ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA SANTE Dossier de demande d'allocation de recherche pour la rentrée 2012 Laboratoire d'accueil : M2iSH « Microbes, Intestin, Inflammation et Susceptibilité de l’Hôte » UMR 1071 Inserm/Université d’Auvergne, USC INRA 2018 Centre Biomédical de Recherche et de Valorisation, 28 Place Henri Dunant, 63000 Clermont-Ferrand, France. Directeur du laboratoire : Pr. Arlette DARFEUILLE-MICHAUD Directeur de thèse : Dr. Nicolas BARNICH (MCU-HDR) Date d'obtention de l'HDR du Directeur de thèse : HDR obtenue le 8 janvier 2009 Titre de la thèse : Caractérisation de l’inflammation induite dans un modèle murin d’infection à Escherichia coli adhérents et invasifs mimant la susceptibilité à développer une Maladie de Crohn Exposé du sujet proposé : La maladie de Crohn (MC) est une inflammation chronique du tube digestif avec une prévalence de 70-100 cas pour 100 000 habitants dans les pays industrialisés. L’étiologie est multifactorielle, et la MC serait le résultat d’une réponse immunitaire aberrante à des facteurs de l’environnement, dont des bactéries pathogènes, chez un hôte génétiquement prédisposé. Des études de génétique humaine ont révélé la présence de mutations du gène nod2 codant un récepteur intracellulaire ou des gènes ATG16L1 et IRGM impliqués dans l’autophagie, renforçant l’hypothèse d’une implication de bactéries invasives dans la MC. Des souches de E. coli adhérentes et invasives (AIEC), isolées de lésions iléales de patients atteints de MC, adhèrent à la muqueuse iléale de patients atteints de MC via le récepteur entérocytaire CEACAM6 anormalement exprimé chez les patients. Les patients qui exprimeraient un récepteur intracellulaire NOD2 variant et le récepteur CEACAM6 au niveau iléal seraient prédisposés à développer une MC. Par ailleurs, un régime alimentaire de type occidental riche en sucres et matières grasses augmente le risque de MC. Pour étudier cette hypothèse, un modèle de souris transgéniques exprimant le récepteur CEACAM6 humain et invalidées pour le gène nod2 recevra un régime alimentaire de type occidental. L’inflammation sera caractérisée en mesurant les niveaux de cytokines pro-inflammatoires et antiinflammatoires sécrétées au niveau de la muqueuse intestinale, ainsi que l’activation de l’inflammasome (plus particulièrement le récepteur NALP3). Nous analyserons par des approches globales le microbiote de ces souris et nous étudierons le rôle de l’immunité adaptative (polarisation Th1, Th2, Th17 et Treg des lymphocytes T de la lamina propria, rôle des lymphocytes B) dans le développement et le maintien de l’inflammation suite à l’infection par des souches AIEC. Nous envisagerons également dans ce modèle de tester pour bloquer l’inflammation le surnageant de culture de Faecalibacterium prausnitzii, bactérie ayant des propriétés anti-inflammatoires sachant que la concentration luminale est diminuée chez les patients MC. D’un point de vue clinique, la caractérisation du processus inflammatoire devrait permettre de cibler des molécules et/ou traitements anti-inflammatoires spécifiques pour contrôler les infections à AIEC chez les patients génétiquement prédisposés. Liste des 8 meilleures publications du Directeur de thèse de 2007 à 2011 1– BARNICH N., CARVALHO F.A., GLASSER A.L., DARCHA C., JANTSCHEFF P., ALLEZ M., PEETERS H., BOMMELAER G., DESREUMAUX P., COLOMBEL J.F., DARFEUILLE-MICHAUD A. CEACAM6 as receptor of Adherent-Invasive Escherichia coli supports ileal mucosa colonization in Crohn's disease patients. J Clin Invest. 2007, 117:1566-74 (IF : 16,915). 