Les probiotiques. Emmanuel Hermann Faculté de Pharmacie-Lille 2 4 ème année-mars 2008

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1 Les probiotiques Emmanuel Hermann Faculté de Pharmacie-Lille 2 4 ème année-mars 2008

2 Colonisation du tractus gastro-intestinal espèces bactériennes - Anaérobies obligatoires (Bacteroides spp, Clostridium sp Bifidobactéries ) -Anaérobies facultatives (Lactobacilli, enterocoques, Streptocoques, staphylocoques ) Gastroenterology, 2008; 134:

3 Contrôle de l environnement intestinal par le système immunitaire Microorganismes commensaux ont un rôle important dans la maturation du tractus intestinale et de son système immunitaire L épithélium intestinal est composé de 3 barrières: - barrière physique - immunité innée (neutrophiles et defensines, TLRs et NOD) - immunité adaptative (plaque de peyer, IgA sécrétoire, cellules dendritiques Cellules T régulatrices) Equilibre entre surveillance immunitaire et tolérance = absence de réponse contre la population bactérienne commensale Homéostasie intestinale

4 Le système lymphoïde associé aux muqueuses intestinales Cellules de paneth Défensines

5 Tolérance intestinale = Dialogue entre l immunité mucosale et les bactéries commensales Bactéries commensales - pas d échappement au mucus - pas d adhésion Epithélium - faible expression des senseurs - induction des systèmes anti-inflammatoires Lamina propria - Présence de cellules tolérogènes - production IgA

6 Science, vol 307, 2005

7 Intérêt et rôle des bactéries gastro-intestinales Initialisation colonisation nouveau-né: flore vaginale et fecale (enterobacter, streptococcus, staphylococcus métabolisent O2 favorisant la croissance anaérobique des Lactobacilli et bifido-bactéries; Intérêt dans l homéostasie intestinale - favorise le développement de la RI mucosale, - transport Ag à travers la barrière intestinale, - Métabolisme glucidique et des acides gras - Production de vitamines

8 Introduction Tous les micro-organismes n ont pas le même potentiel inflammatoire Des différences significatives existent entre la flore intestinale de sujets sains et celle de sujets atteint d affections intestinales

9 Introduction aux probiotiques Tous les micro-organismes n ont pas le même potentiel inflammatoire Des différences significatives existent entre la flore intestinale de sujets sains et celle de sujets atteint d affections intestinales Modulation de la flore bactérienne intestinale: - maladies inflammatoires de l intestin - diarrhées - allergies (diminution des bifidobactéries dans l intestin) Résistance aux antibiotiques + faible nombre de nouveaux antibiotiques Nécessité de trouver des traitements alternatifs =probiotiques

10 Les probiotiques Le terme probiotique vient du grec et signifie: pour la vie. Définition: ingrédients microbiens ingérés en quantité suffisante pour exercer des bénéfices de santé sur le consommateur Prévention symptômes intolerance lactose Prévention des diarrhées Amélioration maladies chroniques inflammatoires Prévention et traitement des allergies Traitement pour le cancer Genre: Lactobacilli Bifidobacteria Streptococci Enterococci Saccharomyces Probiotiques peuvent être administrés via yahourts, liquide, sachets et capsules

11 Historique Ancien testament: longévité d Abraham associée à la consommation de lait Plinius, un historien romain (-76) recommande l utilisation de produits fermentés laitiers pour le traitement des gastroentérites Début 20ème siècle: Elie Metchnikoff: les produits fermentés et consommés quotidiennement par les paysans bulgares: bonne santé et longévité 1916: Nissle introduisit souches «fort index» E. coli dans la microflore intestinale pour prévenir les infections entériques (index = capacité de tuer S. typhi) Recherche sur Lactobacillus acidophilus pour le traitement de la constipation 1985: Gorbach et Goldin isolent L. rhamnosus souche GG ou LGG = la plus étudiée

