Interactome Hôte-Microbiote intestinal dans la réponse aux pathogènes intestinaux – CombInnate

A travers une approche multidisciplinaire, l’objectif principal de notre projet est donc de déchiffrer les mécanismes dépendants et indépendants du microbiote par lesquels la virulence de pathogènes intestinaux est régulée.

Pour atteindre notre objectif, nous avons élaboré une approche intégrée “microbiote/immunologie” utilisant des animaux gnotoxeniques, la technologie cre-lox, le séquençage à haut débit, et des modèles statistiques multidimensionnels pour déchiffrer la balance dynamique établie entre le microbiote et le système immunitaire de l’hôte. Nous utiliserions notamment des modèles transgéniques de microbiotes dysbiotiques (souris invalidées pour Nod2 et Card9) et C. rodentium comme modèle expérimental de pathogène intestinal. Alors que la plupart des études sur le sujet jusqu’à présent ont analysées soit le microbiote intestinal soit la réponse de l’hôte, notre stratégie ambitieuse repose sur l’analyse concomitante du microbiote (bactérien, mais aussi fongique) et de l’hôte.

Nos données indiquent que le stade précoce de l'infection par C. rodentium est principalement influencé par la composition bactérienne de la flore intestinale, tandis que les étapes ultérieures sont définies par des mécanismes dépendants de l’hôte (y compris Nod2 , CARD9 , Ripk2 et reg3b ). Notamment, des expériences de transplantation fécale nous ont permis de démontrer que la composition bactérienne de la flore intestinale est influencée par Ripk2 et CARD9. Ces résultats mettent en évidence la dialogue complexe entre l'hôte et le microbiote conduisant à une réponse immunitaire régulée dans l'intestin .

Tous les composants et les outils nécessaires pour le projet sont disponibles . Les résultats acquis valident notre principale hypothese et les mécanismes impliqués sont actuellement à l'étude . Nous ne prévoyons pas de problème technique pour la deuxième partie du projet .

Nous sommes donc convaincus que le projet aura un impact scientifique majeur qui pourrait se traduire en avantages précieux, pour les raisons suivantes:
- Le projet renforce la recherche collaborative et créative entre les scientifiques du consortium. Il devrait améliorer notre compréhension des interactions hôte-microbe et fournir des informations clés pour disséquer davantage les liens entre l'exposition microbienne, l'homéostasie intestinale et les maladies humaines impliquant le microbiote.
- Le financement de l'ANR de ce projet pourrait ouvrir des possibilités de financements supplémentaires dirigés vers une meilleure compréhension de la maniere par laquelle l'hôte module le microbiote et des mécanismes par lesquels le microbiote empêche développement de maladie.
-Le projet devrait permettre d'identifier les fonctions de l'hote et du microbiote impliqués dans le maintien de l'homéostasie intestinale, notamment dans le contexte de l'infection bactérienne. Il devrait donc conduire à l'identification de cibles thérapeutiques potentielles, sur les versant hôte et microbiote, ce qui pourrait stimuler la capacité d'innovation de (i) unités de recherche universitaires pour l'évaluation des cibles identifiées sur les modèles concernés, et (ii) les industries liées à la santé qui se concentrent sur le microbiote intestinal, sur le développement de molécules anti-inflammatoires, ou sur le développement de probiotiques.
- Finalement, les résultats pourraient être avoir des consequences pour les patients en menant au développement de nouvelles molécules thérapeutiques dans les maladies humaines liées à des interactions anormales entre hote et microbiote.

Pas encore

Le microbiote intestinal est composé de bactéries en grande quantité et en grande diversité (les Bacteroidetes et Firmicutes sont les phyla prédominant) et également de d’autres microorganismes comme les levures. Chez l’homme, les interactions entre les microorganismes commensaux et les cellules de l’hôte jouent un rôle bénéfique dans le métabolisme et la défense de l’hôte. Le microbiote intestinal est notamment capable de réguler la virulence de bactéries intestinales pathogènes, dont Citrobacter rodentium. Cependant, tous les commensaux ne sont pas capables de maintenir l’immunité intestinale quiescente et protectrice. La compréhension des processus impliqués et de leurs mécanismes est donc nécessaire.

Le gène nucleotide-binding oligomerization domain containing protein 2 (Nod2) est fortement suspecté de jouer un rôle décisif mais complexe dans le maintien de la tolérance vis-à-vis du microbiote et dans la défense de l’hôte, via deux protéines adaptatrices, Ripk2 et Card9. De manière intéressante, des variants genetiques de Nod2 et Card9 ont été associés avec la maladie de Crohn (MC). Plus récemment, des données fonctionnelles ont montrés le rôle clé de Nod2 dans l’apparition d’une dysbiose prédisposant à l’inflammation intestinale (Couturier-Maillard, et al JCI 2013). Plus important, l’inactivation génétique de Nod2 (données préliminaires du Partner 2) ou de Card9 (données préliminaires du Partner 1, en révision pour publication potentielle dans Gastroenterology) induit une réponse anormale contre C. rodentium.

Etant donné ce contexte, le modèle de colite induit par C. rodentium est d’un grand intérêt car la réponse approprié à ce pathogène intestinal nécessite de nombreux processus biologiques impliqués dans le maintient de l’homéostasie intestinale et qui sont altérés dans la MC. Cependant, les mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels Nod2 et/ou Card9 pourraient contrôler la virulence de ce pathogène en modelant un microbiote non permissif n’ont pas encore été investigués.

A travers une approche multidisciplinaire, l’objectif principal de notre projet est donc de déchiffrer les mécanismes dépendants et indépendants du microbiote par lesquels la virulence de pathogènes intestinaux est régulée.

Pour atteindre notre objectif, nous avons élaboré une approche intégrée “microbiote/immunologie” utilisant des animaux gnotoxeniques, la technologie cre-lox, le séquençage à haut débit, et des modèles statistiques multidimensionnels pour déchiffrer la balance dynamique établie entre le microbiote et le système immunitaire de l’hôte. Nous utiliserions notamment des modèles transgéniques de microbiotes dysbiotiques (souris invalidées pour Nod2 et Card9) et C. rodentium comme modèle expérimental de pathogène intestinal. Alors que la plupart des études sur le sujet jusqu’à présent ont analysées soit le microbiote intestinal soit la réponse de l’hôte, notre stratégie ambitieuse repose sur l’analyse concomitante du microbiote (bactérien, mais aussi fongique) et de l’hôte.

Dans son ensemble, notre projet est hautement innovant car il explorera le dialogue hôte-microbiote dans une nouvelle dimension en intégrant la réponse spatio-temporelle de l’hôte via la combinaison de technologies modernes telles que des souris génétiquement modifiées et gnotoxeniques, la transcriptomique, le séquençage à haut débit et la biologie des systèmes. Déchiffrer les interactions complexes entre le microbiote intestinal et son hôte améliorera notre compréhension de la pathogenèse des nombreuses maladies humaines pour lesquelles le microbiote a été identifié comme un acteur principal (incluant les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin, la polyarthrite rhumatoïde, la sclérose en plaque, le diabète de type 1, l’obésité et la stéato-hépatite non-alcoolique) et fera découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques.