Le cancer colorectal (CCR) est au 3ème rang des cancers les plus répandus dans le monde. Il est bien établi que l'inflammation est un acteur clé de la carcinogenèse colorectale. Parmi les cellules de l'infiltrat inflammatoire tumoral, les macrophages jouent un rôle moteur dans la carcinogenèse en sécrétant un arsenal de cytokines/chimiokines et facteurs protumoraux tels que la prostaglandine E2 (PGE2), produit enzymatique de la cyclo-oxygénase 2 (COX-2). Des dysbioses du microbiote intestinal, en particulier une augmentation d’Escherichia coli (E. coli) appartenant au phylogroupe B2 et producteurs de cyclomodulines ont été rapportées chez les patients atteints de CCR. Mon doctorat s'inscrit dans lacaractérisation du potentiel carcinogène de souches d'E. coli B2 isolées de patients atteints de CCR, et ceci notamment au travers de leur interaction avec les macrophages, principale population de l'infiltrat inflammatoire tumoral. La caractérisation de souches d'E. coli de phylogroupe B2 isolées de patients atteints de CCR a révélé qu'elles possèdent de faibles capacités d'adhésion et d'invasion aux cellulesépithéliales intestinales comparativement à la souche adhérente et invasive d'E. coli LF82. En revanche, les E. coli associés au CCR sont capables d'induire l'expression du récepteur CEACAM6 par les cellules épithéliales coliques humaines T-84. Nous avons également montré que la souche d'E. coli 11G5 associée au CCR est capable, dans un modèle murin d'infection chronique exprimant CEACAM6, de coloniser la muqueuse colique, d'induire une inflammation colique et des dommages épithéliaux, ainsi qu'une augmentation de la prolifération cellulaire, suggérant que les E. coli associés au CCR pourraient participer à l'établissement d'un épithélium hyperprolifératif. Par ailleurs, nous avons montré que les E. coli isolés de patients atteints de CCR sont capables de survivre en macrophages humains THP-1, suggérant que les macrophages pourraient représenter un niche de réplication pour ces bactéries. Les souches d'E. coli isolées de CCR sont capables d'induire des niveaux de COX-2 significativement supérieur à celui induit par une souche de la souche d'E. coli commensale ED1a. L'expression de COX-2 induite par les souches d'E. coli associées au CCR est dépendante du nombre et de la viabilité des bactéries internalisées. Enfin, l'analyse des voies de signalisation a révélé que la voie de signalisation p38 permet de contrôler le nombre de bactéries intracellulaires et l'expression de COX-2, suggérant que cette voie de signalisation pourrait être impliquée dans la survie et la multiplication des E. coli associés au CCR. Ce travail de thèse a contribué à une meilleure caractérisation des souches d'E. coli associés au cancer du côlon et a ouvert de nouvelles pistes sur la compréhension de leurcapacité à influencer la carcinogenèse colorectale. Plus largement, ces données suggèrent que les bactéries associées aux tumeurs pourraient jouer un rôle actif dans la progression tumorale, et ceci notamment au travers de leur interaction avec les macrophages. En plus d'être une cible, le tropisme particulier des E. coli associés au CCR pour les macrophages en ferait de bons candidats pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. / No abstract available

Submitted by Biblioteca da Faculdade de Farmácia (bff@ndc.uff.br) on 2018-01-22T12:47:14Z No. of bitstreams: 1 PATRICIA VOLLÚ SILVA.PDF: 2575547 bytes, checksum: c2489f8abe58d46ea1c2ba8977ba02e1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-22T12:47:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PATRICIA VOLLÚ SILVA.PDF: 2575547 bytes, checksum: c2489f8abe58d46ea1c2ba8977ba02e1 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A ilha de patogenicidade pks de 54 kb é responsável pela produção de colibactin, uma molécula genotóxica, que causa rupturas de fita dupla de DNA (DSB) das células hospedeiras, e que parece estar relacionada ao aumento do risco de desenvolvimento de câncer colorretal. Colibactin foi inicialmente descrita em Escherichia coli, mas também pode ser encontrada em outras enterobactérias, como Klebsiella pneumoniae. A biossíntese de colibactin requer a atividade enzimática da fosfopantoteinil transferase (PPTase) ClbA, que também pode contribuir para a produção dos sideróforos enterobactin e yersiniabactin em E. coli. O objetivo deste trabalho foi avaliar a virulência em amostras de E. coli e de K. pneumoniae, presença da ilha de patogenicidade pks e determinar o papel de colibactin e do sideróforo enterobactin em infecções por K. pneumoniae. Para tal, uma coleção de 218 amostras de E. coli isoladas de pacientes com infecção do trato urinário atendidas no Instituto Nacional do Câncer, Brasil e 258 amostras de K. pneumoniae isoladas de sangue de pacientes internados no Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, França foram avaliadas. A tipificação filogenética e a presença do gene de virulência fyuA em E. coli e do gene clbN em ambas bactérias foram avaliadas por PCR. O fenótipo hipermucoviscoso (HMV) de K. pneumoniae foi determinado pelo teste string. Foi ainda investigado o papel de