Memoire Online - Probiotiques et les bactéries probiotiques génétiquement modifiées.

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Université Abdelhamid Ibn Badis -Mostaganem- Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie Département de Biologie

Remerciements

J'aimerais en premier lieu remercier mon dieu Allah qui m'a donné la volonté et le courage pour la réalisation de ce travail.

Je tiens à remercier tout d'abord mon encadreur, madame FELLAHI de m'avoir proposé ce sujet de recherche. La clarté et la précision de son rapport montrent à quel point elle s'est investie dans ce travail. Ses critiques et ces conseils me sont d'ores et déjà précieux

Je remercie également le professeur CHIBANI de nous avoir donné l'opportunité de se former dans cette formation

Je remercie aussi tout les professeurs qui ont sacrifiés leurs connaissances pour notre apprentissage

Je remercie madame BENKRIFFA Hafida de m'offrir l'occasion de pratiquer un stage au sain de laboratoire d'analyse LALLA KHEIRA Mostaganem, aussi je remercie docteur MEDINI et monsieur TEFFAHI qui m'ont donnés la chance de faire ce stage, et toute l'équipe du laboratoire

Je remercie aussi l'entreprise Glaces Mosta en particulier Monsieur BOUAMRANE Aziz et madame BOUAMRANE de m'offrir la chance de pratiquer un stage pratique au sain de leur entreprise et l'ingénieur monsieur KHITER Youssouf de m'avoir transmis ces connaissances.

Et en fin j'adresse mes sincère remerciements a mes parents, mes frères, ma soeur, et a touts mes amis.

Dédicaces

Je dédie ce mémoire a mes chers parents à qui je dois tout ce travail est le fruit de leur amour, leurs encouragement et sacrifices

A mon oncle MEHAL Belkacem qui nous a quittés A toute la famille HAMMOUM et MEHAL

Table des matières

N°	Titre	Page
1	Introduction..............................................................................	1
2	Probiotique le concept..................................................................	2
2.1	Définition..................................................................................	2
2.2	Historique..................................................................................	2
2.3	Caractéristiques des probiotiques ......................................................	3
2.4	Souches à fort potentiel probiotique....................................................	3
2.5	Les Bifidobactéries .......................................................................	4
2.6	Lactobacillus farciminis.........................................................................	6
2.7	Présence des probiotiques dans les produits alimentaires...........................	7
2.8	Produits, dosage et qualité ...............................................................	9
3	Application cliniques des Probiotique ..............................................	12
3.1	Ecosystème microbien et immunité mucosale........................................	12
3.2	Mescanismes..............................................................................	13
3.3	Effets sur la santé.........................................................................	14
3.4	Affections cardiovasculaire ............................................................	15
3.5	Cancer du colon...........................................................................	15
3.6	Réponse immunitaire ....................................................................	15
3.7	Maladies inflammatoires intestinales...................................................	16
3.8	Prévention des infections systémique .................................................	16
4	Les bactéries probiotiques génétiquement modifiées.............................	18
4.1	Définition..................................................................................	18
4.2	Eradication de Helicobacter pylori.........................................................	18
4.3	Syndrome de l'intestin irritable.........................................................	19
4.4	Malabsorption du lactose................................................................	19
4.5	Bactéries lactiques génétiquement modifiées (BLGM).............................	19
	Conclusion.................................................................................	21
	Références
	Sites web

TABLE DES tableaux

Tableau	Titre	Page
1	Composition microbiote intestinal	2
2	Caractéristiques générales d'un probiotique	3
3	des principales souches microbiennes considérées comme probiotiques	3
4	Espèces connues de bifidobactéries et leur habitat.	5
5	Exemples de souches de probiotiques dans des produits	8
6	Information sur les fabricants de probiotiques et prébiotiques	10

TABLE DES FIGURES

Liste d'abréviations

Introduction

Introduction :

Chaque individu ingère quotidiennement un grand nombre de microorganismes vivants dont les plus prédominants sont les bactéries. Quoique celles-ci soient naturellement présentes dans les aliments et l'eau, elles peuvent aussi être ajoutées au cours de la transformation d'aliments tels que le saucisson, le fromage, le yaourt et les produits laitiers fermentés. Depuis déjà plusieurs décennies, des bactéries appelées probiotiques sont ajoutées à certains aliments en raison de leurs effets bénéfiques pour la santé humaine. Les bactéries des yaourts et des produits laitiers fermentés constituent la plus importante source de probiotiques pour l'humain. La grande majorité des bactéries probiotiques appartiennent aux genres Lactobacillus, Bifidobacterium, Propionibacterium et Streptococcus. Plusieurs études cliniques ont déjà démontré l'efficacité de certains probiotiques dans le traitement de maladies systémiques et infectieuses telles la diarrhée aigue et la maladie de Crohn.

D'autres études ont suggéré une application potentielle pour le traitement de maladies cardiovasculaires, d'infections urogénitales, d'infections oropharyngées et de cancers. Les probiotiques pourraient également s'avérer utiles pour aborder les problèmes relatifs à l'utilisation excessive des antibiotiques, en particulier l'apparition des résistances bactériennes. Aussi, d'autres études ont démontrés des effets bénéfiques des bactéries probiotiques génétiquement modifiées.

La première partie de ce mémoire, décrit les probiotques, en indiquant leurs caractéristiques et leurs apparaissions dans les produits alimentaires. La deuxième partie de ce travail, porte sur l'effet immunitaire des probiotiques, ainsi le mécanisme d'action des bactéries. La dernière partie, porte sur le concept des bactéries probiotiques génétiquement modiées, leur effet sur la santé et leur présence dans les produits alimentaires.

