Mémoire Finale Probiotiques 2020

 

‫الل‬ ‫الش‬ ‫اطط‬ ‫ق‬ ‫د‬‫د‬‫ال‬  ‫ئئ‬‫ا‬ ‫ل‬‫ل‬‫ا‬ ‫رر‬ ‫ه‬  République Algérienne Démocratique et Populaire

‫ل‬ ‫ل‬‫ا‬ ‫ث‬‫ح‬ ‫لي وال‬‫ل‬‫ال‬  ‫الل‬ ‫ة‬‫ر‬‫ا‬‫ز‬‫و‬

Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

‫د‬‫ل‬‫ب‬ ‫ن‬ ‫ى‬‫ف‬ ‫ص‬ ‫ج‬ ‫ج‬  ‫ت‬ ‫ة‬‫والحح‬   ‫ال‬ ‫م‬ ‫عع‬ ‫ك‬ 

Université Mostefa BenBoulaïd - Batna 2 Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie

DEPARTEMENT DE MICROBIOLOGIE ET DE BIOCHIMIE

  émoire Présenté par : Fadel Oumayma Bekhouche Maroua Adjadj Amina Boudehane Nour El Houda Pour l obtention du diplôme de ’

  aster Filière : Sciences Biologiques Spécialité : MICROBIOLOGIE Appliquée 

Thème L’activité antimicrobienne des probiotiques contre les entéropathogènes entér opathogènes Soutenu en ligne le 23/09/2020 Devant le jury : Mlle. Kerbab Souhila

MAA, Batna 2

Président

Mme. Boukhtache Hadjer

MCB, Batna 2

Promoteur

Mme. Cheriet Dehbia

MCB, Batna 2

Examinateur

Année universitaire 2019/2020  

 

Dédicaces   A l ’’ homme h   omme de ma vie, mon exemple éternel, mon soutien moral, ma source de joie et de bonheur, celui qui s ’’ est e  st toujours sacrifié pour me voir réussir, que dieu te garde dans son vaste paradis, à toi mon Père.

A la lumière de mes jours, la source de mes efforts, la flamme de mon cœur , ma vie et mon bonheur, Maman que j ’’ adore. a   dore.

Aux personnes dont j ’ ’ ai ai bien aimé, à tous mes frères Mohamed Islam et Chiheb Eddine et ma chère frangine Khouloud, je leurs dédie ce travail dont le grand plaisir leurs revient en premier lieu pour leurs conseils, aides et encouragements. 

Aux personnes qui m ’ ’ ont ont toujours aidé et encouragé, qui étaient toujours à mes côtés et qui m ’ ’ ont ont accompagné durant mon chemin d ’’ études é  tudes supérieures, mes aimables amis, collègues d ’’  étude, étude, Amina et Ouidjdane Djamila.

A tous mes amis et tous les étudiants de la promotion de master II Microbiologie appliquée 2019-2020.

OUMAYMA

 

i

 

Dédicaces  Je dédie ce modeste travail accompagné d ’’  un un profond amour :

A mes chers parents A mes chers frères : Salim et Bilal A ma chère sœur : Amina et ses  petits-enfants Djoumana, Khaoula et

Anes. A mes chères amies : Manal, Sabrina, Ibtissem, Racha et Romayssa. A mes enseignants A vous...

Maroua

 

ii

 

Dédicaces A mon très cher père Salah. A la lumière de mes jours, la source de mes efforts, la flamme de mon cœur , ma vie et mon bonheur: Maman Louiza que j ’ ’ adore, adore, pour pour tous ces sacrifices, son amour, amour, son soutien et ces prières tout au long de mes études.  A mes chers et adorables frères Elhadi, Ramzi et Ilyas sans oublier sa femme Houda et mes chères frangines Hadjer et son mari Fauozi, Fadila et son mari Abed El Aali. En témoignage de mon affection fraternelle, de ma profonde reconnaissance, je vous souhaite une vie pleine de bonheur et de succès. À mes chers petits neveux Alaa, Loudjain, Iyad, Mohamed Amir et Meriam Elbatoul. Aucune dédicace ne saurait exprimer tout l ’’ amour a   mour que j ’ ’ ai ai pour vous, Votre joie et votre gaieté me comblent de bonheur. Puisse Dieu vous garder, éclairer votre chemin et vous aider à réaliser à votre tour vos vœux  les  les plus chers. A ma grande mère chérie qui m ’’  a accompagné par ses prières, sa douceur, puisse Dieu lui prêter longue vie et beaucoup de santé et de bonheur dans les deux vies. Une spéciale dédicace aux personnes qui m ’’  ont ont toujours aidé et encouragé, qui étaient toujours à mes côtés, et qui m ’’  ont ont accompagné durant mon parcours d ’ ’études é  tudes supérieures, mes aimables amies, collègues d ’étude n, Wedjdane et Oumayma. ’étude et sœurs de cœur, Maysou n,

AMINA 

 

iii

 

Dédicace

A ma chère Mère A mon cher Père

 Je voudrais remercier toute personne qui m ’’  a aidé, soutenue et contribué à sa façon au bon déroulement de ce travail.

