Homéostasie intestinale et pathologies intestinales: données épidémiologiques, moléculaires et applications thérapeutiques

Intestinal homeostasis and pathologies: epidemiological, molecular data and therapeutic applications

• Auteur / Autrice : Pauline Kerbage
• Direction : Laurent Dubuquoy
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Recherche clinique, innovation technologique, santé publique - MED
• Date : Inscription en doctorat le 26/10/2021
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École graduée Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche Translationnelle sur l'Inflammation

Mots clés

Mots clés libres

Homéostasie intestinale

Pathologies intestinales

Épidémiologie

Intestinal homeostasis

Intestinal pathologies

Epidemiology

Résumé

Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI), regroupant la maladie de Crohn et la rectocolite hémorragique, évoluent par poussées entrecoupées de phase de rémission. Ces phases asymptomatiques ne sont pour autant pas synonyme d'absence de lésions sous-jacentes. En effet des lésions fibrosantes se constituent au fur et à mesure des poussées inflammatoires occasionnant une destruction progressive du tube digestif. Les objectifs thérapeutiques dans la maladie de Crohn ont changé : ils ne sont plus basés uniquement sur le traitement des symptômes ou des marqueurs inflammatoires ou la prise en charge des complications lorsqu'elles sont constituées mais sont actuellement de prévenir la destruction intestinale. Une meilleure compréhension des mécanismes immunologiques cellulaires et moléculaires impliqués dans l'inflammation et dans la fibrose intestinale permettra de développer de nouvelles approches thérapeutiques dans la maladie de Crohn. Contrairement aux recherches intensives axées sur les mécanismes immunologiques impliqués dans l'inflammation, la physiopathologie des évènements conduisant à la fibrose reste peu explorée. Il n'existe à ce jour aucun traitement médical efficace sur la fibrose intestinale et l'utilisation des anti-inflammatoires dans les MICI semble n'avoir aucun effet ni sur son développement ni sur sa progression. Axe d'étude : Préliminaire : Récemment la technologie du single-cell et les outils d'analyse de données de type big data ont offert une analyse plus précise des cellules immunitaires et non immunitaires peuplant la muqueuse intestinale des patients atteints de MICI. Dans des travaux préliminaires Chapuy et al ont défini en particulier les phagocytes mononucléés (cellules dendritiques, macrophages, monocytes) dans la muqueuse colique et dans les ganglions lymphatiques mésentériques des patients atteints de MICI (Mucosal Immunol 2019;12(3) : 703 ; JCC 2020 ;14(1) :79 ; JCC 2020;14(3) :393), cellules qui ont un rôle central dans la pathogénèse de la réponse immunitaire. Elle a démontré que dans la maladie de Crohn, il existait une accumulation de cellules pro inflammatoires CD14+ ressemblant à des monocytes favorisant l'activation des voies Th17 et Th17/Th1 dans les lymphocytes T CD4 infiltrant la muqueuse intestinale. D'autre part cette équipe a démontré l'existante de cellules nommées macrophages post inflammatoires de fonction inconnue mais semblant impliqués dans la fibrose intestinale. Ces cellules phagocytes mononucléées et monocytes-like sont également présentes au sein des ganglions lymphatiques mésentériques, il s'agit donc probablement de sites inducteurs de la réponse immunitaire. Cependant la caractérisation précise des cellules phagocytes mononucléés peuplant les ganglions lymphatiques mésentériques des patients atteints de MICI restent encore à faire. L'objectif de mon travail sera de caractériser au niveau protéique et moléculaire les phagocytes mononuclées présents au sein de ganglions lymphatiques mésentériques des patients atteints de MICI par technique de single-cell RNA (Rhapsody) afin de déterminer leur concordance avec ceux présents au sein de la paroi colique chez ces patients. Lieu : au sein de l'équipe du Docteur Marika Sarfati au CR-CHUM (centre de recherche de l'hôpital de Montréal), en collaboration avec le laboratoire INFINITE U-1286, sous la supervision du Docteur Laurent Dubuquoy Syndrome de l'intestin irritable Le diagnostic de syndrome de l'intestin irritable (SII) repose sur l'association de douleurs abdominales à des troubles du transit (critère de ROME). La prévalence du SII est élevée dans la population générale avec une prédominance féminine nette. Les douleurs abdominales / ballonnements en rapport avec des gaz sont fréquents et rapportés chez 16 à 31% de la population générale. Il s'agit également de maladies chroniques évoluant par poussées entrecoupées de périodes de rémission. Il existe différentes pistes physiopathologiques incluant les troubles de la motricité ou de la perméabilité intestinale, l'hypersensibilité viscérale, une perturbation du microbiote, une fermentation