Chapitre I

1.1-Définition :

Les probiotiques sont des microbes vivants qui peuvent être intégrés dans différents types de produits, y compris les aliments, les substances médicamenteuses et les suppléments alimentaires. Ils sont génétiquement stables, résistants à la bile et aux acides intestinaux. Les espèces de Lactobacillus et Bifidobacterium sont plus communément utilisées comme probiotiques, mais la levure Saccharomyces cerevisiae et quelques espèces de E. coli et de Bacillus sont également utilisées comme probiotiques. Les bactéries de l'acide lactique, y compris des espèces de Lactobacillus, utilisées pour la conservation de la nourriture par fermentation depuis des milliers d'années, peuvent jouer un double rôle comme agents de la fermentation alimentaire et comme agents bénéfiques de la santé. Stricto sensu, cependant, le terme « probiotique » devrait être réservé aux microbes vivants dont le rôle sanitaire positif a été démontré dans des études contrôlées. La fermentation des aliments leur donne un gout particulier et diminue le pH, ce qui empêche la contamination par des agents pathogènes potentiels. La fermentation concerne globalement un vaste ensemble de produits agricoles (céréales, racines, tubercules, fruits, légumes, lait, viande, poissons, etc.).

1.2-L'historique :

Il y a un siècle, Elie Metchnikoff (scientifique russe, lauréat du Nobel et professeur à l'Institut Pasteur à Paris) a affirmé que les bactéries de l'acide lactique offraient des bénéfices pour la santé conduisant à une plus grande longévité. Il suggéra que «l'auto intoxication intestinale» et que le vieillissement en résultant pouvait être supprimé en modifiant la flore microbienne de l'intestin et en remplaçant des microbes protéolytiques tels que Clostridium, par des microbes utiles. Il développa un régime alimentaire avec du lait fermenté par une bactérie appelée «Bacille bulgare». En 1917 « avant la découverte de la pénicilline », le Professeur allemand Alfred Nissle isola une souche non pathogène d'Escherichia coli à partir des selles d'un soldat de la première Guerre mondiale qui n'avait pas développé d'entérocolite lors d'une épidémie sévère de shigellose. Les troubles du tractus intestinal étaient fréquemment traités par des bactéries vivantes non pathogènes pour modifier ou remplacer la flore microbienne intestinale « La souche d'Escherichia coli isolée par Nissle en 1917 est un des rares exemples de probiotiques qui ne soit pas une bactérie de l'acide lactique ». Une Bifidobactérie a d'abord été isolée par Henry Tissier à partir d'un enfant nourri au sein, et il l'appela Bacillus bifidus communis. Tissier affirma que la bifidobactérie réduirait la bactérie protéolytique qui cause la diarrhée et il recommanda l'administration de bifidobactéries aux enfants souffrant de ce symptôme. Le terme «probiotiques» fut d'abord introduit en 1965 par Lilly et Stillwell; par contraste avec les antibiotiques, et les probiotiques furent définis comme facteurs microbiologiquement dérivés stimulant la croissance des autres organismes. En 1989,

Roy Fuller a mis l'accent sur la demande de viabilité des probiotiques et introduisit l'idée qu'ils avaient un effet bénéfique sur l'hôte.

1.3-Caractéristiques des probiotiques :

Ce sont des bactéries Gram-positives, anaérobies facultatives, non sporulantes, avec la capacité à produire de l'acide lactique à partir de glucides (Tableau2).

1.4-Souches à fort potentiel probiotique :

Les principales souches reconnues en tant que probiotiques chez l'humain sont des bactéries appartenant aux genres Lactobacillus, Bifidobacterium, Enteroccocus, Streptoccocus et des levures du genre Saccharomyces. Les espèces associées à chacun de ces groupes sont présentées au Tableau 3.

Tableau3.Liste des principales souches microbiennes considérées comme probiotiques

Lactobaciles

Bifidobactéries

Autres bactéries lactiques

Autre micro- organismes non lactiques

· L. acidophilus

· L. casei

· L. crispatus

· L. grasseri

· L. johnsonii

· L. paracasei

· L. plantarum

· L. reuteri

· L. rhamnosus

· B. adolescentis

· B. animalis

· B. bifidum

· B. breve

· B. infantis

· B. lactis

· B. longum

· Entercoccus faecium

· Streptococcus thermophilus

· E. coli (`Nissle 1917')

· Saccharomyces boulardii

· Saccharomyces cerevisiae

Parmi ces micro-organismes, les bactéries appartenant aux genres Lactobacillus et Bifidobacterium sont les plus fréquemment utilisées avec le plus d'applications connues à ce jour chez l'humain.

1.5-Les Bifidobactéries :

Les bifidobactéries sont des bâtonnets de morphologies variables dont la plus caractéristique est une forme en Y (Figure 1). Ce sont des bactéries à Gram-positif, non mobiles, catalases négatives et anaérobies strictes. Leurs conditions optimales de croissance se situent à des températures entre 37°C et 41°C et à des pH compris entre 6,5 et 7,0. Les bifidobactéries sont hétérofermentaires et dégradent les hexoses en produisant de l'acide lactique et acétique.

Figure 1.Souche de bifidobactérie. Microscopie électronique à balayage. Tiré de )Rouvet 2004).

Une approche multiphasique est souvent utilisée pour identifier des bifidobactéries. Cette approche comprend la présence d'une activité fructose-6-phosphoketolase (F6PPK), une enzyme clé du genre Bifidobacterium (Ventura et al., 2004). Elle fait également appel à l'identification par des techniques moléculaires via l'utilisation de sondes spécifiques à la région 16S ARNr de l'ADN du genre Bifidobacterium (Kaufmann et al., 1997; Ward et Roy, 2005). Pour l'identification de l'espèce, la technique d'homologie ADN-ADN demeure la méthode la plus fiable (Biavati et al., 2000).

