CE14 - Physiologie et physiopathologie

Compréhension des mécanismes mis en jeu lors de l'interaction Enterobacteriaceae - champignons dans le contexte d'une inflammation intestinale – Enterofun

Évaluation mécanistique de l'interaction entre Enterobacteriaceae et champignons dans le contexte de l'inflammation intestinale

Une étude précédente de l'équipe nous a permis de montrer qu'in vivo la présence d'Enterobacterie dans le microbiote intestinal influençait drastiquement les effets des champignons sur l'inflammation intestinale. Ces observations nous ont poussé à proposer un projet d'étude des mécanismes mis en jeu lors de ces interactions afin d'identifier des leviers permettant à terme de réguler les effets positif ou négatif des champignons de l'intestin.

Enjeux et Objectis

L'enjeu de ce projet était double: (i) élargir notre compréhension in vivo du phéonomène observé d'interaction entre Enterobacterie et champignons; (ii) identifier les effecteurs et les mécanismes.<br />Ce projet de collaboration a été initié suite à la publication d’un article du coordinateur et du partenaire 2 relatant l’interaction in vivo entre les champignons et les Enterobacteries. Dans cet article il était montré que les effets positif ou négatifs de différents champignons sur l’inflammation intestinale nécessitait la présence d’Enterobacteries in vivo.<br />Le projet avait pour projet de s’intéresser aux mécanismes sous-jacents à cette interaction. Ce projet se développait sur 3 workpackages : (i) un programme essentiellement in vivo où des expérimentations animales devaient préciser la spécificité de souches impliquées dans ces interactions, ainsi que la nécessité de souches vivantes ou non ; (ii) un second programme essentiellement in vitro cherchant à reproduire in vitro les interactions identifiées in vivo ainsi que de rechercher si l’hôte n’était pas un troisième partenaire indispensable à aux effets identifiés ; (iii) en dernier lieu une partie mécanistique pure où on l’intéressera à la fois à la réponse de l’hôte et du microbiote et à ces interactions par analyse transcriptomique et métabolomique. L’utilisation de bactéries mutantes ou de souris mutantes sont aussi prévues afin de vérifier les mécanismes impliqués une fois des hypothèses faites grâce aux résultats du workpackage 2.

Des approches in vitro comme in vivo ont été conduites dans cette première partie de projet.
- Model de colite induite au dextran sodium sulfate avec gavage ou pas de bactéries ou de champignons
- Co-culture in vitro E. coli et C. albicans ou S. cerevisiae

Les résultats préliminaires de cette études ont montré une très forte influence du microbiote intestinal basal sur le phénotype d'interaction observé lors de notre étude préliminaire.
Les analyses ont ainsi montré qu'une population de bacterie les Muribaculaceae pouvaient être à l'origine de ces changement de comportement des enterobacteries et des champignons.

Suite à ces résultats notre travail est d’identifier les acteurs principaux qui explique cette modification de phénotype, de comprendre comment ils agissent mais aussi de modifier en conséquence le microbiote afin de revenir sur les objectifs initiaux.
Étudier l’impact de la population de Muribaculaceae (bactéries Bacteroidetes, impliquées dans la stimulation de la production de mucus par les cellules intestinales) sur l’absence d’effet des levures sur la colite induite par DSS. L’augmentation de la population de Muribaculaceae pourrait augmenter la couche de mucus recouvrant les cellules épithéliales coliques, diminuant l’implantation des levures et leurs effets sur la colite par DSS. Une alimentation riche en gras permet de diminuer la proportion de bactéries Bacteroidetes et en particulier la proportion de Muribaculaceae. Nous projetons d’effectuer des expérimentations évaluant l’importance des conséquences directes et indirectes d’une alimentation riche en gras sur le microbiote intestinal bactérien : impact sur la couche de mucus et donc sur l’implantation des espèces fongiques et leurs potentiels effets sur la santé intestinale.

Les résultats sont pour l'instant trop préliminaires pour une quelconque production scientifique.

