Etude du dialogue système entéro-endocrinien/microbiote intestinal - Normandie Université Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

Study of the entero-endocrine system/intestinal microbiota dialogue

Etude du dialogue système entéro-endocrinien/microbiote intestinal

Résumé

The human gastrointestinal tract is colonized by approximatively 1014 commensal bacteria which are in contact with the enteroendocrine system and its hormonal mediators. The influence of these eukaryotic factors on the gut microbiota is not very well known. Therefore, in the present work, we investigated the effect of serotonin (5HT), substance P (SP) and epinephrine (Epi) on the growth and virulence of P. fluorescens. The results showed that bacterial growth of P. fluorescens was not mainly affected by these factors. But interestingly, enteroendocrine factors can led to a modulation of bacterial virulence depending on the eukaryotic substances tested and the origin of bacterial strain (clinical or environmental). Epinephrine is involved in interkingdom signaling and activates expression of virulence genes in several Gram negative pathogens bacteria such as Salmonella and Escherichia coli. Thus, in further work, we decided to study the impact of this neurotransmitter on two intestinal bacteria and opportunistic pathogens: P. aeruginosa PAO1 (Gram negative bacteria) and E. faecalis V583 (Gram positive bacteria). We showed that epinephrine can modulate the cytotoxic potential and adhesion of these bacteria on Caco-2/TC7 cells, and the proinflammatory capacity of E. faecalis V583 was also enhanced. The initial biofilm formation was increased in P. aeruginosa PAO1 after epinephrine exposure, as well as bacterial translocation, and the ability of the germ to alter the permeability, and invade Caco-2/TC7 cells. We thus conclude that epinephrine is able to act on both Gram negative and Gram positive bacteria. Our work suggests that P. aeruginosa and E. faecalis could have sensors to epinephrine even if their nature still has to be determinated. Substance P is known to display antimicrobial activity against several germs such as E. coli.. Interestingly, in our study, we could highlight that substance P promotes aggregation of E. faecalis V583, increases the cytotoxic potential and hydrophobicity of this bacteria, and its ability to produce tyramine and lactic acid. Finally, all these observations show that SP enhances virulence in E. faecalis V583. To evaluate the global effect of hormonal imbalances on the composition of intestinal microbiota, caecal contents of activity-Based anorexia (ABA) mice were compared to control and limited food access (LFA) mice. This study showed an increase of the Firmicutes phylum concomitantly with a decrease of Proteobacteria, in ABA and LFA mice. We can suggest that this may be partly explained by the reduction of their diet. However, we also observed that several bacterial genera appeared or disappeared among the gut microbiota of ABA mice, such as for example Psychrobacillus. Taken together, our study demonstrates that intestinal factors may be sensed by the gut microbiota and could probably participate in health and disease. Enteroendocrine factors can modulate bacterial virulence while precisely hormonal imbalances are noticed in pathologies such as Crohn disease or anorexia. This work opens new perspectives for a better understanding of diseases linked to the gut/brain axis.
La lumière intestinale héberge 1014 bactéries qui sont en contact permanent avec le système entéro-endocrinien et les médiateurs qu’il délivre. L’impact de ces facteurs eucaryotes sur les bactéries de l’intestin n’est pas bien connu. Dans ce contexte, nous avons recherché si Pseudomonas fluorescens était capable ou non de percevoir certains facteurs entéro-endocriniens tels que la sérotonine, l’épinéphrine, la substance P, l’alpha-melanocyte-stimulating-hormone ou le peptide YY, et si ceux-ci pouvaient avoir un impact sur la croissance et la virulence de cette bactérie. Les résultats ont montré que la croissance de P. fluorescens est faiblement affectée par ces molécules, qui sont capables au contraire d’entrainer une modulation de la virulence bactérienne, dépendante du facteur entéro-endocrinien considéré et de l’origine de la souche testée (clinique ou environnementale). L’épinéphrine joue un rôle très important dans le dialogue inter-règne et augmente l’expression des gènes de virulence chez certaines bactéries pathogènes à Gram négatif, notamment chez Salmonella et Escherichia coli. Dans la suite de mon travail de thèse, nous avons donc décidé d’étudier l’impact de ce neurotransmetteur sur deux bactéries commensales de l’intestin, P. aeruginosa PAO1 (bactérie à Gram négatif) et E. faecalis V583 (bactérie à Gram positif). Nous avons pu montrer que l’épinéphrine module le pouvoir cytotoxique et l’adhésion de ces bactéries sur les cellules intestinales Caco-2/TC7. Le potentiel proinflammatoire d’E. faecalis V583 augmente aussi sous l’effet de l’épinéphrine. Chez P. aeruginosa PAO1, nous avons pu observer une accélération de la formation de biofilm, une augmentation de la capacité à transloquer, à altérer la perméabilité et à envahir les cellules Caco-2/TC7. L’épinéphrine est donc capable d’agir à la fois sur des bactéries à Gram négatif et positif, ces dernières ayant été beaucoup moins étudiées jusqu’à présent. Notre travail suggère que P. aeruginosa et E. faecalis pourraient posséder des récepteurs à l’épinéphrine dont la nature reste à déterminer. La substance P est connue pour présenter une activité antimicrobienne contre certains germes dont E. coli. Nous avons pu montrer au contraire que ce neuropeptide module la virulence d’E. faecalis V583. Il favorise l’agglutination de la bactérie, augmente son hydrophobicité, son pouvoir cytotoxique, et sa production de tyramine et acide lactique, entrainant ainsi une augmentation de sa pathogénicité. Dans le but d’apprécier ensuite l’effet global de perturbations hormonales sur la composition du microbiote intestinal, les contenus caecaux de souris modèle d’anorexie (ABA) ont été comparés à des souris contrôle, et des souris soumises à une restriction alimentaire (RA). Cette étude a montré une augmentation de la proportion des Firmicutes, et une diminution du phylum des Proteobacteries chez les souris ABA, mais aussi chez les souris RA, ce qui laisse supposer une modification surtout liée à la diminution de leur alimentation. En revanche, chez les souris ABA, nous avons également pu mettre en évidence l’apparition ou la disparition de certains genres bactériens, comme par exemple Psychrobacillus. L’ensemble de ce travail de thèse montre que certaines bactéries intestinales sont capables de percevoir des facteurs entéro-endocriniens, et que ceux-ci sont capables de moduler la virulence bactérienne, alors que dans le cas de pathologies variées telles que la maladie de Crohn, ou l’anorexie par exemple, des déséquilibres hormonaux sont également constatés. Cette thèse ouvre donc de nouvelles perspectives pour une meilleure compréhension des pathologies liées à l’axe intestin/cerveau.
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  • HAL Id : tel-02366432 , version 1

Citer

Kelly Biaggini. Etude du dialogue système entéro-endocrinien/microbiote intestinal. Interactions cellulaires [q-bio.CB]. Université de Rouen, 2015. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02366432⟩
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