Actuellement, plus de 33 espèces de bifidobactéries sont connues (Tableau 4), dont 13 ont été isolées chez l'humain (Leahy et al., 2005). Parmi ces espèces, B. thermacidophilum et

B. thermophilum présentent des caractéristiques particulières. Elles se développent à des températures allant respectivement jusqu'à 49,5°C et 47°C et à des pH inférieurs à 4,5 (Biavati et al., 2000; Dong et al., 2000; Von Ah, 2006).

Tableau4. Espèces connues de bifidobactéries et leur habitat. Adapté de Biavati et al. (2000) ; Ventura et al. (2004) ; Leahy et al. (2005).

Espèces isolées d'animaux

Espèces isolées d'humains

Autres habitats

· B. animalis

· B. asteroides

· B. boum

· B. choerium

· B. cuniculi

· B. gallinarium

· B. indicum

· B. magnum

· B. merycicum

· B. pseudolongum spp

· B. psychraerophilum

· B. pullorum

· B. ruminantium

· B. saeculare

· B. suis

· B. adolescentis

· B. angulatum

· B. bifidum

· B. breve

· B. catenulatum

· B. denticoleuse

· B. dentium

· B. gallicum

· B. infantis

· B. inogum

· B. pseudocatenulatum

· B. scardovii

· B. lactis¹

· B. minimum²

· B. subtile²

· B. thermacidophilum³

· B. thermophilum²

Dans le microbiote intestinal humain, les bifidobactéries coexistent avec une large variété de bactéries (Biavati et al., 2000). Leur établissement dans le tractus digestif se fait initialement au contact de la flore vaginale et fécale de la mère ainsi que de l'environnement (Cibik et al., 2004). Elles représentent environ 80% des bactéries dominantes du microbiote intestinal durant l'enfance et jusqu'à 25% chez l'adulte (Picard et al., 2005). Ainsi, chez l'enfant en bonne santé ces bactéries sont majoritaires alors qu'en vieillisant, une diminution de leur nombre s'effectue au profit d'autres genres bactériens tels que les Bacteroides, Eubactéries et Peptocoques (Figure 2).

Figure 2.Changement du microbiote intestinal en fonction de l'âge. Tiré de Ballongue (1998).

Outre la proportion en bifidobactéries qui varie au cours de la vie, différentes espèces se succèdent (Liévin-Le Moal et Servin, 2006). De façon générale, les espèces B. infantis, B. breve, B. longum, B. bifidum sont le plus souvent rencontrées chez les enfants alors que les espèces B. adolescentis et B. longum prédominent chez l'adulte (Ballongue, 1998).Il est intéressant de noter que toutes ces espèces de bifidobactéries constituant le microbiote humain peuvent être considérées comme probiotiques (voir Tableau 3). Toutefois, Liévin et al. (2000) rapportent que toutes les bifidobactéries d'origine humaine n'exercent pas une action antimicrobienne contre les pathogènes. D'où l'intérêt de réaliser une sélection rigoureuse des souches probiotiques en fonction des effets santé recherchés.

1.6- Lactobacillus farciminis :

Lactobacillus farciminis (L. farciminis) est une bactérie à Gram positif (figure.3), catalase négative, mobile et asporulée n'appartenant pas à la flore commensale. Il s'agit d'une bactérie homofermentaire stricte qui fermente les hexoses par la voie d'Embden Meyerholf en produisant presque exclusivement de l'acide lactique. Sa température de croissance est comprise entre 15 et 42°C avec une croissance optimale à 35 °C et à pH 7. Décrite et isolée à partir de saucisses (Reuter, 1970), elle est identifiée et déposée dans la collection allemande en 1983 sous le nom de Lactobacillus farciminis. Ce lactobacille naturellement présent dans les saucisses, les produits carnés et le levain de panification, est utilisé comme additif alimentaire dans l'industrie agro-alimentaire. A l'heure actuelle, il est disponible dans de nombreuses collections

Lactobacillus farciminis est une bactérie naturellement présente dans certains aliments comme les produits carnés (saucisses notamment) et le levain de panification. Elle possède la capacité de produire du monoxyde d'azote (NO) in vitro. Bien que le rôle du monoxyde d'azote (NO) dans le contrôle des processus inflammatoires digestifs reste controversé, les chercheurs de l'Inra ont montré que l'effet anti-inflammatoire observé vis-à-vis d'une colite expérimentale reposait sur des mécanismes d'action principalement liés à la libération de NO par la bactérie Lactobacillus farciminis dans la lumière colique.

Les chercheurs ont poursuivi leurs investigations en étudiant l'effet de Lactobacillus farciminis sur la réponse immunitaire et sur la cellule épithéliale. Après avoir mis en évidence chez le rat, qu'un stress aigu se traduisait par une augmentation de la perméabilité intestinale, à l'origine de la douleur viscérale, ils ont montré que L. Farciminis réduisait l'augmentation de la perméabilité intestinale, en inhibant la contraction du cytosquelette (réseau de fibres intracellulaires), via une inhibition de la chaîne légère de myosine (MLC). De plus, ils ont établi qu'un traitement oral par Lactobacillus farciminis dans différents modèles inflammatoires digestifs diminuait les taux de cytokinines pro-inflammatoires et favorisait la production de cytokinines anti-inflammatoires, suggérant un effet immuno-modulateur local de ce traitement.

