Brilliant glyconanocapsules for trapping of bacteria

Nanoprecipitation of miglyol into droplets surrounded by a functional glycopolymer generates nanocapsules of biointerest. Fluorophores are trapped in situ or post-grafted onto the crosslinked polymer shell for efficient imaging. The resulting colloids induce aggregation of bacteria through strong specific interactions and promote their facile removal

Crohn's disease adherent-invasive Escherichia coli colonize and induce strong gut inflammation in transgenic mice expressing human CEACAM

Abnormal expression of CEACAM6 is observed at the apical surface of the ileal epithelium in Crohn's disease (CD) patients, and CD ileal lesions are colonized by pathogenic adherent-invasive Escherichia coli (AIEC). We investigated the ability of AIEC reference strain LF82 to colonize the intestinal mucosa and to induce inflammation in CEABAC10 transgenic mice expressing human CEACAMs. AIEC LF82 virulent bacteria, but not nonpathogenic E. coli K-12, were able to persist in the gut of CEABAC10 transgenic mice and to induce severe colitis with reduced survival rate, marked weight loss, increased rectal bleeding, presence of erosive lesions, mucosal inflammation, and increased proinflammatory cytokine expression. The colitis depended on type 1 pili expression by AIEC bacteria and on intestinal CEACAM expression because no sign of colitis was observed in transgenic mice infected with type 1 pili–negative LF82-ΔfimH isogenic mutant or in wild-type mice infected with AIEC LF82 bacteria. These findings strongly support the hypothesis that in CD patients having an abnormal intestinal expression of CEACAM6, AIEC bacteria via type 1 pili expression can colonize the intestinal mucosa and induce gut inflammation. Thus, targeting AIEC adhesion to gut mucosa represents a new strategy for clinicians to prevent and/or to treat ileal CD

Développement d'outils prophylactiques ou thérapeutiques ciblant les Escherichia coli adhérents et invasifs dans le contexte de la Maladie de Crohn

International audienceExploration de différentes stratégies ciblant les AIEC : stratégie probiotique, inhibiteurs de sialidases bactérienne

Prophylactic and therapeutic strategies to limit Adherent-Invasive Escherichia coli (AIEC) in the digestive tract in the context of Chron's disease

