BOSSARD Céline - Service Central d`Authentification Université de

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UNIVERSITE DE NANTES
FACULTE DE MEDECINE
MECANISMES CELLULAIRES ET MOLECULAIRES DES
PERTURBATIONS DU RENOUVELLEMENT DE L’EPITHELIUM
INTESTINAL ET DE L’ONCOGENESE AU COURS DES MALADIES
INFLAMMATOIRES CHRONIQUES DE L’INTESTIN
THESE DE DOCTORAT
Ecole Doctorale CHIMIE BIOLOGIE
Discipline : Médecine
Spécialité : Anatomie et Cytologie Pathologiques
présentée et soutenue publiquement par
BOSSARD Céline
Le 24 septembre 2008, devant le jury ci-dessous
Rapporteurs Pr SCOAZEC Jean-Yves, PU-PH, Lyon
Dr SERVIN Alain, Directeur de Recherche INSERM, Chatenay-Malabry
Examinateurs
Pr BRULEY DES VARANNES Stanislas, Pr. des Universités-Praticien hospitalier, Nantes
Dr FORGEZ Patricia, Directeur de Recherche INSERM, Paris
Dr JARRY Anne, Chargé de Recherche INSERM, Nantes Co-directeur de Thèse
Pr LABOISSE Christian, Professeur des Universités-Praticien hospitalier, Nantes
Pr TERRIS Benoît, Professeur des Universités-Praticien hospitalier, Paris
Directeur de Thèse
Pr MOSNIER Jean-François, Professeur des Universités-Praticien hospitalier, Nantes

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TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES ABBREVIATIONS ...........................................................................................................5
INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................................9
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE .................................................................................................... 13
1. Brefs rappels sur la barrière épithéliale intestinale ..................................................... 13
1.1. Définition de l‟intestin .......................................................................................... 13
1.1.1. Aspects morphologiques de l‟épithélium intestinal ........................................ 14
1.1.2. Aspects morphologiques de l‟épithélium colique ........................................... 16
1.2. Une barrière physique étanche et modulable ...................................................... 18
1.3. Une barrière en perpétuel renouvellement .......................................................... 21
1ère partie
2. L’oncogenèse au cours des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin......... 27
2.1. Les maladies inflammatoires chroniques de l‟intestin ou MICI ............................. 27
2.1.1. Définition, épidémiologie .............................................................................. 27
2.1.2. Aspects clinico-pathologiques ...................................................................... 27
2.1.3. Etiologie et facteurs étiopathogéniques ........................................................ 29
2.2. Le problème de la détection des lésions dysplasiques dans un contexte
inflammatoire. .......................................................................................................................... 35
2.2.1. Une détection endoscopique difficile ............................................................ 36
2.2.2. Une nomenclature histologique ambigüe des lésions dysplasiques .............. 38
2.2.3. Une prise en charge thérapeutique des lésions de dysplasie non codifiée .... 41
2.3. Les anomalies moléculaires associées à la séquence inflammation / dysplasie /
cancer dans les MICI ................................................................................................................ 42
2.3.1. Rappels sur les principales anomalies génétiques rencontrées dans la
carcinogenèse colorectale sporadique ................................................................................. 43
2.3.1.1. La voie d‟instabilité chromosomique (CIN) ............................................ 43
2.3.1.1.1. Morphologie des lésions néoplasiques en muqueuse non
inflammatoire associées à la voie CIN ......................................................................... 45
2.3.1.1.2. Les principaux gènes impliqués dans la voie CIN ......................... 46
2.3.1.1.3. Méthodes de détection des anomalies génétiques associées à la
voie CIN 57
2.3.1.2. La voie d‟instabilité microsatellitaire (MSI) ............................................ 60
2.3.1.2.1. Morphologie des lésions prénéoplasiques et néoplasiques
associées à la voie MSI ............................................................................................... 60
2.3.1.2.2. Principales anomalies moléculaires impliquées dans la voie MSI.. 65
2.3.1.2.3. Méthodes de détection des anomalies moléculaires associées à la
voie MSI 69
2.3.2. Les particularités génétiques associées à la carcinogenèse dans les MICI ... 71
2.3.2.1. La voie d‟instabilité chromosomique ..................................................... 71
2.3.2.1.1. Les anomalies du gène P53 ......................................................... 72
2.3.2.1.2. Les mutations du gène KRAS ...................................................... 73
2.3.2.1.3. Les anomalies du gène APC ........................................................ 74
2.3.2.2. La voie d‟instabilité microsatellitaire...................................................... 74
2.3.2.3. Implication du processus chronique inflammation / régénération dans
l‟apparition des anomalies moléculaires au cours de la carcinogenèse ............................. 75
2.3.3. Les marqueurs utilisés en pratique courante comme aide au diagnostique des
lésions de dysplasie dans les MICI ....................................................................................... 76
2.3.4. La validation de marqueurs d‟intérêt nécessite l‟utilisation de bio-collection. . 78
2.3.5. Problème : quelle valeur prédictive faut-il donner aux anomalies moléculaires
détectées précocément ? ..................................................................................................... 79
2.4. Implication d‟une hormone et de son récepteur dans la séquence inflammation /
régénération / dysplasie / cancer associée aux MICI ................................................................. 81
2.4.1. Les principaux acteurs de la régénération épithéliale intestinale ................... 81
2.4.2. La neurotensine : un bon candidat pour la régénération épithéliale ? ............ 82

