Propriétés immuno-modulatrices de la flagelline de Salmonella typhimurium : impact sur la défense anti-bactérienne et le développement d'adjuvants épithéliaux

par Laurye Van Maele

Thèse de doctorat en Microbiologie. Immunologie

Sous la direction de Jean-Claude Sirard.

Soutenue en 2010

à Lille 2 .


  • Résumé

    Le système immunitaire des mammifères possède deux composantes, l'immunité innée, première ligne de défense de l'hôte, et l'immunité adaptative, phase plus tardive et spécifique à de multiples antigènes. Dans le contexte infectieux, toute réponse immunitaire commence par la détection du pathogène par des récepteurs de l'immunité innée comme les "Toll-Like Receptors" ou TLR qui reconnaissent des motifs moléculaires conservés chez de nombreux microorganismes. Au cours de ce travail, j'ai étudié un motif microbien en particulier, la flagelline de Salmonella typhimurium, molécule structurale du flagelle et agoniste de TLR5. Les muqueuses respiratoires, digestives ou urogénitales sont donc des sites majeurs d'immunité anti-microbienne car la plupart des pathogènes les ciblent et les colonisent. Mon travail a consisté à disséquer les réponses immunitaires muqueuses induites par la signalisation TLR5 dans deux modèles expérimentaux : (1) une administration locale de la flagelline mimant la colonisation microbienne épithéliale et (2) une administration systémique simulant l'invasion d'un pathogène dans les tissus muqueux. L'instillation de flagelline par voie respiratoire active l'épithélium broncho-alvéolaire. Nos travaux ont montré que la signalisation épithéliale peut avoir un effet thérapeutique par le recrutement de neutrophiles. La contribution de l'épithélium dans l'immunité adaptative muqueuse a été analysée. Lors d'une instillation nasale de flagelline, les animaux développent une réponse en anticorps et une réponse Th1-Th2 à la fois locale et systémique. Nos résultats indiquent que la signalisation TLR dans les cellules épithéliales du poumon est nécessaire et suffisante pour promouvoir cette immunité. Ces observations ouvrent de nouvelles perspectives pour le développement d'adjuvant muqueux à activité épithéliale et la caractérisation des interactions hôte-pathogène. L'administration systémique de flagelline induit dans l'intestin et les poumons la transcription immédiate mais transitoire des gènes codant les interleukines IL-17A, IL-17F et IL-22, cytokines essentielles à l'élaboration d'une défense anti-microbienne muqueuse. Nous avons identifié comme source de ces cytokines, une nouvelle population de cellules lymphoïdes innées CD3negCD127+. Leur activation est associée à la protection contre une infection orale à Yersinia pseudotuberculosis. Nos données suggèrent donc que les cellules CD3negCD127+ sont cruciales pour les défenses précoces contre l'invasion des tissus muqueux par les pathogènes et leur manipulation pourrait être envisagées à des fins thérapeutiques.


  • Résumé

    The mammalian immune system has two arms, the innate immunity, first line of defense, and the adaptive immunity, operating later and antigen-specific. During infection, immune responses begin with the detection of microbes by innate receptors such as the Toll-Like Receptors (TLR). These receptors detect molecular motifs highly conserved by microorganisms like lipopolysaccharide or flagellin. As most pathogens infect mammals by respiratory, digestive, urogenital tracts, these specialized barriers are thus essential sites for anti-microbial immunity. In this work, I specifically studied, the Salmonella typhimurium flagellin, structural molecule of bacterial flagellum and TLR5 agonist. My work aims at dissecting mucosal immunes responses induced by the TLR5 signalisation by two experimental models : (1) a local administration mimicking microbial colonization of mucosa and (2) a systemic administration mimicking pathogen invasion in mucosal tissues. Flagellin administration into the respiratory tract activated immune responses. Previous studies demonstrated that flagellin-mediated innate responses are controlled by epithelial cells and the stimulation was sufficient to chemokine and cytokine secretion. This work showed that the TLR5-mediated epithelial response promoted neutrophil-dependent clearance of Streptococcus pneumoniae in a model of respiratory infection. Besides, the role of epithelial cells of the broncho-alveolar mucosa in TLR-dependent initiation of adaptive immunity was analyzed. Upon nasal immunization with flagellin as adjuvant, animals developed a local and systemic antigen-specific antibody and mixed Th1 and Th2 responses. Our results suggested that lung epithelial cells are necessary to promote the mucosal and systemic immunity. These observations open unique perspectives to develop mucosal adjuvants and therapies with an epithelial activity and to characterize host/pathogen interactions. The systemic administration of flagellin induced in mucosa a swift and transient transcription of genes encoding the interleukins IL-17A, IL-17F and IL-22, cytokines crucial to elaborate a mucosal antimicrobial defense. The source of the Th17-related cytokines was identified as a novel population of CD3negCD127+ innate lymphoid cells. Their activation is associated to protection against oral infection with Yersinia pseudotuberculosis. Therefore, these data suggest that activation of CD3negCD127+ cells is instrumental for the early defenses against pathogen invasion of host mucosal tissues. Intervention on these innate lymphoid cells may represent a novel antimicrobial approach.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (119 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 109-119

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  • Bibliothèque : Université de Lille. Service commun de la documentation. BU Santé.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50.379-2010-15-C
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 8930
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