La maladie de Crohn (MC) est une maladie inflammatoire chronique du tube digestif caractérisée par un état d’hyperactivation du système immunitaire intestinal. Les données cliniques et expérimentales montrent que l’étiologie de la MC serait une réponse immunitaire aberrante à des facteurs environnementaux et/ou infectieux chez un hôte génétiquement prédisposé. Les patients atteints de MC présentent une perméabilité intestinale anormalement élevée pouvant expliquer la stimulation du système immunitaire intestinal par les bactéries et antigènes du microbiote. La muqueuse iléale des patients atteints de MC est anormalement colonisée par des souches de Escherichia coli ayant la propriété d’adhérer et d’envahir les cellules épithéliales intestinales, de survivre et de se multiplier dans les macrophages en entraînant la sécrétion de TNF-α (Tumor Necrosis Factor-alpha). Un pathovar de E. coli associé à la MC et dénommé AIEC pour « Adherent-Invasive E. coli » a été défini. Les souches AIEC adhérent via l’adhésine FimH des pili de type 1 aux résidus mannose de la glycoprotéine CEACAM6, anormalement exprimée au niveau de l’épithélium iléal des patients atteints de MC. Au cours de la maladie, l’inflammation intestinale peut être contrôlée par les traitements médicamenteux ou la chirurgie sans pour autant obtenir de rémission complète et définitive.Le but du travail était d’analyser les conséquences de l’infection par des bactéries AIEC in vivo dans un modèle murin reproduisant l’interaction AIEC/CEACAM6 et de proposer des stratégies pour éliminer ces bactéries de l’intestin. Nous avons montré que les AIEC avaient la capacité d’altérer la fonction de barrière de l’épithélium intestinal chez des souris transgéniques CEABAC10 exprimant CEACAM6. Cette altération est associée à une forte induction de l’expression de la protéine de jonction Claudine-2, comme observée chez les patients atteints de MC. Nous avons ensuite démontré que la levure S. cerevisiae CNCM I-3856 et des produits de levures étaient capables de maintenir l’intégrité de la barrière intestinale des souris en prévenant la colonisation du tractus digestif par les bactéries AIEC. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés au développement de nouvelles molécules antagonistes de l’adhésine FimH. Les thiazolylaminomannosides ont montré un puissant effet inhibiteur de l’adhésion des bactéries AIEC à des cellules épithéliales intestinales. Les heptyl-mannosides sont également de puissants inhibiteurs de l’adhésion des AIEC et leur présentation en multivalence sur des corps polymériques ou des cyclodextrines potentialisent l’effet anti-adhésif. De manière intéressante, certains heptyl-mannosides diminuent fortement la colonisation de l’intestin par les bactéries AIEC et préviennent la colite chez des souris CEABAC10. Toutefois, la multivalence n’apporte pas d’efficacité supplémentaire dans ce contexte. En conclusion, deux stratégies anti-adhésives ont été étudiées : les levures et les mannosides. Elles pourraient être proposées aux patients atteints de MC fortement colonisés par les AIEC afin d’éliminer ces bactéries du tractus digestif pour espérer diminuer l’inflammation. Les perspectives à ce travail seront la mise au point de techniques de détection simples et rapides des personnes colonisées ou susceptibles d’être colonisées par ces souches de E. coli pour cibler la population à traiter par les probiotiques levures et les molécules anti-adhésives.Crohn’s disease (CD) is an inflammatory bowel disease (IBD) with a multifactorial etiology, resulting from an exacerbated inflammatory response to intestinal microbes and/or microbial components in genetically susceptible hosts. CD patients present an increased intestinal permeability which can favor the overstimulation of the intestinal immune system by bacteria or antigens from microbiota. Ileal mucosa from CD patients is abnormally colonized by Escherichia coli strains sharing the ability to adhere to and to invade intestinal epithelial cells, to survive and to replicate within macrophages, inducing high secretion of TNF-α (Tumor Necrosis Factor-). These strains associated with CD are grouped in a pathovar of E. coli named AIEC for « Adherent-Invasive E. coli ». AIEC bacteria adhere via the adhesin FimH localized at the tip of the type 1 pili, to mannose residues exposed on the glycoprotein CEACAM6 abnormally expressed at the ileal mucosa of CD patients. Currently, intestinal inflammation can be controlled with drugs or intestinal surgery but total remission cannot be yet achieved. The aim of the present work was to investigate consequences of AIEC infection in a murine model mimicking the AIEC/CEACAM6 interaction and to test different strategies to eradicate these bacteria from the gut. We showed that AIEC bacteria altered barrier function of the intestinal epithelium in transgenic CEABAC10 mice expressing human CEACAM6. The overexpression of the pore-forming tight junction protein claudin-2 was correlated with the increase intestinal permeability, as observed in CD patients. We demonstrated that the yeast strain S. cerevisiae CNCM I-3856, as well as some yeast products, were able to prevent increase of intestinal permeability in decreasing AIEC gut colonization. In a second part, we investigated another strategy targeting AIEC bacteria using antagonists to FimH adhesin. Thiazolylaminomannosides molecules exerted a strong inhibitory effect on the ability of AIEC bacteria to adhere to intestinal epithelial cells. Heptyl-mannosides (HM) also shared high inhibitory properties in vitro and their efficacy can be potentiated when HM are harbored in multiple copies on polymeric or cyclodextrin cores. Interestingly, some HM molecules strongly decreased AIEC gut colonization and the signs of colitis in vivo, in AIEC LF82-infected CEABAC10 mice. In that context, multivalency did not improve inhibitors efficacy.To conclude, two different strategies were studied: probiotic yeasts and anti-adhesive mannosides. These treatments should be proposed in CD patients highly colonized by AIEC bacteria in order to eliminate these bacteria from the gut and to decrease intestinal inflammation. Future works will focus on the development of quick and easy detection methods to determine people colonized or susceptible to be colonized by AIEC bacteria to treat this subpopulation of CD patients

Cooperation between symbiotic bacteria and pathobionts in the intestine?