3
2.4.2.1. Structure et biosynthèse de la neurotensine ......................................... 82
2.4.2.2. Localisation de la neurotensine ............................................................ 84
2.4.2.3. Principaux effets biologiques périphériques de la neurotensine ............ 85
2.4.2.4. Preuves d‟un effet trophique sur la muqueuse intestinale ..................... 86
2.4.2.5. Les récepteurs de la neurotensine ....................................................... 87
2.4.3. Preuves de l‟implication du couple NT/NTS1 dans la modulation de
l‟inflammation intestinale et dans le processus de régénération épithéliale ........................... 89
2.4.4. La neurotensine et son récepteur NTS1 : implication dans le processus de
carcinogenèse associée au MICI ? ....................................................................................... 90
2ème partie
3. Mécanismes gouvernant l’homéostasie de la muqueuse intestinale .......................... 94
3.1. Les principaux acteurs impliqués dans le maintien de l‟homéostasie ................... 94
3.1.1. . L‟épithélium intestinal : une barrière physique et fonctionnelle interactive ... 96
3.1.1.1. Le gel de mucus assure une protection de la barrière intestinale contre
les micro-organismes ....................................................................................................... 96
3.1.1.2. L‟épithélium intestinal : une barrière immunitaire innée ......................... 98
3.1.2. . La flore bactérienne commensale ou microbiote ....................................... 100
3.1.2.1. Définition ........................................................................................... 100
3.1.2.2. Méthodes d‟étude de la flore intestinale.............................................. 101
3.1.2.3. Répartition topographique et principales fonctions métaboliques de la
flore intestinale 103
3.1.3. . Les cellules immunitaires résidentes de la muqueuse intestinale .............. 106
3.1.3.1. Inventaire et fonctions ........................................................................ 110
3.1.3.1.1. Les macrophages ...................................................................... 112
3.1.3.1.2. Les cellules dendritiques ............................................................ 115
3.1.3.1.3. Les lymphocytes T ..................................................................... 121
3.1.3.1.4. Les cellules B............................................................................. 125
3.2. Rôles de la flore intestinale dans le maintien de l‟homéostasie de la muqueuse 128
3.2.1. Influence de la flore intestinale sur les cellules épithéliales ......................... 128
3.2.1.1. Méthodes d‟étude .............................................................................. 129
3.2.1.1.1. Les modèles de culture cellulaire ............................................... 129
3.2.1.1.2. Les modèles animaux ................................................................ 129
3.2.1.1.3. Les études de génomique fonctionnelle...................................... 130
3.2.1.2. Etanchéité relative de la barrière épithéliale intestinale aux bactéries à
l‟état normal 131
3.2.1.3. Moyens de « communication » entre la cellule épithéliale intestinale et la
flore intestinale : les récepteurs de type Toll (TLR) ......................................................... 132
3.2.1.3.1. Définition des TLR ..................................................................... 132
3.2.1.3.2. Les TLR suscitent une réponse pro-inflammatoire ...................... 138
3.2.1.4. TLR et mutualisme ............................................................................. 140
3.2.2. Influence de la flore intestinale sur les cellules immunitaires du chorion ..... 144
3.3. Les interactions cellules épithéliales / cellules immunitaires du chorion dans le
maintien de l‟homéostasie de la muqueuse intestinale ............................................................ 145
3.3.1. Les éléments du dialogue : des cytokines et leurs récepteurs ..................... 148
3.3.1.1. Les raisons d‟un choix ........................................................................ 148
3.3.1.1.1. L‟interféron γ .............................................................................. 149
3.3.1.1.2. Le TNF α ................................................................................... 157
3.3.1.1.3. L‟IL17 ........................................................................................ 165
3.3.1.2. Les cytokines immunorégulatrices ...................................................... 170
3.3.1.2.1. L‟IL10 ........................................................................................ 170
3.3.1.2.2. Le TGF β ................................................................................... 179
RESULTATS .................................................................................................................................. 186
Articles 1 et 2 ....................................................................................................................... 186
1. Introduction ............................................................................................................... 186
2. Résumé de l‟article 1 “Involvement of the serrated neoplasia pathway in inflammatory
bowel disease-related colorectal oncogenesis” ....................................................................... 187

