Ecole Doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Spécialité

Biologie-Santé - Spécialité Immunologie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

cellules souches hematopoietiques,Bacterie,Infection,bone marrow,Omp proteins,Brucella abortus

Keywords

Hematopoietic Stem Cells,Bacteria,Infection,bone marrow,Omp proteins,Brucella abortus

Titre de thèse

Les modifications de l'hématopoiése lors de la brucellose
Alteration of hematopoiesis during brucellosis

Date

Mardi 8 Octobre 2019 à 14:00

Adresse

Centre d'Immunologie de Marseille Luminy Parc Scientifique et Technologique 13009, Marseille Amphiteatre

Jury

Directeur de these M. Jean-pierre GORVEL Centre d'Immunologie de Marseille Luminy
Rapporteur Mme Francoise PORTEU Institut Gustave Roussy
Rapporteur Mme Suzanna SALCEDO Institut de Biochimie et CHimie des protéines IBCP
Examinateur M. Jean Louis MEGE faculté de Médecine

Résumé de la thèse

La brucellose est une zoonose causée par des bactéries du genre Brucella.Elle se transmet facilement à l’Homme,principalement par la consommation de lait cru ou l’inhalation d’aérosols contaminés.Chez l’Homme,Brucella établit une infection chronique qui persiste pendant des années avec différentes manifestations cliniques.Brucella persiste dans la rate,le foie et la moelle osseuse (MO).La MO est un organe du système immunitaire privilégié et aussi la niche de l’hématopoïèse.Cependant,l’effet de la brucellose dans cette organe reste inconnu.En utilisant le modèle murin,nous avons démontré,pour la première fois,que Brucella persiste dans la MO.Les cellules infectées par Brucella dans la MO sont les monocytes,les neutrophiles et les progéniteurs communs granulo-monocytaires (GMPs).Ces résultats sont intéressants car les GMPs possèdent des pompes à efflux qui expulse les drogues.Cela suggère que les cellules infectées dans la MO peuvent être la source des rechutes de Brucella observées chez les patients traités aux antibiotiques.Comme la bactérie est présente dans la MO,nous nous sommes intéressés à l’effet de l’infection sur la biologie des cellules souches hématopoïétiques(CSHs).En effet,les CSHs ne sont pas juste les cellules génératrices des cellules immunitaires mais elles peuvent aussi répondre directement à une infection.Les CSHs expriment à leur surface des PRRs et sont capables de reconnaitre des pathogènes. De plus, les CSHs comme d’autres cellules hématopoïétiques expriment à leur surface le récepteur SLAMF1 (CD150).SLAMF1 est le récepteur de la rougeole et a été identifié comme un senseur bactérien chez les macrophages.De plus, nous avons découvert que SLAMF1 se lie avec la protéine de la membrane externe de Brucella Omp25. L'axe SLAMF1/Omp25 empêche l'activation des cellules dendritiques(BMDCs) sans affecter la réplication de Brucella in vitro. Le rôle de SLAMF1 dans les CSHs est inconnu.Nous avons montré que les CSHs peuvent également reconnaître Omp25 de Brucella via SLAMF1 et nous avons étudié ses conséquences fonctionnelles sur l'hématopoïèse.En effet, la reconnaissance directe de Omp25 par SLAMF1 induit la différenciation des CSHs envers la lignée myéloïde,conduisant à une production accrue de progéniteurs et de cellules myéloïdes matures pendant la phase aiguë de l’infection.Ces résultats soulignent pour la première fois que les CSHs sont capables de détecter directement les motifs moléculaires associés aux pathogènes.Sachant que les cellules myéloïdes constituent la principale niche de Brucella,l'augmentation de la production de cellules myéloïdes issues des CSHs semble être l'une des stratégies utilisées par la bactérie pour échapper au système immunitaire.Parallèlement,nous avons découvert que lors de la phase aigüe de la brucellose,l'axe SLAMF1/Omp25 atténue la réponse immunitaire adaptative,comme l'illustre l'augmentation du nombre de lymphocytes T CD4+ et CD8+ activés chez les animaux infectés par la souche mutante ∆omp25 ou chez les animaux n’exprimant pas SLAMF1.Il est intéressant de noter que l'axe SLAMF1/Omp25 n'a aucun effet sur la réplication bactérienne chez les souris infectées lors de la phase aigüe de l’infection. Par contre, lors de la phase chronique,on observe une augmentation des bactéries chez les souris sauvages qui est dépendante de l’axe SLAMF1-Omp25.Cela nous suggère que cette augmentation de charge bactérienne en phase chronique est due à la production accrue de cellules myéloïdes par les CSHs et à l’inhibition de l'inflammation lors de la phase aiguë.Dans l'ensemble,ces résultats mettent en lumière des mécanismes encore méconnus par lesquels Brucella subvertit le système immunitaire.Ils suggèrent que l'interaction Omp25/SLAMF1 est essentielle pour que Brucella induise l'engagement myéloïde des CSHs et établisse un profil inflammatoire bas lors de la phase aiguë de l'infection.Cela favorise l'installation des bactéries dans leur niche et leur permet d’induire une infection chronique.

