inflammation, particularly in intestine, and an increase in intestinal permeability. The nuclear bile acid receptor, Farnesoid X Receptor (FXR), is expressed in metabolic organs. FXR Knock-Out (KO) mice fed a standard diet show increased intestinal permeability compared to their littermate controls, although they are protected against high-fat diet-induced obesity and insulin resistance. The role of FXR in the intestine is reported in a more contradictory way in the literature because according to the studies its inactivation in the epithelium decreases the synthesis of ceramides which would then contribute to protect the liver from steatosis, and its activation induces the browning of adipose tissue, reducing obesity and insulin resistance. In this context, we wanted to understand whether gut immune functions are under the control of intestinal FXR in a nutritional context inducing NASH.At the beginning of my thesis, I participated in the establishment in the laboratory of the breeding of mice deficient in FXR only in the intestine (intFXR KO) by a cre-lox system. The model was validated and the metabolic status of the mice on a standard diet was checked. Although intFXR KO mice appeared to have similar hepatic histological characteristics to control mice, the expression of genes related to innate immunity is perturbed suggesting that intestinal FXR deficiency may alter the hepatic and global inflammatory state. By immunophenotyping, we showed that cytotoxic lymphocytes (CD8+ TL) are increased in the intestine of intFXR KO mice. This change may be due to an increase in circulating CD8+ TL targeting the intestine. This disruption of intestinal immunity may be due to a decrease in the expression of tight junction proteins that would facilitate the passage of microbial products. The study of the gut microbiota of intFXR KO mice shows an increase in a bacterial population reported to be involved in colitis.Our next objective was to study the consequences of intestinal FXR deficiency in a nutritional context inducing NASH in 24 weeks. We found that were well protected against hepatic steatosis, gut transcriptomic analysis suggesting a modulation of intestinal lipid metabolism. However, intFXR KO mice are not protected against the development of NASH and FXR deficiency in the gut would even amplify the expression of inflammation-related genes in the liver compared to control mice. In intFXR KO mice, we observed an increase in CD8+ TLs, an increase in intestinal permeability markers and intestinal bacterial populations described in inflammatory bowel disease.Thus, while protecting against weight gain and hepatic steatosis, intestinal FXR deficiency appears to amplify hepatic inflammation under standard and also NASH nutritional conditions. Modulation of intestinal immunity by FXR agonists therefore appears to be an interesting approach to modulate the gut-liver dialogue in the treatment of NASH.