1.7-La présence des probiotiques dans les produits alimentaires :

Le tableau suivant montre les différentes souches des probiotique dans les produits consommables :

Souches (désignations alternatives)	Nom commercial	Fabriquant
Bifidobacterium animalis DN 173 010	Activia	Danone/Dannon
Bifidobacterium animalis subsp. lactis Bb-12		Chr. Hansen
Bifidobacterium breve Yakult	Bifiene	Yakult
Bifidobacterium infantis 35624	Align	Procter & Gamble
Bifidobacterium lactis HN019 (DR10)	Howaru™ Bifido	Danisco
Bifidobacterium longum BB536		Morinaga Milk Industry
Enterococcus LAB SF 68	Bioflorin	Cerbios-Pharma
Escherichia coli Nissle 1917	Mutaflor	Ardeypharm
Lactobacillus acidophilus LA-5		Chr. Hansen
Lactobacillus acidophilus NCFM		Danisco
Lactobacillus casei DN-114 001	Actimel, DanActive	Danone/Dannon
Lactobacillus casei CRL431		Chr. Hansen
Lactobacillus casei F19	Cultura	Arla Foods
Lactobacillus casei Shirota	Yakult	Yakult
Lactobacillus johnsonii La1 (Lj1)	LC1	Nestlé
Lactococcus lactis L1A	Norrmejerier
Lactobacillus plantarum 299V	GoodBelly, ProViva	NextFoods Probi
Lactobacillus reuteri ATTC 55730	Retueri	BioGaia Biologics
Lactobacillus rhamnosus ATCC 53013 (LGG)	Vifit et autress	Valio
Lactobacillus rhamnosus LB21	Verum	Norrmejerier
Lactobacillus salivarius UCC118
Saccharomyces cerevisiae (boulardii) lyo	DiarSafe, Ultralevure et autres	Wren Laboratories, Biocodex, and others
Testé comme mélange: Lactobacillus acidophilus CL1285 & Lactobacillus casei Lbc80r	Bio K+	Bio K+ International
Testé comme mélange: Lactobacillus rhamnosus GR-1 & Lactobacillus reuteri RC-14	FemDophilus	Chr. Hansen

1.8-Produits, dosages et qualité :

Les formes de probiotiques les plus habituelles sont les produits laitiers et les aliments supplémentés en probiotiques (Tableau 5). Cependant, on en trouve aussi sous forme de comprimés, capsules et sachets contenant les bactéries sous forme congelée.

Les doses nécessaires varient selon la souche et le produit. Quoique beaucoup de produits vendus sans ordonnance soient aux dosages de 1-10 billions CFU/dose, certains se sont révélés efficaces à des doses plus basses, alors que d'autres en demandent de plus fortes.

En dépit des consensus scientifiques existants, il n'y a pas de définition légale du terme « probiotique ». Le critère minimum est que le probiotique doit être:

En l'absence de normes sur le contenu et l'étiquetage des produits, l'industrie (Tableau 6) devrait maintenir l'intégrité dans la formulation et l'étiquetage de sorte que les consommateurs puissent avoir confiance en ces catégories de produits.

Fabriquant	Description	URL
Biogaia	Lactobacillus reuteri la culture existe sous trois formes différentes: poudre séchée et congelée, DVS (Direct Vat Set) séché et congelé granules, et pastilles congelées	www.biogaia.com
Bio K +	Fabriquant et vendeur de mélanges probiotiques incluant L. acidophilus et L. casei	www.biokplus.com
Chr. Hansen	La culture vendue sous le nom de «nu-trish» comprend Probio-Tec, Yo-Fast, et autres mélanges de cultures nu-trish avec un profil de viscosité bien défini qui fermente rapidement.	www.chr-hansen.com
Cerbios- Pharma	Fabriquant de Enteroccoccus LAB SF 68	www.cerbios.ch
Danisco	La Division des cultures produit, développe et met sur le marché des cultures starter, des media, des coagulants et des enzymes pour les fromages, les produits laitiers et autres produits alimentaires et fournit également des cultures de probiotiques pour la nourriture et les suppléments alimentaires, de même que pour les agents protecteurs de nourriture naturelle.	www.danisco.com
Danone	Fabriquant de plusieurs marques de produits alimentaires fermentés contenant des probiotiques	www.danone.com
DSM	La ligne Lafti des probiotiques a une formulation appropriée pour de bonnes stabilité, survabilité et concentration et contient L. acidophilus (Lafti L10), L. casei (Lafti L26), et Bifidobacterium (Lafti B94)	www.dsm.com
GTC Nutrition	Les fructo-ologosaccharides à chaine courte NutraFlora sont des fibres prébiotiques dérivées de sucres de canne ou de betteraves	www.gtcnutrition.com
Lallemand	Ce fabricant canadien fournit des probiotiques et des biosuppléments aux industries pharmaceutiques ou spécialisées dans les suppléments nutritionnels	www.lallemand.com
National Starch	Le produit commercial Hi-Maize à base d'amidon résistant présente des bénéfices multiples, y compris une action comme prébiotique digestif	www.hi-maize.com

