The impact of diet and microbes on B cell development and asthma

Details

Request a copy
Serval ID
serval:BIB_FFB213D9055E
Type
PhD thesis: a PhD thesis.
Collection
Publications
Institution
Title
The impact of diet and microbes on B cell development and asthma
Author(s)
Riva Erika
Director(s)
Nicod Laurent P.
Codirector(s)
Marsland Benjamin J.
Institution details
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Publication state
Accepted
Issued date
2018
Language
english
Abstract
Des micro-organismes non pathogènes colonisent la surface du corps de la plupart sinon de tous les mammifères. Ces micro-organismes jouent un rôle dans certaines fonctions physiologiques de leur hôte telles que la digestion ou l'immunité. En particulier, la dégradation de certains aliments, tels que les fibres alimentaires, par les bactéries intestinales produit des métabolites ayant un effet bénéfique pour l'homéostasie intestinale. De plus, ces métabolites peuvent passer dans la circulation sanguine et moduler le système immunitaire hors de l'intestin, comme dans les poumons, où cela a un effet protecteur contre le développement de l'asthme ou encore contre le virus de la grippe. Durant la vie néonatale, le développement de notre système immunitaire peut être affecté par de nombreux facteurs, dont le régime alimentaire et la colonisation par des micro-organismes. Dans la présente thèse, nous avons d'abord étudié l'effet d'un régime alimentaire riche en fibres durant la gestation et pendant la période néonatale sur la maturation du système immunitaire. Nous avons montré que les fibres alimentaires affectaient le système immunitaire dans les poumons des souriceaux. En particulier, nous avons observé une augmentation de la maturation des lymphocytes B, les cellules responsables de la production d'anticorps confèrent une protection contre les maladies infectieuses. Nous avons ensuite étudié l'influence des fibres alimentaires sur la différentiation de ces cellules dans le cadre de l'infection par le virus de la grippe. Chez la souris, nous avons montré que les fibres alimentaires augmentaient le nombre de cellules produisant des anticorps contre le virus dans les poumons. Des études ont montré que les souris « germ- free », soit non-colonisées par des micro-organismes, développaient une réponse allergique des voies aériennes plus forte que les souris normalement colonisées. Ce phénomène a été largement attribué à l'effet de la communauté bactérienne mais le rôle possible d'autres micro-organismes, tels que les champignons, n'a été jusqu'ici que peu étudié. Dans ce contexte, nous avons dans un dernier temps étudié l'importance des champignons intestinaux pour la réaction allergique des voies aériennes chez la souris. En utilisant un antifongique, nous avons montré que la perturbation de la communauté fongique pré-disposait à l'inflammation allergique, démontrant que les champignons jouaient un rôle dans la régulation du système immunitaire dans les voies respiratoires. En conclusion, nous avons montré que les fibres alimentaires influençaient la maturation des cellules immunitaires dans les poumons et que les champignons intestinaux jouaient un rôle dans le développement de l'asthme. Globalement, ces résultats ouvrent des portes au développement de nouvelles thérapies prenant en compte le régime alimentaire. 
--
Les mammifères sont colonisés par des microbes, dont des bactéries, des fungi et des virus, qui jouent un rôle dans de nombreuses fonctions physiologiques, tel que la réponse immunitaire. Ces microbes ont leur importance dans les tissus colonisés mais aussi pour des sites distants. On en trouve un exemple dans l'interaction entre l'intestin et les poumons (l'axe intestin-poumons), où les bactéries intestinales jouent un rôle. En effet, la digestion de certains aliments tels que les fibres par les bactéries produit des métabolites aux propriétés immuno-modulatrices, notamment des acides gras à chaîne courte. Ces métabolites ont la propriété de se disséminer systémiquement depuis l'intestin, de façon à altérer la réponse immunitaire dans les poumons. Chez la souris adulte, il a été montré que les fibres alimentaire et leurs dérivés métaboliques pouvaient protéger aussi bien contre l'asthme que contre le virus de la grippe. Toutefois, l'importance de ce phénomène durant la période périnatale n'est pas encore établie.
