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Financement "Nouveau Chercheur 2015" par la région Auvergne-Rhône-Alpes et le FEDER


Titre du projet :

Développement de nouveaux outils pharmacologiques pour le traitement des douleurs viscérales d’origine colique

Mots-clés : Hypersensibilité viscérale d’origine colique (HSVC) ; Toll-Like Recepteur (TLR) ; Canaux calciques ; Calcitonin gene-related peptide (CGRP).



Résumé du projet : Les douleurs chroniques coliques se caractérisent par une sensation désagréable diffuse et irradiante liée à un phénomène d’hypersensibilité et sont associées à une déficience motrice influencée par l’état psychologique. Cette hypersensibilité viscérale d’origine colique (HSVC) peut être d’origine inflammatoire, avec en France, 200 000 personnes souffrant de maladie inflammatoire chronique de l’intestin (MICI) et 4000 à 5000 nouveaux cas apparaissant chaque année. Elle peut également être non inflammatoire et de mécanisme physiopathologique inconnu. C’est le cas du syndrome de l’intestin irritable (SII), qui est l’une des affections les plus fréquemment rencontrées en gastroentérologie dont la prévalence globale est estimée autour de 10% à 15% en Europe et aux États-Unis. Face à ces pathologies douloureuses, les cliniciens utilisent encore des traitements empiriques, malgré leurs effets indésirables et leur manque d’efficacité probante. La thérapeutique médicamenteuse de la douleur chronique notamment celle d’origine viscérale n’a pas connu d’évolution conceptuelle récente. Le besoin d’innovation, avec notamment la détermination de nouvelles cibles pharmacologiques, est donc important. Cependant, pour mettre en évidence l’intérêt de la modulation de telles cibles, il est crucial de mieux comprendre leurs fonctions et donc les mécanismes physiopathologiques impliqués.

    Il est admis que le SII serait la conséquence de dérégulations d’un ou plusieurs mécanisme(s) à la fois au niveau périphérique et central. Au niveau périphérique, plusieurs mécanismes sont suspectés : modification de la motricité, implication du microbiote et de l’alimentation, micro-inflammation de la muqueuse et implication du système immunitaire. Au niveau central, des perturbations psychologiques (stress, anxiété ou dépression) pourraient être à l’origine ou pourraient aggraver l'hypersensibilité viscérale observée chez les patients atteints du SII.

     Ce projet de recherche s’orientera sur les mécanismes périphériques liés à la présence d’une inflammation intestinale à bas bruit chez les patients SII. En effet, il a été observé chez les patients présentant de sévères douleurs abdominales, un dérèglement du système immunitaire qui peut être la cause de cette micro-inflammation. Mon objectif sera de clarifier le lien entre ce désordre inflammatoire et le développement d’une HSVC afin de proposer de nouvelles cibles pharmacologiques du traitement de la douleur viscérale associée au SII. Le premier axe de ce projet de recherche est basé sur le développement et la caractérisation de nouveaux modèles animaux du SII. Par la suite, trois nouvelles stratégies thérapeutiques seront alors proposées et développées :

L’impact de la modulation pharmacologique de l’inflammation intestinale en ciblant les canaux calciques et en particulier les sous-unités α2δ de ces canaux.

L’impact de la modulation pharmacologique de nouvelles cibles protéiques : modulation pharmacologique de la réponse immunitaire innée en ciblant les récepteurs Toll-like (TLRs) ou leurs voies de signalisation.

Le développement de nouveaux analgésiques avec un double mécanisme d'action: l'antagoniste des récepteurs du peptide lié au gène de la calcitonine (Calcitonin gene-related peptide - CGRP) et l'inhibition de la recapture de monoamine.



Rapport final concernant la thèse se rapportant à ce projet (Geoffroy Mallaret)

 

Geoffroy Mallaret a effectué sa thèse au laboratoire de Pharmacologie Fondamentale et Clinique de la Douleur de l’UMR 1107 INSERM NeuroDOL / Université Clermont Auvergne du 1er Octobre 2016 au 31 septembre 2019, sous la direction du Pr Denis Ardid et co-encadré par le Dr Frécéric Carvalho. Son travail était inclus dans un projet de recherche qui avait été financé par la Région Auvergne suite à un appel à projet « Nouveau Chercheur » obtenu en 2016.

