Le Microbiote intestinal

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1 Le Microbiote intestinal

2 Naissance : tube digestif stérile acquisition d une microflore «adulte» (2-6 ans) Biodiversité Stabilité Fonctions (protection)

3 Distribution des bactéries le long du tube digestif Estomac Streptococcus Intestin grêle (ileum) Lactobacillus Streptococcus E. coli Clostridium Bacteroides Eubacterium Veillonella Colon Bacteroides Eubacterium Clostridium Ruminococcus Bifidobacterium Streptococcus Lactobacillus E. coli non - E. coli coliformes bactéries (tube digestif) cellules (corps humain)

4 Seulement 20 à 30 % du microbiote intestinal humain est cultivable à ce jour!

5 Seulement 20 à 30 % du microbiote intestinal humain est cultivable à ce jour! Utilisation dʼoutils moléculaires indépendants de la culture!

6 Cible moléculaire : ARNr 16S bactérien Petite sous-unité Ribosome 70S ARNr 16S molécules ubiquitaires structure primaire mosaïque régions conservées (Domaines) régions variables (Groupes phylogénétiques) régions hypervariables (espèces bactériennes) Nouvelle classification = Phylogénie séquences du 16S

7 Le microbiote humain dominant est composé de 3 phyla majeurs! Bacteroidetes Actinobacteria Firmicutes Eckburg et al. Nature 2005

8 Unique pour chaque individu

9 Microbiote dominant profiles de TTGE - ADNr 16S code barre variabilité inter individuelle

10 Microbiote dominant profiles de TTGE - ADNr 16S code barre variabilité inter individuelle Stabilité chez un même individu

11 Ery. 500mg/day for 4 days Effet de l erythromycine sur diversité d especes dominantes (De la Cochetiere et al. JCM 2005)

12 Le microbiote fécal est résilient Ery. 500mg/day for 4 days Effet de l erythromycine sur diversité d especes dominantes (De la Cochetiere et al. JCM 2005)

13 Principal Coordinate Analysis

14 fermentation (sucres / protéines) métabolisme des acides biliaires, xénobiotiques «effet de barrière» : s'oppose à la colonisation de l intestin par des micro-organismes pathogènes! développement des réponses immunitaires immunité innée et adaptative

15 fermentation (sucres / protéines) métabolisme des acides biliaires, xénobiotiques «effet de barrière» : s'oppose à la colonisation de l intestin par des micro-organismes pathogènes! développement des réponses immunitaires immunité innée et adaptative

16 fermentation (sucres / protéines) métabolisme des acides biliaires, xénobiotiques «effet de barrière» : s'oppose à la colonisation de l intestin par des micro-organismes pathogènes! développement des réponses immunitaires immunité innée et adaptative

17 effet de barrière BACTERIOCINES DEFENSINES α-défensines HD-5,6 ileum (paneth cells) β- défensines HBD1-4 colon (enterocytes) Cathelicidines Wehkamp Cur Opin G 2006 Reg IIIγ lectin HIP/PAP (enterocytes) Hooper Science 2006

18 Fonctions LPS PG (MDP, DAP) ADN CpG Flagellin PRR : Pattern Recognition Receptors Transmembranaires TLR : Toll-like receptor intra-cellulaires NOD : nucleotid oligodimerization domain

19 Immunité innée Reconnaissance des CAMPs par les TLRs Milieu Extracellulaire ou Lumière du Phagosome! imidazoquinolines! LPS! LBP! Peptidoglycanes! Lipoprotéines! ADN bactérien! (Motifs CpG)! Flagelline! ARN double-brin!?! TLR4! MD-2! L! R! R! CD14! TLR2/TLR2! TLR2/TLR6! TLR2/TLR1! TLR9! TLR5! TLR3! TLR7! T! I! R! T! T! I! I! R! R!?! DD! MyD88! TRIF! T! I! R!?! MyD88! MyD88! MyD88! TRIF! MyD88! TIRAP! TIRAP! Signalisation intracellulaire! Cytoplasme! NF-κB!

