Les lésions iléales de patients atteints de maladie de Crohn (MC) sont anormalement colonisées par Escherichia coli adhérent et invasif (AIEC). Les mutations du gène NOD2 sont un facteur de risque pour la MC iléale et diminuent la clairance bactérienne. Le système immunitaire inné et la flore commensale sont indispensables au maintien de l’intégrité de la barrière intestinale. Le but de notre étude est d’évaluer l’impact d’un déséquilibre de la flore commensale induit par un traitement antibiotique sur la colonisation par AIEC chez des souris sauvages (WT) et NOD2 knock-out (NOD2KO), et les conséquences sur l'inflammation intestinale.MÉTHODE : Après un traitement antibiotique de 3 jours par voie orale, des souris WT et NOD2KO sont infectées avec 10^9 UFC d'AIEC (06362 ou LF82) une fois par jour pendant 2 jours. Les contrôles sont constitués de souris non infectées et de souris infectées sans traitement antibiotique. Les animaux sont sacrifiés à J1, J5 et J60 après l’infection par AIEC. En parallèle, des souris WT sont infectées par AIEC consécutivement à un traitement par dextran sodium sulfate (DSS) et sont sacrifiées 9 jours plus tard. Des échantillons de côlon, d’iléon, et tissus mésentériques sont prélevés pour 1) quantifier AIEC dans les muqueuses colique et iléale, 2) étudier la translocation bactérienne et 3) évaluer les signes d’inflammation histologiques et moléculaires. RÉSULTATS : Sans traitement antibiotique, AIEC n’est pas capable de coloniser les souris WT et NOD2KO. Comparé aux animaux non traités, le traitement antibiotique a permis une augmentation significative de la colonisation des flores adhérentes colique et iléale par AIEC chez les souris WT et NOD2KO. Une colonisation persistante par AIEC était encore observée à J5 uniquement chez les souris NOD2KO, mais n’était plus détectée à J60. La translocation mésentérique d’AIEC était observée uniquement chez les souris NOD2KO. De plus, on remarque une plus grande sensibilité des souris NOD2KO traitées par antibiotiques à la colonisation intestinale par des entérobactéries opportunistes potentiellement pathogènes. Aucun signe d’inflammation intestinale histologique ou moléculaire n’est observé chez les souris WT et NOD2KO traitées par antibiotiques et infectées par AIEC. Au cours de la colite induite par le DSS, une colonisation et une persistance d'AIEC ont été observés dans le côlon. De plus, une augmentation dramatique des paramètres clinique, histologique et moléculaire de la colite a été observé chez les souris infectées par AIEC mais pas chez les souris infectées par une souche d'E. coli commensale.CONCLUSION : Le traitement antibiotique était nécessaire à la colonisation de l'intestin et des tissus mésentériques par AIEC, et la persistance d'AIEC était dépendante de NOD2. AIEC a exacerbé une colite préexistante induite par le DSS chez les souris WT. / Ileal lesions of Crohn's disease (CD) patients are abnormally colonized by adherent-invasive Escherichia coli (AIEC). NOD2 gene mutations are risk factors for CD and impair bacterial clearance. Since innate immune system and commensal microbiota are critical to maintain intestinal barrier integrity, we evaluated the impact of commensal microbiota disruption induced by short term antibiotic treatment on AIEC colonization in wild type (WT) and NOD2 knock-out mice (NOD2KO), and the consequences on intestinal inflammation. Methods: After 3 days of oral antibiotic treatment, WT and NOD2KO mice were infected with 10^9 CFU AIEC once a day for 2 days. Controls are constitued by non infected mice and mice challenged with AIEC without antibiotic treatment. Animals were sacrificed 1, 5 and 60 days after AIEC administration. In parallel, mice were challenged with AIEC subsequent to a dextran sodium sulfate (DSS) treatment and sacrificed 9 days later. Ileum, colon, and mesenteric tissues were sampled for 1) AIEC quantification in ileal and colonic tissues, 2) bacterial translocation, and 3) evaluation of intestinal inflammation. Results: Without antibiotic treatment, AIEC was not able to colonize WT and NOD2KO mice. Compared with non-treated animals, antibiotic treatment led to a significant increase in ileal and colonic adherent AIEC colonization in both WT and NOD2KO mice. Persistent AIEC colonization was still observed until day 5 only in NOD2KO mice, disappearing at day 60. Mesenteric translocation of AIEC was observed only in NOD2KO mice. Morover, NOD2KO mice treated with antibiotics were more colonized by opportunistic enterobacteria. No inflammation was observed in WT and NOD2KO mice treated with antibiotics and infected with AIEC. During DSS-induced colitis, colonization and persistence of AIEC was observed in the colon. Moreover, a dramatic increase in clinical, histological, and molecular parameters of colitis was observed in mice infected with AIEC but not with a commensal E. coli strain.Conclusion: Antibiotic treatment was necessary for AIEC colonization of the gut and mesenteric tissues and persistence of AIEC was dependent on NOD2. AIEC exacerbated a preexisting DSS-induced colitis in WT mice.

