Bactéries commensales et immunité intestinale. JOLY Rachel GIORDANO Marilyn CADRA Sophie

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1 Bactéries commensales et immunité intestinale JOLY Rachel GIORDANO Marilyn CADRA Sophie

2 Introduction Décomposition de polysaccharides de végétaux indigestibles 90 % des bactéries commensales du corps Homéostasie intestinale et intégrité de l hôte Barrière pour bactéries invasives Maturation post natale des défenses immunitaires de l intestin

3 Introduction

4 Introduction Souris axénique élevée dès la naissance dans un milieu stérile (sans parasite) Dépourvue de microbiote intestinal

5 Phénotype de souris axénique Rôle du microbiote dans le développement intestinal Augmentation de la taille du caecum (appendice) dans les souris axéniques. Caecum = réservoir de bactéries chez les rongeurs pour faciliter la digestion

6 Le microbiote induirait une réponse immunitaire Analyse du transcriptome chez des souris -Cv (conventionnal) -Cvd : Cv colonisé par des matières fécales de souris -Hum : Cv colonisé par des matières fécales humaines 45 % des gènes induits = gènes du système immunitaire LE MICROBIOTE DOIT ETRE RECONNU PAR L EPITHELIUM INTESTINAL

7 Comment les bactéries commensales induisent l immunité?

8 L épithélium intestinal Possède des TLR qui reconnaissent les bactéries commensales Au niveau apical, TLR moins réactifs Au niveau basal, TLR plus réactifs HOMEOSTASIE

9 L épithélium intestinal

10 Effets de l inhibition du TLR Quand absence de TLR : colonisation de la rate par les bactéries les bactéries sont passées dans la circulation par franchissement de la barrière épithéliale non du à une rupture de la barrière épithéliale (NSAID : déstabilise la barrière épithéliale intestinale)

11 Effets de l inhibition du TLR L absence de TLR (Myd88 -/-) augmente la production d anticorps en présence de bactéries commensales L immunité adaptative est activée dans un cadre où elle ne l est normalement pas

12 Importance de l éducation du système immunitaire Souris monocolonisées par E.f. : - Quand ré-injection de E.f clairance si TLR seul, CD4 seul ou les 2 présents. Si CD4-/TLR- pas de clairance - Quand injection de E.coli clairance uniquement quand il y a TLR. CD4 seul, n induit pas la clairance. En absence de TLR, l éducation du système immunitaire par une bactérie spécifique permet l immunoprotection par des CD4 spécifiques de cette bactérie

13 Bact Epithélium intestinal TLR clairance + T reg? IgA IgG Le TLR a un rôle dans la maturation et l éducation du système immunitaire pour la modulation de la réponse effectrice tolérance des bactéries commensales + réaction aux bactéries pathogènes

14 Les réponses de l immunité induites par les bactéries commensales

15 Toutes les bactéries ont-elles un effet sur l immunité? La microflore de souris contiendrait des bactéries spécifiques pour l activation de la réponse immunitaire Lesquelles???

16 Quels éléments de la microflore induisent la réponse immunitaire? Comparaison par FISH de la microflore en culture et de la microflore des fèces de souris -Plus de bactéries Clostridium dans les microflores conventionnelles Les bactéries de la famille des Clostridium (SFB) induiraient la réponse immunitaire intestinale

17 Education des cellules T par le SFB SFB : flagelline reconnue par TLR5 La colonisation par SFB induit la production de IL17, IL10 et IFNγ par des cellules CD4. SFB est un composant de la microflore indispensable à la maturation des cellules T de l intestin

18 Impact de SFB sur les plaques de Peyer SFB induit l expression de IL17, IL10, du ligand de CD40 et IFNg dans les plaques de Peyer SFB a un effet stimulateur sur l immunité au niveau des plaques de Peyer