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3. Résumé de l‟article 2 “Over-expression of neurotensin high-affinity receptor 1 (NTS1) in
relation with its ligand neurotensin (NT) and nuclear ß-catenin in inflammatory bowel disease-
related oncogenesis “ ............................................................................................................. 189
4. Discussion ................................................................................................................ 190
Article 3 ................................................................................................................................ 193
1. Introduction ............................................................................................................... 193
2. Résumé de l‟article 3 “Mucosal IL-10 and TGF- play crucial roles in preventing LPS-
driven, IFN- mediated epithelial damage in human colon explants” ........................................ 194
3. Discussion ................................................................................................................ 196
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES .......................................................................... 198
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ........................................................................................... 201
ANNEXE 237
1. Les fondements de la culture d’explant (ou culture organotypique) et ses applications .
237 1.1. La culture cellulaire ................................................................................................ 237
1.2. Culture d‟explants .................................................................................................. 239

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LISTE DES ABBREVIATIONS
ADAM: a disintegrin and metalloproteinase
ADN: acide désoxyribonucléïque
ADNc: acide désoxyribonucléïque complémentaire
ADNr: acide désoxyribonucléïque ribosomique
APC: adenomatous polyposis coli
ARN: acide ribonucléïque
ARNm: acide ribonucléïque messager
AP-1: activator protein 1
BA: bleu alcian
BIP: bactericidal/permeability-increasing protein
BMP: bone morphogenetic protein
CAMP: cathelin antimicrobial peptide
CARD: caspase recruitment domain
CCR: cancer colorectal
CD: cluster of differentiation
Cdk: cyclin dependant kinase
CHO: Chinese hamster ovary cell
CK1α: casein kinase 1 alpha
CMH: complexe majeur d‟histocompatibilité
CPA: cellule présentatrice de l‟antigène
CRE: AMPc responsive element
CREB/ATF: AMPc response element binding protein/activated transcription factor
DALM: dysplasia associated lesion or mass
DC: dendritic cell
DCC: deleted in colorectal carcinoma
DKK1: dickkopf 1
DPC4: deleted in pancreatic carcinoma
DMSO: dimethyl sulfoxide
DSS: dextran sulfate sodium
EGF: epidermal growth factor
EGFR: epidermal growth factor receptor
ELISA: enzyme-linked immunoabsorbent assay
ERK: extracellular regulated kinase
FACS: fluorescent activated cell sorter
FADD: Fas-associated death domain protein
FLI: follicule lymphoïde isolé
Fz: frizzled
GAF: gamma interferon activation factor