Les lésions iléales de patients atteints de maladie de Crohn (MC) sont anormalement colonisées par Escherichia coli adhérent et invasif (AIEC). Les mutations du gène NOD2 sont un facteur de risque pour la MC iléale et diminuent la clairance bactérienne. Le système immunitaire inné et la flore commensale sont indispensables au maintien de l'intégrité de la barrière intestinale. Le but de notre étude est d'évaluer l'impact d'un déséquilibre de la flore commensale induit par un traitement antibiotique sur la colonisation par AIEC chez des souris sauvages (WT) et NOD2 knock-out (NOD2KO), et les conséquences sur l'inflammation intestinale.MÉTHODE : Après un traitement antibiotique de 3 jours par voie orale, des souris WT et NOD2KO sont infectées avec 10^9 UFC d'AIEC (06362 ou LF82) une fois par jour pendant 2 jours. Les contrôles sont constitués de souris non infectées et de souris infectées sans traitement antibiotique. Les animaux sont sacrifiés à J1, J5 et J60 après l'infection par AIEC. En parallèle, des souris WT sont infectées par AIEC consécutivement à un traitement par dextran sodium sulfate (DSS) et sont sacrifiées 9 jours plus tard. Des échantillons de côlon, d'iléon, et tissus mésentériques sont prélevés pour 1) quantifier AIEC dans les muqueuses colique et iléale, 2) étudier la translocation bactérienne et 3) évaluer les signes d'inflammation histologiques et moléculaires. RÉSULTATS : Sans traitement antibiotique, AIEC n'est pas capable de coloniser les souris WT et NOD2KO. Comparé aux animaux non traités, le traitement antibiotique a permis une augmentation significative de la colonisation des flores adhérentes colique et iléale par AIEC chez les souris WT et NOD2KO. Une colonisation persistante par AIEC était encore observée à J5 uniquement chez les souris NOD2KO, mais n'était plus détectée à J60. La translocation mésentérique d'AIEC était observée uniquement chez les souris NOD2KO. De plus, on remarque une plus grande sensibilité des souris NOD2KO traitées par antibiotiques à la colonisation intestinale par des entérobactéries opportunistes potentiellement pathogènes. Aucun signe d'inflammation intestinale histologique ou moléculaire n'est observé chez les souris WT et NOD2KO traitées par antibiotiques et infectées par AIEC. Au cours de la colite induite par le DSS, une colonisation et une persistance d'AIEC ont été observés dans le côlon. De plus, une augmentation dramatique des paramètres clinique, histologique et moléculaire de la colite a été observé chez les souris infectées par AIEC mais pas chez les souris infectées par une souche d'E. coli commensale.CONCLUSION : Le traitement antibiotique était nécessaire à la colonisation de l'intestin et des tissus mésentériques par AIEC, et la persistance d'AIEC était dépendante de NOD2. AIEC a exacerbé une colite préexistante induite par le DSS chez les souris WT.

L’étiologie exacte des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) reste actuellement méconnue. Mais un déséquilibre de la flore bactérienne, plus connu sous le nom de dysbiose et se traduisant par une augmentation de bactéries potentiellement pathogènes versus une diminution de bactéries bénéfiques, est démontré en permanence. De précédentes études ont permis de mettre en évidence la présence de souches pathogènes d’E. coli chez les patients atteints de la maladie de Crohn (MC). Ces souches appartiennent au pathovar Adherent Invasive E. coli (AIEC) et sont caractérisées par leur capacité à adhérer et à envahir les cellules épithéliales intestinales, à survivre et à se multiplier dans les macrophages en induisant une synthèse intense de TNF. La mise en évidence de ce pathovar a essentiellement été réalisée sur des biopsies de patients présentant une MC. Et bien que les mécanismes de pathogénicité et de virulence de la souche AIEC soient clairement déterminés, il n’existe pas d’études approfondies sur la prévalence des AIEC au niveau des matières fécales chez les patients atteints de MICI en comparaison à des individus sains. Ainsi, ce projet de thèse s’inscrit dans une meilleure compréhension de l’implication de ce pathovar AIEC dans les MICI au niveau luminal. Cette thèse cible différents points: prévalence et détection des AIEC, leur proportion relative par rapport à la flore E. coli totale, leur capacité d'invasion, leur phylogroupe ainsi que leur transmissibilité. A l’issue de ce travail, nous montrons que les AIEC sont retrouvés au niveau luminal chez les patients atteints de la MC mais également chez les patients présentant une rectocolite hémorragique, avec une détection des AIEC chez 33% et 2% respectivement. En outre, ces études ont permis de montrer une prévalence plus forte de ce pathovar dans les matières fécales d’individus sains (51%) en comparaison aux patients atteints de MICI. Et lorsque les AIEC sont présents, que ce soit chez les patients atteints de MICI et chez les témoins, ils représentent en moyenne 20 à 30% de la flore E. coli. Nous avons également pu montrer qu’il n’existe pas de différences significatives des scores d’invasion des isolats AIEC chez les patients atteints de MICI et chez les sujets sains. Certaines souches d’AIEC, isolées chez les patients atteints de MC et