colique excessive et une implication du stress et des facteurs psychologiques. L'anomalie de la motricité intestinale affecte le transit des gaz favorisant la survenue de ballonnements. La présence de certains substrats glucidiques au niveau colique en rapport avec un déséquilibre du microbiote majore la fermentation des gaz conduisant également à des ballonnements. Axe d'étude numéro 1 : Préliminaire : La siméthicone est une silicone inerte, non absorbée dans le tube digestif, qui après administration orale diminue la tension superficielle des bulles de gaz, favorise leur coalescence et élimination d'un plus grand volume de gaz en une fois, et donc diminue le nombre quotidien de flatulence. Le chitine‐glucan est un copolysaccharide fongique naturel, ayant des propriétés prébiotiques et de rétention d'eau permettant d'améliorer la consistance des selles. Objectif de l'étude : Confirmer l'effectivité de SmenoGas (250 mg siméthicone, 500 mg de chitine‐glucan) notamment sur l'amélioration des douleurs abdominales fonctionnelles et/ou ballonnements/distension abdominale associés à la présence de gaz et de confirmer son innocuité dans un essai de suivi clinique post‐commercialisation effectué chez 150 patients en France atteints de trouble fonctionnel intestinal. L'évaluation portera sur les réponses aux questionnaires patients après 2 et 4 semaines d'utilisation de SmenoGas et sera réalisée entre Septembre 2021 et mars 2022 Lieu : laboratoire INFINITE U-1286, sous la supervision du Docteur Laurent Dubuquoy et le service des maladies de l'appareil digestif à Huriez Axe d'étude numéro 2 : Préliminaire : Le récepteur nucléaire PPARγ transmet des signaux jusqu'au génome, conduisant à une modification de l'expression de différents gènes impliqués dans le métabolisme et l'inflammation. En étudiant de nouveaux agonistes de PPARγ dans des lignées de cellules épithéliales intestinales en culture, il a été mis en évidence par analyse transcriptomique que PPARγ régulait le gène de la lactase, l'enzyme qui dégrade le lactose. Un défaut de production de la lactase est responsable d'une intolérance au lactose. En France, 30 à 50 % des adultes ont une digestion incomplète du lactose, à l'origine de symptômes digestifs tels que ballonnements, diarrhée, douleurs abdominales. Le test respiratoire à l'hydrogène est le test le plus fréquemment utilisé pour détecter la malabsorption du lactose. L'exclusion du lactose est le principal traitement de l'intolérance au lactose ce qui expose à un risque de carences vitaminiques et en oligo éléments comme le calcium. Certaines molécules que l'on trouve naturellement dans l'alimentation régulent PPARγ, notamment certains acides gras. Il serait donc intéressant de supplémenter les intolérants au lactose avec ces nutriments pour qu'ils puissent augmenter leur production de lactase et leur consommation de produits laitiers s'ils le souhaitent. Une étude a été menée avec l'acide linoléique conjugué (CLA), présent essentiellement dans la viande de ruminant et connu pour interagir avec PPARγ, et a constaté une augmentation de la production de lactase chez des souris (Fumery M et al, EMBO Mol Med 2017). Objectif de l'étude : Réaliser une étude pré clinique chez des patients suspects de malabsorption du lactose (retrouvé sur un test respiratoire à l'hydrogène) avant et après traitement par l'acide linoléique conjugué (CLA). Lieu : laboratoire INFINITE U-1286, sous la supervision du Docteur Laurent Dubuquoy et le service des maladies de l'appareil digestif à Huriez Perspectives : En pratique clinique quotidienne, chez des patients atteints de MICI et considérés en rémission, des symptômes digestifs fonctionnels (douleur abdominale, ballonnements, troubles du transit intermittents) sont souvent présents alors qu'il ne persiste aucun stigmate d'inflammation sur les différents examens. Dans cette situation, il est possible d'envisager un diagnostic de SII. L'association de SII et d'une MICI (IBS-IBD) est une entité qui reste assez peu étudiée et sa prise en charge thérapeutique est très mal codifiée. La fréquence des symptômes de SII chez des patients atteints de MICI a fait l'objet d'une méta-analyse (Halpin et al, Am J Gastroenterol 2012), celle-ci retrouvait une prévalence des symptômes de SII chez les patients atteints de MICI de 39 % (IC95 % : 30-48 %) avec un risque relatif de 4,89 (IC95 % : 3,43-6,98) par rapport aux sujets contrôles. D'autre part, en raison d'une atteinte des cellules intestinales dans la maladie de Crohn, il est fréquent d'observer une intolérance au lactose. La prise en charge thérapeutique repose sur les traitements préconisés au cours du SII, avec un niveau de preuve très faible, voire inexistant. Il serait donc intéressant de poursuivre ces axes de recherche chez des patients atteints de MICI dans l'objectif d'apporter de nouvelles options thérapeutiques à visée symptomatique.