Orafti	Le BeneoSynergy1 est le seul prébiotique sous brevet enrichi aux oligofructoses et à l'inuline utilisé dans le projet SynCan concernant les synbiotiques et le cancer du colon	www.orafti.com
Probi	Cette société biotech company développe et brevette des souches de probiotiques, incluant L. plantarum 299v et L. rhamnosus 271. L. plantarum 299 n'a pas été encore commercialisé mais est sous le processus de le devenir	www.probi.com
Proctor & Gamble	«Align» est un supplément probiotique produit par P&G. Les capsules Align contiennent Bifidobacterium infantis 35624	www.aligngi.com
Sanofi- Aventis	Fabriquant des souches Bacillus clausii O/C, NR, SIN, et T, commercialisées en Europe, Asie et Amérique du Sud sous le nom de Enterogermina	www.sanofi- aventis.com
Sensus	Frutafit inuline et Frutalose fructo-oligosaccharides (FOS) sont des fibres alimentaires solubles avec des propriétés bifidogéniques / prébiotiques, qui conviennent pour un grand nombre de cas, par exemple pour enrichir des fibres, réduire les calories et remplacer les sucres et les graisses	www.sensus.us
Solvay	Fabriquant du lactulose (Duphalac) pour le traitement de la constipation et de l'encéphalopathie hépatique	www.solvay.com
Valio	Le probiotique Lactobacillus rhamnosus GG est le plus recherché dans le monde et il a été récemment mis sous licence pour Dannon dans le marché des yaourts aux Etats-Unis. La famille des probiotiques Gefilus contenant LGG est disponible commercialement partout	www.valio.fi
VSL Pharmaceutic als	VSL#3 est un mélange de huit souches avec 450 billions de bactéries viables par paquet.	http://www.vsl3.com/
Winclove	La société vend des mélanges de souches probiotiques pour différentes indications	www.winclove.com

Chapitre II

2.1-Ecosystème microbien et immunité mucosale :

Notre connaissance de la composition microbienne de l'écosystème intestinal chez le sujet bien portant ou malade est encore limitée (Figure 3).

· L'intestin contient une grande flore microbienne -- 100,000 billions de bactéries, situées surtout dans le colon et comprenant plusieurs centaines d'espèces de bactéries. La plupart des cellules bactériennes issues de spécimens fécaux ne peuvent pas être étudiées en culture.

· Au niveau des espèces et des souches, la diversité microbienne entre individus est hautement remarquable : chaque individu héberge sa propre composition bactérienne, déterminée en partie par le génotype de l'hôte et par la colonisation initiale à la naissance via une transmission verticale.

· Chez l'adulte en bonne santé, la composition fécale reste stable au cours du temps. Dans l'écosystème de l'intestin humain, trois divisions bactériennes dominent : les Bacteroidetes, les Firmicutes, et à un moindre niveau les Actinobacteries.

La flore intestinale microbienne : un écosystème diversifié et dynamique incluant des bactéries, Archaea et Eukarya qui se sont adaptées à vivre sur la surface de la muqueuse intestinale ou dans l'intestin humain

- L'acide, la bile et les secrétions pancréatiques suppriment la plupart des microbes ingérés

- L'activité motrice phasique propulsive empêche une colonisation stable de l'humain

L'interaction normale entre les bactéries de l'intestin et leur hôte est une relation symbiotique. Une influence importante des bactéries du haut de l'intestin sur la fonction

immunitaire est suggérée par un grand nombre de structures lymphoïdes organisées dans la muqueuse de l'intestin grêle (plaques de Peyer). Leur épithélium est spécialisé dans la présentation, la transformation et le transport des antigènes, et elles contiennent des centres lymphoïdes germinatifs pour l'induction de réponses immunitaires adaptées. Dans le colon, des micro-organismes peuvent proliférer par fermentation de substrats disponibles à partir du bol alimentaire ou de secrétions endogènes.

L'intestin est l'organe le plus important sur le plan de la fonction immunitaire : approximativement 60 % des cellules immunitaires du corps sont présentes dans la muqueuse intestinale. Le système immunitaire contrôle les réponses immunitaires contre:

2.2-Mécanismes :

Les prébiotiques affectent les bactéries intestinales en augmentant le nombre de bactéries anaérobiques bénéfiques et en diminuant la population des micro-organismes potentiellement pathogènes (Figure 3). Les probiotiques affectent l'écosystème intestinal, les mécanismes immunitaires de la muqueuse en stimulant les mécanismes non immunitaires par une compétition de pathogènes potentiellement antagonistes. On pense que ces phénomènes induisent des effets positifs, incluant la réduction de l'incidence et de la sévérité de la diarrhée, pathologie la plus universellement reconnue bénéficier de l'usage des probiotiques. Les probiotiques réduisent le risque de cancer du colon dans le modèle animal, probablement parce qu'ils réduisent l'activité de certains enzymes bactériens qui pourraient augmenter les niveaux de procarcinogènes, mais ceci n'a pas été prouvé chez l'humain. Des études complètes et randomisées sont encore nécessaires pour définir le rôle des probiotiques comme agents thérapeutiques dans la maladie de l'intestin irritable.

Figure5. The normal microbiota and probiotics interact with the host in metabolic activities and immune function and prevent colonization of opportunistic and pathogenic microorganisms

2.3-Effets sur la santé :

Les effets des probiotiques sont multiples. Ils pourraient prévenir certaines maladies telles que les infections systémiques, les maladies diarrhéiques, le cancer et les allergies. Ils jouent un rôle important dans le traitement des maladies inflammatoires et de l'hypercholestérolémie. Ils permettent également d'alléger l'intolérance au lactose et de stimuler le système immunitaire. Enfin, ils procurent à leur hôte des propriétés nutritives par la production de métabolites tels que des acides aminés, des acides gras à chaîne courte et des acides lactiques (Neu and Caicedo, 2005).

