Surface layer protein SlpB mediates immunodulation and adhesion in the probiotic Propionibacterium freudenreichii CIRM-BIA 129. | La protéine de couche de surface SlpB assure la médiation de l’immunomodulation et de l’adhésion chez le probiotique <em>Propionibacterium freudenreichii</em> CIRM-BIA 129

Thèse en Cotutelle : Université Fédérale du Minas Gerais

anglais. Propionibacterium freudenreichii is a beneficial Gram-positive bacterium, traditionally used as a cheese ripening starter, with the GRAS status (Generally Recognized As Safe). P. freudenreichii has revealed an immunomodulatory effect confirmed in vivo by the ability to protect mice from induced acute colitis. The anti- inflammatory effect is however highly strain-dependent and due, at least in part, to key surface compounds favouring probiotic effects. Gram-positive bacteria, including P. freudenreichii, can be covered with an external proteinaceous layer called a surface-layer paracrystalin layer and formed by the self-assembly of surface-layer-proteins (Slps). Slps were shown, in different bacteria, to be involved in several probiotics traits, such as adhesion to host cells and mucus, persistence within the gut, or immunomodulation. The aim of this study is to investigate, in a P. freudenreichii probiotic strain, the surface protein that plays the main role in the probiotic interaction with the host. The P. freudenreichii CIRM-BIA 129 strain recently revealed promising immunomodulatory properties and possesses several Slps, including SlpB. In the presented work, inactivation of the corresponding gene, CB129ΔslpB a mutant strain, caused a drastic decrease in adhesion to intestinal epithelial HT-29 cells, further evidencing the key role of Slps in cell adhesion. we investigated immune response of HT-29 cells towards P. freudenreichii CIRM-BIA 129 and CB129ΔslpB. The wild type strain mainly induced expression of the immunomodulatory IL-10 by the cells. Interestingly, the mutant strain induced decreased expression of IL-10, yet increased expression of IL-8. To finally evaluate the role of the key surface protein SlpB in the ant-inflammatory property of P. freudenreichii, we examined both strains in a murine mucositis model induced by 5-Fluorouracil (5-FU). P. freudenreichii wild type strain was able to prevent weight loss, to preserve villous architecture and to preserve secretory granules density inside Paneth cells in mucositis–affected mice. By contrast, the mutant CB129ΔslpB strain failed to exert such protective effect. This study evidenced the involvement of P. freudenreichii SlpB protein in its anti-inflammatory properties and confirmed the versatile role fulfilled by Slps in probiotic host interactions.

français. Propionibacterium freudenreichii est une bactérie Gram-positive bénéfique, traditionnellement utilisée comme levain d’affinage fromager, qui bénéficie du statut GRAS (Generally Recognized As Safe). P. freudenreichii a révélé un effet immunomodulateur qui a été confirmé in vivo par la capacité à protéger des souris d’une colite aigüe induite. L’effet anti-inflammatoire est cependant hautement souche-dépendant. Il est dû, au moins en partie, à des composés de surface clés qui favorisent ces effets probiotiques. Les bactéries Gram- positives, y compris P. freudenreichii, peuvent être recouvertes d’une couche extérieure protéique, appelée « surface-layer », paracristalline, et formée par l’autoassemblage de protéines dites de S-layer (Slps). Les Slps, dans différentes bactéries, sont impliquées dans plusieurs caractéristiques probiotiques, telles que l’adhésion aux cellules de l’hôte et au mucus, la persistance dans l’intestin, ou encore l’immunomodulation. Le but de cette étude est d’étudier, chez une souche probiotique de P. freudenreichii, la protéine de surface qui joue le principal rôle dans les interactions probiotiques avec l’hôte. La souche P. freudenreichii CIRM-BIA 129, récemment reconnue comme immunomodulatrice prometteuse, possède plusieurs protéines de surface Slps, y compris SlpB. Dans la présente étude, l’inactivation du gène correspondant, dans la souche mutante CB129ΔslpB, a provoqué une baisse drastique de l’adhésion aux cellules intestinales épithéliales HT-29, confirmant le rôle clé des Slps dans l’adhésion aux cellules. P. freudenreichii CIRM-BIA 129. Nous avons étudié la réponse immune de cellules HT-29 stimulées par le sauvage ou par le mutant. Le sauvage induisait principalement l’expression de la cytokine immunomodulatrice IL-10. Le mutant induisait, de façon intéressante, moins d’IL-10, mais plus d’IL-8. Afin d’évaluer the rôle de cette protéines clé SlpB dans les effets antiinflammatoires de P. freudenreichii, nous avons testé ces deux souches dans un modèle murin de mucosite induite par le 5-Fluorouracile. La consommation de la souche sauvage prévenait la perte de poids, préservait l’architecture des villosités, ainsi que la densité des granules de sécrétion au sein des cellules de Paneth, chez les souris atteintes de mucosite. Cependant, le mutant n’avait pas cet effet protecteur. Cette étude a mis en évidence l’implication de la protéine SlpB de P. freudenreichii dans les propriétés anti-inflammatoires de cette bactérie et confirme le rôle versatile joué par les Slps dans les interactions probiotique/hôte.