19 Quels sont les effets du microbiote sur l immunité? Colonisation intestinale Education des cellules T induction de facteurs proinflammatoires. Production de IL10 et stimulation de cellules T reg immunosuppression et tolérance La bactérie commensale éduque le système immunitaire en vue d induire une tolérance

20 Conclusion Les bactéries commensales sont indispensables à la mise en place de l immunité intestinale Chaque espèce possède des bactéries spécifiques induisant l immunité intestinale Les bactéries commensales contrairement aux pathogènes induisent une immunité tolérogène Le TLR sur l épithélium intestinal permet la reconnaissance des bactéries

21 Conclusion Suite à la reconnaissance de la bactérie commensale, plusieurs réponses sont induites : stimulation de l immunité dans les plaques de Peyer, maturation des LT, synthèse de cytokines homéostasie et donc tolérance L immunité adaptative, une fois éduquée, peut compenser l immunité innée si celle-ci est déficiente

22 Perspectives d étude Comprendre le rôle des T régulateurs dans l inhibition de la réponse de l immunité systémique (production ou non d IgG)

23 Dard Amélie Degos Clara Foray Chloé M1DI 2009/2010

24 Sommaire Introduction Les bactéries commensales et la mise en place de l immunité intestinale Détection discriminante des bactéries pathogènes/commensales La tolérance intestinale Conclusion Perspectives

25 Introduction Petit rappel de l immunité intestinale : plaques de Peyer, follicules lymphocytaires, Ig particulières, des DC et macrophages résidents, tout une immunité spécialisée! Les cellules épithéliales intestinales sont aussi pourvues de TLR. Ann M.O Hara et al 2006

26 Introduction Flore commensale : présente dans toutes les muqueuses pas seulement au niveau de l intestin. Commensalisme (définition) : «Le commensalisme est une association non-destructrice pour l hôte, la relation est à bénéfice non-réciproque» Peut-être pas espèces bactériennes commensales telles que Bifidobactérium, Clostridium, Entérobactéries (E.coli, Proteus, Klebsielle...), Entérocoques, Staphylocoques, etc

27 Les bactéries commensales et la mise en place de l immunité intestinale Mise en place d une muqueuse intestinale mature/efficace contre les pathogènes. => Les bactéries commensales participent à la mise en place d une muqueuse mature. Pagnini et al. 2010

28 Les bactéries commensales et la mise en place de l immunité intestinale En absence de bactéries commensales : mauvaise/absence de mise en place de structures immunitaires spécifiques à l intestin Il y a besoin d un signal immunitaire inflammatoire pour conduire à la correcte différenciation des structures D.Bouskra et al 2008

29 Les bactéries commensales et la mise en place de l immunité intestinale L absence de bactéries commensales entraîne une diminution de la synthèse des cytokines Gaboriau et al 2009

30 Les bactéries commensales et la mise en place de l immunité intestinale Une bactérie en particulier aide à la mise en place d une partie de l immunité : SFB (type Clostridium). Gaboriau et al 2009

31 Détection discriminante des bactéries commensales/pathogènes Détection des PAMPs par les TLR et transmission du signal au noyau via la voie NFkB. Activation de signaux pro inflammatoires et sécrétion de cytokines Activation de caspases et destruction des cellules infectées L. S. Collier-Hyams et al 2005

32 Détection discriminante des bactéries commensales/pathogènes Distribution spécifique des TLR et NLR (TLR5 reconnaissant la flagelline au pole baso latéral). Peu de TLR en surface qui reconnaissent le LPS. Mais ce n est pas le seul mécanisme. Certaines bactéries peuvent inhiber la voie NFkB. D.Artis 2008 Meng-Tsung Tien et al. 2006

33 Détection discriminante des bactéries commensales/pathogènes Bacteroides thetaiotaomicron va activer l expression de PPARγ et promouvoir l inhibition de NFkB par liaison à ce facteur via la sous unité RelA. Medium alone (1); S. enteritidis (2); S.enteritidis et B. thetaiotaomicron (3); B.thetaiotaomicron (4). D.Artis 2008 D.Kelly et al 2003

