Etude du comportement des macrophages vis-à-vis des Escherichia Coli adhérents et invasifs islés de patients atteints de maladie de Crohn en fonction des facteurs de susceptibilité de l'hôte.

par Anthony Buisson

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

Sous la direction de Arlette Darfeuille-Michaud et de Gilles Bommelaer.


  • Résumé

    La maladie de Crohn (MC) est une maladie inflammatoire chronique de l’intestin (MICI), dont la physiopathologie résulterait d’une interaction anormale entre le microbiote intestinal et le système immunitaire de l’hôte sous l’influence de facteurs génétiques et environnementaux. Au sein de ce microbiote, les E. coli adhérents et invasifs (AIEC) colonisent la muqueuse iléale des patients atteints de la MC et sont capables de survivre et se multiplier à l’intérieur des macrophages. Par ailleurs, les objectifs thérapeutiques de la MC et notamment la cicatrisation muqueuse endoscopique nécessitent des endoscopies répétées, peu acceptables du point de vue des patients. Parmi les moyens alternatifs, la calprotectine fécale est le marqueur fécal de référence même si ses performances semblent diminuées dans certaines situations comme la maladie iléale pure. Le premier objectif de ces travaux étaient de comparer la capacité des macrophages dérivés de monocytes (MDM) issus de patients atteints de MC, de rectocolite hémorragique (RCH) ou de sujets sains à contrôler l’infection par les AIEC et d’identifier les facteurs associés à cette multiplication des AIEC et notamment le rôle des polymorphismes génétiques associés à la MC en lien avec l’autophagie. Les AIEC se multipliaient de manière plus importante que la souche non pathogène K12 dans les macrophages quel que soit leur origine. L’entrée des AIEC (1h post- infection) ne variait pas en fonction de la provenance des macrophages. La survie des AIEC était augmentée dans les MDM issus de patients MC comparés à ceux issus de RCH ou de sujets contrôles. En analyse multivariée, cette survie était positivement corrélée à la sécrétion d’IL1β mais était diminuée en présence des variants à risque pour ULK1 (p=0,046) et XBP1 (p=0,014). Les MDM issus de patients MC étaient incapable de contrôler la multiplication des AIEC contrairement à ceux issus de RCH ou de sujets contrôles d’autant plus en présence du variant à risque pour IRGM (p=0,045). L’infection des MDM de patients MC par les bactéries AIEC induit un profil de sécrétion cytokinique pro-inflammatoire. La deuxième partie de ces travaux avait pour but de comparer les performances de la chitinase 3-like 1 fécale (CHI3L1), une protéine de l’hôte interagissant avec un facteur de virulence des AIEC, et la métalloprotéase matricielle 9 (MMP-9) pour détecter l’activité inflammatoire endoscopique de la MC en comparaison du marqueur fécal de référence, la calprotectine. Les taux de CHI3L1, de MMP-9 et de calprotectine fécales étaient corrélés au ‘Crohn’s Disease Endoscopic Index of Severity’ (CDEIS) et étaient significativement augmentés en présence d’ulcérations endoscopiques. En cas d’atteinte iléale pure, la CHI3L1 fécale semblait mieux corrélée au CDEIS que la calprotectine fécale. Le seuil de CHI3L1 fécale de 15 ng/g présentait de meilleures performances que la calprotectine fécale pour détecter la présence d’ulcérations endoscopiques. La MMP-9 étaient un marqueur performant pour détecter la présence de lésions endoscopiques dans les MICI. En conclusion, nous avons montré qu’il existe un défaut des macrophages à contrôler l’infection par les bactéries AIEC chez les patients atteints de MC en rapport avec les variants à risque impliqués dans l’autophagie conduisant à un phénotype de macrophages pro-inflammatoires. La CHI3L1 fécale, connue comme une protéine de l’hôte interagissant avec un facteur de virulence des AIEC, tout comme la MMP-9 semblent être de bons marqueurs d’activité endoscopique dans les MICI.

  • Titre traduit

    Study of the behavior of macrophages against adherent and invasive Escherichia coli isolated from patients with Crohn's disease according to susceptibility factors of the host.


  • Résumé

    Crohn's disease (CD) is a chronic inflammatory bowel disease (IBD) whose pathophysiology results from an abnormal interaction between the gut microbiota and the host's immune system under the influence of genetic and environmental factors. . Within this microbiota, adherent and invasive E. coli (AIEC) colonize the ileal mucosa of patients with CD and are able to survive and multiply within macrophages. Moreover, the therapeutic objectives of CD, and especially endoscopic mucosal healing, require repeated endoscopies, which are not acceptable from the patients' point of view. Among alternative means, fecal calprotectin is the fecal marker of reference even if its performance seems to be diminished in certain situations like pure ileal disease. The primary objective of this work was to compare the ability of monocyte-derived macrophages (MDM) from patients with CD, ulcerative colitis (UC) or healthy subjects to control AIEC infection and to identify associated with this multiplication of AIEC and in particular the role of genetic polymorphisms associated with CD in connection with autophagy. AIEC multiplied more than non-pathogenic strain K12 in macrophages irrespective of their origin. The entry of the AIEC (1h post-infection) did not vary according to the origin of the macrophages. The survival of AIEC was increased in MDM from MC patients compared to those from HCR or control subjects. In multivariate analysis, this survival was positively correlated with the secretion of IL1β but was decreased in the presence of the variants at risk for ULK1 (p = 0.046) and XBP1 (p = 0.014). MDM from MC patients were unable to control the multiplication of AIEC, unlike those from HCR or control subjects, especially in the presence of the variant at risk for IRGM (p = 0.045). Infection of MDM from MC patients by AIEC bacteria induces a pro-inflammatory cytokine secretion pattern. The second part of this work aimed to compare the performance of faecal chitinase 3-like 1 (CHI3L1), a host protein interacting with AIEC virulence factor, and matrix metalloprotease 9 (MMP-9). to detect the endoscopic inflammatory activity of MC in comparison with the standard fecal marker, calprotectin. Fecal CHI3L1, MMP-9 and calprotectin levels were correlated with Crohn's Disease Endoscopic Index of Severity (CDEIS) and were significantly increased in the presence of endoscopic ulcerations. In case of pure ileal involvement, fecal CHI3L1 seemed better correlated with CDEIS than fecal calprotectin. The fecal CHI3L1 threshold of 15 ng / g showed better performance than faecal calprotectin in detecting the presence of endoscopic ulcerations. MMP-9 was a powerful marker for detecting the presence of endoscopic lesions in IBD. In conclusion, we have shown that there is a macrophage defect to control infection by AIEC bacteria in patients with CD related to atopic risk variants involved in autophagy leading to a pro-inflammatory macrophage phenotype . Fecal CHI3L1, known as a host protein interacting with AIEC virulence factor, as well as MMP-9 appear to be good markers of endoscopic activity in IBD.

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