Les probiotiques sont aujourd'hui les acteurs d'un grand mouvement marketing, on retrouve ainsi de nombreux aliments dans lesquels de telles souches sont rajoutées. Les principales souches utilisées en industries alimentaires sont Lb. casei (dans l'Actimel de Danone) et Bifidobacterium (dans l'Activia de Danone). Le marché des pro- et prébiotiques (facteur de croissance des probiotiques) est en constante augmentation

2.4-Affections cardiovasculaires :

Il a déjà été démontré que l'emploi de lactobacilles probiotiques et des sous-produits du métabolisme a des effets bénéfiques sur le coeur, y compris pour la prévention et la thérapie de diverses cardiopathies ischémiques (Oxman et al., 2001) et abaisse le cholestérol sérique (De Roos et Katan, 2000). Bien que la Consultation estime que ces résultats sont importants, il est nécessaire de poursuivre les travaux de recherche et particulièrement les études sur l'homme avant de pouvoir affirmer que les probiotiques exercent des effets bénéfiques sur l'appareil cardiovasculaire.

2.5-Cancer du colon :

Il a déjà été démontré que les microorganismes probiotiques peuvent prévenir ou retarder l'apparition de certains cancers. Cela vient de la connaissance que les membres de la microflore intestinale peuvent produire des cancérogènes tels que les nitrosamines. Par conséquent, l'administration de lactobacilles et de bifidobactéries pourrait théoriquement modifier la flore, réduisant les niveaux de b-glucuronidase et des cancérogènes (Hosada et al., 1996). En outre, il y a des preuves que la réapparition du cancer sur d'autres sites, par exemple la vésicule urinaire peut être réduite par l'instillation intestinale de probiotiques dont

L. casei Shirota (Aso et al., 1995). Des études in vitro avec L. rhamnosus GG et des bifidobactéries et une étude in vivo utilisant des souches de L. rhamnosus GG et LC-705 ainsi que Propionibacterium sp. ont montré une diminution dans la disponibilité d'aflatoxines cancérogènes dans la lumière intestinale (El-Nezami et al., 2000; Oatley et al., 2000). Toutefois, il est trop tôt pour tirer des conclusions cliniques concernant l'efficacité des probiotiques dans la prévention du cancer.

La Consultation n'était pas convaincue qu'il existe des preuves suffisantes d'une corrélation entre les probiotiques et des effets anticancéreux spécifiques et a vivement encouragé à entreprendre des études approfondies. Ces études doivent utiliser des marqueurs internationalement reconnus pour le cancer, ou les risques de cancer, et évaluer ces marqueurs ainsi que la présence de lésions cancérogènes ou de tumeurs sur une période suffisamment longue pour la prévention du cancer primaire et la réduction de la fréquence des rechutes.

2.6-Réponse immunitaire :

Il existe une suggestion d'évidence que plusieurs souches de probiotiques et l'oligofructose prébiotique sont utiles pour stimuler la réponse immunitaire. Une évidence indirecte a été obtenue dans des études visant à prévenir une maladie infectieuse aigüe

(diarrhée nosocomiale chez l'enfant, épisodes de grippe en hiver) et dans d'autres études qui ont testé la réponse d'anticorps aux vaccins.

Organisation mondiale de Gastroentérologie. Recommandation Pratique: Probiotiques et Prébiotiques

2.7-Maladies inflammatoires intestinales :

2.7.1-POCHÂTES :

Il existe une bonne évidence pour l'utilité des probiotiques dans la prévention du déclenchement initial de pochite, et dans la prévention de rechute ultérieure après induction de la rémission par antibiotiques. Les probiotiques peuvent être recommandés aux patients avec pochite moyenne ou comme thérapie de maintenance pour ceux en phase de rémission.

Organisation mondiale de Gastroentérologie. Recommandation Pratique: Probiotiques et Prébiotiques

2.7.2- COLITE ULCERATIVE :

La souche probiotique E. coli Nissle peut se révéler équivalente à la mesalazine pour maintenir la rémission d'une colite ulcérative. Les études actuelles sont insuffisantes pour prouver l'efficacité d'autres préparations de probiotiques dans la colite ulcérative.

Organisation mondiale de Gastroentérologie. Recommandation Pratique: Probiotiques et Prébiotiques

2.7.3-MALADIE DE CROHN :

Les études menées dans le cadre de la maladie de Crohn ont été décevantes et une récente revue systématique Cochrane a conclu qu'il n'existe aucune évidence pour suggérer un bénéfice causé par les probiotiques pour le maintien de la rémission ans une maladie de Crohn.

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2.8-Prévention des infections systémiques :

Les probiotiques sont peut-être utiles pour prévenir les infections, à la fois en réduisant la perméabilité intestinale et en stimulant le système immunitaire. Dans une étude menée en Finlande, les enfants en milieu de garde qui buvaient du lait enrichi de LGG étaient incommodés pendant moins de journées par des symptômes respiratoires et gastro-intestinaux, mais la seule issue à être statistiquement significative était le nombre de jours d'absence causée par la maladie. Le B. lactis et le S. thermophilus réduisaient considérablement l'utilisation d'antibiotiques chez les enfants qui fréquentaient un milieu de garde. Selon une

étude israélienne, les préparations lactées pour nourrisson enrichies de B. lactis et de L. reuteri réduisaient le nombre d'épisodes de fièvre et de diarrhée, le nombre de visites chez le médecin, le nombre de journées d'absence du milieu de garde et l'utilisation d'antibiotiques. Enfin, les nourrissons qui avaient besoin d'utiliser des préparations lactées avant l'âge de deux mois dans une collectivité ont reçu du LGG et du B lactis Bb-12. Ils ont présenté une incidence moins élevée d'otite moyenne et d'infections respiratoires récurrentes, et on leur a prescrit moins d'antibiotiques que ceux qui avaient reçu un placebo.

Les probiotiques pourraient contribuer à réduire les maladies respiratoires, l'utilisation d'antibiotiques et les absences du milieu de garde causées par la maladie chez les enfants. Cependant, d'autres essais s'imposent avant qu'on puisse tirer une conclusion définitive.

