Effets d'un épisode de séparation maternelle sur l'intégrité de la barrière intestinale et sur le transcriptome hépatique chez le nouveau-né

par Nabila Moussaoui

Thèse de doctorat en Pathologie, toxicologie, génétique et nutrition

Sous la direction de Eric Houdeau et de Pascal Guy Pierre Martin.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Aujourd'hui, de plus en plus d'études épidémiologiques témoignent que des facteurs environnementaux apparaissant tôt dans la vie peuvent influencer le développement de l'enfant, jusqu'à le prédisposer à développer plus tard dans la vie des maladies chroniques, d'ordre métaboliques ou encore auto-immunes. Pour l'intestin de nombreuses études chez l'animal ont mis en lumière l'importance de la présence maternelle au cours des premiers jours de vie dans l'apparition à l'âge adulte de pathologies spécifiques, tels que des troubles fonctionnels digestifs, comme le syndrome de l'intestin irritable (SII). Un modèle expérimental de stress de séparation maternelle (SM) chronique s'est alors développé, permettant de mimer les symptômes associés au SII tels qu'une altération du transit intestinal, une augmentation de la perméabilité intestinale ainsi qu'une hyperalgésie viscérale. . Les défauts de barrière intestinale sont associés à une altération persistante de l'axe corticotrope et à l'action de médiateurs du stress au niveau du côlon. Toutes ces observations ont conclu qu'une SM chronique durant la période postnatale pouvait avoir des effets délétères favorisant le passage incontrôlé de bactéries vers les organes systémiques et aboutissant à un état de micro inflammation. Alors que toutes ces manifestations ont essentiellement été décrites chez l'adulte, aucune étude n'a en retour considéré l'impact immédiat du stress accompagnant la SM chez le nouveau-né, quand celui-ci présente une barrière intestinale et des fonctions hépatiques en cours de maturation, donc sensibles à de nombreux facteurs environnementaux. C'est d'autant plus le cas chez le nouveau-né prématuré qui présente une vulnérabilité plus élevée, car plus sensible à l'action des glucocorticoïdes (GC) qui participent à la maturation des fonctions intestinales, en particulier dans le côlon. De plus, aucune étude ne s'est intéressée aux effets de la SM sur le développement des fonctions hépatiques, alors qu'elles s'établissent en lien étroit avec celui de l'intestin. Au cours de ce travail de thèse, nous avons développé un modèle expérimental de SM chez le rat en utilisant un épisode unique et de courte durée (4 heures) de privation maternelle telle qu'elle est pratiquée en routine lors de la prise en charge d'un nouveau-né dans les services hospitaliers, en particulier chez l'enfant prématuré. Dans l'optique d'en analyser les conséquences selon l'âge de l'individu, nous avons privilégié deux stades de développement chez le rat : 10 jours et 20 jours post-partum. D'après la littérature le rat âgé de 10 jours, constitue un modèle pertinent à plusieurs égards pour l'enfant prématuré, en particulier concernant l'immaturité de son intestin et de ses fonctions de barrière, en plus des fonctions hépatiques. Au 20ième jour post-partum, le jeune rat est à la veille du sevrage et est à un stade de maturité plus avancé, relativement comparable à celui d'un enfant né à terme. A ces deux âges, nous avons déterminé les conséquences immédiates de la SM unique sur la barrière intestinale, en étudiant les paramètres clés tels que la perméabilité intestinale et la translocation bactérienne, et étendu l'étude à l'impact sur le transcriptome hépatique, une approche sans a priori permettant d'apprécier l'impact global de la SM sur le foie en développement. Les résultats de ses travaux montrent qu'une SM de 4h appliquée une seule fois chez le nouveau-né est bien un facteur de stress, augmentant la corticostéronémie tant pour le jeune rat de 10 jours que pour celui de 20 jours, mais avec des conséquences délétères sur la barrière intestinale essentiellement observées chez le raton de 10 jours. Chez ce dernier, l'impact du stress se traduit par une augmentation de la perméabilité colique aux macromolécules, déjà élevée en conditions basales, et par une translocation bactérienne systémique vers le foie et la rate. Nous avons montré que ces deux effets étaient liés à l'activité de l'enzyme MLCK impliquée dans la contraction du cytosquelette des cellules épithéliales. En amont, l'augmentation de la perméabilité intestinale était liée à l'action des GC via le récepteur aux glucocorticoïdes (GR) exprimé dans l'intestin. Une augmentation de la corticostéronémie liée au stress de SM était également observée chez le rat de 20 jours, mais sans pour autant aboutir à des effets délétères sur la muqueuse intestinale. Nous avons constaté que l'intestin du rat de 20 jours était moins sensible à l'action des GC et présentait une faible expression en GR au niveau du côlon en comparaison du rat de 10 jours. Chez ce dernier, les impacts de la SM unique aboutissent également à une modification du transcriptome hépatique, tout particulièrement à une sous-expression de plusieurs gènes impliqués dans la division cellulaire. Ces effets dans le foie sont apparus transitoires et plus subtils que ceux retrouvés au niveau de l'intestin, et dont les éventuelles conséquences fonctionnelles restent à être évalués. Les travaux de cette thèse reposant sur le modèle rat ont révélé des effets délétères de la séparation maternelle sur la barrière intestinale en cours de développement et des effets indépendants et plus subtils sur le transcriptome hépatique. Ces observations révèlent la nécessité de prise en compte du stress de la séparation maternelle, pratiquée en routine chez l'homme et notamment chez l'enfant prématuré sur la santé de l'enfant et plus tard chez l'adulte.

