Soutenance mémoire
La tuberculose
Histoire de la tuberculose
La tuberculose (TB) est une maladie infectieuse pulmonaire dont les origines semblent remonter à celle de l’Homme [1, 2] (Figure 1). La plus ancienne preuve d’hominidé touché par la TB fut retrouvée sur un fossile d’Homo erectus découvert dans l’Ouest de la Turquie daté de -500000 ans avant Jésus Christ [3]. Les premières descriptions de la maladie remontent à la Grèce antique, Hippocrate (vers -460 ans avant Jésus Christ) la nomme sous le terme de phtisie, signifiant le dépérissement progressif des malades atteints. Aristote (vers -385 ans avant Jésus Christ) avait soupçonné sa nature contagieuse, reliant « l’air pernicieux » et la « production de maladie ». En 1865 le médecin Villemin prouve, grâce à une méthode expérimentale, la transmisibilité de la TB et affirme en conséquence que cette maladie, de nature jusqu’alors inconnue, est due à un microbe invisible. Le médecin allemand Koch découvre en 1882 le bacille responsable de la TB qu’il fait pousser sur sérum coagulé: le bacille de Koch.
Agent étiologique responsable
Taxonomie
Les mycobactéries appartiennent à la famille des Mycobacteriaceae, à l’ordre des Actinomycetales et au genre Mycobacterium [4]. Ce genre est très homogène d’un point de vue morphologique. En effet toutes les mycobactéries sont des bacilles, fins, aérobies, asporulés et immobiles. Par contre elles sont très hétérogènes en terme de pouvoir pathogène et d’affinité d’hôtes [5]. Le genre Mycobacterium regroupe 120 espèces [6], classées en fonction de leur vitesse de croissance en conditions de culture optimales. Les mycobactéries à croissance rapide, comme par exemple M. xenopi et M. smegmatis, ont un temps de génération de deux à cinq heures et ne nécessitent que quelques jours pour former des colonies visibles sur un milieu solide. Les mycobactéries à croissance lente ont un temps de génération de 24 heures en moyenne et nécessitent plus de 14 jours pour former une colonie visible sur boite de Pétri.
La paroi mycobactérienne
La structure très particulière de la paroi mycobactérienne la distingue des autres procaryotes [7]. Elle a des propriétés d’acido-alcoolo-résistance, mises en lumière par Ehrlich en 1882 et révélées dès 1883 par la méthode de coloration de Ziehl et Neelsen (Figure 2). En effet, contrairement aux autres bactéries, la paroi des mycobactéries retient la fuschine après traitement par un alcool ou un acide [8]. La paroi mycobactérienne peut contenir jusqu’à 60% de lipides, ce qui leur confère une extrême hydrophobicité et une haute résistance aux agents chimiques [9-11] (Figure 3). La membrane plasmique est composée d’une bicouche lipidique principalement composée de phospholipides et de protéines, elle est semblable à celle d’autres bactéries [7]. Un espace périplasmique sépare cette membrane plasmique de la paroi mycobactérienne, constituée d’un réseau complexe de peptidoglycane auquel s’attachent des Phosphatidyl Inositol Mannosides, arabinogalactanes et LipoArabinoMannan [10]. La membrane externe, constituée d’acides mycoliques et de lipides, est appelée « mycomembrane » [12, 13]. La surface hydrophobe que constitue cette couche d’acides mycoliques permet l’ancrage d’autres lipides extractibles après traitement par des solvants organiques. La capsule est composée de différents types de polysaccharides (glucanes, arabinanes et arabinomannanes) ainsi que de protéines [14].
La paroi des mycobactéries rend les échanges de nutriments difficiles et une croissance moins rapide que d’autres espèces. Sa fonction première en tant que barrière face à son environnement rend l’accessibilité des antibiotiques à leur cibles potentielles ainsi que l’altération par les mécanismes de défenses de l’hôte difficiles [15]. L’abondance de lipides, tant dans la quantité que dans la qualité, est spécifique de la paroi des mycobactéries [16].
Le rôle des lipides et glycolipides de la paroi mycobactérienne a fait l’objet de nombreuses études depuis plusieurs dizaines d’années. Ces constituants sont mis en cause dans l’induction de lésions granulomateuses chez la souris et chez l’Homme, ainsi que dans des effets toxiques pour l’hôte, des mécanismes d’échappement au système immunitaire ou de tropisme pour certains types cellulaires [17-21]. Ils jouent un rôle primordial à l’interface hôte / pathogène dans les différentes étapes du processus d’infection. Certains composés sont directement impliqués dans la reconnaissance et l’activation des cellules de l’immunité innée, via les « Pathogen-Associated Molecular Patterns » (PAMP) présents à la surface du bacille et reconnus par les « Pattern Recognition receptors » (PRR).
