Rôle des fibroblastes dans les structures lymphoïdes dans l’homéostasie, l’inflammation colique et le cancer colorectal

Le côlon est un organe formé d’une monocouche de cellules dites épithéliales qui s’invaginent de façon à former des cryptes. Ces cryptes participent à l’absorption et à la digestion. Cette barrière physique (les cellules épithéliales) est constamment en contact avec des agents extérieurs : microorganismes provenant du microbiote ou du bol alimentaire par exemple. Ainsi, le côlon est protégé par de nombreuses structures lymphoïdes : ce sont des agrégats de cellules immunitaires situés entre les cryptes du côlon. Ces cellules immunitaires, principalement des lymphocytes (d’où le terme de structure lymphoïde), sont présentes pour à la fois tolérer le microbiote mais également déclencher la défense immunitaire en cas d’infection par un agent pathogène par exemple. Au niveau architectural, les structures lymphoïdes sont formées d’un réseau de cellules hautement contractiles appelées fibroblastes, entre lesquelles naviguent les cellules immunitaires. Lors d’une réaction immunitaire, les structures lymphoïdes augmentent leur volume afin de recruter plus de cellules immunitaires et augmenter la puissance et la vitesse de réponse à l’inflammation. Ce phénomène est régulé par le réseau de fibroblastes de la structure lymphoïde, qui se contracte ou se relaxe pour modifier le volume de la structure. Les fibroblastes jouent donc un rôle important dans le fonctionnement de la réponse immunitaire locale via les structures lymphoïdes. Cependant, aucune étude n’a été réalisée au niveau des structures lymphoïdes du côlon, alors que cet organe est constamment mis à l’épreuve par l’environnement extérieur (via le microbiote notamment). Dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (ou MICI), le côlon est dans un état inflammatoire important. Cette inflammation chronique du tissu peut être due à une dérégulation du système immunitaire dans le côlon. Chez les patients atteints de MICI, il existe un risque plus élevé de développer un cancer colorectal. Notre projet vise à caractériser le rôle des fibroblastes dans les structures lymphoïdes dans l’homéostasie (c’est-à-dire en conditions physiologiques, en l’absence d’inflammation), l’inflammation du côlon, et le cancer colorectal

Ce projet va permettre à court terme d’étudier le rôle de la contractilité des fibroblastes dans la régulation des structures lymphoïdes décrites ici dans l’inflammation du côlon. Il va ainsi permettre d’améliorer les connaissances sur les interactions entre les cellules immunitaires et les cellules épithéliales de la muqueuse intestinale en contexte inflammatoire chronique. A long terme, il pourrait permettre de mieux comprendre le rôle des SLT dans l’inflammation colique pré-cancéreuse et de mettre en évidence un nouveau mécanisme de cancérogenèse dans le côlon. Ceci pourrait participer à l’élaboration de nouveaux traitements des MICI ainsi que du cancer colorectal.

Dans un premier lot, les animaux vigiles recevront un premier traitement à raison d’une administration par jour pendant 5 jours (durée du geste inf à 10 sec). Au moins 24h après, un second produit sera administré aux animaux vigiles (injection unique – durée du geste inf à 10 sec). Enfin, les animaux seront anesthésiés et analgésiés pour un prélèvement sanguin terminal (durée du geste 5 min). Dans un deuxième lot, les animaux vigiles recevront un premier traitement à raison d’une administration par jour pendant 5 jours (durée du geste inf à 10 sec). Ces animaux seront ensuite répartis en 3 groupes, un premier groupe reçevra un second traitement sur 8 jours en continu puis auront une période convalescence de 0 à 60 jours. Le deuxième groupe recevra le même second traitement mais sur 3 cycles de 5 à 8 jours avec 7 jours de repos entre chaque cycle puis une convalescence de 7 à 60 jours. Enfin le troisième groupe recevra un autre traitement à raison d’une fois par semaine sur 4 semaines (durée du geste inf à 10 sec). 2h avant la mise à mort, une partie de chacun des groupes, recevra un dernier traitement (injection unique – durée du geste inf à 10 sec). Enfin, tous les animaux seront anesthésiés et analgésiés pour un prélèvement sanguin terminal (durée du geste 5 min). Dans un troisième lot, les animaux vigiles recevront un premier traitement à raison d’une administration par jour pendant 5 jours (durée du geste inf à 10 sec). Les animaux auront un second traitement (injection unique – durée du geste inf à 10 sec). De plus, un autre traitement sur 4 jours à 3 cycles (repos de 4 à 17 jours entre chaque cycle) sera réalisé. Les animaux seront suivis par coloscopie sous aneshtésie (durée du geste 5 min). Enfin, 2h avant la mise à mort, tous les animaux recevront un autre traitement (injection unique – durée du geste inf à 10 sec). Finalement, tous les animaux seront anesthésiés et analgésiés pour un prélèvement sanguin terminal (durée du geste 5 min).

