Les Bienfaits Des Probiotiques

DOSSIER DE PRESSE

Probiotiques : Bilan et perspectives

3ème Convention Internationale Paris, 2-3 décembre 2004

Contacts presse : TBWA\PR pour Danone Karine Muller-marin / 01 49 09 26 51 [email protected] Delphine Rieutord / 01 49 09 27 13 [email protected] 1

Sommaire Introduction : Observer les lieux et les acteurs… 1. 2. 3. 4.

L’histoire source et matière de découverte scientifique Que sont les probiotiques ? Où et comment agissent les probiotiques ? Ce qu’il faut retenir

I - Utilisation clinique des probiotiques 1. 2. 3. 4.

Ce que l’on a déjà démontré Ce qui est plus que prometteur Ce qui reste exploratoire Ce qu’il faut retenir

II - Survie de la flore intestinale et apport des nouvelles techniques 1. Comment mieux connaître l’écosystème de la flore intestinale ou microbiote ? 2. Etat des connaissances de la flore grâce à la biologie moléculaire 3. La survie des probiotiques vue par la biologie moléculaire III - « Cross-talk » (dialogue) entre le(s) probiotique(s) et l’Hôte 1. L’apport des modèles expérimentaux animaux 2. Les preuves du dialogue entre bactéries de la flore et cellules intestinales 3. « Cross-talk » entre flore, probiotique(s) et cellules épithéliales 4. La recherche à venir IV - Interactions des probiotiques avec le système immunitaire 1. 2. 3. 4.

Le système immunitaire digestif Probiotiques et allergie Probiotiques et infections Futurs développements

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Introduction Observer les lieux et les acteurs…. 1. L’Histoire source et matière de découverte scientifique. Le professeur Ellie Metchnikoff, directeur de l’Institut Pasteur et prix Nobel de médecine en 1908, est avant tout un chercheur. Il émet l’hypothèse que la longévité reconnue de certaines peuplades comme les bulgares, les turcs et les arméniens, pourrait être due à une particularité de leur alimentation. En effet, ces peuples consomment au quotidien de grandes quantités de lait fermenté, ancêtre du yoghurt (il identifiera dans ce lait fermenté 2 bactéries, le Streptococcus thermophilus et le Lactobacillus bulgaricus, auxquelles il attribuera ces bienfaits de « longue vie »). C’est en 1954 que le terme « probiotique » sera pour la première fois introduit dans la littérature par Ferdinand Vergin (Vergin F. Anti- und Probiotika. Hippokrates 1954;25:16-119). La racine grecque du mot (pro : qui est positif ; bios : vie) sous-entend pour son créateur que la substance ainsi dénommée a un effet bénéfique sur la vie au sens large du terme, par opposition aux effets négatifs des antibiotiques. Quelques 10 ans plus tard, Lilly DM et Stillwell RH publient dans la grande revue scientifique « Science », les résultats de leurs travaux montrant que les probiotiques sécrètent des facteurs capables de stimuler la croissance d’autres micro-organismes (Lilly DM. et al. Science 1965 ;147 :747-8). Dès lors, les équipes du monde entier vont se mettre au travail pour mieux comprendre ce que sont les probiotiques et quels pourraient être leurs rôles.

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2. Que sont les probiotiques ? Il faudra attendre 2002 pour officialiser le consensus sur la définition des probiotiques. Lors d’une réunion de travail sur le sujet organisée par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) (FAO définition 2002), la définition suivante est acceptée : (http://www.who.int/foodsafety/fs_management/en/probiotic_guidelines.pdf), Définition « Un probiotique est un micro-organisme vivant (appelé aussi bactérie ou ferment) qui, ingéré en quantité suffisante, procure un bénéfice sur la santé de l’Hôte ».

