Role de Dact3 dans l'homéostasie intestinale : Elucidation du mécanisme d’Action de la bactérie Commensale anti-inflammaToire Faecalibacterium prausnitzii (REACT) – REACT

Pour élucider le rôle de Dact3 dans l’homéostasie intestinale et comprendre comment F. duncaniae et le microbiote modulent son expression, le projet REACT repose sur une approche intégrée combinant modèles cellulaires, organoïdes humains et murins, et expérimentations in vivo. Cette stratégie mobilise trois partenaires nationaux (INRAE, CNRS, INSERM) aux expertises complémentaires : modèles cellulaires, immunologie intestinale, microbiote, modèles murins de colite et KO, et analyses fonctionnelles.

Le projet s’organise autour de plusieurs axes méthodologiques :

1. Modèles cellulaires et organoïdes : utilisation de lignées épithéliales humaines (HT-29, HIEC-6), cultures primaires et organoïdes intestinaux humains. Ces modèles permettent d’étudier la régulation de Dact3 et la réponse inflammatoire après traitement par le surnageant de F. duncaniae ou le butyrate, en conditions stimulées par TNF-α.

2. Approches génétiques ciblées : cellules et organoïdes KO pour Dact3 et lignées surexprimant Dact3 sont utilisés pour analyser le rôle direct de ce gène sur l’inhibition de l’IL-8 et la modulation de l’inflammation. CRISPR/Cas9 et vecteurs d’overexpression garantissent une analyse robuste des mécanismes.

3. Effecteurs et récepteurs : étude du rôle du butyrate et de son récepteur GPR109A via cellules et souris KO spécifiques. D’autres effecteurs candidats seront identifiés grâce à des lignées rapporteurs et des approches multiples de détection.

4. Modèles murins et organoïdes in vivo : souris conventionnelles, germ-free et Dact3 KO, ainsi que organoïdes murins dérivés de cryptes intestinales, permettent de valider les observations cellulaires dans un contexte physiologique complet.

5. Collaboration clinique et translationnelle : partenariat avec le service de gastroentérologie de l’hôpital Saint-Antoine (Pr. H. Sokol, APHP, Paris) pour l’expertise clinique, et expérimentations parallèles sur organoïdes humains menées par notre collègue de Toulouse pour confirmer la pertinence translationnelle des résultats.

Cette méthodologie intégrée relie mécanismes moléculaires, réponses cellulaires et effets in vivo, permettant d’élucider le rôle central de Dact3 et les effets anti-inflammatoires de F. duncaniae. Elle constitue une approche innovante et ambitieuse, directement transposable à l’identification de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les maladies inflammatoires de l’intestin.

Jusqu’à présent, le projet REACT a confirmé que le surnageant de F. duncaniae (SN) et le butyrate augmentent l’expression de Dact3 et réduisent l’inflammation dans différentes lignées cellulaires intestinales, y compris HT-29 et HIEC-6. Ces traitements diminuent significativement la production d’IL-8 après stimulation par TNF-α, indiquant que l’effet anti-inflammatoire n’est pas limité à un modèle cellulaire unique.

Dans les cellules HT-29 knock-out pour Dact3, l’inhibition de l’IL-8 par le SN ou le butyrate est fortement réduite, tandis que la surexpression de Dact3 potentialise ces effets, démontrant le rôle clé de Dact3 dans la modulation de l’inflammation. Ces observations ont été confirmées dans des organoïdes murins, où le SN et le butyrate protègent les cryptes contre les dommages induits par TNF-α, augmentent Dact3, inhibent les gènes pro-inflammatoires NFKB et JunB, et restaurent l’expression des gènes de jonctions serrées Ocln et Cldn1.

Dans les organoïdes Dact3 KO, les effets protecteurs du SN et du butyrate sont fortement atténués, confirmant le rôle central de Dact3 tout en suggérant l’existence de voies complémentaires.

Pour compléter ces résultats, une dernière expérimentation chez la souris sera réalisée afin de valider les observations in vitro et in organoïdes. Parallèlement, notre collègue de Toulouse mène des expérimentations sur organoïdes humains, visant à confirmer la pertinence translationnelle de ces mécanismes.

Ces travaux fournissent des preuves solides du rôle de Dact3 comme régulateur de l’homéostasie intestinale et médiateur des effets anti-inflammatoires de F. duncaniae et du butyrate. Le projet est toujours en cours, et les prochaines expérimentations permettront de compléter notre compréhension des mécanismes sous-jacents et de confirmer le potentiel thérapeutique de Dact3 et de cette bactérie commensale pour les maladies inflammatoires de l’intestin.