20 Les Pep'des An'- Microbiens (PAM) DEFENSINES α- défensines HD- 5 (c. de Paneth) β- défensines hbd1 (colonocytes) REGULATION Des popula'ons microbiennes Ac'vité an'- microbienne large restreintes à certains groupes

21 Les Pep'des An'- Microbiens (PAM) DEFENSINES α- défensines HD- 5 (c. de Paneth) β- défensines hbd1 (colonocytes) REGULATION Des popula'ons microbiennes Ac'vité an'- microbienne large restreintes à certains groupes

22 Un exemple Microbiote & Maladie de Crohn

23 Pathogénie MC immunologie environnement génétique

24 Microbiote colitogénique RAG2 and T-bet

25 Microbiote colitogénique RAG2 and T-bet + Antibiotiques TRUC

26 Microbiote colitogénique RAG2 and T-bet + TRUC WT Co-housing WT WT

27 Microbiote colitogénique RAG2 and T-bet + TRUC WT Co-housing WT WT

28 Rôle du microbiote: hypothèses Micro-organisme persistant! 1! MICI! Réaction immune inappropriée Microbiote Normal! 3! Dysbiose! Microbiote anormal! 2! Jean Verdier 2010

29 Dysbiose au cours des MICI déséquilibre entre bactéries protectrices et bactéries délétères

30 Microbiote fécal MICI en poussée MICI en rémission Sujets sains t[2]=0, R2Ycum=0, t[2]=0, t[1]=0, R2Ycum=0,772 t[1]=0,635 principal component analysis

31 Firmicutes / Bacteroidetes Sokol et al. IBD 2009

32 Dysbiose Colite Infectieuse Témoins sains Proportions basses de Firmicutes au cours des MICI Proportions basses de C. leptum (F. prausnitzii) au cours de la MC Quel impact sur l évolution de la maladie?

33 Sokol et al. PNAS 2008

34

35 Surviving F. prausnitzii P= jours jours Nbre de pa6ents : Taux élevé Taux faible Se 0,82 Sp 0,68 VPP 0,6 VPN 0,87 Rajca et al. DDW 2011

36 Conséquences de la dysbiose Inflamma'on F. prau an'- inflammatoire?

37 F. prausnitzii - TNBS colitis model Wallace macroscopic score Ameho histological score IL-12 colonic cytokines IL-10 Sokol et al. PNAS 2008

38 Colite au TNBS: Administration intraperitonéale de F. prausnitzii 120% Taux de survie 100% 80% 60% Surnageant F prausnitzii Dexamethasone TNBS + PBS 40% 20% 0% D2 D5 D10 D15 D20 Jean Verdier 2010 Sokol et al. PNAS 2008

39 Colite au TNBS: Administration intraperitonéale de F. prausnitzii 120% Taux de survie 100% 80% 60% Surnageant F prausnitzii Dexamethasone TNBS + PBS 40% 20% 0% D2 D5 D10 D15 D20 Jean Verdier 2010 Sokol et al. PNAS 2008

40 Colite au TNBS: Administration intraperitonéale de F. prausnitzii 120% Taux de survie 100% 80% 60% Surnageant F prausnitzii Dexamethasone TNBS + PBS 40% 20% 0% D2 D5 D10 D15 D20 Jean Verdier 2010 Sokol et al. PNAS 2008

41 Colite au TNBS: Administration intraperitonéale de F. prausnitzii 120% Taux de survie 100% 80% 60% Surnageant F prausnitzii Dexamethasone TNBS + PBS 40% 20% 0% D2 D5 D10 D15 D20 Jean Verdier 2010 Sokol et al. PNAS 2008

42 F. prausnitzii surpernatant blocks IL-1β induced NFκB OD 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 *** *** ** Control supernatant F.prausnitzii 0,00 no IL-1β IL-1β

43 F. prausnitzii surpernatant blocks IL-1β induced NFκB OD 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 *** *** ** Control supernatant F.prausnitzii 0,00 no IL-1β IL-1β

44 En résumé F. prausnitzii a des propriétés antiinflammatoires in vitro et in vivo Ces effets sont en partie due à des métabolites secrétés dans le surnageant bloquant l activation de NFκB et la sécrétion d IL-8 Jean Verdier 2010

45 CONCLUSION

46 Perspectives nouvelle cible Approche thérapeutique physiologie eucaryote de l hôte Moduler le microbiote Bactériothérapie Facteurs solubles Hôte

47 ERL U1057 Germain Trugnan Gine]e Thomas Sylvie Rajca Laurent Beaugerie Jacques Cosnes Joelle Masliah Harry Sokol Bénédicte Arnaud Marie Bachelet Estelle Capton Jean- Pierre Grill Dominique Rainteau Henri Duboc Marie- Anne Maubert Lydie Humbert Hiba Merhi Elodie Quevrain Antonin Lamazière UMRS 7203 Solange Lavielle Gérard Chassaing Jean-Maurice Mallet Olivier Lequin Rodrigue Marquant Joelle Runfola INRA Jouy-en-Josas Philippe Langella Luis Bermudez Chantal Bridonneau