Nour El Houda

 

iv

 

Remerciements

Avant toute chose, Nous remercions ALLAH le tout puissant, de nous avoir donnée la santé, la patience, la puissance et la volonté  pour finaliser ce travail.  A cette occasion, qu ’ ’il i  l nous soit permis d ’’  exprimer exprimer  particulièrement notre profonde gratitude, notre sentiments de reconnaissance et de satisfaction à notre enseignante en seignante et encadrante Dr. Boukhtache H qui

nous a fait l ’ ’honneur h   onneur de veiller et de diriger ce mémoire. 

Nous profitons également de cette occasion pour remercier les membres de jury Mlle Kerbab Souhila et Mme Cheriet Dahbia d ’’  avoir avoir accepté lire et évaluer ce modeste travail.   Nous exprimons notre reconnaissance à l ’’  égard égard de notre chef de département   et tous nos enseignants qui nous ont fourni les outils nécessaires pour la réussite dans notre parcoure universitaire.  Un mémoire, tant nominatif soit-il, est une délivrance de réflexion collective, donc au terme de ce travail, il m ’’  est est à la fois un  plaisir et un devoir de remercier sincèrement toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin à sa réalisation. Nous les remercions du fond du cœur. 

 

v

 

 

‫ص‬‫خ‬ ‫م‬‫ل‬ ‫ت‬‫ئئ‬‫ل‬ ‫ه ال‬

‫وب‬‫ك‬‫ض لم‬  ‫ه‬‫ل‬‫ل‬‫ف‬ ‫ ف‬‫ظه‬ ‫ي‬‫م المم‬‫اا‬‫ الج‬‫ك ع‬‫ب‬ ‫وب‬‫ل‬‫ ال‬‫ث‬  ‫م دراسة‬  ‫حث‬‫ال‬  ‫هذا‬  ‫في‬

. ‫الح‬ ‫م‬‫الج‬ ‫وفي‬  ‫خخ‬‫ال‬ ‫في‬  ‫عع‬ ‫ت‬‫لل‬ ‫ذلك‬‫و‬ ‫شطة‬‫ال‬  ‫نن‬  ‫ة‬‫خ‬ ‫خ‬ ‫ة الل‬‫قق‬‫ال‬ ‫ة‬‫الح‬ :

‫حي‬ ‫لمفت‬  ‫ت‬ ‫م‬ ‫ك‬‫ل‬

.‫ت‬‫وب‬‫ل‬ ‫ال‬ ‫دات‬‫ض‬   ‫ة‬ ‫الل‬ ‫م‬‫ا‬‫ا‬‫الج‬  ‫ك‬ ‫وبب‬‫ل‬‫ال‬  

Résumé :  Dans cette recherche, l’action des probiotiques contre les germes entropathogènes  entropathogènes   est étudiée, pour montrer leurs effets antimicrobien, les principaux micro-organismes utilisées, leurs principe actifs ainsi que leurs mécanismes d’action in vitro et in vivo. Mots clés : 

Les probiotiques, les germes entéropathogènes, l’effet antimicrobie ant imicrobien. n.

Abstract:  In this research, the probiotics action against entropathogenic germs is studied, to show their antimicrobial effects, the t he microorganisms used, their  used, their  active   active principles,  principles, as well their action mechanisms  in vitro  mechanisms and  in vivo. vitro and Keywords: 

Probiotics, enteropathogenic germs, the antimicrobial effect.

vi   vi

 

  iste des abréviations 

Liste des abréviations  

ADN :  : Acide désoxyrib déso xyribonucléique onucléique.    ADN



  B : Bifidobacterium.  



  BSH : Bile Salt Hydrolase. 



  Caco-2 : Lignée cellulaire tumorale d'adénocarcinome colorectal colorect al épithélial humain. 



  E : Escherichia.  



  EPEC : Escherichia coli co li entéropathogénique.  



  Gram+ : Gram positif . 



  Gram- : Gram négatif . 



 



  HT-29 : Lignée cellulaire du cancer du côlon humain largement utilisée dans les  

H2O2 : Peroxyde d’hydrogène. 

recherches biologique.  

  IgA : Immunogl Immunoglobulines obulines de type A. 



  L : Lactobacillus. 



  NAD :  Nicotinamide Nicotinamide adénine di nucléotide nucléotide.  