Les différentes souches de probiotiques existantes Parmi les nombreuses symbioses ou associations de ferments connues, la symbiose appelée S85 composée de Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus est la référence traditionnelle contenue dans le yoghurt (ou yaourt), c’est l’ancêtre des probiotiques. La plupart des probiotiques décrits appartiennent aux genres lactobacilles ou bifidobactéries. Les souches bactériennes sont répertoriées dans des collections officielles Nationales comme celle de l’Institut Pasteur en France ou Internationales (ATCC par exemple). Elles se définissent par un nom de genre (ex : Lactobacillus), d’espèce (ex : caséi) et de souche (DN 114001 ou defensis). Ces codes caractérisent ces souches en fonction des collections dans lesquelles elles sont répertoriées : o

o

Lactobacillus casei • DN-114 001 • ATCC334 • YIT 9018 Bifidobacterium • animalis DN-173 010 • breve NCIMB • longum NCC2705 et DJO10A.

L’activité d’un probiotique est souche dépendant. Ainsi tous les Lactobacillus casei, par exemple, ne sont pas des probiotiques car ils ne sont pas doués de survie et ne possèdent pas d’effets bénéfiques démontrés sur la santé de l’Hôte ou bien parce que leur potentiel effet bénéfique n’a pas encore été exploré à ce jour. Il en est de même pour les Bifidobactéries. 4

3. Où et comment agissent les probiotiques ? Les yoghurts et produits laitiers fermentés sont des aliments qui transitent dans notre intestin au cours de la digestion. Notre tube digestif et plus particulièrement notre intestin (grêle et côlon) est le lieu de prédilection où vont pouvoir s’exercer les actions positives des probiotiques. Pour exercer leurs effets bénéfiques, les probiotiques doivent arriver vivants et en quantité suffisante sur le lieu d’action. Ceci suppose qu’ils soient doués d’une faculté de survie dans le tube digestif de l’Hôte. Les produits laitiers fermentés doivent aussi répondre à une charte incluant leur qualité alimentaire comme la stabilité et la viabilité des souches probiotiques contenues pendant la durée de vie du produit. Petit rappel sur le tube digestif • Sa première fonction est la digestion des aliments ! ! Un organe de taille exceptionnelle : 7 m de long et 200 m2 de surface totale. C’est un écosystème complexe assurant à la fois des fonctions de digestion-dégradation (estomac, intestin grêle) des aliments mais aussi de collecte et tri des déchets (gros intestin), • Sa deuxième fonction est la protection/défense de l’organisme contre des intrus indésirables tels que les toxines, les virus et les bactéries pathogènes, etc… c’est un filtre spécifique : o Grâce à la flore intestinale, un lieu où les bactéries sont reines : le nombre de bactéries présentes dans notre intestin (la flore intestinale) est 10 fois supérieur à celui des cellules de notre organisme. Chez l’adulte, on dénombre jusqu’à 100 000 milliards de bactéries se répartissant en 600 espèces différentes. La composition précise (espèces bactériennes) de la flore à l’échelle de chaque être humain est presque une « empreinte digitale » tant elle est spécifique de l’individu. Cependant, les grands genres bactériens sont les mêmes d’un individu à l’autre. Les bactéries de la flore intestinale sont dites « commensales » ou « saprophytes », c’est à dire qu’elles sont tolérées par notre organisme qui les laisse vivre et prospérer au sein de notre tube digestif. o Grâce à l’épithélium intestinal et son mucus : le mucus recouvre un tapis cellulaire formant une muqueuse composée de cellules épithéliales (entérocytes). La fonction des entérocytes est notamment une fonction de protection grâce au mucus qu’elles sécrètent mais aussi via d’autres substances à action antiseptique/bactéricide (ex : les défensines) contre les bactéries pathogènes. • Grâce à un système immunitaire de premier plan : 70 à 85% des cellules immunitaires de notre organisme se situent au niveau du tube digestif. C’est dire son importance en tant que «sentinelle » dans les réactions de défense de notre organisme. Les immunologistes travaillent pour mieux comprendre ce qui se passe à ce niveau au cours des infections, dans les réactions allergiques, etc… • Enfin notre intestin est un «second cerveau» : il est doué d’une intelligence propre en partie indépendante de notre cerveau. Il fabrique lui-même 20 neurotransmetteurs (molécules impliquées dans la transmission de signaux entre les cellules) tels que la sérotonine ou la noradrénaline grâce à ses 100 millions de neurones. 5

La question et la réponse Quelle différence existe-il entre une bactérie « normale » de la flore intestinale et un probiotique ? La bactérie de la flore est une résidente permanente : elle est capable de vivre et se multiplier dans l’intestin. Le probiotique est une bactérie vivante apportée par l’alimentation. Il n’est que de passage et ne colonise pas l’intestin. Ceci explique en partie pourquoi il faut en consommer régulièrement et sur une longue période de temps pour voir apparaître et perdurer les bénéfices.

