La réponse inflammatoire des cellules épithéliales primaires du tractus génital féminin à l'infection par Chlamydia trachomatis, et son exacerbation par l'interféron de type I

The inflammatory response of primary epithelial cells of the female genital tract to Chlamydia trachomatis infection, and its exacerbation by type-I interferon

• Auteur / Autrice : Chongfa Tang
• Direction : Yong-Zheng Wu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 21/01/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pasteur (Paris). Unité Biologie cellulaire de l'infection microbienne
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Friguet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Arrieumerlou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Elisabeth Menu, Laurent Boyer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interférons

Réponse immunitaire

Cellules épithéliales

Relations hôte-bactérie

Chlamydia trachomatis

Mots clés libres

Infection sexuellement transmissible

Chlamydia trachomatis

Interaction hôte-pathogène

Inflammation

Défense innée

Interféron Typer I

Épithélium primaire de l'exocol

Récepteur de type Troll 3

Sexually transmitted infection

Chlamydia trachomatis

Host-pathogen interaction

Inflammation

Innate defense

Type I interferon (IFN-I)

Primary ectocervix epithelium

TLR3

Résumé

Chlamydia trachomatis est une bactérie intracellulaire obligatoire, qui se développe principalement dans cellules épithéliales des muqueuses du tractus génital. Asymptomatiques dans la plupart des cas, les infections par ce pathogène peuvent entrainer des inflammations pelviennes. L’inflammation peut elle-même engendrer des fibroses et mener à une infertilité tubaire chez les femmes. Il est important d’étudier la réponse des cellules épithéliales, qui constituent la première ligne de défense contre l’infection par C. trachomatis, pour mieux comprendre ses manifestations pathologiques dans le tractus génital féminin (FGT). À cette fin, nous avons mis au point un protocole simplifié pour isoler une fraction très pure de cellules épithéliales primaires, à partir du FGT de patientes subissant une hystérectomie. Nous avons observé que ces cellules épithéliales primaires étaient moins permissives à l'infection par C. trachomatis que la lignée cellulaire classiquement utilisée en laboratoire, i.e. la lignée HeLa. Nous avons montré que la différence de milieu de culture et l'ajout de sérum dans les cultures de cellules HeLa, expliquent une grande partie de ces différences. Cependant, testées dans des milieux identiques, les cellules épithéliales primaires issues de l’ectocol se sont révélées moins permissives que les cellules HeLa vis-à-vis du développement de C. trachomatis. Enfin, les cellules épithéliales primaires exprimaient globalement davantage de cytokines pro-inflammatoires, au niveau basal et après infection à C. trachomatis, que les cellules HeLa, suggérant une forte capacité des cellules épithéliales primaires à monter une réponse inflammatoire. Nous nous sommes ensuite attachés à comprendre pourquoi l'interféron de type I (IFN-I) agissait-t-il en synergie avec l’infection par C. trachomatis vis-à-vis de la réponse pro-inflammatoire des cellules. Nous avons démontré que l'IFN-I, mais pas C. trachomatis, augmentait l'expression de plusieurs récepteurs de reconnaissance de motifs bactériens. L’extinction de l’expression du récepteur TLR3, ou la délétion de ce gène, empêche la synergie entre l’IFN-I et C. trachomatis. Nous avons identifié la voie de signalisation intermédiaire entre l’activation du récepteur de l’IFN-I et l’expression du TLR3, ainsi que la signalisation en aval de l’activation de TLR3, qui aboutit à l’expression des cytokines pro-inflammatoires interleukines-6 et 8. Ainsi, l'IFN-I exacerbe la réponse inflammatoire de l'hôte déclenchée par l'infection à C. trachomatis via une augmentation de l’expression du TLR3. La synergie entre l’IFN-I et les bactéries à stimuler la signalisation pro-inflammatoire des cellules épithéliales pourrait jouer un rôle dans les lésions tissulaires qui résultent de l’infection chez certaines patientes.

Chlamydia trachomatis is an obligate intracellular bacterium, which grows mainly in epithelial cells of the mucous membranes of the genital tract. Asymptomatic in most cases, infections with this pathogen can lead to pelvic inflammations. The inflammation itself can lead to fibrosis and tubal infertility in women. To better understand the pathological manifestations in the female genital tract (FGT), it is important to study the response of epithelial cells, which constitute the first line of host defense against C. trachomatis infection. To this end, we developed a simplified protocol to isolate a very pure fraction of primary epithelial cells from the FGT of patients undergoing hysterectomy. We observed that these primary epithelial cells were less permissive to C. trachomatis infection than the cell line classically used in laboratories, i.e. HeLa cells. We have shown that the difference in culture medium and the addition of serum in HeLa cell cultures explain a large part of these differences. However, when tested in an identical culture medium, primary ectocervical epithelial cells were found to be less permissive than HeLa cells towards C. trachomatis infection. Finally, primary epithelial cells expressed overall more pro-inflammatory cytokines, both basally and after C. trachomatis infection, than HeLa cells, suggesting a strong capacity of primary epithelial cells to mount an inflammatory response. We then focused on understanding why type I interferon (IFN-I) acts synergistically with C. trachomatis infection towards the pro-inflammatory response of epithelial cells. We demonstrated that IFN-I, but not C. trachomatis, increased the expression of several bacterial pattern recognition receptors (PRRs). Expression silencing of TLR3 receptor, or deletion of this gene, prevented synergetic effect between IFN-I and C. trachomatis. We also identified the intermediate signaling pathway between IFN-I receptor activation and TLR3 expression, as well as the signaling downstream of TLR3 activation, which results in the expression of the pro-inflammatory cytokines interleukin-6 and 8. Based on these data, we conclude that IFN-I exacerbates the host inflammatory response triggered by C. trachomatis infection via increased TLR3 expression, and that this synergetic effect between IFN-I and bacteria on pro-inflammatory signaling in epithelial cells may play a role in the tissue damage that results from infection in some of the patients.