Identification de souches bactériennes à potentiel probiotique dans la diminution des hyperperméabilités intestinales et détermination de leur(s) mécanisme(s) d’action
Institution:
université Paris-SaclayDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The gastro-intestinal tract represents the largest interface between the human body and its environment. It is a multilayer system composed of mucus and epithelial cells that establish and regulate barriers, while directly connecting to the immune system. This interface allows fluxes of water and nutriments and prevents from the entry of antigens and pathogens. Thus, it is the first line of defense. The regulation of the permeability occurs through the paracellular pathway, which is supported by the epithelial complex of junctional proteins. The gut microbiota also plays a key role in the regulation of the immune and metabolic systems and also, in the protection against pathogens. The continuous cross-talks between the intestinal barrier and the microbiota are essential to maintain the intestinal integrity and therefore the global homeostasis in healthy conditions. Nowadays, most of the chronic syndromes and diseases, such as irritable bowel syndrome (IBS) but also metabolic or behavioral disorders, are associated with an increase of the gut permeability also called “leaky gut syndrome”. Indeed, the consequence of the hyperpermeability is a flow increase of water and nutriments across the intestinal barrier but also of pathogens or toxins, among others, promoting an immune response and inflammation. Many studies also associated changes in the gut microbiota composition, dysbiosis, with chronic diseases. The beneficial effects of probiotic strains are increasingly demonstrated from in vitro experimentations to clinical trials and these studies demonstrated that they can be used in both the prevention and treatment of these disorders. We aimed to better decipher the interactions between the intestinal epithelial components and the probiotic bacteria in the pathophysiological context of intestinal chronic disorders. To do that, we first designed an in vitro screening of over fifty strains, from different genus, based on trans-epithelial electrical resistance (TEER) of two types of human intestinal epithelial cell lines, Caco-2 and T84. With these models, six Lactobacillus strains were selected and we better characterized their probiotic properties (adhesion ability, biofilm stability, neurotransmitter production and enzyme activity). We further evaluated the effect of four of them in in vivo models of chronic low-grade inflammation and neonatal maternal separation using C57BL/6J mice. Finally, we determined the implication of the bacterial strains in the modulation of the gut permeability, through the study of the complex of cellular junctional proteins.
Abstract FR:
Le tractus gastro-intestinal représente la plus grande interface entre le corps humain et son environnement. Il s'agit d'un système multicouches composé de mucus et de cellules épithéliales établissant et régulant des barrières, tout en se connectant directement au système immunitaire. Cette interface permet les flux d'eau et de nutriments et empêche l'entrée des toxines et des pathogènes. C'est donc la première ligne de défense. La régulation de la perméabilité se produit essentiellement par la voie para-cellulaire, elle-même soutenue par le complexe épithélial de protéines de jonction. Le microbiote intestinal joue un rôle clé dans la régulation des systèmes immunitaire et métabolique ainsi que dans la protection contre les agents pathogènes. Les interactions continues entre la barrière intestinale et le microbiote sont essentielles pour maintenir l'intégrité intestinale et donc l'homéostasie globale dans des conditions saines. De nos jours, la plupart des syndromes ou maladies chroniques, comme le syndrome de l’intestin irritable (SII) mais aussi les troubles métaboliques ou comportementaux, sont associés à une augmentation de la perméabilité intestinale, aussi appelée « syndrome de l'intestin qui fuit ». En effet, l'hyperperméabilité a pour conséquence une augmentation du flux d’eau et de nutriments, à travers l’épithélium intestinal, mais surtout des pathogènes et des toxines, favorisant une réponse immunitaire et une inflammation. De nombreuses études ont aussi associé des changements de la composition du microbiote intestinal, dysbiose, aux maladies chroniques. Les effets bénéfiques des souches probiotiques sont de plus en plus démontrés à la fois dans des études in vitro jusqu’à des essais cliniques, et montrent qu’ils peuvent être utilisés non seulement dans des approches préventives mais également thérapeutiques. Nous avons voulu comprendre les interactions entre les composants épithéliaux intestinaux et les bactéries probiotiques dans le contexte physiopathologique des troubles chroniques intestinaux. Pour cela, nous avons mis en place un criblage de plus de cinquante souches bactériennes, provenant de genres différents, sur des modèles de perméabilité in vitro basés sur la résistance électrique trans-épithéliale (TEER) et utilisant deux types de lignées cellulaires intestinales humaines, Caco-2 et T84. Ces modèles nous ont permis de sélectionner six souches de Lactobacillus que nous avons caractérisées sur leurs propriétés probiotiques (capacité d’adhésion, stabilité de la forme biofilm, production de neurotransmetteurs et activité enzymatique). Nous avons ensuite évalué les bénéfices de certaines d’entre elles dans des modèles in vivo d’inflammation chronique de bas grade et de séparation maternelle néonatale, utilisant des souris C57BL/6J. Nous avons finalement déterminé l’implication des souches bactériennes sur la modulation de la perméabilité intestinale via l’étude du complexe de protéines de jonction cellulaire.