Sa soutenance de thèse a eu lieu le 3 Décembre 2019 et est intitulée :

Implication du Toll-Like Receptor 5 dans l’axe cerveau-intestin-microbiote :

Nouvelles pistes pharmacologiques pour le traitement des douleurs

abdominales chroniques et des comorbidités associées

 

La composition de son jury est le suivant :

                Rapporteurs :        Dr. Nicolas CENAC, Université Paul Sabatier, IRSD, Inserm U1220, Toulouse

                                              Dr. Malvyne ROLLI-DERKINDEREN, Institut du thorax IRS, UMR 1235 TENS,

                                              Pr. Sabine ROMAN Hospices civils de Lyon, CHU de Lyon, Lyon

        Membres :          Pr. Monique Alric, UCA, MEDIS, UMR 454, Clermont-Ferrand

           Pr. Denis ARDID, UCA, NeuroDol, Inserm 1107, Clermont-Ferrand

           Dr. Frédéric CARVALHO, UCA, NeuroDol, Inserm 1107, Clermont-Ferrand

 

Travail de thèse :

Les douleurs abdominales chroniques sont un motif récurent de consultation en service de Gastroentérologie. Cependant, les traitements actuels présentent peu d’efficacités thérapeutiques. Ces douleurs sont principalement associées à deux pathologies gastro-intestinales : le syndrome de l’intestin irritable (SII) et les maladies inflammatoires coliques de l’intestin (MICI), en particulier lors des périodes de rémission. Il existe une étiologie commune concernant ces douleurs chroniques associées à ces deux pathologies intestinales, notamment l’hypersensibilité viscérale d’origine colique (HSVC). Plusieurs mécanismes peuvent être responsables de cette HSVC comme un dysbiose intestinale, une dérégulation de l’axe hypothalamo-cortico-surrénalien (HPA) ou encore une activation immunitaire anormale. Des altérations de l’axe cerveau/intestin/microbiote ont été décrites pour chacun des types de pathologies, correspondant, au niveau central, à des troubles cognitifs, un phénotype anxio-dépressif et au niveau intestinal à des altérations du transit et de la perméabilité intestinale, une inflammation à bas bruit, reflétant notamment un dérèglement du système immunitaire inné, ainsi qu’une étiologie infectieuse et une dysbiose touchant le microbiote intestinal.

Les objectifs de ce travail de thèse étaient tout d’abord d’évaluer l’expression des Toll-like receptors (TLR) au niveau de la muqueuse colique, sur un modèle animal présentant une HSVC, le modèle de séparation maternelle (NMS). Les événements délétères pendant l’enfance (Early adverse life event - EALE) sont des expériences traumatisantes vécues en bas âges, comme la violence physique ou sexuelle, ou encore la perte d’un parent, ainsi que des relations délétères avec le tuteur principal. Ces événements peuvent, à l’âge adulte, induire un large éventail de troubles médicaux chroniques, y compris le SII. En effet, plusieurs études font état d’une augmentation de la prévalence du SII en cas de EALE. Il est possible de transposer de telles observations cliniques sur des modèles d’études animaux en préclinique, par exemple, en utilisant le modèle animal de NMS. Il a été constaté une augmentation de l’expression du gène codant la protéine TLR5 au niveau des entérocytes seulement chez les animaux NMS présentant une HSVC, ainsi qu’une augmentation de la perméabilité intestinale et une dysbiose intestinale chez ces mêmes animaux.

Le deuxième objectif de ce travail concerne le concept émergent d’axe cerveau-intestin-microbiote, suggérant un continuum physiopathologique entre la dysbiose ou l’infection intestinale et un ensemble de troubles neuropsychiatriques. Pour réaliser cet objectif, il fut évalué l’impact de la suppression du TLR5 à l’aide de souris TLR5KO sur les comportements anxieux, dépressifs et cognitifs, et examiné le mécanisme impliqué, comme la réponse de l’axe HPA à la suite du stress aigu, les changements dans l’expression des cytokines dans certaines structures cérébrales (amygdale, hippocampe et cortex préfrontal) et/ou le rôle du microbiote intestinal.

Ce travail de thèse a permis tout d’abord d’établir un lien entre l’hyperperméabilité intestinale, l’HSVC, les modifications du microbiote intestinal et l’expression des différents TLRs au niveau de l’épithélium colique d’animaux modèles de SII non inflammatoire. Il a permis également d’étudier l’implication du récepteur TLR5 dans les comportements associés à l’anxiété, comorbidité majeure de l’HSVC. Ainsi, le récepteur TLR5 pourrait représenter une cible pharmacologique potentielle pour le traitement de l’HSVC associée aux pathologies gastro-intestinales que sont le SII et les MICI en période de rémission.