Les résultats obtenus jusqu’à présent confirment que Dact3 joue un rôle central dans l’homéostasie intestinale et dans les effets anti-inflammatoires de F. duncaniae, potentiellement modulés par le butyrate. Cette avancée mécanistique ouvre la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblées pour les maladies inflammatoires de l’intestin (MICI), qu’il s’agisse d’approches basées sur la modulation de Dact3 ou sur l’utilisation de F. duncaniae et de ses métabolites comme biothérapies.

Par ailleurs, nos travaux ont permis d’identifier un nouveau gène d’intérêt, la lymphotoxine β, dont le rôle dans l’inflammation intestinale et l’interaction avec le microbiote pourrait constituer un nouveau levier thérapeutique. Une lettre d’intention (LOI) sera déposée à l’AAPG ANR cet automne afin de soutenir des projets visant à explorer ce gène.

Dans les perspectives immédiates, nous prévoyons : i) la finalisation des expérimentations in vivo chez la souris pour valider les observations sur Dact3 dans un contexte physiologique complet ; ii) la confirmation des résultats sur organoïdes intestinaux humains menés par notre partenaire de Toulouse pour assurer la pertinence translationnelle des mécanismes identifiés ; iii) l’évaluation du potentiel combiné de Dact3 et de F. duncaniae pour le développement de nouvelles stratégies préventives ou thérapeutiques des MICI.

Ces travaux ouvrent également des opportunités pour mieux comprendre les interactions hôte-microbiote et les réseaux moléculaires associés à l’inflammation intestinale, et pourraient servir de base à des programmes futurs de biothérapies ou de molécules pharmacologiques innovantes ciblant Dact3 ou la lymphotoxine β.

Les maladies inflammatoires de l'intestin (MICI) sont des troubles inflammatoires chroniques de l'intestin qui ont un impact socio-économique et sanitaire considérable dans le monde entier. Malheureusement, il n'existe aucun traitement curatif des MICI et les thérapies actuelles ne font qu'atténuer la réponse inflammatoire. Une approche prometteuse pour prévenir et traiter les MICI comprend l'administration orale de bactéries probiotiques et commensales. Par exemple, il a été démontré que la bactérie commensale Faecalibacterium prausnitzii (l'une des espèces de bactéries intestinales les plus abondantes chez les individus sains) joue un rôle clé dans les maladies intestinales et sert de biomarqueur de santé générale chez l'homme. En effet, cette bactérie réduit efficacement l'inflammation intestinale et améliore la fonction de la barrière intestinale grâce à des métabolites sécrétés capables de bloquer l'activation du NF-kb et la production d'IL-8. En outre, F. prausnitzii produit de grandes quantités de butyrate, un acide gras à chaîne courte (AGCC), qui est important dans l'homéostasie intestinale et contribue aux effets anti-inflammatoires de F. prausnitzii. Pour identifier le récepteur de l'hôte et les voies de signalisation impliquées, nous avons effectué une analyse transcriptomique en utilisant des cellules épithéliales intestinales humaines (IEC : i.e. cellules HT-29) et le surnageant (SN) de F. prausnitzii. Nous avons constaté que le SN de F. prausnitzii régulait à la hausse l'expression de Dact3, un gène lié à la voie Wnt/JNK, qui fait partie du processus inflammatoire. La régulation positive de Dact3 est associée à une réduction de l'expression d’IL-8. De façon intéressante nous avons constaté que l'inhibition de l'expression de Dact3 entraîne une perte des effets anti-inflammatoires du SN de F. prausnitzii, ce qui suggère un rôle important dans la modulation de Dact3. Le butyrate a été identifié comme un effecteur de F. prausnitzii responsable de la modulation de Dact3 et de l'inhibition d’IL-8. Ces résultats apportent de nouveaux indices sur les mécanismes moléculaires de l'hôte impliqués dans les effets anti-inflammatoires de F. prausnitzii. Malgré des progrès importants, la plupart des mécanismes moléculaires de l'hôte qui sous-tendent les effets anti-inflammatoires de F. prausnitzii restent à découvrir. L'objectif de ce projet est de déterminer le rôle de Dact3 dans l'homéostasie intestinale (en particulier dans les conditions inflammatoires) et surtout, d'élucider l'impact de F. prausnitzii et du microbiote intestinal sur l'expression de Dact3. Notre hypothèse est que Dact3 pourrait être un régulateur principal de l'homéostasie intestinale. Nous espérons fournir des données solides sur les mécanismes impliqués dans les effets bénéfiques de F. prausnitzii avec la perspective de confirmer le rôle clé de Dact3 dans l'homéostasie intestinale et de proposer une nouvelle alternative biomédicale innovante pour la prévention et le traitement des MICI en utilisant cette bactérie commensale ou Dact3 comme médicament pharmacologique.