Les exosomes, médiateurs fondamentaux de la communication intercellulaire au cours de l'infection par les bactéries AIEC impliquées dans la maladie de Crohn

Exosomes, fundamental mediators of intercellular communication during an infection with Crohn disease-associated AIEC bacteria

• Auteur / Autrice : Anaïs Larabi
• Direction : Julien Delmas, Hang Nguyen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie Cellulaire
• Date : Soutenance le 29/11/2019
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Microbes, Intestin, Inflammation et Susceptibilité de l’Hôte
• Jury : Président / Présidente : Monique Alric
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Lapaquette
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Rome, Frédérick Barreau, Benoît Foligné

Mots clés

Mots clés contrôlés

Exosomes

Maladie de Crohn

Mots clés libres

Maladie de Crohn

Escherichia coli adhérents et invasifs

Exosomes

Autophagie

MiARN

Crohn’s disease

Adherent-invasive Escherichia coli

Exosomes

Autophagy

MiRNA

Résumé

La maladie de Crohn (MC) est une maladie inflammatoire chronique du tube digestif caractérisée par un état d’hyperactivation du système immunitaire intestinal. L’étiologie de cette maladie fait intervenir des facteurs environnementaux, génétiques et infectieux entraînant une réponse immunitaire aberrante. A ce jour, aucun traitement spécifique n’est disponible et de par ses conséquences invalidantes, sa nature chronique et récidivante et sa prévalence croissante, la MC représente un problème majeur de santé publique. Plusieurs groupes dont le nôtre ont rapporté une colonisation anormale de la muqueuse intestinale des patients atteints de MC par des bactéries Escherichia coli adhérentes et invasives dénommées AIEC. La caractérisation des bactéries AIEC a montré qu’elles sont capables de traverser la couche de mucus intestinal, de transloquer à travers l’épithélium au niveau des plaques de Peyer, de déstabiliser la fonction de barrière intestinale, de coloniser le tube digestif, de moduler le microbiote intestinal et d'induire une inflammation intestinale dans les modèles murins génétiquement prédisposés. Des études menées par le laboratoire ont montré que l’autophagie est un mécanisme clé de la défense de l’hôte pour l’élimination des bactéries AIEC intracellulaires et la diminution de l’inflammation intestinale induite par ces dernières. Cependant, le ou les récepteur(s) autophagique(s) impliqué(s) dans le ciblage des AIEC aux autophagosomes ainsi que le mécanisme sous-jacent restent à identifier. Il a été récemment montré au laboratoire que l’infection des cellules épithéliales intestinales par les bactéries AIEC induit la sécrétion d’exosomes capables d’activer les réponses immunes et d’augmenter la réplication intracellulaire des AIEC dans les cellules épithéliales intestinales et les macrophages receveurs. Cependant, les mécanismes sous-tendant les effets des exosomes dans les cellules réceptrices restent à identifier.Les travaux menés au cours de cette thèse visent à identifier (i) le mécanisme moléculaire par lequel les exosomes augmentent la réplication intracellulaire des AIEC dans les cellules réceptrices et (ii) le ou les récepteur(s) autophagique(s) mis en jeu dans le ciblage des AIEC à la machinerie autophagique. Les résultats obtenus ont permis de mettre en lumière le transfert de miARN spécifiques, les miR-30c et miR-130a, de cellules en cellules via les exosomes afin d’inhiber la réponse autophagique de l’hôte, favorisant ainsi la colonisation par les AIEC. De plus, bien que préliminaires, nos données ont montré que certains récepteurs autophagiques se lient d’une part aux AIEC et d’autre part aux vésicules autophagiques, permettant ainsi la reconnaissance et par conséquent la dégradation de ces bactéries par la machinerie autophagique.Ensemble, ces études contribueront à la compréhension des multiples aspects de l’interaction entre l’hôte et les bactéries AIEC pathogènes associées à MC et permettront à l'avenir de mieux comprendre la pathogenèse de cette maladie afin d’en faciliter le diagnostic et le traitement.

Crohn’s disease (CD) is an inflammatory bowel disease with a multifactorial etiology, involving a complex interaction between environmental, genetic and microbial factors leading to a hyperactivation of the intestinal immune system and to an aberrant immune response. To date, no specific treatment is available and due to its disabling consequences, its chronic and recurrent nature and its increasing prevalence, CD represents a major public health problem. Our group and others have reported a high prevalence of pathogenic adherent-invasive Escherichia coli (AIEC) strains in the ileal mucosa of CD patients. Characterization of CD-associated AIEC strains revealed that these bacteria are able to cross the mucus intestinal layer, translocate through the epithelium across Peyer’s patches, destabilize the intestinal barrier function, colonize the gut and induce intestinal inflammation in genetically susceptible mouse models.Studies conducted in the laboratory showed that autophagy is a host key player for the elimination of intracellular AIEC and the control of intestinal inflammation induced by these bacteria. However, the autophagy receptor(s) targeting AIEC to autophagosomes and the underlying mechanism remain unknown.We recently reported that AIEC infection promotes the secretion of exosomes by infected cells, which are in turn uptaken by naïve cells, leading to increased pro-inflammatory response and impaired clearance of intracellular AIEC. The mechanisms underlying the effects of exosomes in recipient cells, however, remain unknown.This study aims at identifying (i) the molecular mechanism by which the exosomes increase AIEC intracellular replication in recipient cells and (ii) the autophagy receptor(s) involved in the targeting of AIEC to the autophagy machinery.The obtained results highlighted the transfer of specific miRNAs, mir-30c and miR-130a, from cell to cell via the exosomal shuttle to inhibit host autophagy response, thus favoring AIEC colonization. Moreover, although preliminary, our data showed that some autophagy receptors bind, on one hand, to AIEC bacteria, and on the other hand, to autophagic vesicles, allowing the recognition and thus, the degradation of bacteria by the autophagy machinery.Together, these studies will contribute to understand the interaction between the host and the pathogenic AIEC bacteria associated with CD, and will in the future help to better understand the pathogenesis of this disease to facilitate its diagnosis and treatment.