Helicobacter pylori dans un modèle de carcinogenèse gastrique impliquant les cellules souches mésenchymateuses

Jonathan Ferrand

Description

Sous la direction de Armelle Ménard
Thèse soutenue le 21 décembre 2009: Bordeaux 2
L’infection par Helicobacter pylori touche environ la moitié de la population mondiale et est responsable de plusieurs pathologies gastrointestinales incluant l’adénocarcinome gastrique. Le développement récent d’un modèle d’étude chez l’animal a permis d’identifier la nature des cellules à l’origine de la transformation cancéreuse en réponse à l’infection chronique par Hélicobacter. Les cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse (MSC) seraient recrutées au niveau de la muqueuse gastrique afin de reconstituer, par un mécanisme de différenciation épithéliale, les glandes lésées par l’infection. L’adénocarcinome gastrique se développerait à partir des glandes reconstituées par les MSC. Les objectifs de ces travaux ont été d’analyser, in vitro par une approche séquentielle, les différentes étapes responsables de l’initiation tumorale incluant le recrutement des MSC au niveau gastrique, leur différenciation en cellules épithéliales et leur transformation tumorale lors de l’infection par H. pylori. Ces travaux ont tout d’abord démontré que les cellules épithéliales infectées par H. pylori peuvent recruter les MSC après sécrétion de certaines chimiokines. Nous avons ensuite montré que les MSC sont capables de fusionner avec les cellules épithéliales gastriques aboutissant à l’obtention de cellules épithéliales dérivées des MSC. Finalement, les interactions entre H. pylori et les MSC ont été étudiées et ont fourni des premiers éléments de compréhension des mécanismes de l’initiation tumorale. Nos résultats permettent de mieux comprendre le mécanisme physiopathologique de l’adénocarcinome gastrique et seront utiles à la compréhension d’autres cancers dans lesquels le rôle des MSC comme cellules initiatrices de tumeur est suggéré.
-Helicobacter pylori
-Adénocarcinome gastrique
-Cellules souches mésenchymateuses
-Cellules souches mésenchymateuses
Helicobacter pylori infection is found in about half of the world population and can induce several gastrointestinal pathologies including gastric adenocarcinoma. An animal model recently led to the hypothesis of a cellular origin for the cancer initiating cells after Helicobacter infection. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSC) are believed to be recruited in the gastric mucosa in order to repair the damages due to infection, by an epithelial differentiation. Gastric carcinoma may rise from MSC reconstituted gastric glands. This study aimed to analyze, by sequential in vitro approaches, the different steps allowing tumor initiation including MSC recruitment by infected epithelial cells, epithelial differentiation of MSC, and cancer marker appearance after H. pylori infection. We first demonstrated that H. pylori infected epithelial cells may recruit MSC by a secretion of cytokines. We then showed that MSC fuse with gastric epithelial cells leading to MSC-derived epithelial cells. Finally, we studied the interaction between H. pylori and epithelial cells providing a preliminary explanation for cancer initiation. Our results allow a better understanding of gastric adenocarcinoma pathophysiology and will be helpful for the understanding of other cancers in which the role of MSC as cancer initiating cells is suspected.
-Helicobacter pylori
-Gastric adenocarcinoma
-Mesenchymal stem cells
Source: http://www.theses.fr/2009BOR21627/document

Sujets

• Helicobacter pylori

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 211
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 5 Mo

Extrait

Université Victor Segalen Bordeaux 2


Année 2009 Thèse n°1627



THÈSE

pour le

DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 2

Mention : Sciences, Technologies, Santé

Option : Biologie Cellulaire et Physiopathologie


Présentée et soutenue publiquement le 21 décembre 2009

Par Jonathan Ferrand



Helicobacter pylori dans un modèle de carcinogenèse gastrique
impliquant les cellules souches mésenchymateuses






