Qui est l'assassin au cours du sepsis? : l'inflammation ou la prolifération bactérienne ?
Institution:
Université de Paris (2019-....)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
In 2017, the estimated sepsis mortality was nearly 50 million people worldwide, making sepsis a major public health problem. But what is sepsis? In 20167, sepsis was redefined as a life-threatening organ dysfunction caused by a dysregulated host response to infection. This definition of sepsis refers to an immunological view of sepsis. However, all treatments that aimed at reducing the inflammatory response had never improved patient survival. This view is different of the one of the founding fathers of immunology such as Ehrlich or Metchnikoff who had a bacteriological view of sepsis based on bacteria virulence factors. The aim of this thesis is therefore to try to understand which determinant is the most important in sepsis mortality: bacterial proliferation or the inflammatory response. A first study evaluated the role of the direct interaction of the type I receptor of the constant part of type A immunoglobulins (IgA), or CD89, with bacteria. In 2007, our research laboratory showed that the constant part of type III receptor of type G immunoglobulins (IgG) could directly bind bacteria without the intermediary of IgG. We first showed that this result could be generalized to the CD89 receptor which directly binds (without IgA) bacteria such as E.coli, S. pneumoniae. We then sought to know whether this binding induced a pro-inflammatory signal (ITAMa) or an anti-inflammatory signal (ITAMi), this receptor being able to induce both of these signals. Our in vitro results were in favor of the induction of an ITAMa signal by the CD89-bacteria interaction. This signal was associated with an increase in phagocytosis, production of reactive oxygen compounds and cytokines. We then showed that these results were generalizable to humans using human monocytes from patients with IgG and IgA deficiency. Finally, we evaluated the in vivo effects of the CD89-bacteria interaction using mice transgenic for the CD89 receptor (wild mice do not express this receptor). In a model of pluribacterial peritonitis and in a model of S. pneumoniae pneumonia, we found an increased survival of mice transgenic for the CD89 receptor compared to WT mice that was associated with an increase of the inflammatory response and bacterial clearance at 6 hours post infection. As a strong inflammatory response appears to be protective, we performed a second study evaluated which parameter was the most associate with outcome in different murine peritonitis models depending on the size of the caecum ligation, the presence of a puncture of the latter and the use of antibiotics. Thus we found a very strong association between mortality and bacterial proliferation. For example, the presence of antibiotic improved survival without significantly altering the inflammatory response, or the presence of heavy ligation and puncture of the caecum resulted in extremely rapid mortality with major bacterial proliferation but with low cytokine production. Secondly, we sought to model the inflammatory response and we showed that cytokine production was very associated with the amount of bacteria, which goes against deregulation. Finally, number of bacteria was the parameter the most associated with organ dysfunction such as kidney or liver, cytokines showing a logarithmic relationship with the biological parameters. All of these results support the protective role of the inflammatory response and the deleterious role of bacterial proliferation
Abstract FR:
Le sepsis est un problème majeur de santé publique. En effet, en 2017, la mortalité qui lui est imputable était estimée à près de 50 millions d'individus dans le monde. Mais qu'est-ce que le sepsis ? En 2016, il a été redéfini comme un « état de dysfonction d'organe mettant en jeu le pronostic vital secondaire à une dérégulation de la réponse immune à une infection». De fait, cette définition met en avant une vision immunologique du sepsis. Or, les différents traitements visant à réduire la réponse inflammatoire n'ont jamais prouvé d'efficacité en termes de survie. De plus, cette vision s'oppose à celle des pères fondateurs de l'immunologie, tels Ehrlich et Metchnikoff, qui avaient une approche bactériologique du sepsis constatant que les bactéries présentaient des facteurs de virulence importants. Ainsi, le but de cette thèse est de tenter de comprendre le déterminant le plus important dans la mortalité liée au sepsis, entre la prolifération bactérienne et la réponse inflammatoire. Une première étude à consister à évaluer le rôle de l'interaction directe du récepteur de type I à la partie constante des immunoglobulines de type A (IgA), ou CD89, avec les bactéries. En 2007, notre laboratoire de recherche avait montré que le récepteur de type III à la partie constante des immunoglobulines de type G (IgG) pouvait lier directement les bactéries sans l'intermédiaire d'IgG. Tout d'abord, nous avons montré que ce résultat était généralisable au récepteur CD89 qui lie directement, sans IgA, des bactéries telles E.coli et S.pneumoniae. Puis, ce récepteur pouvant induire deux signaux opposés, nous avons cherché à savoir si cette liaison induisait un signal pro-inflammatoire (ITAMa) ou un signal anti-inflammatoire (ITAMi). Les résultats obtenus in vitro étaient en faveur de l'induction d'un signal ITAMa, par l'interaction CD89-bactérie, avec une augmentation de la phagocytose, de la production de dérivés réactifs de l¿oxygène et de cytokines. Ensuite, nous avons montré que ces résultats étaient généralisables à l'homme, en utilisant des monocytes humains issus de patients présentant un déficit en IgG et IgA. Enfin, nous avons évalué les effets in vivo de l'interaction CD89-bactérie en utilisant des souris transgéniques pour le récepteur CD89 (les souris sauvages n'exprimant pas ce récepteur). Dans un modèle de péritonite pluribactérienne et dans un modèle de pneumopathie à S.pneumoniae, nous avons une augmentation de la réponse inflammatoire et de la clairance bactérienne à 6 heures post-infection qui étaient associées à une meilleure survie des souris transgéniques pour le récepteur CD89 comparées aux souris WT. Dans une seconde étude, la réponse inflammatoire semblant protectrice, nous avons cherché à comparer la réponse inflammatoire à la prolifération bactérienne dans des modèles de péritonites murines, différents selon : la taille de ligature du caecum, la présence d'une ponction de ce dernier et l'utilisation d'antibiotiques. Nous avons retrouvé une très forte association entre la mortalité et la prolifération bactérienne. En effet, la présence d'antibiotique améliorait la survie sans modification importante de la réponse inflammatoire. De plus, la présence d'une ligature et d'une ponction importante du caecum entrainaient une mortalité extrêmement rapide avec une prolifération bactérienne majeure et une faible production de cytokines. Puis, en cherchant à modéliser la réponse inflammatoire, nous avons montré que la production de cytokines était très associée à la quantité de bactéries, allant ainsi à l'encontre de l'hypothèse d'une dérégulation. Enfin, la quantité de bactéries était le paramètre le plus fortement associé à la dysfonction d'organes comme le rein ou le foie ; les cytokines ayant une relation logarithmique avec les paramètres biologiques. Par conséquent, l'ensemble de ces résultats est en faveur du rôle protecteur de la réponse inflammatoire et du rôle délétère de la prolifération bactérie