Société canadienne de pédiatrie, Comité de nutrition et de gastroentérologie.

Chapitre III

4.1-Définition :

Les bactéries probiotiques ont co-évolué avec leurs hôtes humains depuis des millions d'années. Leurs contributions pour une bonne santé et le développement du système immunitaire de l'hôte dépendent d'un réseau complexe d'interrelations entre les souches bactériennes et entre les bactéries et leurs hôtes ; la rupture de cet équilibre est probablement la cause de l'apparition des symptômes de maladies.

Pour cette seule raison, les probiotiques ne devraient jamais faire l'objet de modifications génétiques et encore moins de modifications génétiques destinées à un usage direct sur les êtres humains.

Il y a d'autres raisons qui rendent les probiotiques génétiquement modifiés particulièrement dangereux. L'intestin humain est un environnement idéal pour le transfert génétique horizontal et pour les recombinaisons, qui constituent l'itinéraire principal pour créer des agents pathogènes dangereux.

De plus, les agents pathogènes créés à partir des bactéries probiotiques seront pré-adaptés pour envahir et coloniser l'intestin humain.

4.2- Eradication de Helicobacter pylori :

Plusieurs souches de lactobacilles et de bifidobacteries tout comme Bacillus clausii, semblent réduire les effets secondaires des thérapies antibiotiques et améliorer la compliance du patient. Plusieurs souches se sont révélées efficaces dans la réduction des effets secondaires, mais sans effet sur le taux d'éradication. Une récente méta-analyse de 14 essais randomisés suggère que la supplémentations de traitements antibiotiques anti-H. pylori avec certains probiotiques peut aussi être efficace pour augmenter les taux d'éradication et se révéler utile chez les patients chez qui on ne peut procéder à une bonne éradication. Actuellement l'évidence est insuffisante pour supporter le concept qu'un probiotique seul, sans antibiothérapie concomitante, soit efficace. En résumé, il existe une littérature pour suggérer que certains probiotiques soient utiles comme thérapie adjuvante aux antibiotiques dans l'éradication de l'infection par H. pylori.

4.3- Syndrome de l'intestin irritable :

Plusieurs études ont démontré des gains thérapeutiques significatifs avec les probiotiques en comparaison avec des placebos. Une réduction des ballonnements intestinaux et de la flatulence comme résultats de traitements par probiotiques apparaît constamment dans les études publiées (Organisation mondiale de Gastroentérologie) ; quelques souches peuvent réduire la douleur et provoquer un soulagement global (B. infantis 35624) en outre Lactobacillus reuteri peut améliorer les symptômes diarrhéiques en une semaine de traitement, comme l'a montré un essai clinique récent sur 90 bébés nourris au sein, souffrant de diarrhée du nourrisson. En résumé, il existe une littérature suggérant que certains probiotiques peuvent améliorer les principaux symptômes chez les patients souffrant du syndrome de l'intestin irritable.

4.4- Malabsorption du lactose :

Streptococcus thermophilus et Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus améliorent la digestion du lactose et réduisent les symptômes liés à l'intolérance au lactose. Ceci a été confirmé par un grand nombre d'études contrôlées portant sur des individus consommant des yaourts avec des cultures vivantes.

4.5-Bactéries lactiques génétiquement modifiées (BLGM) :

L'originalité du concept BLGM réside dans le fait d'utiliser des BL qui possèdent différents avantages telles que

L'utilisation des BLGM dans la recherche est décrite depuis une dizaine d'année : elle permet d'une part, d'étudier les mécanismes d'action de certaines protéines et d'autre part, de

délivrer une protéine d'intérêt santé au sein de l'environnement intestinal. Parmi les protéines d'intérêts santés véhiculées, on retrouve des Ag bactériens ou viraux (Cortes-Perez et al., 2009), des enzymes (Matsumoto et al., 2005), des interleukines (Schotte et al., 2000) ou encore des agents antioxydants (Han et al., 2006).

4.5.1-La bactérie lactique modèle :

4.5.1.a-Lactococcus lactis :

La BL modèle utilisée dans ce domaine est L. lactis, coque à Gram positif, aérobie strict, largement utilisé dans l'industrie fromagère (notamment dans la fabrication du Cheddar, fromage le plus consommé dans le monde). De nombreux outils moléculaires sont disponibles pour cette bactérie et le génome de la souche avec laquelle nous travaillons, à savoir L. lactis MG1363, est séquencé (Wegmann et al., 2007). De plus, elle sécrète peu de protéines et seule l'Usp45 est visible sur la coloration bleu de Coomassie (Van Asseldonk et al., 1990), elle ne contient pas de plasmide et ne sécrète pas de protéases (Chopin et al., 1984) ce qui en fait une bonne candidate hôte de production de protéines.

Récemment, de nouveaux genres bactériens plus adaptés aux conditions environnementales du tractus digestif, ont été utilisés afin de délivrer des molécules d'intérêt santé. En effet, L. lactis est un formidable outil moléculaire mais sa survie au sein du tractus digestif est faible, 0.1 à 2% (Klijn et al., 1995), cela est notamment dû à sa faible capacité à résister à la lyse lors du passage dans le duodénum (Vesa et al., 2000). De plus, il ne s'agit pas d'une bactérie probiotique or, il est assez intéressant lors de l'utilisation de BLGM dans le traitement des maladies inflammatoire chronique de l'intestin de combiner les effets anti- inflammatoires de la souche sauvage avec l'action anti-inflammatoire de la molécule hétérologue produite par cette même souche. C'est notamment le cas de bactéries telles que Lactobacillus et Bifidobacterium, qui semblent être de meilleurs vecteurs bactériens du fait de leur capacité à résister au transit et de leurs propriétés probiotiques intrinsèques. Il a été démontré que l'utilisation du vecteur Lb. plantarum ancrant l'antigène E7 du papillomavirus humain de type 16 (HPV-16) à sa paroi, permettait d'induire une meilleure réponse immunitaire que le vecteur L. lactis utilisé dans les mêmes conditions (Cortes-Perez et al., 2007). L'utilisation de lactobacilles et de bifidobactéries en tant que vecteurs de protéines hétérologues a représenté une grande partie de mes travaux de thèse et nous avons notamment comparé les capacités de Lb. plantarum et B. infantis à délivrer un Anti gène in vivo.

