Effet de bactéries probiotiques sur la perméabilité de la barrière intestinale

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Marie-Françoise Bureau
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2014 Micalis, UMR1319 INRA-AgroParisTech Colloque :

1 Effet de bactéries probiotiques sur la perméabilité de la barrière intestinale Luis Bermúdez 7 octobre 2014 Micalis, UMR1319 INRA-AgroParisTech Colloque : Flores d intérêt dans les Procédés Alimentaires et la Santé

Introduction Probiotiques : Micro-organismes vivants qui, lorsqu ils sont administrés en quantités adéquates, produisent un bénéfice pour la santé de l hôte au-delà des effets

Il émet l hypothèse que la longévité reconnue de certains peuples comme les bulgares, les turcs et les arméniens, pourrait être due à une particularité de leur alimentation.

2 Introduction Probiotiques : Micro-organismes vivants qui, lorsqu ils sont administrés en quantités adéquates, produisent un bénéfice pour la santé de l hôte au-delà des effets nutritionnels traditionnels (OMS, 2001). - Idée très ancienne : Prof. Ellie Metchnikoff (1907, prix Nobel de médecine en 1908). Il émet l hypothèse que la longévité reconnue de certains peuples comme les bulgares, les turcs et les arméniens, pourrait être due à une particularité de leur alimentation. - Il pouvait s'appuyer sur l'observation faite par Henry Tissier (1906). Ce pédiatre français avait remarqué que contrairement aux selles des enfants sains, les selles des enfants souffrant de diarrhée ne contenait qu'un faible nombre de bactéries en forme de Y.

3 Bactéries Probiotiques Les probiotiques sont principalement des Bactéries Lactiques! Lactobacillus Firmicutes Gram +, aérotolérante Persistance TD 3-4 jours Bifidobacterium Actinobacterie Gram +, anaérobie Persistance TD 8-10 jours - Utilisées dans de nombreux produits probiotiques - Statut GRAS (Generally Recognized As Safe)

Lactobacillus Firmicutes Gram +, aérotolérante Persistance TD 3-4 jours

4 Bénéfices santé & Probiotiques Digestion du lactose Inhibition de pathogènes Modulation du système immunitaire Intégrité de la barrière intestinale Modulation du microbiote

5 Le microbiote : un organe longtemps oublié! micro-organismes ( espèces bactériennes identifiées) - 10 fois le nombre de cellules humaines - Rôle clé : Immunité-Alimentation - Protection contre infection 22 mai mai 2008

, 2008 Diabète de type 1 Dessein et al., 2009; Wen et al.

6 Dysbiose du microbiote, facteur de maladie Maladie de Crohn Seksik et al, 2003; Sokol et al, 2006, 2008, 2009 Santé Maladie Obésité Ley et al., 2007; Kalliomäki et al., 2008 Diabète de type 1 Dessein et al., 2009; Wen et al., 2008 Microbiote Autisme Finegold et al., 2002; Paracho et al., 2005 Syndrome de l Intestin Irritable (SII) Rajilic-Stojanovic M. et al., 2011

Facteurs génétiques Facteurs psychologiques Infection intestinale Inflammation faible Camillieri

7 Syndrome de l Intestin Irritable (SII) Trouble fonctionnel : inconfort digestif, ballonnement, douleurs abdominales, diarrhées et/ou constipation. Facteurs génétiques Facteurs psychologiques Infection intestinale Inflammation faible Camillieri et al., 2012; Spiller, 2005 Perméabilité intestinale perturbée Aliments Fonction digestive perturbée Activation immunologique SII Ohman and Simren, 2007

8 Leaky Gut Leaky gut = augmentation de la perméabilité intestinale ou hyperperméabilité intest. Se produit lorsque les jonctions serrées dans l'intestin (qui contrôlent le trafic à travers la paroi de l'intestin grêle), ne fonctionnent pas correctement. Cela permet à des substances s'infiltrer dans la circulation sanguine. Suzuki, Personnes atteintes de la maladie coeliaque et la maladie de Crohn présentent une augmentation de la perméabilité intestinale! - Etudes récents démontrent également une hyperperméabilité intestinale dans d autres maladies telles que l obésité, diabète, lupus et la sclérose en plaques.

correctement. Cela permet à des substances s'infiltrer dans la circulation sanguine.

9 Contexte : nos travaux Besoin de caractériser de nouveaux probiotiques Innovation Emergence de maladies et Manque syndromes - d outils échec des génétiques traitements classiques

10 Nos modèles d étude sur la barrière intestinale Stratégie 2 Modèles dans notre labo : in vitro Modèle cellulaire : Caco-2 in vivo Modèle murin d inflammation faible

11 Exemple de souches probiotiques dans nos modèles Objectif : Lactobacillus rhamnosus CNCM I-3690 Anti-inflammatoire et anti-oxydante (Grompone et al., PloS One 2012) Bifidobacterium animalis spp. lactis CNCM I-2494 Effet protecteur sur la barrière - in vitro : Mesure de la résistance trans-épithéliale (TEER) sur T84 - in vivo : Perméabilité intestinale dans modèle de stress (Agostini et al., Neurogastroenterol Motil. 2012) Restauration de la perméabilité intestinale dans un modèle d'inflammation faible grâce à l utilisation de souches probiotiques Meilleure compréhension des effets probiotiques et des mécanismes sous-jacents

lactis CNCM I-2494 Effet protecteur sur la barrière - in vitro : Mesure de la résistance trans-épithéliale (TEER) sur T84 - in vivo : Perméabilité

