Investigations of Irgm1 during experimental infections with «Mycobacterium avium paratuberculosis»

Introduction: Mycobacterium avium paratuberculosis (MAP) is the causative agent of a chronic granulomatous enteritis of ruminants called Johne's disease (JD). Crohn's disease (CD) is an inflammatory bowel disease of unknown etiology affecting humans. Due to histological similarities between the two conditions, it has been suggested that MAP could be responsible for a subset of cases of CD. Irgm1 (murine ortholog of IRGM, a CD susceptibility gene) has been linked to host defence against mycobacteria. Methods: In the first part of this work, we have attempted to study the immune response of the Irgm1-/- mouse to systemic infection with MAP. In the second part, we have attempted to use the Irgm1-/- mouse as a host susceptible to lead to significant pathology after intra-intestinal infection with MAP (a murine model of JD) and documented its response to therapeutics used in the care of patients with CD. Results: First, we have shown that mice deleted for Irgm1 have a major susceptibility to systemic MAP infection, with accelerated rate of death and uncontrolled bacterial replication. To explain this, we have identified a defect of Irgm1-/- macrophages in controlling the intracellular growth of MAP. We have also identified severe haematological abnormalities leading to their death. Second, we have devised a protocol for the surgical inoculation of ~ 109 MAP colony forming units (CFUs) in the jejunum of Irgm1-/- mice. After 1 and 2 months of infection, we have observed significant intestinal histopathological lesions resembling those seen in Johne's disease, including focal and transmural lympho-histiocytic infiltrates and mesenteric lymphadenopathy. Mice infected according to this protocol were submitted to: 1) a systemic treatment with methylprednisolone, which did not lead to increased mortality; and 2) a treatment with an anti-tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) antibody, which did not lead to uncontrolled MAP replication in the host.Conclusion: Irgm1-/- mice are markedly susceptible to systemic MAP infection. When inoculated with ~ 109 MAP CFUs in the lumen of the jejunum, they develop stable histological lesions resembling those of JD. Interestingly, treatments used in the cure of patients with CD did not have a deleterious effect.Titre du mémoire : Etude du rôle d'Irgm1 au cours d'infections expérimentales par Mycobacterium avium paratuberculosis Introduction : Mycobacterium avium paratuberculosis (MAP) est responsable d'une entérite chronique granulomateuse chez les ruminants, la maladie de Johne (ou paratuberculose). La maladie de Crohn est une maladie inflammatoire chronique du tube digestif d'étiologie indéterminée qui affecte les humains. Du fait de similarités histologiques entre les deux conditions, il a été suggéré que MAP pouvait être responsable de certains cas de maladie de Crohn. Irgm1 (orthologue murin de IRGM, un gène de susceptibilité à la maladie de Crohn), a été impliqué dans la réponse immunitaire contre les mycobactéries. Méthodes : Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié la réponse immunitaire de la souris Irgm1-/- au cours d'une infection systémique par MAP. Dans la second partie, nous avons cherché à utiliser la souris Irgm1-/- pour induire des lésions histologiques après infection intra-intestinale par MAP (réalisant un modèle murin de maladie de Johne), et avons documenté la réponse de ce modèle à des traitements utilisés chez les patients atteints de maladie de Crohn. Résultats : Nous avons montré que la souris Irgm1-/- présente une susceptibilité majeure à une infection systémique par MAP, avec mortalité accélérée et réplication bactérienne incontrôlée. Nous avons identifié un défaut des macrophages Irgm1-/- à contrôler la croissance intra-cellulaire de MAP. Nous avons aussi identifié des anomalies hématologiques expliquant leur mortalité accélérée. Dans un second temps, nous avons conçu un protocole consistant en l'injection par voie chirurgicale de ~ 109 unités formant colonies (UFC) de MAP au sein de la lumière du jéjunum de souris Irgm1-/-. Nous avons observé qu'à 1 et 2 mois post-infection, nous avions induit des lésions histologiques ressemblant à celles rencontrées dans la maladie de Johne, notamment des infiltrats lympho-histiocytiques focaux et transmuraux et une lymphadénopathie mésenterique. Des souries infectées selon ce protocole ont été soumises à: 1) un traitement systémique par methylprednilosone, qui n'a pas entrainé une augmentation de la mortalité; et 2) un traitement par anticorps anti-tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), qui n'a pas provoqué une réplication bactérienne incontrôlée. Conclusion : Les souris Irgm1-/- sont susceptibles à une infection systémique par MAP. Après inoculation par voie chirurgicale de ~ 109 UFC de MAP, elles développent des lésions histologiques stables analogues à celles de la maladie de Johne. Des traitements utilisés pour traiter la maladie de Crohn n'ont pas entrainé d'effet délétère. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour évaluer l'utilité de ce modèle dans les recherches sur la maladie de Johne et sur la maladie de Crohn