12 Mode d action des probiotiques Probiotiques Prévention colonisation Organismes pathogènes (S. typhimurium, C. difficile) Prévention adhésion cellulaire Prévention invasion Lactobacilles production acides et diminution du ph production de bactériocines production H2O2 (environnement aérobie anaérobie) Renforcement des jonctions serrées Augmentation des mucines intestinales Activité antimicrobienne directe Modulation de la réponse immunitaire

13 Modulation de la réponse immunitaire par les probiotiques Réponse immunitaire innée Réponse immunitaire adaptative Lactobacilli reconnus par les macrophages et les cellules dendritiques TLR2, TLR9, TLR5 Production de cytokines inflammatoires (Th1) (IFN-γ, TNF-α, IL2, IL6, IL18) LGG Augmentation IgG, IgM, IgA Renforcement réponse des Lc T CD4 contre les composants des bactéries intestinales Production de cytokines anti-inflammatoires Augmentation sécrétion cytokines immunosuppressives Diminution cytokines pro-inflammatoires Augmentation de PPAR-γ (inhibition de NF-κB) Induction de lymphocytes T régulateurs Effets bi-directionnels des probiotiques

14 Probiotique Cellules M TLRs/Nod NFkB Épithélium intestinal Cellules dendritiques Modulation inflammatoire LcB IgA Macrophages Treg IL-10 (Tr1), TGF-β (Th3)

15 Caractéristiques des probiotiques Vivant Résistant aux conditions acides et aux sels biliaires Colonisation épithélium intestinale Bifidobactérium: 25% colon adultes et 95% celui des nourrissons allaitants Produisant acides diminuant le ph de l environnement Lactobacilli: inhibe croissance de bactéries pathogènes, produit bacteriocines, H2O2 Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) est la souche probiotique la plus étudiée Bactéries du yaourt: S. thermophilus et L. bulgaricus (meurent en grande partie dans la partie haute du tube digestif) Produit VSL#3: mélange de bactéries lactiques (lactobacilles, bifidobactéries, un streptocoque); diminution inflammation de la muqueuse intestinale = effet de l ADN via TLR9

16 Critères présidant à l efficacité des probiotiques 1. Origine connue et identification précise des souches probiotiques utilisées. Des souches d'origine humaine qui colonisent naturellement notre intestin sont préférables 2. Innocuité pour l homme. Des souches soumises à des études ayant prouvé leur innocuité et leur bonne tolérance seront également préférables. De plus, si elles sont utilisées depuis quelques années, un recul suffisant donnera une garantie supplémentaire 3. Survie des probiotiques durant le processus de fabrication du produit. Le choix de souches ayant une bonne stabilité est important. Le processus industriel de fabrication doit préserver leur intégrité 4. Stabilité des probiotiques pendant toute la durée de conservation du produit. Un produit de qualité doit pouvoir garantir une stabilité relativement longue (minimum 2 ans). Cette stabilité doit être contrôlée au cours du temps par différentes analyses. 5. Résistance suffisante aux acides gastriques et aux sels biliaires de façon à arriver vivants sur leur lieu d action: l intestin. Les souches humaines naturellement adaptées à notre environnement digestif résisteront mieux. De plus, un enrobage résistant au suc gastrique permettra aux souches d'arriver intactes dans l'intestin. 6. Capacité d interaction avec la muqueuse intestinale. Un bon probiotique doit pouvoir adhérer aux cellules de la muqueuse intestinale pour permettre un échange d'informations et par exemple stimuler l'immunité. 7. Effets bénéfiques démontrés par des études scientifiques.

