L'objectif du groupe Im3i est d'étudier les mécanismes moléculaires impliqués dans la relation symbiotique entre l'hôte et le microbiote intestinal afin de proposer des solutions pour le traitement de certaines pathologies humaines dans le contexte de la nutrition et de la sécurité alimentaire. Nous avons choisi une bactérie à Gram positif, Ruminococcus gnavus E1 , comme modèle d'étude. Cette bactérie, anaérobie stricte, a été isolée à partir du microbiote d'un adulte sain et son génome a été séquencé . L'étude in vivo a été menée sur des groupes de souris mono-colonisées par R. gnavus E1. Nos résultats montrent clairement une surexpression des gènes codant les fucosyltransférases et sialyltransférases intestinales au niveau du côlon. Les observations réalisées en microscopie confocale à l'aide de lectines ont confirmé ces résultats. L'étude in vitro nous a permis d'analyser l'impact des facteurs solubles présents dans le surnageant de R. gnavus E1 sur la glycosylation des cellules épithéliales intestinales. La caractérisation préliminaire de cette fraction soluble indique qu'elle est thermorésistante, de nature non lipidique et qu'elle possède une faible masse moléculaire (< 3 kDa). Nous pouvons conclure que les variations d'expression des ARNm des différentes glycosyltransférases des cellules en gobelet et des entérocytes entrainant un programme de réinitialisation des glycoprotéines du mucus impacté par R. gnavus E1. Cela ouvre des perspectives considérables dans le dialogue moléculaire qui s'établit entre l'hôte et les bactéries endogènes. / The aim of IM3I group is study molecular mechanisms involved in the symbiotic relationship between the host and the intestinal microbiota, accounting for both partners, in order to propose solutions to human health problems, especially in the context of nutrition and food safety. We have chosen a Gram positive bacteria, Ruminococcus gnavus E1, as a model. This bacterium, in strict anaerobia, is isolated from the dominant microbiota of healthy human for which the genome is currently being sequenced. In vivo, using animals that are mono-associates with R. gnavus E1, our RT-qPCR studies clearly show an up regulation of the expression of genes coding for intestinal fucosyltranferases and sialyltransferases, in the colon. This is also confirmed by confocal microscopy using lectins. Thus, R. gnavus E1 is able to reestablish the glycosylation profile. In vitro, we have studied the impact of soluble factors from the R. gnavus E1 supernatant. We found that the soluble supernatant fraction of R. gnavus E1 cultures differentially modulates the intestinal glycosylation process in HT29-MTX, Caco-2, independently or coculture 75% Caco-2 and 25% HT29-MTX cell lines. Preliminary characterization of this soluble fraction indicates that it is heat resistant, is not affected by elimination of lipids, and has a low molecular weight form (< 3 kDa). We conclude that the variation of expression of mRNAs coding for different glycosyltransferases in goblet cells and enterocytes proves the re-initiating program of glycoproteins and mucus protection layer by the dominant bacteria R. gnavus E1 and opens the prospect to a new host-indigenous bacteria molecular crosstalk in the intestine.

Les relations complexes entre un organisme et son microbiome stimulent beaucoup de recherche dans l’univers de la science. Les bases moléculaires des interactions avec le microbiome ne sont pas encore bien comprises et pourraient présenter des cibles potentielles pour différents traitements de maladies. Le cas d’Helicobacter pylori est très pertinent dans ce contexte. La bactérie a déjà été reconnue comme la cause d’ulcères gastriques et du cancer de l’estomac chez l’homme(1). Plus spécifiquement, elle infecte les cellules épithéliales gastriques par le biais de son îlot de pathogénicité du système de sécrétion de type IV (SST4) causant ainsi une réponse inflammatoire maintenue et cette réponse peut être quantifiée par la variation d’interleukine 8 (IL-8) sécrétée (2-4). Afin d’éclaircir la contribution mécanistique de Cagα, une ATPase nécessaire dans le bon fonctionnement du SST4 de H. pylori, un mutant Δcagα a été créé afin d’agir en tant que contrôle négatif lors de l’infection avec les cellules hôtes in vitro (3, 4). Deux façons de le caractériser ont été effectuées : l’identification d’expression protéique du SST4 et la mesure de la production de l’IL-8. Ensuite, une analyse d’expression différentielle a été effectuée avec ou sans une molécule inhibitrice de l’activité de Cagα. En somme, l’étude des interactions du microbiome représente un domaine stimulant et prometteur dans lequel la compréhension des bases moléculaires pourrait ouvrir des perspectives thérapeutiques intéressantes. / The complex relationships between an organism and its microbiome stimulate a lot of research in the field of science. The molecular basis of interactions with the microbiome are not yet well understood and could present potential targets for the treatment of various diseases. The case of Helicobacter pylori is very pertinent in this context. The bacterium has already been recognized as the cause of gastrointestinal ulcers and stomach cancer (1). More specifically, it infects gastric epithelial cells through its pathogenicity island of the type IV secretion system (T4SS), thus causing a sustained inflammatory response, which can be quantified by the variation in secreted interleukin-8 (IL-8) (2-4). To clarify the mechanistic contribution of Cagα, an ATPase necessary for the proper functioning of the T4SS of H. pylori, a Δcagα mutant has been created to act as a negative control during infection with host cells in vitro (3, 4). The strain was characterized using two approaches: analysis of T4SS protein expression and of the induction of IL-8. A differential expression analysis with or without an inhibitory molecule of interest targeting Cagα was conducted. In summary, the study of microbiome interactions represents a stimulating and promising field in which understanding the molecular foundations could lead to intriguing therapeutic prospects.