  PH : Potentiel d’hydrogène. 

vii   vii

 

  able des matières

Table des matières D édi dicace cace ..................... ......................................... ........................................ ...................................... ...................................... ...................................... ...................... .... ............... i  R eme merr ci cie eme ments nts.................... ................................... ................................... ..................................... ................................... .................................................. ................................ v  R ésumé ............... ................................. ...................................... ...................................... ...................................... ...................................... ......................................... ....................... vi  …………………………………………..…………………………... ... vii L i ste des ab abrr évi viat atii ons …………………………………………..…………………………

Table des matières .................. ...................................... ...................................... ...................................... ...................................... .................................... .................. viii L i ste de dess tab tablea leaux ux .................... ........................................ ................................... ................................... ...................................... .......................................... ........................ x  L i ste ste des fi gur es ................. ..................................... ..................................... ................................... ...................................... ...................................... ..................... ......... ...... xi L i ste de dess anne annexxes ………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………... ... xii 

Introduction ………………………………………………………….……………………... ………………………………………………………….……………………..... 1

Chapitre II  : Les probiotiques I.1 Définition Définition ……………………………………………………………………...…………. ……………………………………………………………………...…………. 2 …………………….................... ................................... ............................... ........... 2 I.2 Effets bénéfiques des probiotiques  ……………………..... I.2.1 Activité enzymatique enzymatique …………………………………………………......…...…..….. …………………………………………………......…...…..….. 2 I.2.2 Amélioration du transit intestinal ……………………………………..……......….... ……………………………………..……......….... 2  2 I.2.3 Modification du microbiote intestinal …………………………………... ………………………………… ...…….....… …….....….. 2 I.2.3.1 La compétition pour les nutriments et l’inhibition de la croissance des   Pathogènes …………………………………..…………………………………… …………………………………..…………………………………….. .. 2 I.2.3.2 La compétition pour l’adhésion  l’adhésion ………………….…………...……………..…… ………………….…………...……………..…… 3  3 I.2.3.3 Prévention de certaines maladies …………………..……………….…….........… …………………..……………….…….........… 3  3 I.3 Critères de sélection des souches probiotiques ……………………………………...… ……………………………………...… 3  3 I.3.1 Critères fonctionnels …………………………………………...…….…...…….…..... …………………………………………...…….…...…….…..... 3  3 I.3.1.1 Survie dans le transit digestif ………………………………..………….……..…. 3 

viii   viii

 

  able des matières

I.3.1.2 Adhésion au mucus et/ou cellules épithéliales humaines ……...……………...… ……...……………...….. .. 3 I.3.1.3 Activité antimicrobienne …………………………………………… ……………………………………………..………...…. ………...…... 4 I.3.2 Critères de sécurité …………………………………………… ……………………………………………... ...……….……...…… ……….……...…….. 4

I.3.2.1 Identification de la souche ……………………………………….....…….….……. ……………………………………….....…….….……. 4  4 I.3.2.2 Innocuité totale …………………………………………………...………...…..….. …………………………………………………...………...…..….. 4 I.3.2.3 Origine ………………………………………………………………………..……. ………………………………………………………………………..……... 5 I.3.3 Critères technologiques …………………………………………......…………...…... …………………………………………......…………...…..... 5 I.4 Principales souches utilisées comme probiotiques ……………….………………..…... ……………….………………..…... 5

Chapitre II : Activité antimicrobienne antimicrobienne des probiotiq probiotiques ues contre les l es entéropathogènes II.1 Mécanismes d’action : les études in vitro et i n vivo …………………………...……… …………………………...……… 6  6 II.1.1 Compétition spécifique et non-spécifique non-spécifi que pour l’adhésion  l’adhésion ………………..……… ………………..……… 6  6 II.1.2 Production des substances antimicrobiennes ………………………...……………. ………………………...……………. 8 II.1.2.1 Les acides organiques …………………………………………………..………… …………………………………………………..………… 8  8 II.1.2.2 Les bactériocines ……………………………………………………………… ……………………………………………………………….. ..… … 9 II.1.2.3 Le peroxyde d’hydrogène d’hydrogène  ………………………………………………...…… ………………………………………………...……... ... 10 II.1.3 Compétition pour l’utilisation des nutriments  nutriments  …………………………………… …………………………………… 10  10 II.1.4 Stimulation des mécanismes de défense immunitaire …………………………… …………………………….. .. 10

Conclusion et perspectives ……………………………………..…………………………... ……………………………………..…………………………. .. 12 Références bibliographique …………………………………………..…………………… …………………………………………..…………………… 13  13 Annexes

ix   ix

 

  iste des tableaux

Liste des tableaux Tableau I.

Liste des principales souches microbiennes considérées comme probiotiques.

x 

 

  iste des figures Liste des figures entéro pathogènes.   Figure 1. Mécanisme d’action des probiotiques contre les souches entéropathogènes. Figure 2. Mécanisme d’inhibition de l’adhésion des pathogènes par un effet barrière dû à  à 

l’adhésion spécifique (a) et non spécifique (b) des probiotiques.  probiotiques.   les   Figure 3. Mode d’action des acides organiques produits par les probiotiques contre les   bactéries pathogènes.

xi   xi

 

  iste des annexes

Listes des annexes Annexe 1. Les

principales voies de catabolisme des hexoses chez les bifidobacteries.

Annexe 2. Mécanisme d’action des probiotiques. pro biotiques.   Annexe 3. 