17 Les prébiotiques = ingrédients alimentaires non digestibles qui stimulent de manière sélective les probiotiques glucides (fructooligosaccharides (Raftilose, Actilight ) et inuline) Symbiotiques= probiotiques + prébiotiques Critères: Résistance aux acides gastriques Hydrolyse enzymatique Absorption gastrointestinale Fermentation par la microflore Croissance sélective des bactéries non pathogènes contribuant à la santé Tous les carbohydrates ne sont pas des prébiotiques

18 Carbohydrates Non digestible Fermentation Sélectivité Statut Prébiotique Inuline et Oligofructose oui oui oui oui Galactooligosaccharides Probable Données préliminaires oui oui lactulose probable Données préliminaires oui oui Isomaltooligosaccharides partiel oui prometteur Non Lactosucrose?? prometteur Non Xyloooligosaccharides?? prometteur Non Oligosaccharides de soja??? Non glucooligosaccharides??? non The Journal of Nutrition, 137, 2007

19 Les probiotiques et l intolérance au lactose Diminuée si le lait est remplacé par des produits fermentés (le yahourt..) L enzyme bactérienne β-galactosidase est observée dans le duodénum et l iléon après consommation de yaourt: hydrolyse du lactose Le lactose est partiellement hydrolysé dans les produits fermentés Propriétés visqueuses du yahourt prolonge le transit instestinal et assure une meilleure hydrolyse du lactose

20 Les probiotiques et les maladies diarrrhéiques Thérapies par les probiotiques raccourcissent la durée des diarrhées LGG + réhydratation: Chez des enfants (1-36 mois): diminution de la durée et de la sévérité des diarrhées; résultats similaires avec L. reuteri, S. boulardii, E facium SF68, E. coli - Diarrhées à rotavirus: LGG: traitement efficace (production IgA)+ réhydratation chez des enfants (toutes les souches ne sont pas efficaces) -Diarrhées associées à la prise d antibiotiques changement de la flore intestinale au profit de bactéries pathogènes, changement métabolisme carbohydrates et acides gras (absorption instestinale): Lactobacilles et bifido-bactéries, thérapie efficace mais à confirmer. -Diarrhées à Clostridium difficile: (lors de pertubation de la microflore (antibiotique: metronidazole ou vancomycine) S. boulardii relativement efficace, réponse pas toujours efficace pour LGG et bifido-bactéies -La diarrhée du voyageur (Turista): pas de bénéfices démontrés de manière constante, confirmations nécessaires

21 Probiotiques et Allergies LGG à des mères enceintes (2-4 semaines avant délivrance) (The Lancet, 357: , 2001) Allaitement LGG aux mères 6 mois TGF-β2 augmenté dans le lait Pas d allaitement LGG directement aux enfants Fréquence des eczémas diminués de moitié pendante les 2 premières années LGG efficace pour la prévention et les traitement des manifestations allergiques - Augmentation IgA (stimulation intestinale) - Diminution TFN-α (perméabilité intestinale) - Augmentation IFN-γ - Réduction des symptômes atopiques Groupe d enfants Allergie au lait de vache Mais, pas d effets véritablement significatifs d un probiotique ou prébiotique sur les affections de nature allergique chez l adulte

22 Maladies inflammatoires chroniques intestinales Rectocolite hémorragique (Excés d E. coli) VSL#3: augmentation lactobacilli et bifido-bactéries E. Coli Nissle 1917: pas d effets S. boulardii: pas d effets Maladie de Crohn: lactobacilli et bifido-bactéries quantités réduites L. Casei souche LGG augmente IgA Mesalazine+ VSL#3=diminution récidive endoscopique; LGG: pas d effet sur la récidive endoscopique post-opératoire Pouchite VSL#3: prévention des rechutes ou de leur apparition (diminution de l activité pro-inflammatoire) Etudes contradictoires Efficacité démontrée essentiellement pour rectocolite et pouchite Probiotiques empêchent rechute MC et pouchite Probiotiques améliorent la clinique et l endoscopie et les symptômes RH et diminuent synthèse proinflammatoire (sécrétion de cytokines immunomodulatrices)

