Modulation de l intégrité de la muqueuse intestinale par les probiotiques Sophie Holowacz 28 octobre 2015
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MODULATION DE L INTÉGRITÉ DE LA MUQUEUSE INTESTINALE PAR LES PROBIOTIQUES 1. MUQUEUSE ET PERMÉABILITÉ INTESTINALES
STRUCTURE ET FONCTION DE LA MUQUEUSE INTESTINALE L intestin constitue la plus grande surface d échange du corps humain Tight junctions
STRUCTURE ET FONCTION DE LA MUQUEUSE INTESTINALE Une fonction de filtre sélectif Défense de l hôte Digestion et absorption des nutriments Lumière intestinale Jonctions serrées Transcellulaire Paracellulaire
STRUCTURE ET FONCTION DE LA MUQUEUSE INTESTINALE Les jonctions serrées jouent un rôle de barrière sélective Jonctions serrées
STRUCTURE ET FONCTION DE LA MUQUEUSE INTESTINALE Altérations des jonctions serrées et hyperperméabilité intestinale Altérations des jonctions serrées HYPERPERMEABILITE INTESTINALE
STRUCTURE ET FONCTION DE LA MUQUEUSE INTESTINALE Altérations des jonctions serrées et hyperperméabilité intestinale Altérations des jonctions serrées INFLAMMATION DE BAS-GRADE
PATHOLOGIES ASSOCIÉES A UNE HYPERPERMÉABILITÉ INTESTINALE Pathologies gastro-intestinales INFLAMMATION DE BAS-GRADE Infections Syndrome de l intestin irritable (SII) Maladies Inflammatoires chroniques de l intestin (MICI) Maladie cœliaque Cancer colo-rectal Bertiaux-Vandaële et al., 2011
Perméabilité intestinale Indice (Lactulose/Mannitol) Perméabilité intestinale Indice (Lactulose/Mannitol) PATHOLOGIES ASSOCIÉES À UNE HYPERPERMÉABILITÉ INTESTINALE Les allergies ALLERGIES ALIMENTAIRES INFLAMMATION DE BAS-GRADE Contrôles 1 2 3 4 Score de sévérité de l allergie Ventura et al., 2006 DERMATITE ATOPIQUE Allergies alimentaires Dermatite atopique Légère Modérée Sévère Intensité de la dermatite atopique Rosenfeldt et al., 2004
Occludine (niveau d expression) Zonuline (niveau d expression) PATHOLOGIES ASSOCIÉES À UNE HYPERPERMÉABILITÉ INTESTINALE Les maladies métaboliques MODELE D OBESITE INFLAMMATION DE BAS-GRADE Contrôle Ob/Ob Contrôle Ob/Ob Cani et al., 2009 Obésité Diabète de type II NASH
Perméabilité intestinale FITC-BSA (µg/ml) PATHOLOGIES ASSOCIÉES À UNE HYPERPERMÉABILITÉ INTESTINALE Les maladies auto-immunes MODELE DE SCLEROSE EN PLAQUES INFLAMMATION DE BAS-GRADE Nouri et al., 2014 Contrôle J7 J14 Evolution de la maladie Pathologies rhumatoïdes Psoriasis Maladie de Behçet Diabète de type I Sclérose en plaques
FACTEURS CAPABLES D ALTÉRER L INTÉGRITÉ DES JONCTIONS SERRÉES INFLAMMATION DE BAS-GRADE Micro-organismes pathogènes E. coli, Salmonella, rotavirus,. Alimentation Régimes hyper-lipidiques, gliadine, Contaminants alimentaires (pesticides, bisphénol, mercure,.) Stress Alcool Médicaments Antibiotiques, NSAIDs,
FACTEURS CAPABLES DE RENFORCER L INTÉGRITÉ DES JONCTIONS SERRÉES INFLAMMATION DE BAS-GRADE Probiotiques Prébiotiques Inuline, FOS,. butyrate Acides aminés Glutamine, arginine Minéraux Zinc Vitamines A, D Polyphénols Quercétine, EGCG,
FACTEURS CAPABLES DE RENFORCER L INTÉGRITÉ DES JONCTIONS SERRÉES Contrôle Alcool Alcool + LGG Contrôle + LGG Forsyth et al., 2009 Probiotiques : LGG Prébiotiques Inuline, FOS,. butyrate Acides aminés Glutamine, arginine Minéraux Zinc Vitamines A, D Polyphénols Quercétine, EGCG,
FACTEURS CAPABLES DE RENFORCER L INTÉGRITÉ DES JONCTIONS SERRÉES Enfants présentant un syndrome de l intestin irritable Contrôle J0 J8 sem J0 J8 sem LGG Placebo Francavilla et al., 2010 Probiotiques : LGG Prébiotiques Inuline, FOS,. butyrate Acides aminés Glutamine, arginine Minéraux Zinc Vitamines A, D Polyphénols Quercétine, EGCG,
