La SpA est un rhumatisme inflammatoire chronique fréquent, dont la prévalence est de 0,3% en France. Les mécanismes pathologiques qui en sont à l’origine demeurent largement incertains. Néanmoins, l’héritabilité de la maladie est élevée, impliquant de multiples facteurs génétiques, dont la région du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) et plus particulièrement l’allèle HLA-B27 qui y exerce un rôle prédominant. L’objectif de ce travail était d’identifier de nouvelles cibles moléculaires, en vue d’améliorer la compréhension de la physiopathologie de la SpA, par des approches génétiques et de génomiques fonctionnelles.La première partie de mon travail a consisté en l’identification de polymorphismes du CMH associés à la SpA et distinct de HLA-B27. Les études d’association portant sur les données génétiques de 3 cohortes indépendantes nous ont permis d’identifié 5 variants associés à la SpA indépendamment du HLA-B27. Les deux polymorphismes situés à proximité des gènes MICA et MAPK14 semblent particulièrement intéressants pour leur implication potentielle dans la pathogénèse de la SpA. En marge de cette étude, nous avons entrepris de déterminer la prévalence du HLA-B27 dans une cohorte française représentative de la population générale, qui était de 6,9% chez les témoins et de 74,2% chez les sujets atteints de SpA.Les études fonctionnelles conduites sur des cellules dendritiques dérivées de monocytes (MD-DCs) ont permis d’identifier un défaut de réponse proliférative des LT CD4+ stimulés par les MD-DCs de patients atteints de SpA, ainsi qu’une signature transcriptomique de 81 gènes caractéristique des MD-DCs de ces patients. Parmi les gènes validés, la surexpression d’ADAMTS15, de F13A1 et de SELL pourrait jouer un rôle dans l’inflammation liée à la pathologie, alors que la sous-régulation de CITED2 paraitrait corrélée à une dérégulation de la voie Wnt. Enfin, nos investigations sur les MD-DCS nous ont amené à identifier une corrélation entre l’haplotype d’ERAP1 prédisposant à la SpA, et un niveau accru d’expression de ce gène ainsi que de la protéine ERAP1. / Spondyloarthritis (SpA) is a frequent chronic inflammatory rheumatic disorder, with a prevalence of 0.3% in France. Pathological mechanisms leading to SpA remain largely uncertain. Nevertheless, the heritability of this disorder is high, likely involving multiple genetic factors, among which the major histocompatibility complex (MHC) region and particularly the HLA-B27 allele which plays a prominent role. The objective of this work was to achieve a better understanding of SpA physiopathology via genetic and transcriptomic approaches. The first part of my work consisted in identification of MHC polymorphisms associated with SpA, distinct of HLA-B27. Association studies based on the genetic data of 3 independent cohorts have allowed to identify 5 SNPs associated to SpA, independently of HLA-B27. Two polymorphisms localized next to MICA and MAPK14 genes seem particularly interesting for their implication in SpA pathogenesis. In parallel of this study, we characterized HLA-B27 prevalence in a French cohort corresponding to 6.9% in healthy controls and 74.2% in SpA patients. Functional studies on monocyte-derived dendritic cells (MD-DCs) revealed altered capacity to stimulate allogeneic CD4+ T cell responses by MD-DCs from SpA patients and a transcriptomic signature of 81 genes differentially expressed in those cells, as compared to those from healthy controls. Among validated genes, ADAMTS15, F13A1 and SELL could play a role in SpA inflammation, whereas CITED2 seemed to be correlated to Wnt pathway. Finally, a strong correlation between ERAP1 SpA-susceptibility haplotype and an increased expression of this gene and the ERAP1 protein has been identified.