International audienceCooperation between symbiotic bacteria and pathobionts in the intestine

Stratégies prophylactiques et thérapeutiques visant à limiter les Escherichia coli Adhérents-Invasifs (AIEC) du tractus digestif dans le contexte de la maladie de Crohn

Crohn's disease (CD) is a chronic inflammatory disease of the digestive tract characterised by hyperactivation of the intestinal immune system. Clinical and experimental evidence suggests that CD is caused by an aberrant immune response to environmental and/or infectious factors in a genetically predisposed host. Patients with CD have abnormally high intestinal permeability, which may explain the stimulation of the intestinal immune system by bacteria and antigens from the microbiota. The ileal mucosa of patients with CD is abnormally colonised by strains of Escherichia coli with the ability to adhere to and invade intestinal epithelial cells, survive and multiply in macrophages, causing the secretion of TNF-α (Tumor Necrosis Factor-alpha). A pathovar of E. coli associated with CD and called AIEC for ‘Adherent-Invasive E. coli’ has been defined. AIEC strains adhere via the type 1 pili adhesin FimH to the mannose residues of the glycoprotein CEACAM6, which is abnormally expressed in the ileal epithelium of patients with CD. During the course of the disease, intestinal inflammation can be controlled by drug treatment or surgery, without however achieving complete and definitive remission. The aim of our work was to analyse the consequences of infection by AIEC bacteria in vivo in a mouse model reproducing the AIEC/CEACAM6 interaction and to propose strategies for eliminating these bacteria from the intestine. We showed that AIEC were capable of altering the barrier function of the intestinal epithelium in CEABAC10 transgenic mice expressing CEACAM6. This alteration is associated with a strong induction of Claudin-2 junction protein expression, as observed in CD patients. We then demonstrated that the yeast S. cerevisiae CNCM I-3856 and yeast products were capable of maintaining the integrity of the intestinal barrier in mice by preventing colonisation of the digestive tract by AIEC bacteria. In the second part, we focused on the development of new molecules that antagonise the FimH adhesin. Thiazolylaminomannosides have shown a powerful inhibitory effect on the adhesion of AIEC bacteria to intestinal epithelial cells. Heptyl-mannosides are also powerful inhibitors of AIEC adhesion and their multivalent presentation on polymeric bodies or cyclodextrins potentiates the anti-adhesion effect. Interestingly, certain heptyl-mannosides strongly reduce colonisation of the intestine by AIEC bacteria and prevent colitis in CEABAC10 mice. However, multivalency does not provide any additional efficacy in this context. In conclusion, two anti-adhesive strategies were studied: yeasts and mannosides. They could be offered to CD patients heavily colonised by AIEC in order to eliminate these bacteria from the digestive tract, with the hope of reducing inflammation. The prospects for this work will be the development of simple and rapid detection techniques for people colonised or likely to be colonised by these E. coli strains, in order to target the population to be treated with yeast probiotics and anti-adhesive molecules.La maladie de Crohn (MC) est une maladie inflammatoire chronique du tube digestif caractérisée par un état d’hyperactivation du système immunitaire intestinal. Les données cliniques et expérimentales montrent que l’étiologie de la MC serait une réponse immunitaire aberrante à des facteurs environnementaux et/ou infectieux chez un hôte génétiquement prédisposé. Les patients atteints de MC présentent une perméabilité intestinale anormalement élevée pouvant expliquer la stimulation du système immunitaire intestinal par les bactéries et antigènes du microbiote. La muqueuse iléale des patients atteints de MC est anormalement colonisée par des souches de Escherichia coli ayant la propriété d’adhérer et d’envahir les cellules épithéliales intestinales, de survivre et de se multiplier dans les macrophages en entraînant la sécrétion de TNF-α (Tumor Necrosis Factor-alpha). Un pathovar de E. coli associé à la MC et dénommé AIEC pour « Adherent-Invasive E. coli » a été défini. Les souches AIEC adhérent via l’adhésine FimH des pili de type 1 aux résidus mannose de la glycoprotéine CEACAM6, anormalement exprimée au niveau de l’épithélium iléal des patients atteints de MC. Au cours de la maladie, l’inflammation intestinale peut être contrôlée par les traitements médicamenteux ou la chirurgie sans pour autant obtenir de rémission complète et définitive.Le but du travail était d’analyser les conséquences de l’infection par des bactéries AIEC in vivo dans un modèle murin reproduisant l’interaction AIEC/CEACAM6 et de proposer des stratégies pour éliminer ces bactéries de l’intestin. Nous avons montré que les AIEC avaient la capacité d’altérer la fonction de barrière de l’épithélium intestinal chez des souris transgéniques CEABAC10 exprimant CEACAM6. Cette altération est associée à une forte induction de l’expression de la protéine de jonction Claudine-2, comme observée chez les patients atteints de MC. Nous avons ensuite démontré que la levure S. cerevisiae CNCM I-3856 et des produits de levures étaient capables de maintenir l’intégrité de la barrière intestinale des souris en prévenant la colonisation du tractus digestif par les bactéries AIEC. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés au développement de nouvelles molécules antagonistes de l’adhésine FimH. Les thiazolylaminomannosides ont montré un puissant effet inhibiteur de l’adhésion des bactéries AIEC à des cellules épithéliales intestinales. Les heptyl-mannosides sont également de puissants inhibiteurs de l’adhésion des AIEC et leur présentation en multivalence sur des corps polymériques ou des cyclodextrines potentialisent l’effet anti-adhésif. De manière intéressante, certains heptyl-mannosides diminuent fortement la colonisation de l’intestin par les bactéries AIEC et préviennent la colite chez des souris CEABAC10. Toutefois, la multivalence n’apporte pas d’efficacité supplémentaire dans ce contexte. En conclusion, deux stratégies anti-adhésives ont été étudiées : les levures et les mannosides. Elles pourraient être proposées aux patients atteints de MC fortement colonisés par les AIEC afin d’éliminer ces bactéries du tractus digestif pour espérer diminuer l’inflammation. Les perspectives à ce travail seront la mise au point de techniques de détection simples et rapides des personnes colonisées ou susceptibles d’être colonisées par ces souches de E. coli pour cibler la population à traiter par les probiotiques levures et les molécules anti-adhésives