Plusieurs pathogènes majeurs
M. leprae et M. ulcerans
Les mycobactéries à croissance lente on distingue d’importants pathogènes en santé publique, comme M. leprae et M. ulcerans [24] responsables respectivement de la lèpre (aussi appelée la maladie de Hansen) et l’ulcère de Buruli (aussi appelé Mbasu) [25, 26]. M. leprae a été mis en évidence en 1873 par le médecin norvégien Hansen. La lèpre touche les nerfs périphériques, la peau et les muqueuses, et provoque des infirmités sévères. Elle est endémique dans certains pays (Figure 4A). Près de 182000 personnes, résidant principalement en Asie et en Afrique, étaient infectées au début de 2012 [22]. M. ulcerans, décrit en 1897 en Ouganda par Sir Cook, provoque l’ulcère de Buruli. C’est une infection nécrosante des tissus survenant surtout aux membres inférieurs par une petite plaie infectée. Elle se présente sous plusieurs formes suivant son degré d’évolution: nodules, plaques ou ulcères ouverts. Cette maladie est présente surtout dans les régions tropicales (Figure 4B). Chaque année entre 5000 et 6000 cas sont notifiés [22]. D’autres mycobactéries à croissance lente peuvent aussi infecter l’Homme, entre autres M. avium, pathogène opportuniste des patients infectés par le VIH et touchant principalement le système digestif ou M. marinum, responsable d’infections cutanées.
Le complexe de M. tuberculosis
Les pathogènes les plus importants en nombre de cas dans le monde, font partie du complexe de M. tuberculosis (Mtb) (Figure 5) comprenant des espèces qui ont 99,95% de similitude au niveau de leur séquence d’ADN [27-29] et 100% de similitude dans leur séquence d’ARN ribosomal 16S [30]. Le complexe de Mtb comprend plusieurs mycobactéries pouvant infecter l’Homme : Mtb, M. bovis, M. africanum, M. microti, M.caprae, M. pinnipedii [31, 32]. M. canettii est une mycobactérie tuberculeuse rare présentant des colonies de phénotype lisse et un polymorphisme au niveau des gènes de ménage contrairement aux autres membres du complexe de Mtb [1].
L’épidémie mondiale de TB est due à Mtb. Plusieurs souches de Mtb sont responsables de la transmission interhumaine, notamment la souche de génotype Beijing. Les colonies de Mtb sont petites, de couleur beige-jaunâtre et semblent rugueuses et friables .
M. bovis est responsable de la TB bovine, une épizootie pouvant être endémique dans certaines régions (Figure 7A). Au total environ 24% des cheptels vivent dans des régions où la TB bovine n’est pas totalement contrôlée et il en est de même pour 60% des populations humaines [37]. En France, après 43 ans de lutte obligatoire via des programmes d’éradication de la maladie, le bilan épidémiologique est positif au vu de l’évolution des prévalences annuelles [38]. La fréquence de la maladie étant de plus en plus faible, cela a permis à la France d’obtenir le statut « officiellement indemne de TB bovine » par l’Union Européenne en 2000. Néanmoins, la Direction Générale de l’Alimentation, qui suit les cas de TB bovine au niveau départemental, constate que si les données nationales ne montrent pas d’anomalies, au niveau régional, des disparités apparaissent (Figure 7B). L’augmentation significative du nombre de cas dans certaines régions pourrait mettre en péril le statut de la France et apporter des difficultés pour les échanges commerciaux. Les bovins représentent le réservoir primaire de l’infection, cependant, des animaux de la faune sauvage (notamment sangliers, blaireaux et cerfs) peuvent également contracter l’infection. Ils constituent ainsi un réservoir secondaire de la maladie, et sont susceptibles de contaminer à leur tour les élevages. Cela peut même conduire à la création d’un réservoir primaire comme avec les blaireaux en Grande Bretagne [39-42] et en Irlande [43]. En France, le statut de la faune sauvage est surveillé. La TB bovine est une maladie à déclaration obligatoire listée dans le code sanitaire pour les animaux terrestres de l’organisation mondiale de la santé animale. La réglementation européenne impose une surveillance de cette maladie, à la fois dans les élevages et dans les abattoirs. L’infection de l’Homme par M. bovis peut se produire par inhalation ou consommation du lait contaminé [44], on parle alors de zoonose [45]. En France, où la pasteurisation du lait est répandue, seulement 38 cas de TB humaine due à M. bovis ont été recensés en 1995, soit 0,5% des 7075 cas de TB la même année [46]. La TB humaine à M. bovis est identique à celle due à Mtb. La transmission respiratoire interhumaine de la TB à M. bovis est rare.