12 Caractérisation in vitro + TNF-a * p<0.05 Anova, Test de comparaison multiple de Dunnett L. rhamnosus protège la barrière intestinale in vitro

13 Modèle murin d inflammation faible chronique DNBS 2 mg Jour 1 DNBS 1 mg Jour 21 DNBS surveillance (Jour 1-3) Récupération (Jour 4-14) Gavages (Jour 15-24) Paramètres Controle: EtOH mesurés + PBS DNBS + PBS Poids Scores DNBS + B.ani macroscopiques 10 9 CFU & histologiques DNBS + L.rha - 10 Cytokines sériques 9 CFU 2 expérimentations et coliques (multiplex) DNBS + F.prau A souris/lot Intégrité de la barrière 9 CFU intestinale via perméabilité FITC-Dextran DNBS + L.par CFU Mâles C57BL6 Modulation de l expression des protéines des JS 6 à 8 semaines Martin et al., en révision BMC Microbiol.

rha - 10 Cytokines sériques 9 CFU 2 expérimentations et coliques (multiplex) DNBS + F.

14 p g /m L S c o r e S c o r e Confirmation d une inflammation faible S c o r e m a c r o s c o p iq u e H g ie Poids 0.4 Scores macroscopiques Scores histologiques Myéloperoxidase 0.0 E T O H + P B S D N B S + P B S D N B S + F p r a u D N B S + L r h a D N B S + B a n i E T O H + P B S D N B S + P B S L ip o c a lin -2 D N B S + F p r a u Lipocaline-2 D N B S + L r h a D N B S + B a n i E T O H + P B S D N B S + P B S D N B S + F p r a u D N B S + L r h a D N B S + B a n i * p<0.05 Anova, Test de comparaison multiple de Dunnett Pas de signe d inflammation forte : suggérant un statut d inflammation faible. 0

0 E T O H + P B S D N B S + P B S L ip o c a lin -2 D N B S + F p r a u Lipocaline-2 D N B S + L r h a D N B S + B a n i 3 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 E T O H + P B S

15 p g /m g p g /m g Impact de souches probiotiques *** IL -6 IF N **** **** **** **** *** *** *** *** E T O H + P B S D N B S + P B S D N B S + F p r a u D N B S + B a n i D N B S + L r h a D N B S + L p a r E T O H + P B S D N B S + P B S D N B S + F p r a u D N B S + B a n i D N B S + L r h a D N B S + L p a r * p<0.05 Anova, Test de comparaison multiple de Dunnett Diminution des cytokines par L. rhamnosus et B. animalis spp. lactis

D N B S + L p a r E T O H + P B S D N B S + P B S D N B S + F p r a u D N B S + B a n i D N B S + L r h a D N B S + L p a

16 Evaluation de la fonction de barrière FITC-Dextran Da Traceur para-cellulaire * p<0.05 Anova, Test de comparaison multiple de Dunnett L. rhamnosus et B. animalis spp. lactis protègent la barrière intestinale

17 Modulation de l expression des gènes des protéines des JS E x p re s s io n re la tiv e (p a r r a p p o rt c o n trô le ) 1.5 *** Z O * O c c lu d in e E x p re s s io n re la tiv e (p a r r a p p o rt c o n trô le ) E T O H + P B S D N B S + P B S D N B S + F p r a u D N B S + B a n i D N B S + L r h a 0.0 E T O H + P B S D N B S + P B S D N B S + F p r a u D N B S + B a n i D N B S + L r h a *p<0.05, Anova, Test de comparaison multiple de Dunnett L. rhamnosus et B. animalis spp. lactis tendent à restaurer l expression de l occludine et ZO-1

0 E T O H + P B S D N B S + P B S D N B S + F p r a u D N B S + B a n i D N B S + L r h a 0.

18 Conclusion Les 2 souches probiotiques testées restaurent la perméabilité (altérée) de la barrière intestinale dans un modèle d'inflammation faible au même niveau que la bactérie commensale anti-inflammatoire Faecalibacterium prausnitzii. Laval et al., en révision Gut Microbes Perspectives : 1. Etude des mécanismes d action sous-jacents aux effets des souches dans le modèle murin de faible inflammation. - Caractérisation de la réponse de l hôte - Analyse du microbiote (dysbiose) 2. Détermination des effecteurs bactériens de souches probiotiques responsables du dialogue bactérie-hôte. - Construction de banques génomiques - Construction de mutants (facteurs de la paroi par ex.) et évaluation dans le modèle murin d inflammation faible

Etude des mécanismes d action sous-jacents aux effets des souches dans le modèle murin de faible inflammation.

19 Remerciements Equipe ProbiHôte : TAMARA SMOKVINA JOHAN VAN HYLCKAMA V. PEGGY GARAULT CAROLINE DESCLEE SANDRINE CAPRONNIER LAURE LAVAL (Thèse CIFRE-Danone, ) ELENA VERDU JANE NATIVIDAD

20 MERCI DE VOTRE ATTENTION!

21 Different models = different inflammation status * * * + + * * * + * + * Different inflammation level in severe (S) and moderate (Mo) inflammation model. No significant inflammation in microinflamma tion (Mi) model

22 Strain selection In vitro results using a Caco-2 monolayer cells stimulated with TNF-a confirmed the anti-inflammatory profile of the strain CNCM I-3690 and suggested a putative role in the protection of the barrier integrity.

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