Ce projet fait partie d'un effort mondial de la communauté scientifique visant à déterminer la structure du microbiote et son rôle dans la santé humaine. Alors que les travaux sont très avancés sur le microbiote bactérien, nous proposons dans ce projet de nous concentrer plus spécifiquement sur la sous-population fongique du microbiote intestinal. Cette population est encore peu étudiée malgré son fort potentiel dans l'équilibre écologique du microbiote. On considère que ces micro-organismes jouent un rôle important dans le maintien d'un microbiote intestinal stable en interagissant avec les bactéries de cette niche, mais également en interagissant avec l'hôte et en particulier son système immunitaire. Parmi les maladies causées par un microbiote de déséquilibre, les plus clairement identifiées sont les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI). Les MICI touchent aujourd'hui plus de 200 000 patients en France et sont en croissance constante. Elles ont des conséquences dramatiques et invalidantes sur la vie des patients (douleurs abdominales récurrentes, diarrhée chronique, faiblesse générale, etc.) et se produisent chez une population jeune de 20 à 30 ans. Après une affection de longue durée, elles nécessitent souvent une intervention chirurgicale qui dégrade le mode de vie des patients et à terme l’inflammation récurrente peut même conduire au cancer.
Les champignons, bien que moins nombreux, sont des composants de l'écosystème et font donc partie de son équilibre, et sont donc progressivement devenus un nouveau domaine d'étude des microbiotes. Alors que les données augmentent maintenant sur la diversité de la communauté fongique dans différentes niches d’animaux et d’êtres humains, on en sait très peu sur le rôle spécifique des champignons dans ces écosystèmes. En particulier, les interactions entre champignons et bactéries sont mal décrites. Ce projet a donc pour objectif de comprendre comment les entérobactéries et les champignons interagissent dans le microbiote intestinal, par quel mécanisme et par quelles conséquences sur la santé de l’hôte. Sur la base de nos résultats récents et puisque de nombreux résultats suggèrent un lien potentiel entre le microbiote intestinal fongique et les maladies inflammatoires, la portée de notre projet se concentrera sur ces environnements particuliers.
L’hypothèse de notre approche intégrative est que les parties fongique et bactérienne du microbiote ont des interactions spécifiques menant à l’équilibre du microbiote intestinal, influençant par conséquent directement ou indirectement l’homéostasie de l’hôte. En utilisant les résultats publiés récemment par les partenaires du consortium, l’accent sera mis sur l’interaction entre Enterobacteries et champignons en particuliers lors d’inflammations intestinales.
Les objectifs d'EnteroFun sont :
• Disséquer avec précision, à l'aide de modèles animaux, l'interaction entérobactériacées - champignons se produisant dans l'intestin, en se concentrant sur le rôle de la bactérie, afin d’évaluer la spécificité de souche, le rôle de l'état physiologique de la bactérie comme l'effet de la quantité de bactéries ;
• Explorer les interactions directes entre bactéries et champignons en utilisant des approches in vitro mimant l'interaction intestinale afin de tester la modulation de l'interaction en utilisant différents traitements ;
• Traduire les résultats accumulés lors des deux études précédentes pour intervenir in vivo sur le microbiote afin de développer de nouvelles approches thérapeutiques dans le traitement des MICI. Identifier et tester le potentiel de nouvelles espèces bactériennes ou fongiques impliquées dans l'équilibre de l'écosystème du microbiote intestinal.
En tant que tel, Enterofun permettra d’énormes progrès dans la compréhension du fonctionnement de l’écosystème du microbiote, révélant ainsi un tout nouveau domaine de recherche et de nouvelles cibles potentielles pour la modulation du microbiote.

Coordination du projet

Mathias L Richard (MICrobiologie de l'ALImentation au service de la Santé)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CRSA CENTRE DE RECHERCHE SAINT-ANTOINE
INSERM UMRS 1151 INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE
MICALIS MICrobiologie de l'ALImentation au service de la Santé

Aide de l'ANR 535 458 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2020 - 42 Mois

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