Bactéries commensales et immunité intestinale

Bactéries commensales et
immunité intestinale
JOLY Rachel – GIORDANO Marilyn – CADRA Sophie
Introduction
Décomposition de
polysaccharides de
végétaux
indigestibles
90 % des bactéries
commensales du corps
Barrière pour
bactéries invasives
Homéostasie
intestinale et
intégrité de l’hôte
Maturation post
natale des défenses
immunitaires de
l’intestin
Introduction
Introduction
• Souris axénique
– élevée dès la naissance dans un milieu stérile
(sans parasite)
– Dépourvue de microbiote intestinal
Rôle du microbiote dans le
développement intestinal
Phénotype de souris axénique
Augmentation de la taille du caecum (appendice) dans les
souris axéniques.
Caecum = réservoir de bactéries chez les rongeurs pour
faciliter la digestion
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
Comment les bactéries
commensales induisent
l’immunité?
L’épithélium intestinal
• Possède des TLR qui reconnaissent les bactéries
commensales
– Au niveau apical, TLR moins réactifs
– Au niveau basal, TLR plus réactifs
HOMEOSTASIE
L’épithélium intestinal
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)
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
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
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
Les réponses de
l’immunité induites par
les bactéries
commensales
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 ???
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
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
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
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
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
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
Perspectives d’étude
• Comprendre le rôle des T régulateurs dans
l’inhibition de la réponse de l’immunité
systémique (production ou non d’IgG)
Dard Amélie – Degos Clara – Foray Chloé
M1DI
2009/2010
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
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
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…
 1015 espèces bactériennes commensales telles que
Bifidobactérium, Clostridium, Entérobactéries (E.coli,
Proteus, Klebsielle...), Entérocoques, Staphylocoques,
etc…
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
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
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
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
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
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
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
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., 1707–1719 (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., 2380–2382 (2000).
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
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
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
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
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
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
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.
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