  

Conclusion générale du travail de thèse :

Ce travail de thèse, permettant la publication potentielle de deux études, a permis tout d’abord d’établir un lien entre l’hyperperméabilité intestinale, l’HSVC, les modifications du microbiote intestinal et l’expression des différents TLR au niveau de l’épithélium colique d’animaux modèles de SII non inflammatoire. Nos données montrent une augmentation de l’expression de TLR5 au niveau de l’épithélium colique corrélée à l’HSVC. Une meilleure caractérisation de l’expression de ce récepteur ainsi que l’impact de son inhibition sur la sensibilité colique sont maintenant nécessaires pour valider si oui ou non TLR5 représente une nouvelle cible thérapeutique potentielle dans le traitement des douleurs viscérales associées à de l’HSVC. L’étude de l’implication de ce récepteur dans des contextes cliniques de douleurs viscérales est également nécessaire pour conclure.

A notre connaissance, notre deuxième étude est la première étudiant l’implication du récepteur TLR5 dans les comportements associés à l’anxiété. Contre toutes attentes, les animaux TLR5KO possèdent un phénotype hypoanxieux dans notre contexte, ce qui est pour le moins inattendu compte tenue de la littérature présente actuellement sur le sujet concernant l’implication des autres TLR dans les mécanismes de l’anxiété. Notre hypothèse concerne une implication du microbiote intestinal dans ces mécanismes induisant de l’hypoanxiété en comparaison aux animaux contrôles, bien qu’on ne puisse pas exclure l’implication du récepteur TLR5 au niveau supra-spinal. Plusieurs expériences sont ainsi encore nécessaires pour pouvoir conclure quant à l’implication du TLR5 dans ce phénotype d’hypoanxiété.

Ainsi, ce travail de thèse a permis de travailler d’une part sur la physiologie intestinale associée à l’HSVC mais également sur le comportement animal et l’ensemble des troubles centraux associés, rentrant ainsi dans une thématique d’étude importante de nos jours, l’axe cerveau-intestin-microbiote.

 

 Contributions scientifiques

 

Liste des publications :

 

Publication #1 :

Involvement of the Toll-Like Receptor 5 on mouse colonic hypersensitivity induced by neonatal maternal separation

Mallaret G, Lashermes A, Meleine M, Boudieu L, Chassaing B, Gewirtz AT, Ardid D, Carvalho FA

En cours de soumission

 

Publication #2 :

Specific decreased of basal anxiety level in tlr5 knock out mice

Hamieh AM*, Mallaret G*, Meleine M, Lashermes A, Roumeau S, Boudieu L, Barbier J1, Aissouni Y, Ardid D, Gewirtz AT, Carvalho FA, Marchand F

* This authors equally contributed to this work.

En cours de soumission

 

Liste des communications affichées :

 

Involvement of the Toll-Like Receptor 5 on mouse colonic hypersensitivity induced by neonatal maternal separation

Geoffroy MALLARET, Amandine LASHERMES, Mathieu MELEINE, Ludivine BOUDIEU, Denis ARDID & Frédéric A. CARVALHO

FNM 2018 3rd Meeting of the Federation of Neurogastroenterology & Motility ,29 August-1 September 2018 RAI Convention center Amsterdam

 

Implication du Toll-like récepteur 5 dans l’hypersensibilité colique induite par séparation maternelle

Geoffroy MALLARET, Amandine LASHERMES, Mathieu MELEINE, Ludivine BOUDIEU, Agathe GELOT Denis ARDID & Frédéric A. CARVALHO

Journées de l’Ecole Doctorale des Sciences de la vie JED, santé, agronomie et environnement 2019

 

Therapeutic approach for gut hyperpermeability using potential probiotic bacteria

Célia CHAMIGNON1,2, Elsa JACOUTON2, Geoffroy MALLARET3, Frédéric A. CARVALHO3, Pierre-Yves MOUSSET1, Philippe LANGELLA2, Sophie LAFAY1, Luis BERMUDEZ-HUMARAN2

1INDIGO Therapeutics, Paris, France ; 2ProbiHôte, MICALIS Institute, INRA, Jouy-en-Josas, France ; 3NEURO-DOL, INSERM, Clermont-Ferrand, France

19th International Scientific Conference Probiotics, Prebiotics, gut microbiota and health June 17 to June 20, 2019, Prague

 




2020

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