Les nuisances attendues suite à l’administration de produits non toxiques et non irritants seront celles liées aux administrations elles-mêmes : gêne de courte durée au point d’injection. L’administration de nos traitements peut engendrer une déshydratation et une inflammation de l’ensemble du tractus intestinal. Les animaux utilisés lors des procédures peuvent présenter une perte de poids, des saignements dans les selles et rectaux. Ces effets pourront être observés en cours de traitement et jusqu’à 1 semaine après l’arrêt du traitement. La coloscopie peut engendrer une irritation transitoire du côlon.

Les animaux sont mis à mort pour des analyses post-mortem.

Il est nécessaire de réaliser les expériences sur des animaux afin de modéliser (i) le développement des structures lymphoïdes tertiaires dans l’inflammation colique et (ii) le cancer colorectal ainsi que (iii) les interactions entre les différentes populations immunitaires, les fibroblastes et les cellules épithéliales adjacentes. Dans l’état actuel de notre projet, les expériences in vitro ne sont pas adaptées pour étudier les comportements immunitaires dans l’inflammation du côlon et le cancer colorectal (interactions cellulaires multiples et complexes). Il est difficile de reproduire la complexité du système immunitaire et de son interaction avec les cellules épithéliales à l’aide des organoïdes. Cependant, nous envisageons, dans une étape ultérieure, d’utiliser des organoïdes de côlon en co-culture avec des cellules immunitaires afin de répondre à des questionnements plus spécifiques.

Le nombre d’animaux utilisés est ajusté au plus bas mais compatible avec l’obtention de résultats statistiquement fiables. Tous les animaux, quel que soit leur génotype et leur sexe seront utilisés, ce qui permet d’avoir à la fois des animaux contrôles et des animaux d’intérêts Plusieurs types d’analyses seront effectués sur la même souris. Les tissus extraits seront utilisés pour des expériences multiples afin de Réduire le nombre d’animaux utilisés. De plus, les croisements de souris seront optimisés pour produire le nombre d’animaux souhaité de génotype d’intérêt. Le nombre d’animaux a été déterminé par une approche statistique. Tous les animaux seront utilisés pour des analyses post-mortem.

Les animaux seront suivis attentivement : mesure du poids cinq fois par semaine voire quotidienne (week-end inclus) à partir de 20% de perte de poids, surveillance du rectum (présence de prolapsus anal) et des selles (présence de diarrhées), aspect et comportement (signes de détresse), afin de détecter tout signe de souffrance. De plus, de précédentes études ont permis de déterminer les doses optimales de nos traitements afin d’optimiser les résultats obtenus tout en minimisant l’impact sur les animaux. Les gestes douloureux ou invasifs seront réalisés sous anesthésie avec recours aux analgésiques si nécessaire. Une grille de score adaptée aux procédures réalisées est mise en place pour évaluer de manière objective l’état des animaux. En cas de perte de poids, du gel nutritif sera donné en complément de l’alimentation habituelle afin de faciliter la prise alimentaire qui peuvent être causés par la colite spontanée ou chimio-induite. En cas de déshydratation, une injection de soluté réhydratant chaud sera administrée. Le gel nutritif peut être proposé en complément de l’injection. Enfin, l’inflammation du côlon peut être suivie par une méthode non invasive grâce à la recherche de marqueur de l’inflammation dans les selles.

La souris de laboratoire est largement utilisée car ce modèle apporte plusieurs avantages : la maîtrise de son élevage qui permet l’obtention rapide de cohortes d’animaux d’un génotype approprié, la relative facilitée de modification génétique. De plus, les bases de données d’expression de la souris, les lignées de souris et les protocoles déjà établis permettraient d’étendre facilement ce projet à l’avenir en utilisant des modèles déjà existants, ou de comparer les résultats du projet à différents ensembles de données provenant d’autres projets. Par ailleurs, la souris est très proche de l’Homme au niveau génétique mais aussi métabolique et immunitaire, c’est donc un excellent modèle d’étude des maladies chroniques du tractus intestinal et du cancer colorectal. De plus, cela nous permet d’étudier le rôle des fibroblastes dans les structures lymphoïdes dans l’inflammation colique et le cancer colorectal. Les souris seront utilisées entre 8 et 16 semaines, afin d’avoir un système immunitaire mature.