34 Détection discriminante des bactéries commensales/pathogènes D autres mécanismes permettent de différencier les bactéries commensales des pathogènes, et permettent ainsi de réguler correctement l homéostasie de la flore intestinale. Expression de gènes différents chez les bactéries commensales : Moins de gènes de virulence et de pathogénicité (moins bonne survie si infection) Gal-Mor, O. & Finlay, B. B. Cell. Microbiol., (2006). Digestion de l amidon par les commensales forme des petites unités de butyrate qui vont inhiber la production de cytokines pro inflammatoires induite par la présence de cette flore. Cela augmente la production d IL10 régulatrice. Saemann, M. D., et al. FASEB J., (2000).

35 Tolérance immunitaire : rôle du système adaptatif Après 48 heures au contact de différentes bactéries commensales, l'expression des molécules de co-stimulation (CD86, ) et du CMH II augmente sur les cellules dendritiques => maturation des cellules dendritiques qui migrent vers les ganglions mésentériques où elles vont présenter les antigènes aux LT naïfs. Nobuyasu Baba et al 2008

36 Tolérance immunitaire : rôle du système adaptatif Les bactéries commensales conduisent à l'expansion des LT CD4+ ainsi que celle des LT régulateurs (CD4+ et CD8+) dans les ganglions mésentériques. Tomas Hrncir et al 2008

37 Tolérance immunitaire : rôle du système adaptatif (schéma bilan) Bactéries commensales => maturation partielle des DC => différenciation des LT CD4+ naïfs en LT CD4+ régulateurs ou LT CD4+ de type TH3 => tolérance systémique et homéostasie immunitaire locale. Allan McI. Mowat 2003

38 Tolérance immunitaire : équilibre inné/adaptatif Les souris Myd88-/- Ticam1-/- ont des IgG dirigés contre leurs bactéries commensales alors que les souris germ free n'en ont pas. Les souris Myd88-/- Ticam1-/- perdent l'ignorance systémique de leur flore commensale. Slack et al 2009

39 Tolérance immunitaire : équilibre inné/adaptatif Les souris Nos2-/- Cybb-/- ont des anticorps spécifiques dirigés contre leurs bactéries commensales alors que les souris contrôle (C57BL/6) n'en ont pas. La production d'igg spécifiques des bactéries commensales dans le sérum est associée à une déficience du système immunitaire inné. Slack et al 2009

40 Tolérance immunitaire : équilibre inné/adaptatif Les souris Myd88-/- Ticam1-/- montent une réponse IgG robuste dépendante des LT CD4+ dirigée contre E faecalis contrairement aux souris contrôles (C57BL/6). Les souris Myd88-/- JH-/- ont une croissance et une survie réduites par rapport aux souris contrôles Myd88-/- JH+/-. L'immunité médiée par les anticorps est essentielle chez les souris Myd88-/- Ticam1-/- pour coexister mutuellement avec leur microbiote. Slack et al 2009

41 Conclusion Les bactéries commensales participent à la mise en place du système immunitaire, de la muqueuse intestinale. Elles permettent aussi d induire un système immunitaire mature. Il y a un processus de discrimination des bactéries commensales et des pathogènes, qui passent par l activation de PPARγ, et l inhibition de NFκB par la flore commensale. La tolérance intestinale est un mécanisme induit à la fois grâce aux bactéries commensales, et à un équilibre du système immunitaire adaptatif et innée.

42 Perspectives Dans certaines pathologies : maladie de Crohn la flore commensale est dérégulée par rapport à des personnes en bonne santé. Un traitement par une flore contrôlée pourrait-il conduire à diminuer les inflammations dans ce type de pathologie. Quelles autres bactéries jouent un rôle très important dans le développement de l immunité? Qu en est-il de l immunité innée? Lien entre obésité et une flore microbienne particulière => Conséquence ou cause de l obésité? Sanz et al 2008 Martinez-Medina et al 2006