FACTEURS CAPABLES DE RENFORCER L INTÉGRITÉ DES JONCTIONS SERRÉES Anti-inflammatory potential of the probiotic dietary supplement Lactibiane Tolérance: in vitro and in vivo considerations Clin Nutr 2006; 25(6): 994-1003 Mélange de 5 souches B. lactis LA 303 B. lactis LA 304 Lb. acidophilus LA 201 Lb. plantarum LA 301 Lb. salivarius LA 302 Probiotiques : mélange LT Prébiotiques Inuline, FOS,. butyrate Acides aminés Glutamine, arginine Minéraux Zinc Vitamines A, D Polyphénols Quercétine, EGCG,
MODULATION DE L INTÉGRITÉ DE LA MUQUEUSE INTESTINALE PAR LES PROBIOTIQUES 2. PROBIOTIQUES, INFLAMMATION CHRONIQUE INTESTINALE ET MÉTABOLIQUE
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT De l in vitro à l in vivo Modèle in vitro Modèles in vivo d hyperperméabilité intestinale Insert Transwell Monocouche cellulaire T84 Membrane perméable 0,4 µm FITC Chambre apicale Chambre baso-latérale Inflammation chronique intestinale Absorbance du FITC-dextran à 450 nm Normalisation de l absorbance à 1 en conditions basales Inflammation métabolique
ETUDES IN VITRO SUR LT : EVALUATION DE LA PERMÉABILITÉ PARACELLULAIRE EN TRANSWELL LT inhibe l augmentation de la perméabilité induite par des surnageants fécaux de patients avec un SII + Surnageants fécaux de patients avec SII + mélange LT Insert Transwell Monocouche cellulaire T84 Membrane perméable 0,4 µm FITC Chambre apicale Chambre baso-latérale 47,2% +/- 23,3% Absorbance du FITC-dextran à 450 nm Normalisation de l absorbance à 1 en conditions basales SNF-SII SNF - SII + LT Nébot-Vivinus et al., 2014 b P < 0,01 vs SNF-SII
ETUDES IN VITRO SUR LT : EVALUATION DE LA PERMÉABILITÉ PARACELLULAIRE EN TRANSWELL LT inhibe l augmentation de la perméabilité induite par le LPS + LPS Insert Transwell Monocouche cellulaire T84 Membrane perméable 0,4 µm FITC Chambre apicale Chambre baso-latérale Absorbance du FITC-dextran à 450 nm Normalisation de l absorbance à 1 en conditions basales Nébot-Vivinus et al., 2014
ETUDES IN VITRO SUR LT : EVALUATION DE LA PERMÉABILITÉ PARACELLULAIRE EN TRANSWELL LT inhibe l augmentation de la perméabilité induite par le LPS + LPS + mélange LT Insert Transwell Monocouche cellulaire T84 Membrane perméable 0,4 µm FITC Chambre apicale Chambre baso-latérale 11.6% +/- 7.3% 14.4% +/- 5.5% Absorbance du FITC-dextran à 450 nm Normalisation de l absorbance à 1 en conditions basales Nébot-Vivinus et al., 2014 a P < 0,05; b P < 0,01
ETUDES IN VITRO SUR LT : EVALUATION DE LA PERMÉABILITÉ PARACELLULAIRE EN TRANSWELL LT inhibe la production de TNF-a induite par le LPS + LPS 119,6% Insert Transwell Monocouche cellulaire T84 Membrane perméable 0,4 µm FITC Chambre apicale Chambre baso-latérale Production de TNF-a? Absorbance du FITC-dextran à 450 nm Normalisation de l absorbance à 1 en conditions basales Nébot-Vivinus et al., 2014 d P < 0,01 vs milieu de culture; b P < 0,01 or c P < 0,01 vs milieu de culture + LPS
ETUDES IN VITRO SUR LT : EVALUATION DE LA PERMÉABILITÉ PARACELLULAIRE EN TRANSWELL LT inhibe la production de TNF-a induite par le LPS + LPS + mélange LT Insert Transwell Monocouche cellulaire T84 Membrane perméable 0,4 µm FITC Chambre apicale Chambre baso-latérale Production de TNF-a? Absorbance du FITC-dextran à 450 nm 52,5% 65,8% Normalisation de l absorbance à 1 en conditions basales Nébot-Vivinus et al., 2014 d P < 0,01 vs milieu de culture; b P < 0,01 or c P < 0,01 vs milieu de culture + LPS