Conclusion

Conclusion :

La consommation d'aliments contenant des probiotiques peut avoir des effets bénéfiques sur la santé ; Il y a tout lieu de croire que certaines souches de probiotiques sont propres à la consommation humaine et capables d'exercer des effets bénéfiques sur la santé de l'hôte, mais ces effets ne peuvent être extrapolés à d'autres souches sans des expériences. Les effets bénéfiques sur la santé pour lesquels les probiotiques peuvent être appliqués comprennent les infections gastro-intestinales, certains troubles intestinaux, l'allergie et les infections génito-urinaires, dont souffre une grande partie de la population mondiale. L'application de probiotiques pour prévenir et guérir ces troubles devrait être examinée plus largement par la communauté médicale. En outre, des preuves se font jour indiquant que les probiotiques peuvent être ingérés par des personnes saines comme moyen de prévenir certaines maladies et de moduler l'immunité de l'hôte, Le mode d'emploi des probiotiques en tant que composantes d'un aliment n'est pas homologué actuellement à l'échelon international. Dans quelques pays seulement, des mesures réglementaires sont en place ou suffisamment développées qui permettent de décrire les produits probiotiques comme étant bénéfiques pour la santé.

La construction des souches génétiquement modifiées permet de stimuler les voies anti-inflammatoires du système immunitaire pour réduire considérablement l'engrenage des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin.

L'avenir des bactéries lactiques génétiquement modifiées est aujourd'hui est en pleine d'évolution!

Références :

1. Szajewska H, Skórka A, Dylag M. Meta-analysis: Saccharomyces boulardii for treating acute diarrhoea in children. Aliment Pharmacol Ther 2007;25:257-64. PMID 17269987

2. Johnston BC, Supina AL, Ospina M, Vohra S. Probiotics for the prevention of pediatric antibiotic-associated diarrhea. Cochrane Database Syst Rev 2007;(2):CD004827. PMID 17443557

3. Rolfe VE, Fortun PJ, Hawkey CJ, Bath-Hextall F. Probiotics for maintenance of remission in Crohn's disease. Cochrane Database Syst Rev 2006;(4):CD004826. PMID 17054217

4. Mallon P, McKay D, Kirk S, Gardiner K. Probiotics for induction of remission in ulcerative colitis. Cochrane Database Syst Rev 2007;(4):CD005573. PMID 17943867

5. Lirussi F, Mastropasqua E, Orando S, Orlando R. Probiotics for non-alcoholic fatty liver disease and/or steatohepatitis. Cochrane Database Syst Rev 2007;(1):CD005165. PMID 17253543

6. Osborn DA, Sinn JK. Probiotics in infants for prevention of allergic disease and food hypersensitivity. PMID 17943912

7. Tong JL, Ran ZH, Shen J, Zhang CX, Xiao SD. Meta-analysis: the effect of supplementation with probiotics on eradication rates and adverse events during Helicobacter pylori eradication therapy. Aliment Pharmacol Ther 2007;25:155-68. PMID 17229240

8. Deshpande G, Rao S, Patole S. Probiotics for prevention of necrotising enterocolitis in preterm neonates with very low birthweight: systematic review of randomised controlled trials. Lancet 2007;369:1614-20. PMID 17499603

9. Szajewska H, Ruszczyñski M, Radzikowski A. Probiotics in the prevention of antibiotic- associated diarrhea in children: a meta-analysis of randomized controlled trials. J Pediatr 2006;149:367-72. PMID 16939749

10. Szajewska H, Skórka A, Ruszczyñski M, Gieruszczak-Biaek D. Meta-analysis: Lactobacillus GG for treating acute diarrhoea in children. Aliment Pharmacol Ther 2007;25:871-81. PMID 17402990

11. ANSES, 2012. AVIS de l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail relatif à l'analyse de l'étude de Séralini et al. (2012) «!Long term toxicity of a ROUNDUP herbicide and a ROUNDUP-tolerant genetically modified maize»

12. Berlett, B.S., Stadtman, E.R., 1997. Protein oxidation in aging, disease, and oxidative stress. The Journal of biological chemistry 272, 20313-6.

13. Gibson GR, Roberfroid MB. Dietary modulation of the human colonic microbiota: introducing the concept of prebiotics. J Nutr 1995;125:1401-12. PMID 7782892

14. Gill HS, Cross ML, Rutherfurd KJ, Gopal PK (2001): Dietary probiotic supplementation to enhance cellular immunity in the elderly. Br J Biomed Sci, 57(2): 94-96.

2. http://www.isapp.net ISAP: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics

L'organisation a pour but de créer et de répandre une information de haute qualité, multidisciplinaire et scientifique dans les domaines des probiotiques et prébiotiques, et decontribuer au développement des probiotiques et prébiotiques utiles à la santé et scientifiquement validés.

Webcast: Probiotics: Applications in Gastrointestinal Health & Disease Présenté en conjonction avec the American College of Gastroenterology's 72nd Annual Scientific Meeting, Autumn 2007)