Le dialogue microbiote-cellules souches

Un élément clé pour la régénération intestinale

Microbiota-intestinal stem cells dialog: a key element for intestinal regeneration

¹ Institut Pasteur, Unité de Pathogénie Microbienne Moléculaire, Inserm U1202, 28, rue du Docteur Roux, 75015 Paris, France
² Collège de France, Chaire de Microbiologie et Maladies Infectieuses, 11, place Marcelin Berthelot, 75005 Paris, France

^* philippe.sansonetti@pasteur.fr

Résumé

Le microbiote intestinal est un des plus denses et complexes du corps humain. Son impact sur la physiologie de l’hôte s’exerce à la fois localement, où il joue d’importantes fonctions métaboliques et de consolidation de la barrière intestinale, et à l’échelle systémique de l’organisme, puisqu’il influence des processus aussi fondamentaux que la croissance ou la maturation du système immunitaire. Une caractéristique de l’épithélium intestinal est son extraordinaire capacité de régénération, qui repose sur la présence de cellules souches résidant dans le fond des cryptes de Lieberkühn. Plusieurs études ont montré que le microbiote intestinal participait à ce processus de régénération, suggérant qu’il peut influencer la capacité proliférative des cellules souches intestinales (CSI). Les cellules immunitaires résidant dans l’intestin sont des médiateurs importants du dialogue microbiote-épithélium. Le microbiote peut également exercer des fonctions régulatrices sur les CSI au moyen de modes de communication plus directs, passant par exemple par la liaison de ligands bactériens aux récepteurs de l’immunité innée exprimés par les CSI. Dans cette revue, nous explorons les différents modes de communication qui peuvent s’établir entre les cellules souches et le microbiote, et leur impact sur l’homéostasie intestinale.

Abstract

The most abundant and well-studied microbiota on the human body resides in the intestinal tract. Its impact extends the limits of the mucosal interface as it plays an essential role in systemic functions such as development of the immune system. At the level of the intestine, commensal microbes play important metabolic functions and promote the integrity of the mucosal barrier. Moreover, a large number of studies points to a role of the microbiota in intestinal regeneration both under homeostatic conditions and after epithelial damage. As intestinal regeneration is sustained by highly proliferative intestinal stem cells (ISCs), these observations raise the question of a direct impact of commensals on the activity of these cells. Key mediators of the dialog between microbes and the epithelium are the immune cells residing in the gut. Consistently, both innate lymphoid cells and macrophages activated by microbial stimuli have been shown to promote ISCs proliferation by secreting cytokines. More direct routes of communication have been described recently, either through the binding of bacterial ligands to Pattern Recognition Receptors expressed in ISCs, or through the sensing by ISCs of bacterial metabolites. In this review, we explore this stem cell-microbiota dialog and its impact on gut homeostasis.