Membres du Jury

M. le Docteur José Machado ..................................................................Rapporteur
M. le Docteur Gwendal Lazennec ..........................................................Rapporteur
Mme le Docteur Eliette Touati ...............................................................Examinateur
M. le Professeur Pierre Charbord............................................................Examinateur
M. le Professeur Francis Mégraud..........................................................Examinateur
Mlle le Docteur Christine Varon.............................................................Invitée
Mme le Docteur Armelle Ménard...........................................................Directeur de thèse























« Aujourd’hui c’est mon tour
J’ai vu le bord de la Seine
Et j’ai crié : « Au secours !»
Ainsi m’aiment les hommes que j’aime »

A tous ceux-là, toujours présents.

2Remerciements

Ce travail n’aurait pu aboutir sans le soutien, l’intérêt, la confiance et la gentillesse de
tous les membres, passés et présents, de l’Unité INSERM 853.

Mes remerciements et ma reconnaissance les plus sincères aux Docteurs Christine Varon
et Philippe Lehours et au Professeur Francis Mégraud pour les encouragements, les conseils,
les compétences, les opportunités et surtout la confiance qu’ils m’ont apportés sur les cinq
années partagées.

Ma reconnaissance et mon amitié aux collègues du laboratoire INSERM U853 pour leur
disponibilité, leur aide technique et personnelle, et les moments de détente partagés. Une
pensée particulière pour les amis proches présents au laboratoire en 2007.

Je remercie également les différents et nombreux collaborateurs de ce projet pour leur
disponibilité et leur patience; en particulier Danièle Noël, Annie Schmid-Alliana, Martina
Carlotti, Patrick Legembre et Vincent Pitard.

Je suis très reconnaissant aux membres du jury d’avoir accepté de juger ces travaux.

J’adresse enfin de réels remerciements aux différents personnels des plateformes
techniques de l’Université Victor Segalen Bordeaux 2, du laboratoire de Bactériologie de
l’Hôpital Pellegrin et toutes les personnes sans lesquelles je n’aurais pu travailler dans des
conditions de qualité.

3
Abréviations
BMDC : Bone Marrow-Derived Cells, cellules originaires de la moelle osseuse
CIRC : Centre International de Recherche sur le Cancer
CSC : Cancer Stem Cells, cellules souches cancéreuses
DsRED : Discosoma Red, protéine fluorescente rouge
eGFP / GFP : Enhanced / Green Fluorescent Protein, protéine fluorescente verte
ESA : Epithelial Specific Antigen, antigène épithélial
H. pylori : Helicobacter pylori
HSC : Hematopoietic Stem Cell, cellule souche hématopoïétique
IL : Interleukine (voir annexe pour la nomenclature officielle)
ISCT : International Society for Cellular Therapy, société internationale de thérapie
cellulaire
LMA : Leucémie Myéloïde Aiguë
LPS : Lipopolysaccharide
MAPC : Multipotent Adult Progenitor Cells, cellules progénitrices adultes multipotentes
MALT : Mucosa Associated Lymphoid Tissue, tissu lymphoïde associé aux muqueuses
MIAMI Cell : Marrow-Isolated Adult Multilineage Inducible Cell, cellules multipotentes
inductibles issues de la moelle osseuse
MMP : Métalloprotéases matricielles
MOI : Multiplicité d’infection
MSC : Multipotent mesenchymal Stromal Cells ou Mesenchymal Stem Cells, cellules
souches mésenchymateuses
NK : Cellules Natural Killer
PAMP : Pathogen-Associated Molecular Patterns, profils moléculaires associés aux
pathogènes
qRT-PCR : quantitative Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction, réaction de
polymérisation en chaine après transcription inverse quantitative
TGI : Tractus gastrointestinal
TLR : Toll Like Receptor, récepteurs de type Toll
TSS4 : Système de sécrétion de type IV

Pour plus de commodités, les cytokines seront dénommées selon leur appellation officielle, et leurs
alias et récepteurs seront donnés en annexe (Annexe 1).