Chronic inflammatory bowel disease Chronic inflammatory bowel disease (IBD), grouping Crohn's disease and ulcerative colitis, progress in flare-ups with remission phases. However, these asymptomatic phases are not synonymous with the absence of underlying lesions. In fact, fibrosing lesions are formed as the inflammatory outbreaks progressively destroy the digestive tract. The therapeutic objectives in Crohn's disease have changed: not only based on the treatment of inflammatory symptoms or markers or the management of complications when they arise, but are currently to prevent intestinal destruction. A better understanding of cellular and molecular immunological mechanisms involved in inflammation and intestinal fibrosis will allow the development of new therapeutic approaches in Crohn's disease. Unlike intensive research focused on the immunological mechanisms involved in inflammation, the pathophysiology of events leading to fibrosis remains little explored. To date, there is no effective medical treatment for intestinal fibrosis and the use of anti-inflammatory drugs in IBD appears to have no effect on its development or progression. Focus of study: Preliminary: Recently single-cell technology and big data analysis tools have offered a more precise analysis of immune and non-immune cells inhabiting the intestinal lining of IBD patients. In preliminary work Chapuy et al defined in particular the mononuclear phagocytes (dendritic cells, macrophages, monocytes) in the colonic mucosa and in the mesenteric lymph nodes of patients with IBD (Mucosal Immunol 2019; 12 (3): 703; JCC 2020; 14 (1): 79; JCC 2020; 14 (3): 393), cells which have a central role in the pathogenesis of the immune response. She demonstrated that in Crohn's disease, there was an accumulation of CD14 + pro-inflammatory monocyte-like cells promoting activation of the Th17 and Th17 / Th1 pathways in CD4 T lymphocytes infiltrating the intestinal mucosa. On the other hand, this team has demonstrated the existence of cells called post-inflammatory macrophages of unknown function but apparently involved in intestinal fibrosis. These mononuclear and monocyte-like phagocyte cells are also present within the mesenteric lymph nodes, so they are probably sites inducing the immune response. However, the precise characterization of the mononuclear phagocyte cells populating the mesenteric lymph nodes of IBD patients remains to be done. The objective of my work will be to characterize at the protein and molecular level the mononuclear phagocytes present within mesenteric lymph nodes of patients with IBD by single-cell RNA technique (Rhapsody) in order to determine their concordance with those present within colonic wall in these patients. Location: within the team of Doctor Marika Sarfati at CR-CHUM (Montreal Hospital research center), in collaboration with the INFINITE U-1286 laboratory, under the supervision of Doctor Laurent Dubuquoy Irritable bowel syndrome The diagnosis of irritable bowel syndrome (IBS) is based on the association of abdominal pain with transit disorders (ROME criterion). The prevalence of IBS is high in the general population with a clear female predominance. Gas-related abdominal pain / bloating is common and reported in 16-31% of the general population. These are also chronic diseases that progress in flare-ups interspersed with periods of remission. There are different pathophysiological avenues including disorders of motor skills or intestinal permeability, visceral hypersensitivity, disturbance of the microbiota, excessive colonic fermentation and involvement of stress and psychological factors. The intestinal motility abnormality affects the transit of gas which promotes the onset of bloating. The presence of certain carbohydrate substrates at the colonic level associated with a dysregulation of the microbiota increases the fermentation of gases, also leading to bloating. Area of ​​study number 1: Preliminary: Simethicone is an