colibactin e enterobactin em um modelo de pneumonia em camundongos C57BL/6JRJ e em infecções de células HeLa, utilizando a cepa K. pneumoniae SB 4496 e mutantes isogênicos deficientes em clbA, clbN ou entD. Os resultados demonstraram que entre as amostras de E. coli pesquisadas, o grupo filogenético B2 foi o mais prevalente (44,9%), seguido pelos grupos filogenéticos A (13,8%), B1 (22,0%) e D (19,3%). O gene fyuA, relacionado a produção do sideróforo yersiniabactin, foi detectado em todos os grupos filogenéticos, no entanto, a detecção do referido gene foi mais frequente no grupo B2 (P = 0,0228), sendo detectado em 74,5% das amostras deste grupo. O gene clbN, relacionado a produção de colibactin, foi detectado em 14,7% das amostras de E. coli. Vale ressaltar que todas as amostras clbN positivas pertenciam ao grupo filogenético B2, as quais também portavam o gene fyuA. Adicionalmente, três amostras de E. coli apresentaram efeito citopático em células HeLa, independente da produção de colibactin e da presença dos genes hlyC/A, hlyF, cdt e cnf1. O gene clbN foi detectado em 5,8% das amostras de K. pneumoniae. Também foi observado que a detecção de clbN foi estatisticamente significantemente (P < 0,0001) entre as amostras caracterizadas como HMV, este gene foi observado em 35% das amostras HMV analisadas. Além disso, a síntese de colibactin não pôde ser mantida pela PPTase EntD e a produção de sideróforos pela K. pneumoniae SB 4496 foi continuada por outro sistema independente de PPTases EntD e ClbA. Os resultados obtidos neste trabalho parecem indicar que a produção de colibactin não afeta a sobrevivência de K. pneumoniae hipervirulenta (hvKP) nos tecidos pulmonares de camundongos C57BL/6JRJ, nas condições estudadas. No entanto, é importante salientar que a toxina colibactin produzida por hvKP é capaz de induzir genotoxicidade em células HeLa. Ambos os genes clbA e clbN foram necessários para a manutenção da megalocitose e DBS induzida por colibactin em K. pneumoniae / The 54-kb pks pathogenicity island produces a genotoxic molecule named colibactin, which causes double-strand DNA breaks (DSB) in the host cells and enhanced colorectal cancer development. Colibactin was initially described in Escherichia coli, but can be found in other enterobacteria, including Klebsiella pneumoniaE. colibactin biosynthesis requires the enzymatic activity of phosphopantetheinyl transferase (PPTase) ClbA, which may also support the enterobactin and yersiniabactin siderophores synthesis in E. coli. The goal of this work was to evaluate the virulence of E. coli and K. pneumoniae isolates, presence of pks pathogenicity island and to determine the role of colibactin and enterobactin siderophore in K. pneumoniae infections. For this purpose, it was evaluated a collection of 218 E. coli isolates obtained from patients with urinary tract infection assisted at Instituto Nacional do Câncer, Brazil, and 258 K. pneumoniae isolates collected from blood samples from patients admitted to the Centre Hospitalier Universitaire in Toulouse, France. Phylogenetic typing and the detection of fyuA virulence gene in E. coli and clbN gene in both bacteria were assessed by PCR. K. pneumoniae hypermucoviscous (HMV) phenotype was determined by the string test. The role of colibactin and enterobactin in a C57BL/6JRJ mice pneumonia model and in HeLa cells infection was investigated using K. pneumoniae SB 4496 strain and isogenic mutants deficient in clbA, clbN or entD. Among the E. coli isolates, the phylogenetic group B2 was more prevalent (44.9%) followed by phylogroups A (13.8%), B1 (22.0%) and D (19.3%). The fyuA gene, involved in the yersiniabactin production, was detected in all phylogenetic groups studied; however, its presence was more frequently detected among the phylogroup B2 (P = 0.0228), with a high percentage of 74.5%. The clbN gene, associated to colibactin production, was detected in 14.7% of E. coli isolates. It is noteworthy that all clbN positive isolates belong to the phylogroup B2 and carry the fyuA gene. In addition, three E. coli isolates studied showed cytopathic effect in HeLa cells independently of colibactin production and the presence of hlyC/A, hlyF, cdt and cnf1 genes. Regarding K. pneumoniae, clbN gene was detected in 5.8% of the isolates. It was also observed that this detection was statistically significant (P < 0.0001) among the isolates of the HMV phenotype group, being this gene observed in 35% of the HMV isolates analyzed. In addition, it was observed that colibactin synthesis could not be maintained by the PPTase EntD. Indeed, siderophores production by K. pneumoniae SB 4496 was successful continued by another system that does not require the activity of PPTases EntD and ClbA. Results obtained in this work seem to indicate that production of colibactin does not affect the survival of hypervirulent K. pneumoniae (hvKP) in C57BL/6JRJ lung mice. Despite that, it is interesting that colibactin produced by hvKP is capable of inducing genotoxicity in HeLa cells. Both clbA and clbN genes were required for the maintenance of megalocytosis and DBS induced by colibactin in K. pneumoniae