Analyse fonctionnelle et moléculaire des interactions de l’hôte avec la bactérie commensale Segmented Filamentous Bacterium, un puissant chef d’orchestre des réponses immunes intestinales – SFBIMPRO

Les mécanismes moléculaires impliqués dans l’impact de la SFB sur le système immunitaire de l’hôte sont étudiés chez des souris sans germes, immuno-déficientes ou non, mono-colonisées avec SFB. La SFB étant une bactérie non cultivable, des approches génomiques sont utilisées pour générer des clones dont l’activité sera criblée sur des lignées cellulaires à l’aide de tests fonctionnels à large échelle ciblant les voies de signalisation impliquées dans le dialogue hôte-bactérie.

Nos résultats actuels suggèrent que les propriétés immuno-stimulatrices de la SFB résulteraient de sa capacité à combiner plusieurs voies d’activation des réponses immunes adaptatives chez l’hôte. Cependant, les mécanismes impliqués ne sont pas encore élucidés.

Les études mécanistiques, chez la souris, du fonctionnement de la SFB, devraient non seulement nous donner un aperçu précis des compromis établis avec le système immunitaire pour maintenir l’homéostasie intestinale, mais devraient aussi servir de base pour aborder l’étude du rôle de cette bactérie si particulière, chez l’homme, où elle vient d’être nouvellement identifiée.

Pour le moment, le travail en cours n'a fait l'objet que de présentations orales.

Nous hébergeons des milliards de bactéries dont 90% résident dans les parties distales de notre intestin. Des données récentes suggèrent que le microbiome intestinal contient 100 fois plus de gènes que le génome de l’hôte et permettrait à celui-ci d’enrichir considérablement son répertoire d’activités enzymatiques, ce qui a conduit au concept d’un " superorganisme" hôte/bactéries. Ces milliards de bactéries représentent néanmoins une menace permanente pour l’hôte qui a, au long des milliers d’années de co-évolution, développé des mécanismes immunitaires complexes pour maintenir et contrôler cet écosystème microbien. Chez les mammifères, les interactions mutualistes avec le microbiote sont maintenues par un réseau complexe de mécanismes immuns innés et adaptatifs. Nos récents travaux montrent qu’une bactérie particulière, non cultivable, affiliée aux Clostridiums, la bactérie segmentée filamenteuse (SFB), orchestre la maturation post-natale de l’ensemble des réponses immunes intestinales. Le but de notre projet est maintenant de déterminer l’impact global de la SFB sur les réponses immune de l’hôte et d’identifier les mécanismes moléculaires du dialogue établi entre cette bactérie et le système immunitaire de l’hôte.

Le premier objectif est de déterminer si la SFB influence le statut immunitaire au-delà de l’intestin et si elle module les réponses immunes systémiques. En effet, l’impact du microbiote sur la maturation du système immunitaire intestinal est maintenant bien établi. Néanmoins, un nombre croissant de données suggère que le microbiote pourrait aussi moduler les réponses immunes périphériques, et il a été suggéré que des changements dans la composition de la flore favoriseraient l’ "épidémie" d’allergies et de maladies autoimmunes observée dans les pays développés. Un argument en faveur de cette hypothèse a récemment été apporté par des travaux chez les souris NOD, chez lesquelles le microbiote prévient le développement de diabète autoimmun de type 1. Une question importante est désormais de déterminer la nature des groupes bactériens ou des bactéries de la flore commensale susceptibles d’influencer le statut immunitaire global de l’hôte. Du fait de son fort impact sur les réponses immunes intestinales, la SFB est un bon candidat. Grâce à l’utilisation de souris gnotobiotiques, nous déterminerons l’impact de SFB a) sur le développement des réponses immunes périphériques et, b) sur le développement du diabète chez les souris NOD.

Le second objectif est de déterminer les mécanismes moléculaires qui sous-tendent les propriétés immunostimulatrices de SFB. Une des particularités de SFB est d’adhérer à la muqueuse iléale et aux plaques de Peyer, lesquelles jouent un rôle crucial pour l’initiation des réponses immunes intestinales. La capacité de SFB à stimuler les réponses locales sera comparée chez des souris déficientes, ou non, en plaques de Peyer. Afin d’identifier des récepteurs et/ou des médiateurs solubles impliqués dans la stimulation des cellules immunes de l’hôte, a) nous tenterons de développer des méthodes de culture in vitro de SFB et, b) nous utiliserons des approches génomiques pour caractériser l’ADN de cette bactérie qui existe à l’état purifié chez des souris monocolonisées. Le génome de SFB sera séquencé, annoté, et les gènes candidats clonés dans des bactéries cultivables. Parallèlement, une banque de larges inserts sera clonée dans E. coli. Ces clones seront criblés sur des lignées de cellules épithéliales à l’aide de tests fonctionnels à large échelle ciblant les voies de signalisation impliquées dans le dialogue hôte-bactérie.

Ce projet devrait ouvrir de nouvelles pistes vers la compréhension des interactions hôte-bactéries et permettre d’envisager de nouvelles stratégies utilisant les effets bénéfiques de la flore au profit de l’hôte. L’identification de molécules immunostimulantes de SFB pourrait ainsi conduire à l’identification de nouveaux adjuvants.