Rôle immunomodulateur de la P28GST, une enzyme recombinant du parasite helminthe Schistosome dans la prévention de la colite expérimentale

Immunomodulatory role of P28GST, a recombinant enzyme from the schistosome helminth parasite in the prevention of experimental colitis

• Auteur / Autrice : Mohamed El Nady
• Direction : Monique Capron, Pierre Desreumaux, Hatem Abdel Rahman, Mazen Naga
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Gastroentérologie
• Date : Soutenance le 17/12/2012
• Etablissement(s) : Lille 2 en cotutelle avec Ǧāmiʿaẗ al-Qāhiraẗ (Le Caire)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Inflammation: mécanismes et régulation et interactions avec la nutrition et les candidoses
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Monique Capron, Pierre Desreumaux, Hatem Abdel Rahman, Mazen Naga

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies inflammatoires intestinales

Maladie de Crohn

Maladies inflammatoires chroniques de l'intestin

Maladie de Crohn

Mots clés libres

Maladie de Crohn

MICI

Inflammatory bowel disease

Croh's disease

Schistosomiasis

Parasitic proteins

Experimental colitis

Résumé

Les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin font partie des pathologies immunitaires. Leur pathogenèse est directement liée à une réponse immune exagérée dirigée contre des bactéries commensales normalement présentes dans l’intestin, chez des individus génétiquement prédisposés. Parmi les facteurs favorisants, on trouve l’amélioration du niveau d’hygiène ainsi qu’une diminution des infections parasitaires. Des études épidémiologiques ont suggéré une relation entre la prévalence des infections par les helminthes et l’incidence des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin dans les pays en développement. Ces infections parasitaires induisant une réponse immune de type Th2, il est donc proposé qu’elles participent la régulation des maladies inflammatoires médiées par une réponse immune de type Th1, comme la maladie de Crohn.Notre équipe s’est intéressée à l’effet immuno-modulateur d’une protéine du Schistosome, la P28GST (Glutathion S-transferase) dont les propriétés immunogénétiques pro-Th2 ont été démontrées précédemment dans des modèles expérimentaux et chez l’homme. Au cours de notre travail, nous avons montré que l’immunisation avec la P28GST était capable de diminuer de manière façon significative la colite expérimentale dans deux modèles animaux. L’immunisation avec cette enzyme parasitaire, produite sous forme recombinante, a réduit les scores cliniques et histologiques obtenus après induction de colite expérimentale par injection de l’haptène TNBS chez des rats Sprague Dawley rats ainsi que chez des souris C57Bl/6. Cet effet est associé à une diminution des marqueurs de l’inflammation (Myéloperoxidase) et de lexpression de l’ARN messager codant pour des cytokines pro-inflammatoires (IL-1β, IL-17 et TNF) dans le colon des animaux. Nous détectons une modulation de la réponse immune caractérisée par une diminution du profil Th1 mesuré par la présence d’ARN messager codant pour l’IFNγ vers un profil de type Th2, associé à une augmentation de l’ARN messager codant pour l’IL-4, l’IL-5 et l’IL-13. L’augmentation du rapport ARN messager Arg1/iNOS2 ainsi que la détection de cellules Arginase positives par immuno-histo chimie dans le colon des animaux immunisés suggèrent la présence de macrophages alternatifs (AAM), dont on connait le rôle anti-inflammatoire et l’association à une réponse de type Th2. Des résultats similaires ont été obtenus dans un autre modèle expérimental, chez la souris.Nous avons comparé l’effet de cette protéine du Schistosome avec l’effet de l’infection par des larves du parasite grâce à deux modèles d’infection : soit une infection au long cours (associé avec une réponse immune de type Th2), soit une infection récente (avec une réponse immune de type Th1). Nos résultats montrent que l’immunisation par une seule protéine de schistosome, la P28GST, réduit l’inflammation intestinale aussi bien que l’infection au long cours, tandis que les animaux récemment infectés n’étaient pas protégés de la colite. En conclusion, notre étude présente les premières évidences que l’immunisation avec une protéine recombinante de Schistosome pourrait réduire de manière préventive la colite expérimentale induite par l’injection d’une haptène dans deux modèles de rongeurs. Si les mécanismes d’action précis doivent encore être élucidés, nos travaux suggèrent que l’effet anti-inflammatoire de la P28 GST puisse avoir des applications dans la prévention de l’inflammation intestinale permettant d’envisager une utilisation chez l’homme, notamment dans la prévention des rechutes de la maladie de Crohn.

Inflammatory bowel diseases are considered part of immune-mediated inflammatory disorders. Their pathogenesis was linked to an inappropriate exaggerated immune response to commensal bacteria normally present in the bowel, in genetically predisposed individuals. Increase of the level of hygiene and decrease exposure to helminthic infections was suggested as predisposing factors to IBD. Epidemiologic data have given a clue on the relation of prevalence of helminthic infections and the incidence of inflammatory bowel diseases in developing countries. The Th2 polarized T cell response driven by helminthic infection has been linked to the attenuation of Th1 driven inflammatory responses, preventing some Th1 mediated autoimmune diseases in their host, including Crohn’s disease.Our work focused on the immuno-modulatory effect of a Schistosome protein – P28GST (a Glutathion S-transferase). Its immuno-genetique, pro-Th2, characters have been previously demonstrated in experimental models as well as clinical trials. We showed that immunization with P28GST was able to significantly reduce experimentally induced colitis in two animal models.Immunisation with this recombinant parasitic enzyme reduced clinical and histological scores of the TNBS induced colitis in both Sprague Dawley rats as well as in C57Bl/6 mice. This effect was associated with a decrease in the expression of inflammatory markers (Myeloperoxidase) as well as mRNA expression of pro-inflammatory cytokines (IL-1β, IL-17 and TNF) in the colon of sacrificed animals. We detected a shift of the immune response characterized with decrease of Th1 immune response assessed by the mRNA expression of IFNγ towards a less pathological Th2 immune response assessed by the mRNA expression of IL-4, IL-5 and IL-13. An increase in the ratio of mRNA expression of Arg1/iNOS2, as well as the immuno-histochemical detection of Arginase positive cells in the colon of the sacrificed animals suggested the presence of alternatively activated macrophages (AAMs) characterized by their anti-inflammatory effect and their association with the Th2 immune response. Similar results have been obtained in another animal model, the C57Bl/6 mice.We have also compared the effect of a single recombinant Schistosome protein to two models of infection with living schistosome parasites, either with long standing infection (associated with a Th2-type response) or with a recent onset exposure (a Th1-type response). Our results showed that immunisation with a single Schistosome protein, the P28GST; give similar results to established infection in term of reduction of intestinal inflammation, whereas recently infected rats were not protected against colitis.In conclusion, this study provides the first evidence that immunization with a recombinant protein from the Schistosome helminth parasite prevents hapten-induced colitis in two models of rodents. Although further studies are needed to illustrate the exact mechanisms of action implicated in the immuno-modulatory effect, P28GST is a promising molecule exerting a potent anti-inflammatory role in the prevention of colitis. The potential effect of this helminthic enzyme is actually taken in consideration in the prevention of Crohn’s disease relapses in humans.