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT De l in vitro à l in vivo Modèle in vitro Modèles in vivo d hyperperméabilité intestinale Insert Transwell Monocouche cellulaire T84 Membrane perméable 0,4 µm FITC Chambre apicale Chambre baso-latérale Inflammation chronique intestinale Absorbance du FITC-dextran à 450 nm Normalisation de l absorbance à 1 en conditions basales Inflammation métabolique
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION CHRONIQUE INTESTINALE Protocole : stress d évitement passif à l eau (was : water avoidance stress) 1 h 1 h 1 h 1 h J-15 J-8 J-3 J-2 J-1 J-0 Mélange LT (10 9 UFC/jour) ou véhicule
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION CHRONIQUE INTESTINALE Evaluation de l hypersensibilité viscérale Implantation d électrodes au niveau des muscles abdominaux 1 h 1 h 1 h 1 h distension colo-rectale 0,08 0,06 0,02 0,04 0,12 ml 0,1 J-15 J-8 J-3 J-2 J-1 J-0 1h 10 sec. Mélange LT (10 9 UFC/jour) ou véhicule Vivinus et al., 2014
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION CHRONIQUE INTESTINALE Evaluation de la perméabilité paracellulaire 1 h 1 h 1 h 1 h Collection des urines pendant 6 heures J-15 J-8 J-3 J-2 J-1 J-0 Excrétion urinaire de Mélange LT (10 9 UFC/jour) ou véhicule 51 Cr-EDTA (po) 51 Cr-EDTA
Intensité des contractions abdominales musculaires (mv*s) ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION CHRONIQUE INTESTINALE Effet de LT sur l hypersensibilité viscérale induite par le stress 90 Contrôle + véhicule WAS + véhicule d 60 d d d 30 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 Nébot-Vivinus et al., 2014 Volumes (ml) d P < 0,01 vs groupe contrôle b P < 0,01 vs groupe WAS
Intensité des contractions abdominales musculaires (mv*s) ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION CHRONIQUE INTESTINALE Effet de LT sur l hypersensibilité viscérale induite par le stress 90 Contrôle + LT Contrôle + véhicule WAS + LT WAS + véhicule d 60 d d d 30 b b b b 0 0.00 0,00 0.02 0,02 0.04 0,04 0.06 0,06 0.08 0,08 Nébot-Vivinus et al., 2014 Volumes (ml) d P < 0,01 vs groupe contrôle b P < 0,01 vs groupe WAS
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION CHRONIQUE INTESTINALE Effet de LT sur l hyperperméabilité intestinale et les jonctions serrées Nébot-Vivinus et al., 2014 d P < 0,01 vs groupe contrôle b P < 0,01 vs groupe WAS
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION CHRONIQUE INTESTINALE Effet de LT sur l expression de TLR-4 induite par le stress Nébot-Vivinus et al., 2014 a P < 0,05 vs groupe contrôle c P < 0,05 vs groupe WAS
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT De l in vitro à l in vivo Modèle in vitro Modèles in vivo d hyperperméabilité intestinale Insert Transwell Monocouche cellulaire T84 Membrane perméable 0,4 µm + LPS FITC + mélange LT Chambre apicale Chambre baso-latérale Inflammation chronique intestinale Absorbance du FITC-dextran à 450 nm Normalisation de l absorbance à 1 en conditions basales Inflammation métabolique
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION MÉTABOLIQUE Protocole Régime Contrôle 3,1% fat (2,9 kcal/g aliment) + Tampon phosphate salin n = 9/groupe Groupe CT Régime Hyperlipidique 35% lipide (5,2 kcal/g aliment) + Tampon phosphate salin + mélange LT (1.10 9 UFC/souris) Groupe HL Groupe HL + LT
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION MÉTABOLIQUE Paramètres évalués SEMAINES 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Poids corporel X X X X X X X X X X X X X X X Masse grasse X Glycémie Insulinémie X X X Expression gènes inflammatoires X