Thesis resume

Brucellosis ,a worldwide re-emerging zoonotic disease, is caused by a facultative intracellular pathogenic bacterium of genus Brucella. Brucella can be transmitted to humans via contaminated food or infected aerosol particles. In humans, the disease is long lasting, displaying a variety of clinical and pathological manifestation that persist for months and years. Brucella persist in spleen, liver, lymph nodes, and bone marrow. Bone marrow is an immune privileged organ and the principal niche for hematopoiesis. However, the impact of Brucella infection in this organ has not been studied, yet. Using the mice model of brucellosis, we showed that Brucella infect and persist in the bone marrow of infected mice. Monocytes, neutrophils and granulo-myeloid progenitors (GMPs) were identified as the cells harboring Brucella in the BM. These findings are particularly interesting because GMPs possess drug efflux pumps, suggesting that BM infected cells can be the source of Brucella relapses observed in antibiotic treated patients. Since the bacterium is present in the bone marrow, we got interested on studying the effect of Brucella infection on hematopoietic stem cells (HSCs) biology. HSCs are not just the suppliers of immune system, but can also directly respond to infection. Indeed, HSCs express pattern recognition receptors (PRR) and are able to sense pathogens. Furthermore, HSCs express as mature hematopoietic cells at their cell surface the receptor SLAMF1 (CD150). SLAMF1 is the entry receptor for Measles-virus and has been identified as a direct bacterial sensor on macrophages. Furthermore, we discovered that SLAMF1 binds to Brucella Omp25. SLAMF1/Omp25 axis limits bone marrow-derived dendritic cells (BMDCs) activation without affecting Brucella replication in vitro. The role of SLAMF1 in HSC is unknown. We showed that HSC can also recognize Brucella Omp25 via SLAMF1 and studied the functional consequences on hematopoiesis. We discovered that the direct recognition of Brucella Omp25 by HSCs via SLAMF1 induces a functional commitment of HSC toward the myeloid lineage, leading to an increased production of downstream myeloid progenitor and mature myeloid cells during acute infection. These results highlight for the first time that HSCs is able to directly sense pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) such as Omp25 through SLAMF1. In addition, knowing that myeloid cells are the principal niche for Brucella, the increased myeloid cell production of HSCs seems to be one of the strategies used by Brucella to evade host immune detection. In parallel, we discovered that SLAMF1/Omp25 axis dampens the adaptive immune response during the acute phase of brucellosis as illustrated by higher activated CD4+ and CD8+ T cell numbers in animals infected with the ∆omp25 mutant strain or in the animals lacking Slamf1. Interestingly, SLAMF1/Omp25 axis has no effect on bacterial replication in acutely infected mice. But bacterial load significantly increases in a SLAMF1-Omp25-dependent fashion at the chronic phase of infection, as a consequence of the increased HSCs myeloid production and of the hitherto modulated inflammation during the acute phase of infection. Altogether, these findings shed light on yet unrecognized mechanisms by which Brucella subvert the immune system. They suggest that the Omp25/SLAMF1 interaction is essential for Brucella to directly induce myeloid commitment of HSCs and establish a low inflammatory profile during the acute phase of infection in order to support bacterium settling in its furtive replicative niche and progression to chronicity.