2– CARVALHO FA., BARNICH N., SAUVANET P., DARCHA C., GELOT A., DARFEUILLE-MICHAUD A. Crohn’s disease-associated Escherichia coli LF82 aggravates colitis in injured mouse colon via signalling by flagellin. Inflammatory Bowel Disease, 2008, 14:1051-60 (IF : 4,705). 3– YAMAMOTO-FURUSHO J.K., BARNICH N, HISAMATSU T, PODOLSKY D.K. MDP-NOD2 stimulation induces HNP-1 secretion which contributes to NOD2 anti-bacterial function. Inflammatory Bowel Disease, 2010, 16:736-42. (IF : 4,71). 4– CARVALHO FA*., BARNICH N*., SIVIGNON A., DARCHA C., CHAN C., STANNERS C., DARFEUILLE-MICHAUD A. Crohn's disease adherent-invasive Escherichia coli colonize and induce strong gut inflammation in transgenic mice expressing human CEACAM. J. Exp. Med. 2009, 206:2179-89. (*contribution égale) (IF : 15,61). 5– MIQUEL S., CLARET L., BONNET R., DORBOZ I., BARNICH N., DARFEUILLE-MICHAUD A. Role of decreased levels of Fis histone-like protein in Crohn's disease-associated adherent invasive Escherichia coli LF82 bacteria interacting with intestinal epithelial cells. J Bacteriol, 2010, 192:183243. (IF : 3,63). 6– ROLHION N., BARNICH N., BRINGER MA., GLASSER AL., RANC J., HEBUTERNE X., HOFMAN P., DARFEUILLE-MICHAUD A. Abnormally expressed ER stress response chaperone Gp96 in CD favours adherent-invasive Escherichia coli invasion. Gut, 2010, 59:1355-62. (IF : 9,76). 7– MARTINEZ-MEDINA M., GARCIA-GIL J., BARNICH N., WIELER LH., EWERS C. Intestinal pathogenic E. coli strains from cats, dogs and swine display an Adherent-Invasive Escherichia coli (AIEC) phenotype. Appl Environ Microbiol. 2011 Aug 15;77(16):5813-7. Epub 2011 Jun 24. (IF : 3,68). 8– DENIZOT J., SIVIGNON A., BARREAU F., DARCHA C., CHAN HC., STANNERS C., HOFMAN P., DARFEUILLE-MICHAUD A., BARNICH N. Crohn’s disease-associated AIEC increase intestinal permeability and translocate through intestinal mucosa in CEABAC10 mice. Inflamm Bowel Dis. 2012 Feb;18(2):294-304. (IF : 4,64). Liste des thèses dirigées ou co-dirigées par le Directeur de thèse de 2007 à 2011 - Frédéric CARVALHO, Bourse MENRT, Moniteur IUT, Université d’Auvergne, co-direction avec Arlette DARFEUILLE-MICHAUD, soutenue le 25 avril 2008. - Jérémy DENIZOT, Bourse MENRT, Contrat doctoral avec enseignement à l’IUT, thèse en cours ème (3 année) Liste des publications issues de la thèse des étudiants mentionnés ci-dessus (encadrés par Directeur et co-directeur éventuel) - ROLHION N., CARVALHO F., DARFEUILLE-MICHAUD A. OmpC and the sigmaE regulatory pathway are involved in adhesion and invasion of the Crohn’s disease-associated Escherichia coli strain LF82. Molecular Microbiology, 2007, 63:1684-1700 (IF : 5,462). - BARNICH N., CARVALHO F.A., GLASSER A.L., DARCHA C., JANTSCHEFF P., ALLEZ M., PEETERS H., BOMMELAER G., DESREUMAUX P., COLOMBEL J.F., DARFEUILLE-MICHAUD A. CEACAM6 as receptor of Adherent-Invasive Escherichia coli supports ileal mucosa colonization in Crohn's disease patients. J Clin Invest. 2007, 117:1566-74 (IF : 16,915). - CARVALHO FA., BARNICH N., SAUVANET P., DARCHA C., GELOT A., DARFEUILLE-MICHAUD A. Crohn’s disease-associated Escherichia coli LF82 aggravates colitis in injured mouse colon via signalling by flagellin. Inflammatory Bowel Disease, 2008, 14:1051-60 (IF : 4,705). – BARNICH N., DENIZOT J., DARFEUILLE-MICHAUD A. E. coli-mediated gut inflammation in genetically predisposed Crohn's disease patients. Pathol Biol 2010 (Paris). (IF : 0,96). – DENIZOT J., SIVIGNON A., BARREAU F., DARCHA C., CHAN HC., STANNERS C., HOFMAN P., DARFEUILLE-MICHAUD A., BARNICH N. Crohn’s disease-associated AIEC increase intestinal permeability and translocate through intestinal mucosa in CEABAC10 mice. Inflamm Bowel Dis. 2012 Feb;18(2):294-304. (IF : 4,64). Devenir