Implications biologiques et pathologiques de la mucine MUC5AC dans le tractus gastro-intestinal

par Yannick Rossez

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Jean-Claude Michalski et de Catherine Robbe-Masselot.

Soutenue le 30-11-2011

à Lille 1 , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Lille) .


  • Résumé

    Les mucines sont impliquées dans de nombreux mécanismes biologiques comme la cancérogenèse et les interactions hôte/pathogènes, faisant de ces glycoprotéines de potentielles cibles thérapeutiques ou diagnostiques. Il a, par exemple, été démontré une néoexpression de MUC5AC dans les tumeurs coliques et dans les foyers de cryptes aberrantes (FCA) qui apparaissent dès les premières étapes de développement du cancer du côlon. MUC5AC constitue ainsi un biomarqueur de choix pour le diagnostic et le pronostic du cancer du côlon. La première partie de notre travail de thèse a consisté à développer un produit de contraste adapté à l’imagerie du cancer du côlon. Pour cela, nous avons tout d’abord sélectionné, par la technique du phage display, un peptide affin vis-à-vis de MUC5AC qui a été préalablement purifiée à partir d’adénomes coliques humains. Ce peptide a ensuite été conjugué à la biotine et greffé à un produit de contraste pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM) (USPIO : Ultrasmall Particles of Iron Oxide). Cela nous a permis d’apporter la preuve de l’efficacité de détection par IRM des polypes pré-cancéreux dans des modèles animaux et cellulaires qui surexpriment MUC5AC et dans des tissus coliques humains. Dans l’estomac, MUC5AC est exprimée de façon physiologique et est impliquée dans l’adhésion d’Helicobacter pylori à la muqueuse gastrique. Cette adhésion est un prérequis aux pathologies induites par H. pylori. Dans la deuxième partie de notre travail de thèse, nous avons démontré que parmi les différents oligosaccharides portés par les mucines gastriques humaines, un nouveau type de O-glycane portant un motif LacdiNAc (LDN) était impliqué dans l’adhésion de la bactérie à la muqueuse gastrique. Le LDN est exclusivement porté par la mucine MUC5AC gastrique et son expression est corrélée à la localisation de H. pylori. Toutes les souches de H. pylori testées adhèrent fortement au LDN. L’analyse protéomique et la construction de mutants ont permis d’identifier une nouvelle adhésine bactérienne, LabA (LacdiNAc antigen binding adhesin) qui reconnait spécifiquement le LDN. Cette découverte permet de mieux comprendre les mécanismes d’adhésion d’H. pylori et son tropisme d’organe. Ces résultats sont le point de départ d’études visant à étudier l’implication du LDN dans la physiologie gastrique et l’homéostasie, mais aussi pour le développement de stratégies alternatives pour le traitement de l’infection à H. pylori.

  • Titre traduit

    Biological and pathological implications of MUC5AC mucin in gastro-intestinal tract


  • Résumé

    Mucins are implicated in different biological phenomena such as cancer development and host/pathogen interactions. Mucins have thus been identified as promising therapeutic targets and have been proposed as potential prognostic or diagnostic markers.Improved detection sensitivity of early colorectal cancer would have important clinical applications. In this PhD thesis work, we report the development of new peptides against MUC5AC, a good marker of aberrant crypt foci (ACF), for the early diagnostic of colorectal cancer. Peptides have been identified by screening phage display peptide libraries against MUC5AC purified from fresh human colonic adenomas. One heptapeptide has been selected and further conjugated with biotin for immunohistochemistry studies and USPIO (ultrasmall superparamagnetic iron oxides) for nuclear magnetic resonance imagery (MRI). Its efficiency to detect MUC5AC has been evaluated on cellular and animal models which overexpressed this mucin, as well as on human colonic tissues. In stomach, MUC5AC is physiologically expressed and is implicated in adhesion of Helicobacter pylori to the gastric mucosa. This adhesion is a necessary prerequisite for the pathogenesis of H. pylori related diseases. Here we demonstrated that, among all the oligosaccharides expressed on human gastric mucins, a new type of O-glycan carrying a LacdiNAc motif is implicated in the binding of the bacteria to the gastric mucosa. LacdiNAc was exclusively carried by gastric MUC5AC mucin and its expression correlated with H. pylori localization. All strains tested adhere strongly to LacdiNAc. Proteomic analysis and construction of mutants allowed us to identify a novel bacterial adhesin, LabA (LacdiNAc antigen binding adhesin), which specifically recognizes LacdiNAc. These findings give new insights into the mechanisms of adhesion of H. pylori and its specific tissue tropism. We anticipate our results to be a starting point to study implication of LDN in gastric physiology and homeostasis and for development of alternative strategies for treatment of H. pylori infection.


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  • Détails : 1 vol. (210 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 184-210. 455 réf.

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