Les effets directs et indirects des probiotiques. probiotiques.

xii   xii

 

Introduction Introduction Depuis quelques années, les probiotiques ayant des effets bénéfiques sur la santé, connaissent une importance croissante vue l’augmentation de la demande des consommateurs  pour des substituts naturels aux médicamen médicaments ts et l’émergence l’émergence d’évidences scientifiques et et   cliniques démontrant l’efficacité de certaines certaines de  de ces souches (Drouault et Corthier, 2001).  L’utilisation historique des probiotiques en nutrition nutr ition humain humainee fait que ces bactéries sont considérées comme sans risque et sélectionnées essentiellement pour leurs propriétés technologiques à savoir la survie et la persistance dans l’environnement dans lequel ils doivent   agir, la tolérance à l’acidité gastrique et les sels biliaires, l’adhérence aux cellules épithéliales et la production de substances antimicrobiennes antimicrobiennes (Nguyen et al., 2010). Grâce à ces propriétés, l’utilisation des des probiotiques permet de satisfaire les besoins de point de vue sanitaire et d’inhiber la prolifération des microorganismes pathogènes tels que  que   Bacillus, Clostridium, Enterococcus,  Escherischia coli, Listeria, Pseudomonas, Salmonella, Staphylococcus et Yersinia ... (Nguyen et al., 2010).  À ce jour, les moyens généralement utilisés pour lutter contre les entéropathogènes sont l’antibiothérapie et la vaccination. Cependant, la résistance résist ance de ces micro-organismes aux antibiotiques et le manque manque de vaccins pour plusieurs pathogènes entériques rendent rendent nécess nécessaire aire le développement de nouveaux nouveaux traitements ou alternatifs on l’occurrence les  les   probiotiques probiotiques d’où on a tiré l’objectif de notre recherche.  recherche.  

1

 

Chapitre I

Les probiotiques 

Chapitre I : Les probiotiques  I.1 Définition  Les probiotiques sont des microorganismes vivants qui, lorsqu’ils sont ingérés en quantité suffisante, confèrent un bénéfice pour la santé. Se sont principalement des bactéries et des levures présentes ou réintroduites dans la flore intestinale pour réduire r éduire les désordres intestinaux et améliorer l’hygiène digestive (Gaggia et  al., 2010). Leur mode d’action et leur efficacité dépend de la souche et la dose administrées (Rofes, 2014).  Les probiotiques sont disponibles sous différents types de produits. Ils peuvent être consommés sous forme de suppléments alimentaires en capsules contenant des cultures viables lyophilisées ou sous forme de produits pro duits alimentaires fermentés tels que les yogourts, les boissons lactées, les jus de fruits et les fromages (Sanders, 2003). 

I.2 Effets bénéfiques des probiotiqu probiotiques es  I.2.1 Activité enzymatique  

En produisant de nombreuses enzymes, les probiotiques permettent d’améliorer significativement la digestion et l’absorption intestinales chez les sujets présentant un déficit enzymatique, enzyma tique, notamment l’amélioration de la digestion du lactose et du saccharose (De Vrese et al ., ., 2001). 

I.2.2 Amélioration du transit intestinal 

Les probiotiques contribuent à accélérer la vitesse de digestion et prévenir contre la constipation (Marteau et al .,., 2002).  I.2.3 Modification du microbiote intestinal  

En inhibant le développement des pathogènes par différents mécanismes  mécanismes  :  I.2.3.1 La compétition pour les nutriments et l’inhibition de la croissance des pathogènes  

L’utilisation des mêmes substrats présents dans la lumière intestinale aboutit à la baisse de quantité des nutriments disponibles se qui rend l’environnement peu favorable à la croissance des pathogènes (Wealleans et Litten-Brown, 2010). 

2

 

 Chapitre

I

Les probiotiques 

I.2.3.2 La compétition pour l’adhésion (Effet barrière)  barrière)  : 

Cette priorité est adoptée aux bactéries tels que (Lactobacillus, Bifidobacterium et certaines espèces d’Enterococcus) ayant la faculté de former des biofilms contribuant à bloquer l’accès des pathogènes aux sites d’adhésion (Rastall et al .,., 2000).  I.2.3.3 Prévention de certaines maladies : 

Les probiotiques interviennent dans la prévention et le traitement de plusieurs diarrhées, notamment la diarrhée du voyageur et la diarrhée associée à la prise pr ise d’antibiotiques (Beausoleil et al.,  2007).

Ils sont également impliqués dans la réduction et le traitement de certaines

infections gastro-intestinales (Salminen et

al., 2005),

l’amélioration de la digestion des

aliments et la réduction des symptômes de l'intolérance au lactose (Nagpal et al., 2007). Les probiotiques ont démontré leur efficacité à prévenir certaines maladies chroniques telles que la maladie de Crohn, l'obésité et le diabète (Schultz et al .,., 2004). D’autres travaux laissent présager que ces microorganismes pourraient également jouer un rôle important dans la modulation du système immunitaire (Matsuzaki et Chin 2000)  et la prévention du cancer du côlon (Wollowski et al., 2001). 

