Mécanismes initiateurs de la réponse immunitaire intestinale au sein des plaques de Peyer – PHAGOMIC

nous combinons des technologies de pointe telles que la cytométrie de flux multiparamétrique, la microscopie confocale spectrale, le séquençage de l'ARN en cellule unique et des approches transcriptomiques spatiales chez des souris conventionnelles et gnotobiotiques, déficientes ou non en phagocytes de PPs, afin d'étudier comment le microbiote interagit avec les phagocytes de PPs et éduque le système immunitaire des muqueuses.

1) La modification du microbiote suivant le sevrage influence le processus de recrutement et de différenciation des cellules dendritiques dérivées de monocytes appelées LysoDCs. De manière inattendue, nous avons constaté qu'au moment du sevrage, les LysoDCs sont peu nombreuses mais surtout matures. Les états immature et intermédiaire en maturation des LysoDCs ne sont détectés qu'à partir du 25e jour après la naissance. Ceci est dû aux changements de microbiote qui se produisent au moment du sevrage, puisque l'utilisation d'antibiotiques ou de souris axéniques induit également un biais vers des LysoDCs plus matures.

2) Le sevrage est associé à une augmentation de la prolifération des cellules immunitaires dans le dôme sous-épithélial (SED). Du 23ème au 28ème jour, il y a une forte augmentation de l'activité proliférative dans le SED qui diminue ensuite chez l'adulte vers des niveaux d'avant sevrage, indiquant que la détection de l'activation des cellules immunitaires se produit d'abord dans le SED au 23ème jour.

3) Les lymphocytes B sous-épithéliaux sont activés après sevrage sur leur site d'interaction avec les LysoDCs. Chez les souris après sevrage, l'activation initiale des lymphocytes B, détectée par la prolifération et l'expression de la cytidine désaminase induite par l'activation (AID), se produit dans le SED, dans la région où ils interagissent avec les LysoDC, bien avant la formation du centre germinal.

4) La descendance des lymphocytes B activées par le sevrage persiste chez l'adulte.

5) L'activation des lymphocytes B mais pas celle des lymphocytes T est indépendante des bactéries commensales sensibles à la vancomycine. L'activation des lymphocytes B et T dépend du microbiote. Cependant, seule l'expansion des Th17 et des Tfh nécessite des bactéries sensibles à la vancomycine comme les bactéries filamenteuses segmentées.

Ce projet aborde des questions essentielles pour comprendre le rôle du microbiote dans l'éducation de l'immunité des muqueuses. Grâce à lui, nous obtiendrons un aperçu complet de l'influence du microbiote sur le système immunitaire intestinal par le biais de son interaction avec les phagocytes de PPs. Cela ouvrira potentiellement de nouvelles perspectives thérapeutiques basées sur le microbiome par l'identification des :

1) facteurs clés induits par le microbiote et impliqués dans l'activation des phagocytes de PPs (pour renforcer l'immunité des muqueuses) ;

2) étapes cruciales de l'activation des phagocytes nécessaires pour induire une réponse immunitaire adaptative intestinale (à favoriser ou à inhiber en fonction de la pathologie) ;

3) approches de ciblage envisageables vers les phagocytes de PP (pour cibler efficacement les cellules immunitaires voulues au bon moment).

En résumé, ce projet permettra d'obtenir des informations fondamentales sur l'interaction hôte-microbiote, avec des implications potentielles pour la santé humaine.

1. Luciani C, Hager FT, Cerovic V, Lelouard H. (2022) Dendritic cell functions in the inductive and effector sites of intestinal immunity. Mucosal Immunol. 15, 40-50. 10.1038/s41385-021-00448-w
2. Wagner C, Torow N, Hornef MW, Lelouard H. (2021) Spatial and temporal key steps in early-life intestinal immune system development and education. FEBS J. 10.1111/febs.16047

Chez les mammifères, l’intestin est colonisé par des milliards de bactéries commensales qui coopèrent avec leur hôte pour établir des interactions mutualistes. Chez l’homme, de nombreuses pathologies émergentes, telles qu’allergies, maladies inflammatoires et auto-immunes, ont pour origine une perte de cette relation symbiotique. Dès la naissance la colonisation microbienne façonne notre système immunitaire intestinal et des études ont montré que la diversité microbienne chez l’enfant est cruciale pour la mise en place d’une tolérance aux facteurs environnementaux. Ainsi, l’exposition précoce aux antibiotiques a été reliée au développement d’asthme et d’allergies et même, à l’âge adulte, au développement de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. La colonisation microbienne assure aussi une protection contre les infections par des bactéries pathogènes, à la fois par compétition directe et par stimulation du système immunitaire muqueux. Aussi, la compréhension du dialogue entre le microbiote et le système immunitaire est-elle clé pour imaginer de nouvelles approches thérapeutiques visant à stimuler l’immunité contre les agents pathogènes et/ou prévenir, voire soigner, les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin.
Les études menées chez la souris ont permis de montrer que la réponse immunitaire adaptative intestinale est principalement induite dans les plaques de Peyer (PP), structures lymphoïdes organisées de l’intestin dont le développement normal repose sur la colonisation par les bactéries commensales. Parmi celles-ci, nous avons montré que les bactéries segmentées filamenteuses (SFB) jouent un rôle prépondérant dans la maturation post-natale du système immunitaire en induisant un état inflammatoire "physiologique" propice à la défense contre les bactéries pathogènes. Alors que l'existence de la SFB semble confirmée chez l'homme, un autre symbiote isolé chez l'homme, Bifidobacterium adolescentis, a également démontré une capacité stimuler le système immunitaire intestinal. Nous avons aussi montré que les PP abritent, juste sous leur épithélium, une population de cellules dendritiques produisant du lysozyme que nous avons appelées LysoDC. Celles-ci sont idéalement situées pour interagir avec ces bactéries commensales. D'ailleurs, nous avons montré que ces LysoDC sont responsables de l’échantillonnage de bactéries pathogènes et d'antigènes particulaires présents dans la lumière intestinale, et qu’elles sont impliquées dans l’activation et la polarisation des lymphocytes T auxiliaires naïfs. Elles se présentent ainsi comme un excellent candidat pour jouer un rôle clé dans l’initiation de la réponse immunitaire adaptative induite par le microbiote ; hypothèse renforcée par la capacité de ce dernier à moduler l’état de différentiation des LysoDC.
Ce projet associant deux partenaires scientifiques à la pointe dans les domaines de l’immunologie des PP et des interactions hôte-microbiote vise à étudier les conséquences immunitaires des interactions du microbiote, et plus particulièrement de B. adolescentis et de SFB, avec les phagocytes des PP, notamment les LysoDC. Nous aborderons les points suivants : (i) quelle est l’influence de la colonisation par le microbiote sur l’état de maturation des phagocytes de la PP ; (ii) comment certaines bactéries sont impliquées ; (iii) quel est le rôle des phagocytes des PP dans l’initiation de la réponse immunitaire adaptative liée au microbiote ; (iv) quels sont les facteurs, induits par la présence de B. adolescentis ou SFB, responsables de la régulation des fonctions de ces phagocytes.
En conclusion, ce projet permettra d’obtenir des informations précieuses sur l’influence qu’a le microbiote sur le système immunitaire intestinal à travers ses interactions avec les phagocytes des PP. Il contribuera à ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques basées sur la stimulation ciblée des PP et la consolidation du dialogue entre microbiote et système immunitaire.