% de gain de poids (comparativement au contrôle) ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION MÉTABOLIQUE Poids corporel 45 Régime HL + 41,93% 35 25 * * * * Régime HL+ LT + 28,34% 15 * 5-5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Semaines Régime Contrôle * p<0,05 (HL + LT vs HL) Holowacz et al., 2015
Masse grasse (%) Masse maigre (%) ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION MÉTABOLIQUE Pourcentages de masse grasse et de masse maigre Masse grasse Masse maigre 40 30 a c 80 60 a c 20 40 10 20 0 0 CT HL HL + LT CT HL HL + LT a p < 0,05 HL versus CT; c p < 0,05 HL-LT versus CT Holowacz et al., 2015
Poids du tissu adipeux (g) Poids du tissu adipeux (g) ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION MÉTABOLIQUE Poids du tissu adipeux 800 700 Tissu adipeux périgonadique a b,c 600 500 Tissu adipeux sous-cutané a b,c 600 500 400 400 300 300 200 200 100 100 0 CT HL HL + LT CT HL HL + LT 0 a p < 0,05 HL versus CT; b p < 0,05 HL-LT versus HL; c p < 0,05 HL-LT versus CT Holowacz et al., 2015
Glucose (mg/dl) Insuline (pmol/ml) Glycémie à jeun (mg/ml) x insulinémie à jeun (µiu/ml)/22,5 ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION MÉTABOLIQUE Insulino-résistance 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Glycémie Insulinémie HOMA-IR a b 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 a b 0 0 CT HL HF HL HF-LT + LT CT HL HF HL HF-LT + LT CT HL HF HL HF-LT + LT 6 5 4 3 2 1 a - 47% b a p < 0,05 versus CT; b p < 0,05 versus HL Holowacz et al., 2015
mrna relative expression mrna relative expression ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION MÉTABOLIQUE Expression génique dans les tissus adipeux : MCP-1 (Monocyte Chimoattractant Protein) 14 Tissu adipeux périogonadique a 14 Tissu adipeux sous-cutané 12 12 10 8 6 4 2 X 12,5 10 8 * * 6 X 7,5 4 2 a 0 0 CT HF HF-LT + LT CT HF HF HF-LT + LT a p < 0,05 HL versus CT; b p < 0,05 HL-LT versus HL; c p < 0,05 HF-LT versus CT Holowacz et al., 2015
mrna relative expression mrna relative expression ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION MÉTABOLIQUE Expression génique dans les tissus adipeux : MCP-1 (Monocyte Chimoattractant Protein) 14 Tissu adipeux périogonadique a 14 Tissu adipeux sous-cutané 12 12 10 8 6 2,5 b 10 8 6 a 1.4 1,4 b, c 4 4 2 2 0 0 CT HF HL HL HF-LT + LT CT HL HF HL HF-LT + LT a p < 0,05 HL versus CT; b p < 0,05 HL-LT versus HL; c p < 0,05 HF-LT versus CT Holowacz et al., 2015
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION MÉTABOLIQUE Expression génique dans les tissus adipeux : adipokines 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 IL-6 a b CT HF HF-LT 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Adiponectine b a CT HF HF-LT a p < 0,05 HL versus CT; b p < 0,05 HL-LT versus HL Holowacz et al., 2015
ETUDES PRÉ-CLINIQUES SUR LT : INFLAMMATION MÉTABOLIQUE Expression génique au niveau intestinal FONCTIONS Immunosuppression (marqueurs des LTrégulateurs) Résolution de l inflammation GÈNES MODIFICATIONS (HL + LT VERSUS HL) a Foxp3 1,5 CD25 1,6 IL-10 2,3 Fpr2 1,5 Voie des leucotriènes LTA 4 H 1,2 LTC 4 S 1,3 Holowacz et al., 2015 a p<0,05 (HL + LT vs HL)
CONCLUSION Altérations de la barrière intestinale implications dans de nombreuses pathologies inflammatoires chroniques (intestin, peau, tissu adipeux, articulations, ) Les jonctions serrées sont régulées par différents éléments internes (cytokines, facteurs de croissance, ) mais également des facteurs alimentaires tels que les probiotiques
REMERCIEMENTS CHU and INSERM Nice Pf T. Piche INRA Toulouse Dr V. Théodorou Ambiotis Toulouse Dr M. Dubourdeau
MODULATION DE L INTÉGRITÉ DE LA MUQUEUSE INTESTINALE PAR LES PROBIOTIQUES MERCI DE VOTRE ATTENTION