Jusqu'ici, les recherches sur les interactions entre l'intestin et les poumons se sont concentrées sur le rôle des bactéries alors que les implications possibles d'autres microbes tels que les fungi ont été largement ignorées. La présente thèse traite de l'impacte des fibres alimentaires et des fungi intestinaux sur le développement et la fonction du système immunitaire dans les poumons ainsi que de la réponse immunitaire lors d'affections des voies aériennes. Dans un premier temps, nous avons étudié l'impacte d'un régime alimentaires riche en fibres durant la période de gestation et la période périnatale sur le répertoire des cellules immunitaires dans la rate et les poumons, chez le souriceau. Nos résultats ont notamment montrés que les fibres alimentaires influençaient la maturation des lymphocytes B. Dans un second temps, nous avons démontré que les fibres alimentaires favorisent la différentiation des cellules produisant les anticorps et améliorent ainsi la réponse humorale spécifique au virus de la grippe. Dans un dernier temps, nous avons étudié le rôle des fungi intestinaux dans les maladies allergiques des voies aériennes. Nous avons montré que l'utilisation orale d'un traitement anti-fongique augmentait l'inflammation allergique dans les poumons. De plus, nous avons observé que ce traitement induisait une perturbation des communautés fongiques et bactériennes dans l'intestin. Nous avons ainsi démontré que les fungi jouaient un rôle dans la régulation de l'inflammation allergique dans les voies aériennes.
En conclusion, nous apportons de nouveaux éléments à la compréhension de l'axe intestin- poumons et mettons en évidence le rôle des fungi pour la régulation de l'immunité dans les voies aériennes.
--
Mammalian body harbors commensal microbes including bacteria, fungi and viruses, which serve many functions such as influencing host immune responses. The impact microbes have upon the immune system is not restricted to the local environment but is extended to peripheral sites thereby implicating interactions between mucosal tissues. A clear example is the cross-talk between gut and lung (gut-lung axis) where intestinal bacteria are key players. Indeed, gut bacteria are able to breakdown dietary components such as fibers into immune- modulatory metabolites such as short-chain fatty acids (SCFAs), which can disseminate systemically and alter airway immune responses. Evidence indicates that dietary fiber and SCFAs protect against allergie asthma and influenza infection in adult mice. However, the effect that dietary fiber exposure during pregnancy and the périnatal period has on immune maturation in offspring is yet to be fully defined.
To date, investigations on the gut-lung axis in airway diseases such as allergie asthma have focused on the rôle of bacteria whereas the possible importance of other microbes such as fungi has been neglected. This thesis is focused on the impact of dietary fiber and intestinal fungi on immune system maturation and functionality in respiratory diseases. In the first part, we assessed how dietary fiber exposure during gestational and périnatal period impacts on the repertoire of immune cells in spleen and lung of neonatal mice. We found that dietary fiber influences immune cell phenotypes, particularly the maturation of B cells. In the second part, we assessed the impact of dietary fibers on B cell development in the context of influenza infection. We demonstrated that dietary fibers and SCFAs butyrate boost the differentiation of antibody-producing cells and influenza specific antibody response. In the last part, we focused on gut fungi (also known as mycobiota) and their impact on allergie airway disease. We found that disruption of the gut mycobiota using oral anti-fungal treatment increases the magnitude of allergie airway inflammation in mice. In addition, this treatment resulted in the dysbiosis of both fungal and bacterial communities in the gut. Thus, we demonstrated that gut fungi play a rôle in the régulation of allergie airway inflammation, and we propose that the impact gut microbes have upon the airway immune responses cannot be reduced to the rôle of bacteria, but could resuit from interplay between bacteria and fungi. In conclusion, the results presented in this thesis provide new insights into how diet takes part in the gut-lung axis within the context of immune maturation, and point out gut fungi as regulators of allergie airway responses. Our work highlights the bénéficiai rôle that dietary fibers and gut microbes can play on airway immune responses, raising the possibility to develop dietary interventions and future therapies.

Create date
24/01/2019 11:39
Last modification date
20/08/2019 16:29
Usage data