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Le Microbiote intestinal
Naissance : tube digestif stérile
acquisition d’une microflore «adulte» (2-6 ans) Biodiversité
Stabilité Fonctions (protection)
Colonisation espèces
bactériennes
Environnement & Facteurs hôte
Bacteroides Eubacterium Clostridium Ruminococcus Bifidobacterium Streptococcus Lactobacillus
E. coli non - E. coli coliformes
Colon Estomac
Streptococcus
Lactobacillus Streptococcus E. coli Clostridium Bacteroides Eubacterium Veillonella
Intestin grêle (ileum)
Distribution des bactéries le long du tube digestif
1014 bactéries (tube digestif)
1013 cellules (corps humain)
Seulement 20 à 30 % du microbiote intestinal humain est cultivable à ce jour !
Utilisation dʼoutils moléculaires indépendants de la culture!
Seulement 20 à 30 % du microbiote intestinal humain est cultivable à ce jour !
• molécules ubiquitaires • structure primaire mosaïque régions conservées (Domaines) régions variables (Groupes phylogénétiques) régions hypervariables (espèces bactériennes) • Nouvelle classification = Phylogénie • 80 000 séquences du 16S
ARNr 16S
Ribosome 70S Petite sous-unité
Cible moléculaire : ARNr 16S bactérien
Le microbiote humain dominant est composé de 3 phyla majeurs!
Actinobacteria Bacteroidetes
Firmicutes
Eckburg et al. Nature 2005
Unique pour chaque individu
« Code barre »
Microbiote dominant profiles de TTGE - ADNr 16S
≈ code barre variabilité inter individuelle
Microbiote dominant profiles de TTGE - ADNr 16S
Stabilité chez un même individu
≈ code barre variabilité inter individuelle
Effet de l’erythromycine sur diversité d’especes dominantes (De la Cochetiere et al. JCM 2005)
Ery. 500mg/day for 4 days
Effet de l’erythromycine sur diversité d’especes dominantes (De la Cochetiere et al. JCM 2005)
Le microbiote fécal est résilient
Ery. 500mg/day for 4 days
Principal Coordinate Analysis
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
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
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
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
Fonctions
LPS PG (MDP, DAP) ADN CpG Flagellin
PRR : Pattern Recognition Receptors Transmembranaires TLR : Toll-like receptor intra-cellulaires NOD : nucleotid oligodimerization domain
Reconnaissance des CAMPs par les TLRs
TLR4! TLR2/TLR2!TLR2/TLR6!TLR2/TLR1!
CD14!
LBP!LPS!Peptidoglycanes!
Lipoprotéines!
MD-2!TLR9!
ADN bactérien!(Motifs CpG) !
TLR5!
Flagelline!
TLR3!
ARN double-brin !
TLR7!
imidazoquinolines!
?!
TRIF!
Milieu Extracellulaire ou Lumière du Phagosome!
Cytoplasme!
Signalisation intracellulaire!
MyD88!MyD88!MyD88!MyD88!MyD88!TRIF!
TIRAP!
NF-κB!
?! DD!
L!R!R!
T!I!R!
T!I!R!
T!I!R!
?!
T!I!R!
TIRAP!
Immunité innée
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
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
Un exemple Microbiote & Maladie de Crohn
environnement
immunologie
Pathogénie MC
génétique
Microbiote colitogénique
RAG2-/- and T-bet -/-
TRUC (T-bet -/-, RAG2 -/- Ulcerative Colitis) model
RAG2-/- and T-bet -/-
+ Antibiotiques
TRUC
Microbiote colitogénique
RAG2-/- and T-bet -/-
TRUC
+
WT
WT
WT
Co-housing
Microbiote colitogénique
RAG2-/- and T-bet -/-
TRUC
+
WT
WT
WT
Co-housing
Microbiote colitogénique
Jean Verdier 2010
Micro-organisme persistant!
Dysbiose !Microbiote anormal!
Rôle du microbiote: hypothèses
2!3!
Réaction immune inappropriée Microbiote
Normal!
1!MICI!
Dysbiose au cours des MICI
déséquilibre entre bactéries “protectrices” et bactéries “délétères”
principal component analysis
R2Ycum=0,719
- 3 - 2 - 1 0 1 2 3
- 6 - 5 - 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4 5 6 t[2
]=0,
085
t[1]=0,635 R2Ycum=0,772
- 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4
- 5 - 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4 5
t[2]=
0,07
9
t[1]=0,692
MICI en poussée
Sujets sains MICI en rémission
Microbiote fécal
Sokol et al. IBD 2009
Firmicutes / Bacteroidetes
6.0 3.6 2.4 1.2 1.3
6.0 3.6 2.4 1.2 1.3
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 ?
Sokol et al. IBD 2006
Sokol et al. PNAS 2008
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
Surviving
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 jours
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
Surviving
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 jours
Nbre de pa6ents : 37 31 30 24 12
P=0.03
F. prausnitzii
Taux élevé
Taux faible
Se 0,82 Sp 0,68 VPP 0,6 VPN 0,87
Rajca et al. DDW 2011
Conséquences de la dysbiose
Inflamma'on
F. prau an'-‐inflammatoire ?
F . prausnitzii - TNBS colitis model Wallace macroscopic score Ameho histological score
colonic cytokines IL-12 IL-10
Sokol et al. PNAS 2008
Jean Verdier 2010
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
D5 D10 D15 D20
F prausnitzii Surnageant Dexamethasone TNBS + PBS
D2
Colite au TNBS: Administration intraperitonéale de F. prausnitzii
Taux de survie
Sokol et al. PNAS 2008
Jean Verdier 2010
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
D5 D10 D15 D20 D2
F prausnitzii Surnageant Dexamethasone TNBS + PBS
Taux de survie
Colite au TNBS: Administration intraperitonéale de F. prausnitzii
Sokol et al. PNAS 2008
Jean Verdier 2010
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
D5 D10 D15 D20 D2
F prausnitzii Surnageant Dexamethasone TNBS + PBS
Taux de survie
Colite au TNBS: Administration intraperitonéale de F. prausnitzii
Sokol et al. PNAS 2008
Jean Verdier 2010
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
D5 D10 D15 D20 D2
F prausnitzii Surnageant Dexamethasone TNBS + PBS
Taux de survie
Colite au TNBS: Administration intraperitonéale de F. prausnitzii
Sokol et al. PNAS 2008
F. prausnitzii surpernatant blocks IL-1β induced NFκB
Control supernatant F.prausnitzii
no IL-1β IL-1β 0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35 ***
*** **
OD
F. prausnitzii surpernatant blocks IL-1β induced NFκB
Control supernatant F.prausnitzii
no IL-1β IL-1β 0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35 ***
*** **
OD
Jean Verdier 2010
En résumé
• F. prausnitzii a des propriétés anti-inflammatoires 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
CONCLUSION
Perspectives – nouvelle cible
Moduler le microbiote
Bactériothérapie
Facteurs solubles
MICROFLORE Hôte
Approche thérapeutique
physiologie eucaryote de l’hôte
INRA Jouy-en-Josas Philippe Langella Luis Bermudez Chantal Bridonneau
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