Étude des microbiotes endogènes et exogènes de patients atteints de maladie respiratoire chronique

Abstract

Du pôle nord au fin fond des océans jusque dans l’atmosphère, des microorganismes, qui nous ont précédé pour certain il y a des milliards d’années, ont été identifiés. L’avènement des technologies de séquençage haut débit (NGS) a facilité la découverte et l’étude de ces communautés microbiennes issues de divers milieux, dont le corps humain. Ainsi, le corps humain apparait composé de dix fois plus de microorganismes que de ses propres cellules. Le microbiote intestinal, de biomasse importante, est l’un des plus étudiés. En revanche, les études portant sur le microbiote pulmonaire n’en sont qu’à leurs prémisses, en particuliers dans le cadre de maladies respiratoires chroniques (MRC). Alors que les poumons étaient jusque très récemment considérés comme stériles, ils s’avèrent être composés d’une communauté poly-microbienne constituée de bactéries, de virus, de phages et de micromycètes. Dans le cas des MRC, comme l'asthme et la mucoviscidose étudiés dans ce travail, la composition du microbiote pulmonaire déterminée par NGS semble corrélée à l’évolution clinique des patients.Dans la mucoviscidose (maladie génétique la plus fréquente dans la population caucasienne) comme dans l’asthme (une pathologie multifactorielle attribuée à des facteurs environnementaux associés à une prédisposition génétique qui connait une prévalence en constante augmentation), les modifications en abondance et diversité (ou dysbiose) des communautés bactériennes (microbiote endogène) sont bien documentées. Cependant, l’étude du mycobiote endogène (des communautés de micromycètes au niveau pulmonaire) reste beaucoup moins réalisée. En effet, cette étude du mycobiote présente des défis méthodologiques inhérents à sa très faible biomasse, mais aussi à la structure même de la paroi des champignons.De plus, peu d’informations existent sur les relations entre ce microbiote pulmonaire endogène et celui de l’environnement immédiat des patients (microbiote exogène ou exposome), alors que cet exposome microbien en particulier fongique représente un facteur de risque connu de développement d’une MRC. L’étude de l’exposome microbien présente un challenge méthodologique, en termes d’échantillonnage et de caractérisation des communautés microbiennes qui sont aussi de faible biomasse.L’objectif de ce travail était dans un premier temps d’optimiser l’analyse du mycobiote, à partir de communautés artificielles de micromycètes depuis l’étape d’extraction jusqu’à la sélection des cibles les plus efficientes pour une approche de métagénomique ciblée appliquée à l’étude du mycobiote dans la mucoviscidose et l’asthme. Concernant l’étude de l’exposome microbien, l’évaluation d’un dispositif de recueil des microorganismes présents dans l’environnement intérieur des patients a fait l’objet d’un développement durant ce travail de thèse ; ceci afin de mettre à disposition de la communauté scientifique un outil optimisé et standardisé.Dans un second temps, les microbiotes et mycobiotes endogènes de patients atteints de mucoviscidose, caractérisés par NGS ont été analysés en prenant en compte l’état clinique des patients, notamment l’existence d’une exacerbation pulmonaire. En s’intéressant aux interactions interrègnes entre les bactéries et les micromycètes identifiés chez ces patients, des corrélations impliquant des genres fongiques connus comme pathogènes et pouvant être responsable de colonisation et/ou infections tel qu’Aspergillus, Scedosporium et Candida ont été mises en évidences. Ceci a permis pour la première fois de confirmer (à partir de nos données expérimentales) la place du mycobiome endogène dans le modèle écologique « Climax/Attack » adapté à la mucoviscidose. [...]