Contrôle de la cryptosporidiose des ruminants : de la caractérisation des phagocytes mononucléés de l'intestin à l'immunostimulation avec des produits dérivés de levures

Control of ruminant cryptosporidiosis : from characterization of intestinal mononuclear phagocytes to immunostimulation with yeast-derived products

• Auteur / Autrice : Ambre Baillou
• Direction : Sonia Lacroix-Lamandé, Fabrice Laurent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 02/02/2022
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Infectiologie et santé publique (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Dimier-Poisson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Baranek, Didier Betbeder
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Bertho, Karim Adjou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tests de toxicité in vivo

Transcriptome

Phénotype

Cryptosporidium parvum

Produits dérivés (marketing)

Levure (agent de fermentation)

Intestins

Immunostimulation

Système des phagocytes mononucléés

Prévention

Cryptosporidiose

Ruminants

Mots clés libres

Cryptosporidiose

Ruminants

Phagocytes mononucléés

Immunostimulation

Produits dérivés de levure

Cryptosporidiosis

Ruminants

Mononuclear phagocytes

Immunostimulation

Yeast-Derived products

Résumé

La cryptosporidiose est une maladie zoonotique encore mal contrôlée causée par l'infection par le parasite intestinal Cryptosporidium parvum (Cp), qui présente une forte prévalence dans les élevages de ruminants. Les jeunes ruminants (veaux, agneaux, chevreaux) sont particulièrement sensibles à l'infection en raison de l'immaturité de leur système immunitaire intestinal. L'infection est responsable de diarrhées aqueuses pouvant conduire à la mort de l'animal par déshydratation dans les cas les plus sévères. Il n'existe aucun vaccin et le traitement autorisé (Halocur™) nécessite une administration préventive pour être efficace. L'immunité innée joue un rôle essentiel dans le contrôle de la phase aigüe de l'infection par le parasite, au sein de laquelle les phagocytes mononucléés (MP), et en particulier les cellules dendritiques conventionnelles de type 1 (cDC1), sont des effecteurs clés, tel que démontré en modèle murin nouveau-né.Le premier objectif de ce projet de thèse a été de caractériser les MP intestinaux chez l'agneau et le veau à l'homéostasie et lors d'une infection par Cp, qui se développe principalement dans l'iléon de ses hôtes. Nous avons réalisé des analyses phénotypiques (cytométrie en flux) et transcriptomiques (Fluidigm®) des MP dans plusieurs compartiments de la partie distale de l'intestin grêle des animaux. Nous avons ainsi décrit, à l'homéostasie, une population de macrophages (MAC) et trois sous-populations de cDC, dont deux identifiées comme étant les cDC1 et cDC2 et la troisième se caractérisant par un phénotype de DC activées potentiellement régulatrices. Nous avons identifié que le nombre de cDC1 augmente très rapidement dès les 10 premiers jours de vie, ce qui pourrait être relié à la grande sensibilité des animaux pendant cette période. L'infection par Cp induit une augmentation de l'abondance des MAC, cDC1 et cDC2 dans l'intestin des animaux, qui pourrait résulter du recrutement induit par les chimiokines produites dans les tissus infectés (CXCL10, CCL5). Ces MP produisent à leur tour un large panel de cytokines et chimiokines (IL12p40, IL6, CXCL10) participant à la mise en place de la réponse pro-inflammatoire et au recrutement d'autres cellules immunitaires effectrices afin de contrôler l'infection.Dans le cadre du développement de stratégies d'immunostimulation pour le contrôle de la cryptosporidiose, le second objectif de cette thèse a été d'étudier les propriétés immunostimulantes de produits dérivés de levure pour l'intestin d'agneau et d'évaluer leur effet protecteur contre l'infection par Cp. Pour l'immunostimulation intestinale des jeunes agneaux, nous avons tout d'abord utilisé des modèles ex vivo (explants, cellules intestinales isolées) qui se sont révélés peu informatifs. Nous avons donc ensuite développé un modèle de chirurgie d'anses intestinales chez l'agneau né par césarienne, ce qui a permis de mettre en évidence des propriétés pro-inflammatoires modérées des produits levuriens in vivo ainsi que leur effet protecteur modéré mais significatif sur le développement du parasite.Ces travaux établissent la première caractérisation fine des MP intestinaux chez les jeunes ruminants à l'homéostasie et pendant l'infection à Cp et offrent des perspectives encourageantes pour l'utilisation de stratégies d'immunostimulation dans la lutte contre la cryptosporidiose.

Cryptosporidiosis is a poorly controlled zoonotic disease caused by the infection with the intestinal parasite Cryptosporidium parvum (Cp), presenting a high prevalence in livestock. Young ruminants (calves, lambs, kids) are particularly susceptible to the infection due to the immaturity of their intestinal immune system. The infection is responsible for watery diarrhea that can lead to the death of the animal by dehydration in the most severe cases. There is no vaccine and the approved treatment (Halocur™) requires preventive administrations to be effective. Innate immunity plays an essential role in controlling the acute phase of parasite infection, in which mononuclear phagocytes (MP), and in particular conventional type 1 dendritic cells (cDC1), are key effectors, as demonstrated in newborn murine model.The first objective of this thesis project was to characterize intestinal MP in lambs and calves at homeostasis and during Cp infection, which develops primarily in the ileum of its hosts. We performed phenotypic (flow cytometry) and transcriptomic (Fluidigm®) analyses of MP in several compartments of the distal small intestine of the animals. We have thus described a population of macrophages (MAC) and three subpopulations of cDC, two of which were identified as cDC1 and cDC2 and the third characterized by an activated DC phenotype with putative regulatory potential. We identified that the number of cDC1 increases very rapidly from the first 10 days of life of the animals, which could be related to the great sensitivity of the animals during this period. Cp infection induces an increase in the abundance of MAC, cDC1 and cDC2 in the intestine of animals, which could result from the recruitment induced by the chemokines produced in the infected tissues (CXCL10, CCL5). These MPs produce in turn a large panel of cytokines and chemokines (IL12p40, IL6, CXCL10) involved in the establishment of the pro-inflammatory response and the recruitment of other immune effector cells to control the infection.In the context of the development of immunostimulation strategies for controlling cryptosporidiosis, the second objective of this thesis was to study the immunostimulatory properties of yeast-derived products for the lamb intestine and to evaluate their protective effect against Cp infection. For the intestinal immunostimulation of young lambs we first used ex vivo models (explants, isolated intestinal cells) which turned out not to be informative. We therefore next developed a model of intestinal loop surgery in caesarian-born lamb, which allowed us to demonstrate the moderate pro-inflammatory properties of the yeast products in vivo as well as their mild but significant protective effect on parasite development.This work establishes the first fine characterization of intestinal MP in young ruminants at homeostasis and during infection with Cp and provides encouraging prospects for the use of immunostimulation strategies to control cryptosporidiosis.