chez les sujets sains, ont été caractérisées génétiquement par la technique d’électrophorèse sur gel en champ pulsé. Sur ces souches, différents profils génétiques ont été obtenus attestant de la forte variabilité intra- et interindivuelle des AIEC. En conclusion, les AIEC, au vue de leur forte prévalence chez des sujets en bonne santé, seraient plutôt à reconsidérer comme des pathobionts ce qui définit un symbionte pouvant acquérir des propriétés virulentes chez un hôte prédisposé génétiquement en raison de facteurs environnementaux et/ou diététiques et ainsi favoriser l’inflammation intestinale. / Many studies have reported an imbalance of bacterial flora in patients with inflammatory bowel disease (IBD), which includes Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC), defined as a dysbiosis, and resulting in an increase in potentially pathogenic bacteria versus a decrease in beneficial bacteria. Previous studies have highlighted the presence of pathogenic strains of E. coli in patients with CD. These strains belong to the pathovar Adherent Invasive E. coli (AIEC) and are characterized by their ability to adhere and invade intestinal epithelial cells, to survive and to multiply in macrophages by inducing an intense synthesis of TNF. In recent years, many studies established a link between AIEC pathovar and CD. Many of these studies have been performed on biopsies of patients with CD. And although the mechanisms of pathogenicity and virulence of the AIEC strain are clearly determined, there are no in-depth studies on the prevalence of AIEC in feces in IBD patients in comparison to healthy individuals. Thus, the goal of this thesis project is to better understand the involvement of AIEC pathovars in IBD at the luminal level. This thesis is based more precisely on the study of the prevalence of AIEC in feces of patients with IBD in comparison to healthy subjects, targeting different points: prevalence and detection of AIEC, their relative proportion compared to total E. coli flora, their invasion capacity, their phylogroup as well as their transmissibility. AIEC are found at luminal level in patients with CD but also in patients with UC, with detection of AIEC in 33% and 2% respectively. In addition, a higher prevalence of these pathovar is present in the feces of healthy individuals (51%) compared to patients with IBD. And when AIEC are present, both in IBD patients and in controls, they represent on average 20 to 30% of the E. coli flora. We have also been able to show that there are no significant differences in AIEC invasion scores in patients with IBD and in healthy subjects. Some AIEC strains, isolated in patients with CD and in healthy subjects, have been genetically characterized by pulsed-field gel electrophoresis. Different genetic profiles have been obtained attesting the high intra- and interindividual variability of AIEC strains. In conclusion, because of their high prevalence in healthy individuals, AIEC should be reconsidered as pathobionts, which defines a symbiont acquiring virulent properties in a genetically predisposed host due to environmental and / or dietary factors and thus promoting intestinal inflammation.

La maladie de Crohn (MC) est une affection inflammatoire chronique du tube digestif dont l'étiologie est multifactorielle. Les lésions iléales des patients atteints de MC sont anormalement colonisées par des souches pathogènes de Escherichia coli appartenant au pathovar AIEC pour " Adherent-Invasive E. coli ". Ces souches sont capables d'adhérer et d'envahir les cellules épithéliales intestinales, et ont la capacité de survivre et de se multiplier fortement en macrophages en induisant une synthèse intense de TNF-α. L'objectif de ce travail s'inscrit dans la compréhension des mécanismes permettant aux bactéries AIEC de coloniser la muqueuse intestinale et d'induire les stades précoces de la pathologie. Une précédente étude menée au laboratoire avait permis de mettre en évidence l'importance de l'activation de la voie de régulation dépendante du facteur bactérien sigma alternatif RpoE (ou σE) dans le processus d'adhésion et d'invasion des cellules épithéliales intestinales par la souche AIEC de référence LF82 via l'expression des pili de type 1 et des flagelles. En continuité de ces travaux, nous montrons que l'activation de la voie de signalisation dépendante du facteur σE est également primordiale pour la capacité des souches AIEC à former des biofilms, et une analyse bioinformatique ayant pour but d'identifier les gènes régulés par σE a montré que l'opéron waaWVL, impliqué dans la biosynthèse du lipopolysaccharide, est primordial pour la formation de biofilm par les souches AIEC. De plus, nous avons mis en évidence que les long polar fimbriae (LPF) sont impliqués dans le ciblage de l'épithélium associé aux plaques de Peyer par les bactéries AIEC, et ceci en leur permettant de cibler spécifiquement les cellules M. L'inactivation du gène Nod2, gène de susceptibilité à la MC, conduit à une augmentation du nombre de plaques de Peyer ainsi que des cellules M à leur surface, indiquant que les bactéries AIEC pourraient tirer avantage d'une susceptibilité génétique pour cibler les plaques de Peyer.