  • Titre traduit

    Effects of an episode of maternal separation on the integrity of the intestinal barrier and the hepatic transcriptome in the newborn


  • Résumé

    Currently, an increasing number of epidemiological evidences suggest that environmental factors occurring early in life can influence the development of the child and predispose him later in life to develop chronic, metabolic or autoimmune diseases. Concerning the gut, many animals' studies have highlighted the importance of maternal presence during the first days of life on the development of intestinal diseases occurring later in adulthood, such as functional gastrointestinal disorders as irritable bowel syndrome (IBS). An experimental model of chronic maternal separation (MS) stress was developed to mimic symptoms associated with irritable bowel syndrome such as alteration of motility, increased intestinal permeability and visceral hyperalgesia. Alterations of the intestinal barrier were associated with a persistent impairment of the HPA axis and with the action of stress mediators in the colon. All of these observations evidenced that chronic exposure to MS during the early postnatal period could have deleterious effects on the intestinal barrier favoring bacteremia and leading to a micro inflammation state. All these events were mostly described at adulthood but no study had investigated the immediate impact of the maternal separation stress directly in the newborn while his intestinal barrier and liver functions are still maturing and potentially sensitive to environmental stress. This is especially the case of preterm infant who are more vulnerable to stress because they are more sensitive to the action of glucocorticoids involved in intestinal functions maturation, especially in the colon. In addition, no study had investigated the effects of maternal separation on the development of liver function that are still maturing after birth and are in close crosstalk with the intestine. In this thesis, we have developed an experimental model of maternal separation in rats using a single short-term exposure of 4 hours as it could be observed in practice in maternity, especially in prematurity birth cases. In order to analyze the consequences of MS according to the age, we focused on two stages of development in the rat: on the 10th and 20th day post delivery. The 10-day-old rat is often considered as a good model for the premature infant, notably due to an immature gut barrier. At 20 days of age, the rat is at a higher stage of maturity, comparable to the state of a full-term infant. At both ages, we determined the immediate consequences of a single MS on the intestinal barrier by studying key parameters such as intestinal permeability and bacterial translocation. We also extended the study to the impact of a single MS on the liver transcriptome using a genome-wide approach without a priori to assess the overall impact of SM on the developing liver. Our results show that a 4 hours-MS is a stressful event increasing corticosterone level in 10- and 20-day-old rats but associated with deleterious effects on the intestinal barrier in 10-day-old rats only. At this age, the MS stress induced an increase of colonic permeability to macromolecules, already high at baseline, and systemic bacterial translocation to the liver and spleen. Both effects were linked to the activity of the MLCK enzyme involved in the contraction of the cytoskeleton of epithelial cell. The increase of intestinal permeability was related to glucocorticoids (GC) action through intestinal glucocorticoid receptors (GR). The increase of glucocorticoid level was also observed in 20 days rats but without deleterious effects on the intestinal mucosa. We have found that the intestine of 20-day-old rats was less sensitive to GC action and expressed GR at a lower level in the colon compared to 10-day-old rats. At the younger age, the maternal separation also led to a modulation of the liver transcriptome, most notably a down-regulation of genes involved in cell division. These effects were transient and more subtle than those observed on the intestinal barrier. Their potential functional consequences remain to be evaluated. The work of this PhD based on the 10-day-old rat model highlighted the deleterious effects of maternal separation on the intestinal barrier during development as well as independent and more subtle effects on the liver transcriptome. These findings emphasize the need to take into account the stress induced by maternal separation, practiced routinely in humans and especially in premature infants, on the health of the child and later at adulthood.

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  • Détails : 1 vol. (174 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 141-174

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0001
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 11165
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