Identification of biomarkers predictive of secondary arthritis in patients with inflammatory bowel disease (IBD)
Identification de biomarqueurs prédictifs de la survenue d'une arthrite chez le patients atteints de maladie inflammatoire chronique de l'intestin (MICI)
Abstract
Several pieces of evidence are in favor of a link between joint and gut inflammation including the high percentage of inflammatory bowel diseases (IBD) patients developing axial spondyloarthropathy (SpA) and the clinical success of cytokines-blocking therapies in both diseases. However, whether such co-occurrence is causative rather than correlative remains an open question. From a pathophysiological point of view, the lamina propria (lp) in the intestine is enriched in cells of type 3 immunity including TH17 cells and type 3 innate lymphoid cells (ILC3s). These cells play a homeostatic role in intestinal defense by acting as a firewall against extracellular pathogens but can lead to gut inflammation and possibly auto-immunity in case of excessive activation. Their IL-23-driven differentiation depends on the transcription factor RORγt which is repressed by the nuclear receptor PPARγ. As a consequence, PPARγ has emerged as a master regulator of the IL-17/TH17-ILC3 pathway and as it is also able to modulate the release of antimicrobial peptides, it is a possible key interactor between fecal microbiota and gut mucosa by regulating the local immune response and microbiota composition. To investigate the regulatory role of PPARγ in gut inflammation, independently from its overall metabolic impact on adipogenesis, we generated mice that are deficient for PPARγ in immune cells, namely PPARγ invalidation in RORγt expressing cells (RORγtcre+ PPARγfl/fl ). Using the DSS (dextran- sodium sulphate) colitis model, we failed to demonstrate any worsening of the disease nor increase in immune type 3 cell populations in the lp of PPARγ deficient mice. Such lack of effect was not modified by preliminary cell depletion with anti-CD3 antibody and was also observed in the expectedly more ILC3-dependent colitis model induced by anti-CD40 antibody injection. These data do not support a major role of PPARγ in type 3 immune cells during gut inflammation or alternatively that the underlying pathomechanisms poorly depend on type 3 immunity in these animal models. To search for biomarkers characteristic of axial SpA occurrence in IBD patients, we build the Floracrohn cohort to compare patients with Crohn's disease (CD) without joint inflammation, patients with axial SpA (SpA) without gut inflammation, patients with CD having developed axial SpA (CD+SpA) and non-diseased patients. Patients groups were mainly treated with anti-TNFα and were comparable in terms of smoking consumption. We confirmed that CD+SpA patients had more severe diseases and showed that bacterial microbiota was strongly influenced by CD over SpA with some emerging bacterial groups. In contrast, gut fungome was strongly influenced by SpA over CD with a decrease of certain fungi strain as a possible emerging signature of SpA in IBD patients. No distinct polymorphisms frequencies were found amongst the 23 studied in the IL-17/IL-23 pathways. The search for a specific fungome signature may be helpful to identify CD patients at risk of developing axial SpA and this could be completed by cytokines profiling currently under investigation.
De nombreuses données récentes suggèrent des liens entre les inflammations digestives et articulaires, dont le pourcentage élevé de patients avec une maladie inflammatoire chronique intestinale (MICI) développant une spondylarthropathie axiale (ax-SpA) et le succès clinique des biothérapies anti-cytokines dans ces 2 pathologies. On ignore cependant s'il s'agit d'un lien de causalité ou d'une co-existence entre les 2 maladies. D'un point de vue physiopathologique, la lamina propria (LP) de l'intestin contient une grande quantité de cellules de l'immunité de type 3 dont les lymphocytes TH17 et les cellules lymphoïdes innées de type 3 (ILC3s). Ces cellules jouent un rôle essentiel dans l'homéostasie intestinale en agissant comme un pare-feu contre les pathogènes extracellulaires mais peuvent générer une inflammation digestive voire de l'auto-immunité en cas d'activation excessive. Leur différenciation IL-23-dépendante est contrôlée par le facteur de transcription RORγt qui est lui-même réprimé par le récepteur nucléaire PPARγ. Ainsi, PPARγ est apparu comme un régulateur majeur de la voie IL-17/TH17-ILC3. Comme il est également capable de moduler la sécrétion de peptides antimicrobiens, il est un interacteur potentiel entre le microbiote fécal et la muqueuse digestive par sa capacité à réguler à la fois la réponse immune locale et la composition du microbiote. Pour étudier le rôle régulateur de PPARγ sur l'inflammation digestive, indépendamment de son impact métabolique général sur l'adipogénèse, nous avons généré des souris déficientes pour PPARγ dans les cellules immunitaires, i.e. une invalidation de PPARγ dans les cellules exprimant RORγt (RORγtcre+ PPARγfl/fl). En utilisant le modèle de colite induite par le DSS (sulfate de dextran sodique), nous n'avons pas montré d'aggravation de la maladie ni d'augmentation des cellules de l'immunité de type 3 dans la LP des souris déficientes en PPARγ. Cette absence d'effet n'a pas été modifiée par une déplétion cellulaire préalable par un anticorps anti-CD3 et a été reproduite dans le modèle de colite présumément plus ILC-3-dépendante induite par l'injection d'un anticorps anti-CD40. Ces résultats ne montrent pas un effet majeur de PPARγ sur les cellules de l'immunité innée de type 3 pendant l'inflammation digestive ou suggèrent que la réponse immune de type 3 n'est pas un mécanisme physiopathologique majeur dans les modèles animaux utilisés. Pour rechercher des biomarqueurs caractéristiques de l'apparition d'une ax-SpA chez les patients MICI, nous avons constitué la cohorte Floracrohn pour comparer des patients avec une maladie de Crohn (MC) sans inflammation articulaire, des patients avec une ax-SpA (SpA) sans inflammation digestive, des patients avec une MC ayant développé une ax-SpA (MC+SpA) et des patients non malades (contrôles). Les groupes de patients étaient majoritairement traités par des anti-TNFα et comparables en termes de consommation tabagique. Nous avons confirmé que les patients MC+SpA ont des maladies plus sévères et montré que le microbiote bactérien était plus fortement déséquilibré par la MC que par la ax-SpA avec l'émergence de quelques groupes bactériens. Au contraire, le fungome fécal était plus fortement déséquilibré par la ax-SpA que par la MC avec une diminution des certain genres comme une signature possible de l'apparition d'une ax-SpA chez les patients MC. Nous avons pas trouvé de différences parmi les 23 polymorphismes concernant les voies IL-17/IL-23 étudiées. La recherche d'une signature fungique spécifique pourrait être utile pour identifier les patients MC à risque de développer une ax-SpA, ce qui pourrait être complété par un profil cytokinique actuellement en cours d'évaluation.