des anciens étudiants mentionnés ci-dessus Frédéric CARVALHO, Stage post-doctoral, Emory University, Atlanta, USA de Novembre 2008 à Aout 2011, ATER à l’Université d’Auvergne, UFR Pharmacie, depuis Septembre 2011. Contrats obtenus par le directeur de thèse pendant la période 2007-2011 Février 2007 : Elaboration d’un modèle murin d’étude de la piste infectieuse à Escherichia coli adhérent et invasif (AIEC) dans la maladie de Crohn. Bonus Qualité Recherche. Montant : 9 273 euros. nd 2009-2011 : ERA-NET PathoGenomics, 2 European Call 2008 : Identification of hot spots of divergence and rapidly changing genes within Shiga toxin-producing Escherichia coli. Project Coordonator : Dr Alexander Mellmann; Partners : Dr Nicolas Barnich, Dr Dorothea Orth, Dr Eduard Torrents. Montant : 170 000 euros. 2010 : Etude de la capacité des souches adhérentes et invasives de Escherichia coli à coloniser, induire une inflammation et déstabiliser la barrière intestinale chez des souris transgéniques exprimant le récepteur CEACAM6 et invalidées pour le gène nod2. Association François Aupetit. Montant : 30 000 euros. 2010-2011 : Appel à propositions « NOUVEAU CHERCHEUR », Conseil Régional d’Auvergne. Virulence de souches de Escherichia coli invasives dans un modèle murin mimant la susceptibilité des patients atteints de maladie de Crohn. Montant : 99 600 euros, incluant un salaire de post-doctorant sur 2 ans. 2011 : Etude des mécanismes épigénétiques contrôlant l’expression de CEACAM6 à l’état basal et suite à une infection par des bactéries AIEC dans la muqueuse iléale de patients atteints de maladie de Crohn. Association François Aupetit. Montant : 20 000 euros. Microbes, Intestin, Inflammation et Susceptibilité INSERM/Université d’Auvergne (Pr A Darfeuille-Michaud) de l’Hôte, M2iSH, UMR 1071 Directeur de thèse : Nicolas BARNICH (MCU-HDR) [email protected] Caractérisation de l’inflammation induite dans un modèle murin d’infection à Escherichia coli adhérents et invasifs mimant la susceptibilité à développer une Maladie de Crohn Des souches de E. coli adhérentes et invasives (AIEC), isolées de lésions iléales de patients atteints de maladie de Crohn (MC), adhèrent à la muqueuse iléale de patients atteints de MC via le récepteur entérocytaire CEACAM6. Un modèle de souris transgéniques exprimant le récepteur CEACAM6 humain et invalidées pour le gène nod2 recevant une nourriture de type occidental riche en sucres et matières grasses sera utilisé. L’inflammation sera caractérisée en mesurant les niveaux de cytokines pro-inflammatoires et anti-inflammatoires sécrétées au niveau de la muqueuse intestinale, ainsi que l’activation de l’inflammasome (plus particulièrement le récepteur NALP3). Le microbiote de ces souris sera analysé par une approche globale et le rôle de l’immunité adaptative (polarisation Th1, Th2, Th17 et Treg des lymphocytes T de la lamina propria, rôle des lymphocytes B) dans le développement et le maintien de l’inflammation suite à l’infection par des souches AIEC sera étudié. Dans ce modèle, le surnageant de culture de Faecalibacterium prausnitzii, bactérie ayant des propriétés anti-inflammatoires et diminuée chez les patients MC, sera testé pour ces propriétés antiinflammatoires. La caractérisation du processus inflammatoire devrait permettre de cibler des molécules et/ou traitements anti-inflammatoires spécifiques. - DENIZOT J. SIVIGNON A. BARREAU F. DARCHA C. CHAN HC. STANNERS C. HOFMAN P. DARFEUILLE-MICHAUD A. BARNICH N. Crohn’s disease-associated AIEC increase intestinal permeability and translocate through intestinal mucosa in CEABAC10 mice. Inflamm Bowel Dis. 2012;18:294-304