I.3 Critères de sélecti sélection on des souches probiotiques   Le potentiel probiotique doit satisfaire aux critères suiv suivants ants :  :  I.3.1 Critères fonctionnels   I.3.1.1 Survie dans le transit digestif  

Les probiotiques sont généralement ingérés avec les aliments et doivent arriver vivant à l’intestin durant leur transit dans le tube digestif (Piquepaille, 2013). Cette survie commence d'abord par l’acidité gastrique, leur capacité à tolérer le pH du suc gastrique leur permet de résister plus longtemps aux conditions de l’estomac (Piquepaille, 2013). De plus, les  probiotiques doivent résister à l’action des sels biliaires produits dans le le duodé duodénum num sous l’effet l’effet de la BSH (Piquepaille, 2013). Comme ils doivent do ivent avoir une résistance aux enzymes digestives libérées dans l’intestin (Piquepaille, 2013).  I.3.1.2 Adhésion au mucus et/ou aux cellules épithéliales humaines

La capacité d’adhésion à la muqueuse intestinale est l’une des principales caractéristiques de sélection des probiotiques, en leur permettant de résister aux mouvements péristaltiques de

3

 

Chapitre I

Les probiotiques 

l’intestin et tenir t enir plus longtemps (Gueimonde et al., 2006). De plus, les probiotiques adhérents sont en contact direct avec les cellules immunitaires de l’épithélium intestinal, ils peuvent donc moduler ou stimuler le système immunitaire (Saarela et al., 2000).  I.3.1.3 Activité antimicrobienne 

Les probiotiques doivent essentiellement maintenir des conditions sanitaires dans le tube digestif, tout on inhiban inhibantt le développem développement ent des germes indési indésirables. rables. Pour atteindre cet objectif,  plusieurs mécanismes mécanismes d’action ssont ont envisagés (Bevilacqua et al .,., 2003) : :     L'empêchement de l’adhésion des germes pathogènes aux cellules de la paroi intestinale.  



  La compétition pour les nutriments, ce qui provoque une diminution de la quantité des



substrats disponibles pour les germes indésirables.  indésirables.     La production de substances substances bactéricides ou bactéri bactériostatiques, ostatiques, notamment :  : 



d ’hydrogène (H2O2) : qui agit sur la membrane et peut aussi endommager   le peroxyde d’hydrogène l’ADN par la formation des radicaux libres (Dobson et al., 2007). 



  Les acides organiques : L’acidification du milieu agit contre les germes pathogènes se



trouvant dans le tube digestif (Dunne et al., 2001).    D'autres substances antibactériennes peuvent être synthétisées, comme les bactériocines



et les antibiotiques (Dobson et al., 2007).  I.3.2 Critères de sécurité  sécurité  I.3.2.1 Identification de la souche 

Les souches probiotiques doivent être identifiées par des méthodes fiables à l’échelle  phénotypique  phénotypiq ue et génoty génotypique pique (Holzapfel et  al., 2001a)  par des techniques moléculaires et confrontée à une nomenclature internationale (Gueimonde et Salminen, 2006).  I.3.2.2 Innocuité totale

Un microorganisme probiotique doit être caractérisé par une innocuité totale pour le consommateur, c’est-à-dire être non toxique et exempte de toute pathogénicité et ne présente aucune propriété indésirable possible : résistance aux antibiotiques, cytotoxicité et activité hémolytique (Butel, 2014). 

4

 

 Chapitre

I

Les probiotiques 

I.3.2.3 Origine  Origine 

Les souches probiotiques d’origine humaine sont plus compatibles avec le tractus intestinal humain, elles peuvent cependant être d’une autre origine (animale, alimentaire ou végétale), tant qu’elles ne sont pas nocives (Corthier (Corthier,, 2004) 20 04).  technologiques   I.3.3 Critères technologiques

De nombreux aspects technologiques doivent être pris en compte pour la sélection des souches probiotiques probiotiques on citant :  

  La viabilité et la stabilité physique et génétique des microorganismes tout au long de la

chaîne de production et d’entreposage (Champagne et al., 2005).  

  La conservation des propriétés probiotiques pour ne pas provoquer d’effet indésirable sur

la qualité organoleptique du produit (Ouwehand et al., 1999). 

I.4 Principales souches utilisées comme probiotiques  Les microorganismes les plus souvent utilisés comme probiotiques sont des bactéries lactiques du genre (Lactobacillus, Streptococcus, Enterococcus, Pediococcus et Bifidobacterium), des bactéries non lactiques ( Escherichia coli   Nissle Nissle 1917 et Bacillus) et des levures (Saccharomyces) (Saccharomyces) (Lardeur, 2018). (Le Tableau  I) énumère des exemples de souches  probiotiques :  Tableau I. Tableau 

Liste des principales souches microbiennes considérées comme probiotiques   (Holzapfel et al , 2001b). 

