Circadian rhythm and host response : new insights on the role of the body temperature rhythm

by Benjamin Coiffard

Doctoral thesis in Biologie santé. Pathologie vasculaire et nutrition

Under the supervision of Jean-Louis Mège.

defended on 04-06-2021

in Aix-Marseille , under the authority of Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille) , in a partnership with Mephi (Marseille) (équipe de recherche) and Méditerranée Infection (équipe de recherche) .

Thesis committee President: Marc Léone.

Thesis committee members: Antoine Magnan.

Examiners: Eleonore Maury, Marie-Christine Béné.


  • Abstract

    Many biological processes, including the immune system, exhibit circadian oscillations under the control of the biological clock. This work focused on the study of the role of circadian rhythms in the host immune response to infection. In planarian (an ancestral organism), we found that silencing of Smed-Tim (a homolog for the clock gene in humans) diminished the expression of the antimicrobial genes and leads to a delay in Staphylococcus aureus elimination. In human, we demonstrated that the phagocytic capacity of Staphylococcus aureus and cytokines release of monocytes-macrophages is time-dependent and control by the molecular clock. In the same way, we found a time-dependent phagocytosis capacity of SARS-CoV-2 by human monocytes. In eubacteria, we identified RadA as a homolog of the gene KaiC (clock gene in cyanobacteria) as a potential generator of circadian rhythms.In humans, we found that severe trauma patients who developed sepsis in their ICU stay showed at admission a more disrupted circadian rhythm of cortisol, temperature, and immune system. Finally, we found that lower temperature levels and higher amplitude of oscillation at admission were predictive of mortality in cohorts of septic shock and severe trauma patients.In conclusion, this work provides additional evidence on the link between circadian rhythms and the immune response. We have extended this knowledge to the world of eubacteria and clinical immunology.

  • Alternative Title

    Rythme circadien et réponse de l'hôte : nouvelles perspectives sur le rôle du rythme de la température corporelle


  • Abstract

    De nombreux processus biologiques, y compris le système immunitaire, présentent des oscillations circadiennes sous le contrôle de l'horloge biologique. Ces travaux se sont intéressés à l'étude du rôle des rythmes circadiens dans la réponse immunitaire de l'hôte à l'infection.Chez le planaire (un organisme ancestral), l’inhibition de Smed-Tim (un homologue du gène clock humain) diminue l'expression des gènes antimicrobiens et conduit à un retard d'élimination de Staphylococcus aureus. Dans les monocytes-macrophages humains, la capacité de phagocytose de Staphylococcus aureus et du SARS-CoV-2 ainsi que la libération de cytokines sont dépendantes du temps et contrôlées par l'horloge moléculaire. Chez les eubactéries, nous avons identifié RadA comme un homologue du gène KaiC (gène horloge des cyanobactéries) comme générateur potentiel de rythmes circadiens.Nous avons montré que les patients traumatisés graves qui développent un sepsis présentent un rythme circadien plus perturbé du cortisol, de la température et du système immunitaire. Enfin, des niveaux de température plus faibles et une plus grande amplitude d'oscillation étaient prédictifs de mortalité dans des cohortes de choc septique et de traumatisés graves.En conclusion, ces travaux apportent des preuves supplémentaires sur le lien entre les rythmes circadiens et la réponse immunitaire. Nous avons étendu ces connaissances au monde des eubactéries et de l'immunologie clinique.

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