Impact des facteurs micro-environnementaux de l'hôte sur la colonisation instestinale des Escherichia Coli adhérents et invasifs.

par Lucie Gibold-Lyonne

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la sante

Sous la direction de Julien Delmas.

Soutenue le 28-09-2016

à Clermont-Ferrand 1 , dans le cadre de École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand) , en partenariat avec Microbes, Intestin, Inflammation et Susceptibilité de l’Hôte (laboratoire) et de UMR 1071 Microbes- Intestin- Inflammation et Susceptibilité de l'Hôte (M2ISH) (laboratoire) .

Le président du jury était Patrick Plésiat.

Le jury était composé de Julien Delmas, Mickaël Desvaux, Vincent Cattoir.

Les rapporteurs étaient Philippe Seksik, Benoît Foligné.


  • Résumé

    La maladie de Crohn (MC) est une affection inflammatoire chronique du tube digestif dont l’étiologie est multifactorielle. Les lésions intestinales des patients atteints de MC sont anormalement colonisées par des souches pathogènes d’Escherichia coli appartenant au pathovar AIEC pour «Adherent-Invasive Escherichia coli ». Ces souches sont capables d’adhérer et d’envahir les cellules épithéliales intestinales, et ont la capacité de survivre et de se multiplier en macrophages en induisant une synthèse intense de cytokines pro-inflammatoires. Les AIEC pourraient ainsi être impliquées dans l’induction et/ou l’entretien de l’état inflammatoire de la muqueuse intestinale.L’objectif de ce travail est d’identifier les déterminants bactériens des AIEC qui vont intervenir dans les étapes précoces de l’implantation des AIEC au niveau intestinal et de définir quel est le rôle des facteurs micro-environnementaux de l’hôte dans cette implantation.Nous montrons que l’AIEC LF82 possède une activité mucinolytique qui est portée par le gène vat-AIEC et qui favorise la traversée du mucus et la colonisation intestinale. Nous avons retrouvé ce gène chez 42% des souches AIEC isolées de patients atteints de MC, et chez 97% des souches AIEC appartenant au phylogroupe B2. Par ailleurs, nous avons montré que les sels biliaires augmentent l’expression de cette mucinase.Nous avons ensuite étudié l’influence des sels biliaires sur l’expression globale des gènes de la souche LF82. Les sels biliaires modifient profondément le métabolisme de la souche, induisant une diminution globale des voies de biosynthèse (protéines, lipides) et une augmentation des voies de dégradation (alcools, acides carboxyliques, polyamines, …). L’étude du catabolisme de l’éthanolamine et du propanediol indique que les AIEC pourraient se servir de ces substrats pour s’implanter au sein de la flore iléale. De plus, les analyses transcriptomiques révèlent que les sels biliaires augmentent l’expression de gènes codant des facteurs de virulence comme l’invasine IbeA, les systèmes de sécrétion de type VI et la yersiniabactine. Nous montrons également qu’ils favorisent la formation de biofilm chez les souches AIEC.Ces données indiquent que les sels biliaires constituent un signal permettant à la souche AIEC LF82 de mettre en place différentes voies métaboliques et déterminants bactériens nécessaires à son implantation au niveau intestinal.Mots-clé : Escherichia coli, maladie de Crohn, mucines, serine protéase, mucinase, AIEC,

  • Titre traduit

    Impact of microenvironmental host factors on the gut colonization of adherent-invasive Escherichia coli


  • Résumé

    The etiology of Crohn's disease (CD) involves disorders in host genetic factors and intestinal microbiota. Ileal mucosa of CD patients is often abnormally colonized by adherent-invasive Escherichia coli (AIEC). These strains isolated from the intestinal mucosa of CD patients are able to adhere to intestinal epithelial cells (IECs). This adhesion to IECs promotes the invasion of cells by the bacteria. Furthermore, the invasive ability of AIEC strains allows bacteria to translocate across the human intestinal epithelium, move into the deep tissues and activate immune cells continuously upon arrival. Thus AIEC could be involved in the inflammatory state of the intestinal mucous membrane. The aim of this study was to identify components of AIEC virulence, which might favor their implantation in the gut of CD patients and to define the role of several chemical factors from the ileal environment. Here, we reported a protease called Vat-AIEC from AIEC which favors the penetration of AIEC through the mucus layer and enhances gut colonization. The screening of E. coli strains isolated from CD patients revealed a preferential vat-AIEC association with AIEC strains belonging to the B2 phylogroup. Besides, Vat-AIEC transcription was increased with bile salts from the ileum environment. Then a global RNA sequencing (RNA-seq) of E. coli LF82 has been used to observe the impact of bile salts on the expression of bacterial genes. The results demonstrate the explosive effect of bile salts with a dysregulation of about 40% of the genome, with a global upregulation of genes involved in degradation and downregulation of those implicated in several biosynthesis. Our results show that LF82 use ethanolamine as a nitrogen source and propane diol as a carbon source, which can favor their colonization in the gut compared to the other bacteria. We also studied virulence genes expression in the presence of bile salts. They increase the expression of several virulence factors like the IbeA invasion, the type 6 secretion systems and the yersiniabactin. Furthermore, we noticed an increased expression of genes implicated in biofilm formation. These results improve the understanding of the global regulatory network in the presence of bile salts and thus of AIEC implantation in the human gut of CD patients.

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