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Table des matières
Liste des annexes
Introduction
A. La tuberculose
1. Histoire de la tuberculose
2. Agent étiologique responsable
2.1. Taxonomie
2.2. La paroi mycobactérienne
3. Plusieurs pathogènes majeurs
3.1. M. leprae et M. ulcerans
3.2 Le complexe de M. tuberculosis
4. Un problème majeur en santé publique
5. Stratégies de lutte contre la TB
5.1. Vaccination anti tuberculeuse
5.1.1. Bacille bilié de Calmette et Guérin (BCG)
5.1.2. L’efficacité controversée du BCG
5.1.3. Développement de nouveaux vaccins antituberculeux
5.2. Traitement
5.2.1. Les antibiotiques anti-tuberculeux
5.2.2. Le développement de résistances aux antibiotiques
5.3. Diagnostic
B. La TB, infection chronique du poumon
1. Description générale de l’appareil respiratoire
2. La barrière physique et mécanique
3. Les « Pattern-Recognition Receptors » (PRR)
3.1. Les « Toll-Like Receptors » (TLR)
3.2. Les « NOD Like Receptor » (NLR)
3.3. Les lectines de type C
4. Les cellules de l’immunité innée pulmonaire
4.1. Les cellules épithéliales pulmonaires
4.2. Les macrophages alvéolaires (MP)
4.3. Les polynucléaires neutrophiles (PNN)
5. Les cellules dendritiques (CD) à l’interface entre immunité innée et adaptative
6. Les lymphocytes (Lc) T CD4+
6.1. La voie « T helper » (Th) 1
6.1.1. L’Interféron gamma (IFN-)
6.1.2. Le « Tumor Necrosis Factor alpha » (TNF-)
6.2. Le paradigme Th1 / Th2
6.3. La voie Th17
6.3.1. La famille des IL-17
6.3.2. Les récepteurs aux IL-17
6.4. Les LcT régulateurs (LcTreg)
6.4.1. L’IL-10
7. Les LcT CD8+
8. Les LcT gamma delta
9. Les LcB
C. Les chimiokines
1. Chimiokines et récepteurs
2. Les chimiokines recrutant les PNN
D. Physiopathologie et formation du granulome
1. Physiopathologie
1.1. La TB latente
1.2. La TB active
2. Granulome pulmonaire
2.1 Cellules impliquées
2.2. Formation du granulome
E. Les granulocytes
1. Les PNN
1.1. Une cellule pour tuer
1.2. L’hématopoïèse
1.3. Le recrutement du PNN
1.3.1 Roulement ou « rolling »
1.3.2. L’adhésion ferme
1.3.3. Transmigration de l’endothélium
1.4. Mort des PNN
1.4.1. « Neutrophil Extracellular Traps » (NET)
1.5. Evolution des marqueurs utilisés
2. Les « Myeloid-Derived-Suppressor Cells » (MDSC)
2.1. Une population hétérogène
2.2. Phénotype
2.3. Fonctions
2.4. L’expansion des MDSC
2.5. La plasticité cellulaire des MDSC
Objectifs
1. Le changement de vision du PNN
2. Le PNN protecteur ou délétère dans le tissu pulmonaire?
3. Le rôle du PNN en tant que partenaire de la réponse immunitaire adaptative contre les mycobactéries
3.1. Coopération avec les CD
3.2. Production de chimiokines / cytokines
4. Les PNN régulateurs
5. L’IL-17A et le recrutement des PNN
6. Les MDSC dans les infections mycobactériennes
7. Objectifs de la thèse
Résultats
A. Définition du recrutement en PNN dans le parenchyme et la lumière pulmonaire suite à une infection par mycobactéries
Article n°1
B. Communications cellulaires entre les PNN et les autres cellules de l’immunité: les CD et les LcT
Article n°2
C. Identification d’une autre population cellulaire phéno-typiquement proche des PNN
1. Introduction
2. Matériels et méthodes
2.1. Marquages cellulaires
2.2. Test de prolifération cellulaire
3. Résultats
3.1. Caractérisation phénotypique et recrutement de cellules myéloïdes Ly-6Gdifférentes des PNN
3.2. Impact des récepteurs IL-17RA et IFN-R sur le recrutement des cellules myéloïdes Ly-6G-
3.3. Caractérisation fonctionnelle des cellules myéloïdes Ly-6G-
4. Discussion et perspectives
Discussion
Conclusion
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