Note publique d'information : Des études récentes ont montré que le microbiote participe à l’homéostasie intestinale
en contribuant au développement morphologique, à l’éducation du système immunitaire,
aux mécanismes de défense de l’hôte et à la régulation du métabolisme. Une dysbiose
de ce microbiote ainsi qu’une réduction de la diversité bactérienne a été observé
dans diverses pathologies chroniques telles que les maladies inflammatoires chroniques
(MICI) et l’obésité. Le microbiote constitue donc une cible thérapeutique de choix
dans la prise en charge de ces maladies chroniques. Les probiotiques, microorganismes
bénéfiques pour l’hôte représentent une alternative intéressante, mais dont les critères
de sélection nécessitent d’être améliorés.Dans une première étude, nous avons pu mettre
en évidence les propriétés bénéfiques d’un mélange de deux probiotiques comprenant
un bifide et un lactobacille dans un modèle murin d’obésité résultant d’une alimentation
riche en graisses (Alard et al, 2016). Ce mélange probiotique a réduit significativement
la prise de poids, amélioré les paramètres inflammatoires et métaboliques dont l’insulino-résistance,
et augmenté l’expression intestinale des récepteurs aux acides gras à chaine courte
(AGCC). Il a également favorisé dans un système d’intestin artificiel la production
de butyrate et propionate ; principaux AGCCs. Les effets protecteurs ont été associés
à l’amélioration de la dysbiose du microbiote, notamment la restauration de l’abondance
d’Akkermansia muciniphila.L’objectif principal de cette thèse a été ensuite de sélectionner
au sein d’une collection de 23 souches bactériennes provenant de la société PiLèJe,
une ou plusieurs souche(s) probiotique(s) possédant des propriétés protectrices contre
les MICI et l’obésité. Les propriétés immuno-modulatrices des souches ainsi que leur
capacité à renforcer la barrière intestinale ont été étudiées in vitro à l’aide cellules
mononuclées sanguines humaines, puis dans un modèle in vitro de perméabilité membranaire,
induite par la sensibilisation d’une monocouche de cellules Caco-2 par de l’eau oxygénée.
Six souches ont été sélectionnées, cinq souches induisant de forts niveaux de la cytokine
anti-inflammatoire IL-10 et capables de restaurer la barrière intestinale et une souche
capable de renforcer fortement cette barrière. Ces souches ont été ensuite évaluées
en modèles in vivo de colite chronique et aigüe induite par du TNBS (2,4,6 trinitrobenzene
sulfonic acid). De façon intéressante les souches protégeant en colite aigüe ne protègent
pas aussi efficacement en colite chronique et inversement.Nous avons poursuivi la
sélection de souches ou mélanges de souches dans le contexte de l’obésité et des maladies
métaboliques associées. Nous avons utilisé les mêmes critères que précédemment (capacités
anti-inflammatoires et à restaurer la barrière intestinale) complétés par l’étude
de la capacité des souches à limiter l’accumulation des lipides dans un modèle in
vitro de différenciation adipocytaire basé sur l’utilisation de la lignée 3T3-L1 et
à induire la sécrétion de peptides entéro-endocrines impliqués notamment dans la satiété
par l’utilisation de la lignée murine de cellules entéro-endocrine STC-1. Trois mélanges
de souches et une souche seule ont été sélectionnées et évaluées dans un modèle murin
d’obésité induite par un régime hyperlipidique à 45% de gras. Nous avons pu mettre
en évidence des capacités positives d’un mélange de deux souches et d’une souche seule
à réduire la prise de poids, ainsi que l’inflammation dans le tissu adipeux.Ces résultats
indiquent que des criblages in vitro basés sur l’étude des propriétés immunomodulatrices,
des capacités à restaurer la barrière, à diminuer l’accumulation des lipides et à
induire des peptides de satiété, permettent une pré-sélection de souches ou mélanges
de souches ayant un effet protecteur et démontrent à nouveau que les capacités bénéfiques
des probiotiques sont souche-dépendantes et spécifiques des modèles ciblés.
Note publique d'information : Recent studies have reported that the microbiota is involved in intestinal homeostasis
by contributing to the morphological development, the education of the immune system,
the mechanisms of defense, and to metabolic regulation. Dysbiosis of this microbiota
as well as reduction in bacterial diversity has been observed in various chronic pathologies
such as chronic inflammatory diseases (IBD) and obesity. The microbiota thus constitutes
a therapeutic target of choice in the management of these chronic diseases. Probiotics,
which are beneficial microorganisms for the host represent therefore an interesting
alternative, however their selection criteria need to be improved.In a first study,
we were able to highlight the beneficial properties of a mixture of two probiotics
comprising a bifidobacteria and a lactobacilli, in a murine model of high fat diet
(HFD)-induced obesity (Alard et al., 2016). This probiotic mixture significantly reduced
weight gain, improved inflammatory and metabolic parameters including insulin resistance,
and increased intestinal expression of receptors involved in short-chain fatty acid
(AGCC) recognition. It also promoted in an artificial intestinal system the production
of butyrate and propionate, the two main AGCCs. The protective effects were associated
with the improvement of microbiota dysbiosis, in particular the restoration of the
abundance of Akkermansia muciniphila.The main objective of this thesis was then to
select within a collection of 23 bacterial strains provided by PiLèJe, one or more
probiotic strain (s) possessing protective properties against IBD and obesity. Immunomodulatory
properties of the strains and their ability to strengthen the intestinal barrier were
studied in vitro using human mononuclear blood cells and an in vitro model of epithelial
permeability induced by the sensitization of a Caco-2 cells monolayer with hydrogen
peroxide. Six strains were selected, five strains inducing high levels of the anti-inflammatory
cytokine IL-10 and capable of restoring the intestinal barrier and a strain capable
of strongly reinforcing this barrier. These strains were then evaluated in in vivo
models of TNBS (2,4,6 trinitrobenzene sulfonic acid)-induced chronic and acute colitis.
Interestingly, strains able to rescue mice from acute colitis did not protect as efficiently
in chronic colitis and vice versa.The selection of strains or mixtures was then pursued
in the context of obesity and associated metabolic diseases. We used the same criteria
as previously (anti-inflammatory capacities and to restore the intestinal barrier)
in addition with the capacity of the strains to limit the accumulation of lipids in
an in vitro model of adipocyte differentiation based on the use of the 3T3-L1 cell
line and to induce the secretion of entero-endocrine peptides, notably involved in
satiety, by the use of the murine STC-1 entero-endocrine cell line. Three mixtures
and one single strain were selected and evaluated in a mouse model of obesity induced
by 45% HFD diet. We demonstrated the positive capacities of a mixture composed of
two strains and the single strain to reduce weight gain, as well as adipose tissue
inflammation.These results indicate that in vitro screenings based on the immunomodulatory
properties, the capacity to restore the gut barrier, to decrease lipid accumulation
and to induce gut peptides allow pre-selection of strains or mixtures exhibiting protective
effects and demonstrate that the beneficial capacities of probiotics are strain-dependent
and specific to the targeted models.
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