23 Autres intérêts prometteurs des probiotiques Helicobacter pylori Diminution des effets secondaires des antibiotiques à H. pylori avec LGG, lactobacilli et L. casei. Casei DG, et une combinaison lactobacilli + bifidobactéries Etude chez la souris: Lactobacilli préviennent l infection et la colonisation Etudes humaines, mêmes tendances Caries dentaires LGG a des activités contre les Streptocoques Syndrome de l'intestin irritable Pas d évidence net d un effet bénéfique des probiotiques, mais préviennent symptômes abdominaux L. Acidophilus module la douleur intestinale en induisant les récepteurs opioïdes et cannabinoïdes Absorption hydro-minérale (eau, sodium, calcium et magnésium ) Yaourt, prébiotiques

24 Nouvelles ères pour les probiotiques Probiotiques et arthrite rhumatoïde Probiotiques et cancer Cancer du colon (affectés par régimes alimentaires) Maladie du greffon contre l hôte Anti-cholestérol?? (études contradictoires)

25 MGM: microorganisme génétiquement modifiés???? Aucun MGM n est actuellement autorisé à la commercialisation pour être utilisé en tant que tel dans l alimentation humaine Différents MGM sont actuellement considérés comme prêts à être utilisés en technologie alimentaire - Lactococcus lactis dans l accélération de l affinage des fromages ou une meilleure résistance à certains virus - délivrance d un médicament dans les parties basses du tractus digestif; le MGM vivant pourrait donc remplacer le principe actif et serait consommé par l homme via des préparations alimentaires - vaccination orale - désensibilisation orale dans le cas des allergies alimentaires A l étude: probiotiques thérapeutiques «préparés» pour lier et neutraliser les toxines de bactéries pathogènes ou interférer avec leur liaison à l épithélium intestinal

26 Mises au point sur les principaux probiotiques Peu d études ont comparé bactéries vivantes/tuées; ADN des bactéries peuvent agir via TLR9 La quantité de probiotiques transitant vivant dépend de la souche, de la dose ingérée, de facteurs de l hôte et du vecteur - bifidobactéries et lactobacilles survivent dans l environnement digestif - L. lactis résistent mal au transit - souches du yaourt meurent dans la partie haute du tube digestif Il existe probablement des différences entre souches d une même espèce La démonstration d un effet bfidogène (augmentation des bifidobactéries au sein de la flore colique et/ou fécale) est insuffisante pour revendiquer un effet santé Les conséquences des effets immunomodulateurs des probiotiques sur la santé sont inconnues Pas d évidence que les prébiotiques doivent être médicalement recommandés contre les diarrhées Les prébiotiques ont un effet gazogène, augmentent le poids des selles et peuvent avoir à forte dose un effet diarrhéogène Les pré- et probiotiques alimentaires revendiquent des allégations fonctionnelles, mais pas de relation evidente sur les liens entre effets physiologiques et la santé

27 Effets secondaires ou néfastes???? Risques potentiels infections systémiques activité métabolique délètère stimulation immunitaire excessive transfert génétique LGG chez des femmes enceintes et nourrisons LGG: beaucoup d études en Finlande (depuis + de 20 ans) Pas d effets secondaires Absence de risque Occasionnellement chez les immunodéprimés Lactobacillus responsable d endocardite ou d abcès S. boulii: septicémie Certains patients sont à risques; critères indéfinis

28 Résumé et conclusions Les bactéries du tractus gastrointestinale ont un rôle important dans notre santé Les évidences importantes d effets cliniques des probiotiques ont été observées pour la prévention de l intolérance au lactose, l atténuation des diarrhées, l atténuation des effets secondaires des antibiotiques, la prévention des manifestations allergiques; Autres effets cliniques nécessitent des études supplémentaires Chaque souche de probiotique est différente et peut avoir des effets cliniques différents et spécifiques en fonction des maladies Analyse séparée de chaque souche de probiotiques + examination des souches optimales pour chaque maladie