EPIGENETIC MASTER REGULATORS HDAC1 AND HDAC5 CONTROL PATHOBIONT ENTEROBACTERIA COLONIZATION IN ILEAL MUCOSA IN CROHN’S DISEASE PATIENTS

International audienceAdherent-invasive Escherichia coli (AIEC) pathotype abnormally colonizes the ileal mucosa of Crohn’s disease (CD) patients. AIEC bacteria contribute to the induction and/or maintenance of the intestinal inflammation characteristic of CD. The aim of this study was to investigate whether histone deacetylases (HDAC) in intestinal epithelial cells regulate Enterobacteria and AIEC encroachment to intestinal mucosa. We show that global level of acetylated histone H3 is higher in patients colonized by AIEC bacteria compared to patients non-colonized by Enterobacteria and that HDAC inhibition-mediated H3 hyperacetylation promotes the entry of AIEC bacteria within intestinal cells. Specific silencing of HDAC1 and HDAC5 resulted in opposite effects: more bacteria entered cells silenced for HDAC1, while less invasive bacteria were numbered in HDAC5-silenced cells. These data were confirmed in mouse models and in a large cohort of CD patients, where we observed that HDAC1 and HDAC5 expression levels respectively correlated negatively and positively to Enterobacteria load associated to ileal mucosa. Together, these results support the role of HDAC in the interaction between Enterobacteria and intestinal mucosa in CD patients. These data are of interest to better understand the molecular mechanisms leading to AIEC colonization in CD patients and to bring to light new therapeutic targets