inert silicone, not absorbed in the digestive tract, which after oral administration decreases the surface tension of gas bubbles, promotes their coalescence and elimination of a larger volume of gas at one time, and therefore decreases the daily number of flatulence. Chitin-glucan is a natural fungal copolysaccharide with prebiotic and water-retaining properties to improve stool consistency. Objective of the study: To confirm the effectiveness of SmenoGas (250 mg simethicone, 500 mg of chitin-glucan), in particular on the improvement of functional abdominal pain and / or abdominal bloating / distension associated with the presence of gas and to confirm its safety in a post-marketing clinical follow-up trial carried out in 150 patients in France with functional intestinal disorder. The assessment will focus on the responses to patient questionnaires after 2 and 4 weeks of using SmenoGas and will be carried out between September 2021 and March 2022 Location: INFINITE U-1286 laboratory, under the supervision of Doctor Laurent Dubuquoy and the department of diseases of the digestive system in Huriez Area of ​​study number 2: Preliminary: The nuclear receptor PPARγ transmits signals to the genome, leading to changes in the expression of various genes involved in metabolism and inflammation. By studying new agonists of PPARγ in cultured intestinal epithelial cell lines, it was demonstrated by transcriptomic analysis that PPARγ regulates the gene for lactase, the enzyme that degrades lactose. A lack of lactase production is responsible for lactose intolerance. In France, 30 to 50% of adults have incomplete lactose digestion, causing digestive symptoms such as bloating, diarrhea, abdominal pain. The hydrogen breath test is the most frequently used test to detect lactose malabsorption. The exclusion of lactose is the main treatment for lactose intolerance, which puts you at risk of deficiencies in vitamins and trace elements such as calcium. Certain molecules found naturally in food regulate PPARγ, including certain fatty acids. It would therefore be interesting to supplement lactose intolerant people with these nutrients so that they can increase their lactase production and their consumption of dairy products if they wish. A study was carried out with Conjugated Linoleic Acid (CLA), found mainly in ruminant meat and known to interact with PPARγ, and found an increase in lactase production in mice (Fumery M et al, EMBO Mol Med 2017). Study objective: To carry out a preclinical study in patients suspected of lactose malabsorption (found on a hydrogen breath test) before and after treatment with conjugated linoleic acid (CLA). Location: INFINITE U-1286 laboratory, under the supervision of Doctor Laurent Dubuquoy and the department of diseases of the digestive system in Huriez Outlook: In daily clinical practice, in patients with IBD who are considered to be in remission, functional digestive symptoms (abdominal pain, bloating, intermittent transit disorders) are often present while no stigma of inflammation persists on the various examinations. In this situation, a diagnosis of IBS may be considered. The combination of IBS and IBD (IBS-IBD) is an entity that remains relatively little studied and its therapeutic management is poorly codified. The frequency of IBS symptoms in IBD patients was the subject of a meta-analysis (Halpin et al, Am J Gastroenterol 2012), which found a prevalence of IBS symptoms in IBD patients of 39% (95% CI: 30-48%) with a relative risk of 4.89 (95% CI: 3.43-6.98) compared to the control subjects. On the other hand, due to intestinal cell damage in Crohn's disease, it is common to observe lactose intolerance. The therapeutic management is based on the treatments recommended during IBS, with a very low level of proof, if not nonexistent. It would therefore be interesting to pursue these lines of research in patients with IBD with the aim of providing new therapeutic options for symptomatic purposes.