4Index des Tables
Table 1 Répartition de l’incidence des cancers dus à des agents infectieux dans le monde.
Table 2 TLR et leurs ligands.
Table 3 Souches de H. pylori utilisées.
Table 4 Etude des facteurs potentiellement impliqués dans le recrutement des MSC suite à
l’infection de cellules épithéliales par H. pylori.

Index des Figures

Figure 1 Répartition mondiale de l’incidence des cancers gastriques.
Figure 2 Schéma de l’estomac.
Figure 3 Progression histologique de l’adénocarcinome gastrique de type intestinal dû à H. pylori
dans un modèle murin.
Figure 4 Relations phylogénétiques de quelques espèces de la famille des Helicobacteraceae et
hôtes naturels.
Figure 5 Pathologies gastrointestinales induites par l’infection par H. pylori.
Figure 6 Composition génomique du cagPAI et modèle du système de sécrétion de type IV.
Figure 7 CagA et signalisation cellulaire.
Figure 8 Effets divers de la cytotoxine vacuolisante VacA.
Figure 9 Résumé de la pathogénicité de H. pylori.
Figure 10 Schéma de l’initiation et du développement tumoral proposé par JeanMarie Houghton.
Figure 11 Schéma de l’organisation cellulaire au sein d’une glande de l’épithélium gastrique.
Figure 12 Hématopoïèse simplifiée.
Figure 13 Paramètres critiques pour l’isolement des MSC.
Figure 14 Modèle de la plasticité cellulaire des MSC.
Figure 15 Mécanismes de fusion cellulaire.
Figure 16 Modèle de recrutement des MSC.
Figure 17 Modulation du système immunitaire par les MSC.
Figure 18 Caractéristiques des cellules cancéreuses.
Figure 19 Principe de la chambre de migration.
Figure 20 Purification des MSC murines.
Figure 21 Potentiel de différenciation des mMSC.
Figure 22 Potentiel de différenciation des hMSC.
Figure 23 Validation des capacités migratoires des MSC.
Figure 24 Potentiel chimiotactique des cellules épithéliales infectées par H. pylori.
Figure 25 Analyse de l’apoptose des cellules épithéliales induite par l’infection par H. pylori.
5Figure 26 Analyse quantitative des transcrits des chimiokines produites par les cellules épithéliales
murines mIC infectées par H. pylori. Cl2
Figure 27 Coculture directe entre MSC et cellules épithéliales et marquage des cytokératines.
Figure 28 Coculture directe entre MSC et cellules épithéliales et marquage de l’Epithelial Specific
Antigen.
Figure 29 Coculture directe entre MSC et cellules épithéliales marquées au niveau des membranes.
Figure 30 Analyse par microscopie confocale de la coculture directe entre MSC et cellules
épithéliales et marquage de l’Epithelial Specific Antigen.
Figure 31 Analyse par FICTION de la coculture directe entre MSC et cellules épithéliales et
marquage des cytokératines.
Figure 32 Coculture indirecte entre MSC et cellules épithéliales.
Figure 33 Analyse par FISH et FICTION des tumeurs obtenues après injection de MSC et de
cellules épithéliales AGS dans un modèle murin.
Figure 34 Quantification de l’acquisition de marqueurs épithéliaux par les MSC.
Figure 35 Effets sur la morphologie des MSC de l’infection par H. pylori.
Figure 36 Mesure de l’adhérence de différentes souches de H. pylori aux MSC.
Figure 37 Analyse de l’induction de l’apoptose des MSC par l’infection par H. pylori.
Figure 38 Activation de la voie NF-!B après infection par H. pylori.
Figure 39 Mécanisme de l’activation des récepteurs aux chimiokines.
Figure 40 Schéma de l’implication des MSC dans la carcinogenèse gastrique due à H. pylori.

6
INTRODUCTION ...................................................................................................................