EPIGENETIC MASTER REGULATORS HDAC1 AND HDAC5 CONTROL PATHOBIONT ENTEROBACTERIA COLONIZATION IN ILEAL MUCOSA IN CROHN’S DISEASE PATIENTS

International audienceAdherent-invasive Escherichia coli (AIEC) pathotype abnormally colonizes the ileal mucosa of Crohn’s disease (CD) patients. AIEC bacteria contribute to the induction and/or maintenance of the intestinal inflammation characteristic of CD. The aim of this study was to investigate whether histone deacetylases (HDAC) in intestinal epithelial cells regulate Enterobacteria and AIEC encroachment to intestinal mucosa. We show that global level of acetylated histone H3 is higher in patients colonized by AIEC bacteria compared to patients non-colonized by Enterobacteria and that HDAC inhibition-mediated H3 hyperacetylation promotes the entry of AIEC bacteria within intestinal cells. Specific silencing of HDAC1 and HDAC5 resulted in opposite effects: more bacteria entered cells silenced for HDAC1, while less invasive bacteria were numbered in HDAC5-silenced cells. These data were confirmed in mouse models and in a large cohort of CD patients, where we observed that HDAC1 and HDAC5 expression levels respectively correlated negatively and positively to Enterobacteria load associated to ileal mucosa. Together, these results support the role of HDAC in the interaction between Enterobacteria and intestinal mucosa in CD patients. These data are of interest to better understand the molecular mechanisms leading to AIEC colonization in CD patients and to bring to light new therapeutic targets

Élaboration d'une formulation combinant souches probiotiques et extraits végétaux ciblant les souches « Adherent-Invasive Escherichia coli » (AIEC) associées à la maladie de Crohn

International audienceIntroductionUne colonisation anormale de la muqueuse iléale par des Escherichia coli adhérents/invasifs (AIEC) a été observée chez les patients atteints de la maladie de Crohn (MC). A ce jour, il n'existe aucun traitement curatif pour cette maladie, soulignant la nécessité de développer de nouvelles thérapies ciblant les causes de l'inflammation, notamment le microbiote intestinal et plus spécifiquement les AIEC. L'objectif de ce travail est de réaliser un criblage in vitro de souches probiotiques et d’extraits végétaux afin d'évaluer leur potentiel d'anti-virulence vis-à-vis des AIEC.Matériels et méthodesUn criblage de 17 bactéries (Bifidobactéries et Lactobacilles) et 3 extraits végétaux a été réalisé. L’impact des souches/extraits sur la croissance de la souche AIEC de référence LF82 a été étudié par mesure d’absorbance ou dénombrement direct. Des cellules Caco-2/TC7 ont été incubées avec les souches/extraits et infectées avec la souche LF82 afin de doser par ELISA la sécrétion d’IL-8 par les cellules et de déterminer le niveau d’adhésion de la souche LF82 aux cellules. La résistance électrique trans-épithéliale (TEER) a été analysée pendant 24h sur cellules T84 infectées par la souche LF82 et incubées avec les souches/extraits. Enfin, l’activité anti-microbienne des surnageants de culture des souches probiotiques a été évaluée (méthode de diffusion en puits d’agar), ainsi que la capacité des surnageants à prévenir la sécrétion d’IL-8 par les TC7 suite à l’infection.Résultats, discussion et conclusionLes résultats ont mis en évidence le potentiel de 9 Lactobacilles et 3 Bifidobactéries pour prévenir la sécrétion d’IL-8 ou diminuer l’adhésion de la souche LF82 aux cellules TC7. Les 3 extraits ainsi que 2 souches de Lactobacilles ont réduit la croissance bactérienne. Les surnageants de culture de 3 souches ont également montré une activité anti-microbienne vis-à-vis de LF82. Des données préliminaires ont montré un rôle protecteur de certaines souches et extraits vis-à-vis de la chute de TEER induite par l’infection bactérienne. La suite de ces travaux consistera à analyser l’effet combiné de souches/extraits dans ces mêmes modèles in vitro. La combinaison la plus prometteuse sera évaluée dans un modèle murin de MC en l'associant ou non à de l'activité physique