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L’interface hôte/microbiote intestinal est un système d’interactions complexes dont le déséquilibre est associé au développement des maladies inflammatoires chroniques. Les traitements anti-TNFα sont très efficaces dans ces maladies, mais seulement chez certains patients. L’objectif de ce travail était de rechercher un lien entre composition du microbiote intestinal et réponse aux traitements anti-TNFα dans deux types de maladies inflammatoires chroniques, les spondyloarthrites et les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. Nous avons retrouvé des variations de la composition du microbiote intestinal après traitement par anti-TNFα chez des patients atteints de spondyloarthrite et avons identifié un nœud taxonomique prédictif de la réponse thérapeutique à trois mois. Ce nœud taxonomique, l’ordre des Burkholderiales, étant ainsi un biomarqueur potentiellement utilisable en pratique clinique, nous avons déposé une demande de brevet européen, qui est en cours d’instruction. Ce travail a été poursuivi par un nouveau protocole de recherche clinique incluant des patients atteints de spondyloarthrites mais aussi de maladies inflammatoires chroniques intestinales. Ce protocole est financé par le CHU de Bordeaux dans le cadre de l’Appel d’Offre Interne. Il permettra de valider les hypothèses de notre premier travail, en réalisant notamment des PCR quantitatives utilisant des amorces spécifiques de l’ordre des Burkholderiales. Nous avons de plus retrouvé in vitro pour la première fois à notre connaissance une modulation de la croissance bactérienne chez Bacteroides fragilis en réponse au TNFα humain. / The host/gut microbiota interface is a system of complex interactions whose imbalance is associated with the development of chronic inflammatory diseases. Anti-TNFα treatments are very effective in these diseases, but only in some patients. The purpose of this work was to find a link between the composition of the intestinal microbiota and clinical response to anti-TNFα treatments in two types of chronic inflammatory diseases, spondyloarthritis and inflammatory bowel disease. We found variations in the composition of the intestinal microbiota after treatment with anti-TNFα in patients with spondyloarthritis and identified a taxonomic node predictive of the therapeutic response at 3 months. This taxonomic node, the Burkholderiales order, being a biomarker potentially usable in clinical practice, we have filed a European patent application, which is currently under investigation. This work was continued by a new clinical research protocol including patients with spondyloarthritis but also with inflammatory bowel diseases. This protocol is funded by the Bordeaux University Hospital as part of the internal call for tenders. It will validate the hypotheses of our first work, notably by performing quantitative PCRs using specific primers targeting the order of Burkholderiales. In vitro, we have also found for the first time, to our knowledge, a modulation of bacterial growth in Bacteroides fragilis in response to human TNFα.

La spondyloarthrite (SpA) est une pathologie rhumatologique caractérisée notamment par une inflammation et par des ossifications excessives se formant au niveau des enthèses. Il s’agit de zones de fortes contraintes mécaniques où les tendons et ligaments sont ancrés dans l’os via une zone fibrocartilagineuse. La sphingosine 1-phosphate (S1P) est un lipide bioactif qui joue un rôle important à la fois dans le remodelage osseux et la réponse inflammatoire. Notre objectif était donc d’explorer le rôle de la S1P dans l’ossification excessive de la SpA. Nous avons observé que les taux sériques de S1P des patients atteints de SpA sont significativement supérieurs à ceux de donneurs contrôles. Nous avons utilisé comme modèle des cultures primaires murines d’ostéoblastes, de chondrocytes et de ténocytes et des cultures organotypiques d’enthèse de souris. Nous avons observé que les enzymes de synthèse de la S1P, les sphingosine kinases 1 et 2, contribuent à la minéralisation des ostéoblastes et des chondrocytes. L’effet pro-minéralisant de la S1P est partiellement médié par deux de ses récepteurs (S1P1 et S1P3). De plus, la production de S1P est stimulée suite à un étirement cyclique dans les ostéoblastes et les chondrocytes, et après un traitement avec les cytokines TNF-α et IL-17 dans les chondrocytes. Finalement, l’inhibition générale du métabolisme de la S1P par le Fingolimod conduit à une diminution de la