Caractérisation de l’implication du microbiote cutané dans la différenciation épidermique

Characterization of the skin microbiota involvement in epidermal differentiation

• Auteur / Autrice : Leslie Landemaine
• Direction : Mathias Lavie-Richard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 06/07/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé humaine (Jouy-en-Josas)
• Partenaire(s) de recherche : référent : AgroParisTech (France ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : Graduate School : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Yves Le Loir
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Le Loir, Yves Poumay, Hélène Le Buanec, Iuliana Popa, Cécile Clavaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Le Loir, Yves Poumay

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs à hydrocarbure aromatique

Différenciation (biologie)

Épiderme

Peau artificielle

Microflore

Homéostasie

Staphylococcus epidermidis

Microbiologie

Dermatoses

Mots clés libres

Microbiote cutané

Différenciation épidermique

Voie AhR

Modèles d’interaction microorganismes/peau

Peau reconstruite

Cutaneous microbiota

Epidermic differentiation

AhR pathway

Microorganisms/skin interaction models

Reconstructed skin

Résumé

Le microbiote cutané est l’ensemble des bactéries, levures et virus qui habitent la peau dès la naissance. Les connaissances récentes ont démontré l’association entre la diversité du microbiote et la santé de la peau. Staphylococcus epidermidis, une des bactéries de la peau produit des peptides antimicrobiens contre les pathogènes et est capable de stimuler les défenses immunes. En revanche, l’effet du microbiote et la spécificité d’action des souches sur la différenciation de l’épiderme est à ce jour mal connu. L’utilisation de modèles de co-culture en 2D (NHEK) et 3D (HSE) en présence de bactéries ou de champignons au cours de cette thèse ont permis d’étudier les interactions bactéries – peau sur de longues périodes (> 7 jours) et ainsi de décrire leurs effets sur la différenciation. Ces travaux nous ont permis de montrer par analyse transcriptomique que la colonisation avec une bactérie modèle, S. epidermidis ATCC12228, modifie significativement la différenciation de l’épiderme, en plus de la réponse à la bactérie et que cette modification est dépendante de la quantité de bactéries initialement inoculée.Un faible inoculum permet une co-culture non délétèrepour le tissu tandis qu’un inoculum élevé induit une réponse inflammatoire et un amincissement du tissu vivant. Dans un second temps, nous avons investigué les caractéristiques phénotypiques et génomiques d’une collection de 12 souches de S. epidermidis isolées sur la peau de donneurs ayants des types de peaux différents : normale, hyperséborrhéique et atopique. Nous avons montré que les souches issues de peau atopique 1/ se distinguent des autres souches cliniques par leur CORE génome, 2/ présentent une activité protéasique accrue et 3/ conduisent à une invasion des tissus (HSE) contrairement aux souches issues de peau normale. L’étude de l’activation de la voie AhR, a permis de montrer une activation opposée de cette voie en fonction de l’origine des souches et que cette activité pouvait être associée à la quantité et au type d’indoles produits par les bactéries en co-culture avec des NHEK. En conclusion les résultats présentés ici apportent une nouvelle compréhension des interactions entre S. epidermidis et la peau, en particulier comment des souches spécifiques présentes sur la peau saine pourraient contribuer à l’homéostasie cutanée.

The skin microbiota is the collection of bacteria, yeasts and viruses that have inhabited the skin since birth. Recent knowledge has demonstrated the association between microbiota diversity and skin health. Staphylococcus epidermidis, one of the bacteria of the skin, produces antimicrobial peptides against pathogens and is able to stimulate immune defenses. However, the effect of the microbiota and the specificity of action of strains on the differentiation of the epidermis is, to date, poorly understood. The use of co-culture models in 2D (NHEK) and 3D (HSE) in the presence of bacteria or fungi during this thesis made it possible to study bacteria-skin interactions over long periods (> 7 days) and thus describe their effects on differentiation. This work has enabled us to show by transcriptomic analysis that colonization with a model bacterium, S. epidermidis ATCC12228, significantly modifies the differentiation of the epidermis, in addition to the response to the bacterium and that this modification is dependent on the quantity of bacteria initially inoculated.A low inoculum allows a non-deleterious co-culture forthe tissue while a high inoculum induces an inflammatory response and the reduction of the skin living tissues Secondly, we investigated the phenotypic and genomic characteristics of a collection of 12 strains of S. epidermidis isolated from the skin of donors with different skin types: normal, hyperseborrheic and atopic. We have shown that strains derived from atopic skin 1 / are distinguished from other clinical strains by their CORE genome, 2 / exhibit increased protease activity and 3 / lead to tissue invasion (HSE) unlike strains derived from normal skin. The study of the activation of the AhR pathway, made it possible to show an opposite activation of this path according to the origin of the strains and that this activity could be associated with the quantity and type of indoles produced by the bacteria. in co-culture with NHEKs. In conclusion, the results presented here provide a new understanding of the interactions between S. epidermidis and the skin, in particular how specific strains present on healthy skin could contribute to skin homeostasis.