Lactobacilles 

Bifidobactéries 

Autres bactéries

Autres micro-

lactiques 

organismes non lactiques

 L. acidophilus  L. casei  L. crispatus  L. gasseri  L. johnsonii  L. paracasei  L. plantarum  L. reuteri  L. rhamnosus

 Enterococcus   Enterococcus  faecium    faecium Streptococcus thermophilus   thermophilus  Pediococcus acidilactici 

 B. adolescentis  B. animalis  B. bifidum  B. breve  B. infantis  B. lactis  B. longum

 E. coli (‘Nissle 1917’)   Saccharomyces boulardii   boulardii Saccharomyces cerevisiae   cerevisiae  Bacillus subtilis  Bacillus cereus

5

 

Chapitre II Activité antimicrobienne des probiotiques probiotiques contre les entéropathogènes entéropathogènes

anti microbienne obienne des probiotiques Chapitre II : Activité antimicr contre les entéropathogènes  II.1 Mécanismes Mécanismes d’action : les études in vitro et in vivo  Le mode d’action par lequel certains probiotiques exercent des effets protecteurs ou thérapeutiques ne sont pas complètement élucidés. Toutefois, plusieurs mécanismes ont été  proposés pour préveni prévenirr la colonisation et la croissance croissance des bactéries pathogènes pathogènes lors des infections entériques et sont basés sur un nombre limité d’études in vivo  (essentiellement murines) et in vitro (Figure 1) (Kaur et al .,., 2002). 

Figure 1. Mécanisme d’action (Kaur et al., 2002). 

des probiotiques contre les souches entéropathogènes

II.1.1 Compétition spécifique et non-spécifique pour l’adhésion l’adhésion  

Étant donné que la majorité des infections intestinales sont initiées par l’adhésion des  pathogènes aux cellules entérocytaires de l’hôte, certaines bifidobactéries bifidobactéries et lactobacilles lactobacilles  probiotiques ont la capacité de bloquer physiquement l’accès l ’accès aux entérocytes entérocytes (Picard et al., 2005). Ce mécanisme d’action est similaire à celui exercé par le microbiote intestinal résident

face aux infections microbiennes (Liévin-Le Moal et Servin, 2006).

6

 

Chapitre II Activité antimicrobienne des probiotiques probiotiques contre les entéropathogènes entéropathogènes

Les mécanismes de compétition vis à vis les sites d'adhésion se font de deux manières. Ils  peuventt survenir de façon spécifique par l’intermédiaire des adhésines ou de façon non  peuven spécifique en impliquant des interactions électrostatiques ou hydrophobes des forces passives et stériques.  Deux exemples de ces modes de compétition sont présentés dans la (Figure 2) (Servin et Coconnier, Coconnier, 2003) . 

Figure 2. Mécanisme

d’inhibition de l’adhésion des pathogènes par un effet barrière dû à  à  l’adhésion l’adhési on spécifique (a) et non spécifique (b) des probiotiques (Servin et Coconnier, Coconnier,   2003). 

Les études in vivo identifiant le mécanisme de compétition pour l’adhésion utilisent pour la plupart les lignées cellula cellulaires ires intestinale Caco-2 et HT HT-29. -29. Ces cellules sont généralement appropriées à ce type d’expérience car elles présentent une structure similaire aux entérocytes que l’on retrouve in vivo  (Pinto et al., 1983). Des études pionnières ont démontré que des souches de bifidobactéries humaines adhérant fortement aux cellules intestinales Caco-2 inhibent

l’adhésion

de

microorganismes

pathogènes

comme  Escherichia

coli

entéropathogénique  (EPEC) et Salmonella typhimurium à ces mêmes cellules lorsque placées en compétition (Bernet et al., 1993). Ces auteurs ont également observé une inhibition  proportionnelle à la concentration co ncentration de bifidobactéries ajoutées. Ils ont suggéré que l’inhibition  pouvait être due à un encomb encombrement rement stérique par la constitution d’un biofilm qui empêche l’accès des pathogènes aux surfaces cellulaires et par une exclusion des cellules pathogènes par compétition aux sites spécifiques d’adhésion sur les cellules entérocytaires (Bernet et al., 1993)

7

 

Chapitre II Activité antimicrobienne des probiotiques probiotiques contre les entéropathogènes entéropathogènes

.D’autres études sur des cellules Caco-2 ont démontré que la souche  Lactobacillus acidophilus est également capable d’inhiber l’adhésion de ces deux mêmes pathogènes (Coconnier et al.,  1993).