minéralisation dans les ostéoblastes et encore davantage dans les chondrocytes. Ces résultats suggèrent que le métabolisme de la S1P participe à l’ossification excessive de la SpA. Des études in vivo sont maintenant nécessaires pour valider cette possibilité / Spondyloarthritis (SpA) is a rheumatic disease characterized in particular by enthesis ectopic ossification and inflammation. Enthesis is a zone of concentration of mechanical stresses where ligaments and tendons attach to bone through fibrocartilaginous connections. Sphingosine 1-phosphate (S1P) is a bioactive lipid that plays an important role in both bone remodelling and in inflammatory response. Our aim was to explore the role of S1P in SpA excessive ossification. We observed that serum S1P concentrations in SpA patients are significantly higher compared to control donors. We used primary mouse osteoblasts, chondrocytes and tenocytes as cellular models and organotypic cultures of mice enthesis. We observed that S1P synthetizing enzymes, sphingosine kinases 1 and 2, stimulate osteoblasts’ and chondrocytes’ mineralizing process. S1P pro-mineralizing effect was partially mediated by two of the S1P receptors (S1P1 and S1P3). Moreover, S1P production was enhanced by cyclic strain in osteoblasts and chondrocytes and by pro-inflammatory cytokines (TNF-α and IL-17) in chondrocytes. Finally, the inhibition of S1P metabolic pathway by Fingolimod reduced the mineralization in cultured osteoblasts and even more in chondrocytes. These results suggest that S1P metabolism participates in SpA excessive ossification. In vivo studies are now needed to validate this possibility

La spondyloarthrite (SpA) est un rhumatisme inflammatoire chronique fréquent et invalidant. Plus d’une vingtaine de locus de susceptibilité à la maladie ont été identifiés à ce jour, dont HLA-B27 situé dans le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH). L’objectif de ce travail était d’identifier de nouveaux facteurs génétiques de susceptibilité à la SpA grâce à une double approche d’études familiales et de génomique fonctionnelle. Dans la première partie, nous avons génotypé des familles multiplex de SpA. L’analyse de liaison non paramétrique a révélé la présence, en plus du CMH, d’un nouveau locus significativement lié à la SpA en 13q13. L’étude de ce locus nous a permis de restreindre la région d’intérêt à un intervalle de 1,3 Mb, dont le séquençage est en cours. Par ailleurs, l’étude d’association intra-familiale a identifié un SNP intronique de MAPK14 significativement associé à la SpA. Enfin, nous avons montré que l’un des SNPs du gène IL23R connu pour être associé à la spondylarthrite ankylosante était en fait associé à la présence d’une sacro-iliite radiologique dans la SpA. Parallèlement aux études familiales, nous avons comparé le transcriptome de cellules dendritiques de neuf patients atteints de SpA à celui de dix témoins sains. Nous avons ainsi identifié 81 gènes différentiellement exprimés. Nous avons aussi montré que l’expression génique d’ERAP1 (et à un moindre degré son expression protéique et son niveau d’activité enzymatique) étaient sous le contrôle de polymorphismes de ce gène associés à la SpA. / Spondyloarthritis (SpA) is a frequent and disabling chronic rheumatic disease. To date, more than 20 susceptibility loci have been identified, including HLA-B27 in the major histocompatibility complex (MHC). Most of the disease heritability remains to be elucidated. The aim of the study was to identify new genetic factors of susceptibility to SpA using an approach combining genetics and functional genomics. In the first part of this work, we genotyped SpA multiplex families with microarrays of 250,000 SNPs. Non parametric linkage analysis revealed a new locus significantly linked to SpA outside the MHC, in 13q13. Further studies on this locus allowed us to map the disease interval to a 1.3 Mb region, which will be soon sequenced. Moreover, family-based association study identified a significant association between one intronic SNP in MAPK14 and SpA. We also showed that one of the known ankylosing spondylitis-associated SNP in IL23R was indeed associated with sacroiliitis in SpA. We have also compared dendritic cells gene expression between nine SpA patients and ten controls and identified 81 genes differentially expressed. Moreover, we showed that ERAP1 gene expression (and at a less extent protein expression and enzymatic activity) is under the control of several polymorphisms in the gene which has previously been associated with SpA.