Par ailleurs, une compétition compétit ion pour des si sites tes spécifiques de fixation sur llee mucus intestinal intestina l a également été évoquée comme un autre mode d’action probable (Mélanie, 2007a). Le mucus  présent sur la surface de l’épithélium intestinal forme une sorte de gel composé de glycoprotéines, appelées aussi mucines, la sécrétion de ces dernières par les cellules en gobelet  peut être stimulée par des facteurs neurogèn neurogènes es et par des changements changements environnemen environnementaux taux incluant le microbiote résident et les infections microbiennes (Gill, 2003). En plus de protéger l’épithélium d’un contact direct avec le contenu intestinal, le mucus intestinal est un site important pour la colonisation du microbiote normal mais il peut également servir de site d’adhésion pour certains microorganismes pathogènes (Gill, 2003).  II.1.2 Production des substances antimicrobiennes

Les probiotiques pourraient également limiter la croissance des pathogènes en exerçant une action antimicrobienne indirecte par la production de différents composés antimicrobiens   (Rakhis et Ladjal, 2016a).  II.1.2.1 Les acides organiques 

Les probiotiques ont la capacité de produire des acides organiques qui contribuent à l'inhibition de la croissance des microorganismes entérovirulants (Servin, 2004). Il s’agit de l'acide lactique et l'acide acétique, qui sont produits respectivement par les lactobacilles et les  bifidobactéries via la fermentation des hhexoses exoses (Servin, 2004). Ces acides organiques, produits à partir des glucides ingérés lors de la prise alimentaire, contribuent à faire baisser le pH intestinal (Belhamra, 2017). Leur diffusion passive à travers la membrane bactérienne sous leur forme non dissociée permet, après leur dissociation, d'acidifier le cytoplasme et donc d'inhiber la propagation, la croissance et la survie des agents pathogènes acido-sensibles (Belhamra, 2017). 

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Chapitre II Activité antimicrobienne des probiotiques probiotiques contre les entéropathogènes entéropathogènes

Figure 3. Mode

d’action des acides organiques produits par les probiotiques contre les bactéries  pathogènes.  pathogèn es. (Mélanie, 2007b). 

X-COOH = CH3-CHOH-COOH dans le cas de l’acide lactique la ctique  ; ou CH3COOH dans le cas de l’acide acétique.

Dans une étude réalisée in vitro, l’activité anti-Salmonella produite par trois souches de lactobacilles  ; Lactobacillus paracasei 8700:2, Lactobacillus plantarum lactobacilles  plantarum 299v et Lactobacillus  fermentum

ME-3, en conditions microaérophiles de même que l’activité l’act ivité anti-Shigella de deux  bifidobactéries   ;  Bifidobacterium lactis Bb12 et  Bifidobacterium longum 46, en condition  bifidobactéries anaérobie était associée à un effet du pH. Une corrélation positive entre la production d’acide lactique et l’activité inhibitrice a été ét é observée (Hütt et al, 2006). Cependant, la quantité d’acide acétique et l’activité inhibitrice des lactobacilles et des bifidobactéries cultivées en conditions anaérobiques étaient corrélées de façon négative (Hütt et al, 2006).  II.1.2.2 Les bactériocines   II.1.2.2 Les

La production d’autres agents antimicrobiens, tels que les bactériocines, ont aussi été rapportés principalement principalement lors des études in vitro (Klaenhammer, 1993). Les bactériocines sont définies comme des molécules de nature protéique synthétisées par voie ribosomique possédant des propriétés antibiotiques avec une activité bactéricide contre des espèces proches de la souche productrice (Klaenhammer (Klaenhammer,, 1993) . Toutes les bactériocines produites par les bactéries lactiques décrites jusqu’à présent ont une activité dirigée dir igée contre les bactéries (Gram+) (Dortu et Thonart, 2009) .

Aucune bactériocine produite par des bactéries lactiques avec une activité

contre des bactéries (Gram-) n’a été décrite, comme la membrane externe de ces dernières ne  permet pas aux bactériocines bactériocines d’atteindre la membrane interne, siège de leur activité (Dortu et Thonart, 2009).

Ces molécules agissent sur la membrane externe des bactéries cibles en

formant des pores qui mènent à la libération du contenu intracellulaire et la mort de la bactérie

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Chapitre II Activité antimicrobienne des probiotiques probiotiques contre les entéropathogènes entéropathogènes

affectée (Luquet et Courrieu, 2005) .  Les lactobacilles et les lactocoques, contrairement aux  bifidobactéries, sont le plus souvent associ associés és à la production de bactériocines bactériocines (Luquet et Courrieu, 2005).

Il a

été démontré démontré in vivo que  Lactobacillus salivarius  produit une

 bactériocine dirigée ccontre ontre Listeria monocytogenes (Fooks et Gibson, 2002). La production de  bactériocines par les souches de bifidobactéries est moins documentée, néanmoins, néanmoins, il a été rapporté que la souche  Bifidobacterium bifidum  NCFB1454 produit une bactériocine active contre différents genres bactériens potentiellement pathogènes (Yildirim et Johnson, 1998).  Le  peroxyde d’hydrogène  II.1.2.3 Le

Dans les conditions d’aérobiose, chez la plupart des bactéries lactiques, les molécules de  NAD réagissent avec l’oxygène po pour ur former le peroxyde d’ d’hydrogèn hydrogènee (H2O2)  qui inhibe de nombreuses souches bactériennes pathogènes (Ouwehand et Vesterlund, 2004) .  La production du peroxyde d'hydrogène accompagnée par celle d’acide lactique permet l'inhibition du développement de certaines espèces pathogènes comme certains virus tel que le virus de la fièvre aphteuse, certains champignons comme Candida albicans, ou encore certaines  bactéries comme comme Escherichia coli (Rakhis et Ladjal, 2016b).  Ce composé est un inhibiteur de la croissance microbienne, il bloque le fonctionnement de certaines enzymes clés intervenant dans la glycolyse, comme l’hexokinase (Abid, 2015). L’action bactériostatique de ce système entraîne des irrégularités d’acidifications par les levains lactiques, qui peuvent ainsi s’auto-inhiber car ils y sont résistants (Desmazeaud, 1996).  II.1.3 Compétition pour l’utilisation des nutriments  

L’inhibition de la croissance des pathogènes peut également s’effectuer par un processus de restriction des nutriments (Fuller, 1991). Il est évident que la capacité des microorganismes à entrer en compétition pour limiter les nutriments disponibles est un facteur non négligeable  (Fullerr, 1991) 1991 ). Ainsi, une augmentation qui détermine la composition du microbiote intestinal (Fulle

du nombre de lactobacille obtenue lors de la consommation consommation de pro probiotique biotique permet de diminuer les substrats disponibles pour l’implantation des germes pathogènes (Fuller, 1991). II.1.4 Stimulation des mécanismes de défense immunitaire  

L’interaction des probiotiques probiotiques avec le système immuni immunitaire taire permet d’accroitre la réponse de l’hote contre les agents entéropathogènes (Oelschaeger (Oelschaeger,, 2010) 2010 ). En effet, les probiotiques

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Chapitre II Activité antimicrobienne des probiotiques probiotiques contre les entéropathogènes entéropathogènes

interviennent dans la stimulation de l’immunité adaptative, par la production des anticorps de type IgA  ainsi que l'immunité innée par la production des macrophages et des monocytes (Oelschlaeger,, 2010).   (Oelschlaeger

Grâce aux composants intra ou extracellulaires actifs, les probiotiques sont capables d’influencer le système immunitaire par contact avec les cellules immunocompétentes, en transmettant des signaux modifiant la réponse immunitaire de l'organisme hôte (Amrouche, 2005). De nombreuses études ont rapporté que la prolifération des lymphocytes et la production

des cytokines par les cellules du système immunitaire peuvent être sensiblement modifiées par l’ingestion des probiotiques (Amrouche, 2005).  En résumé, les mécanismes d’action proposés dans cette section présentent l’état actuel des connaissances sur l’action l’actio n des probiotiques contre les pathogènes entériques. Cependant, il est important de noter que les mécanismes associés à des souches particulières ne peuvent  pas être extrapolés extrapolés à tous les m micro-organismes icro-organismes probi probiotiques, otiques, chaque souche souche doit être éétudiée tudiée de façon indépendante (Bahri, 2014). De plus en plus des équipes de recherche travaillent actuellementt pour identifier les mécanism actuellemen mécanismes es d’action de probiotiques contre certains  pathogènes (Bahri, 2014).

11

 

Conclusion et perspectives Conclusion et perspectives Le nombre important de publications consacrées aux probiotiques probiotiques témoignent de l’intérêt majeur qu’accorde actuellement la communauté scientifique au potentiel thérapeutique de ces microorganismes. Leur développement est actuellement en pleine expansion et un large panel de produits à base de probiotiques (médicaments ou compléments alimentaires) est proposé  pour répondre aux besoins de de patients  patients de plus plus en plus à ll’écoute ’écoute de leur leur corps et de leur leur santé.  santé.   D’une manière générale les probiotiques présentent un véritable bénéfice bénéfice thérapeutique dans la prise en charge de diverses affections intestinales. Ils exercent des effets directs dans la lumière ou sur la paroi intestinale et notamment sur le système immunitaire et des effets indirects liés aux modifications du microbi microbiote. ote. En perspectives, En peut noter qu’il qu’il serait intéressant intéressant d’étudier d’une manière plus approfondi et approfondi et  poursuivre les recherches recherches ssur ur les probiotiques ppour our mieux ccomprendre omprendre leurs mécanismes d’action et penser et penser à étudier leurs effets in vivo pour avoir des résultats beaucoup plus précis.

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18   18

 

 

nnexes

Annexe 1. Les principales voies de catabolisme des hexoses chez les bifidobacteries.

Enzymes catalysant les numéros des réactions correspondantes   1 2 3 4 5 6

Fructokinase Fructose-6-P Phosphocétolase Phosphocétolase Acétate kinase Transaldolase Transcétolase Ribose-5-P épimérase

7 8 9 10 11 12

Ribulose-5-P 3 épimérase Xylulose-5-P phosphocétolase Glycéraldéhyde-3-P déshydrogénase Enolase Pyruvate kinase Lactate déshydrogénase déshydrogénase

 

 

Annexe 2. Mécanisme d’action des probiotiques. pro biotiques.  

Annexe 3. Les effets directs et indirects des probiotiques.

nnexes