Les bénéfices concrètement attendus des probiotiques se situent à trois niveaux essentiels de l’intestin : •

Les probiotiques peuvent influencer la composition et le fonctionnement de la flore intestinale. Le probiotique est une bactérie vivante : il peut influencer positivement la composition et le fonctionnement de la flore intestinale à condition d’être présent dans l’intestin à une concentration élevée de l’ordre de 108 unités formant colonie (ou bactérie) par gramme. C’est grâce à sa capacité de résistance à l’acidité et aux conditions physico-chimiques peu favorables lors de son transit dans le tube digestif (estomac et intestin) que le microorganisme peut arriver dans l’intestin et y développer tout son potentiel bénéfique. (Pour aller plus loin : cf. Partie II - survie de la flore et apport de nouvelles techniques)

•

Les probiotiques peuvent modifier la couche de mucus qui recouvre la muqueuse intestinale et renforcer l’intégrité de cette barrière cellulaire. Les bactéries intestinales sont capables de dialoguer avec les cellules de la muqueuse dans l’optique d’une aide mutuelle. Les probiotiques peuvent modifier la couche de mucus qui recouvre la muqueuse intestinale et renforcer l’intégrité de cette barrière cellulaire. Par ailleurs, en stimulant la synthèse par les cellules muqueuses de substances bactéricides, les probiotiques pourraient participer à la lutte contre les agressions par des bactéries pathogènes. (Pour aller plus loin : cf. Partie III – « cross talk » (dialogue) entre probiotique(s) et l’Hôte)

•

Les probiotiques semblent pouvoir influencer notre système immunitaire intestinal soit directement, soit par l’intermédiaire de la flore intestinale. La flore intestinale est reconnue comme étant un stimulant majeur du développement de notre système immunitaire. Les probiotiques semblent pouvoir influencer notre système immunitaire soit directement, soit par l’intermédiaire de la flore intestinale. (Pour aller plus loin : cf. Partie IV – interactions des probiotiques avec le système immunitaire.)

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Ce qu’il faut retenir o Un probiotique est une bactérie, un micro-organisme ou un ferment vivant qui apporte un bénéfice à l’organisme. o Les laits fermentés sont d’excellents pourvoyeurs de probiotiques. o Apporté par l’alimentation, le probiotique n’agit que le temps de son passage dans l’intestin dans lequel il ne s’installe pas, d’où la nécessité de sa consommation régulière. o Pour exercer un bénéfice sur la santé, le probiotique doit être vivant/actif et consommé en quantité suffisante pour arriver sur le lieu de son effet en quantité suffisante. o L’activité du probiotique est spécifique d’une souche donnée. o Le potentiel d’actions positives des probiotiques au niveau des défenses de l’organisme se situe entre autres à 3 niveaux : • La flore intestinale • La barrière protectrice des cellules muqueuses de l’intestin • Le système immunitaire

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Partie I Utilisation clinique des probiotiques 1. Ce que l’on a déjà démontré (Marteau P, Shanahan F. Best Pract Res Clinical Gastroenterol 2003;17(5):725-40).

Sur le yoghurt • Bénéfice sur l’intolérance au lactose. La lactase (enzyme) est essentielle pour que notre intestin puisse absorber le lactose (sucre présent naturellement dans le lait et donc dans les produits laitiers). Depuis 1984, il est prouvé que l’on peut compenser le déficit en lactase, source de diarrhée lors de l’ingestion de lait, par l’ingestion de yoghurt contenant les 2 souches de la symbiose de référence S85 (Kolars JC et al. N Engl J Med 1984;310 :1-3). La lactase apportée par ces probiotiques contenus dans le yoghurt permet donc de digérer le lait. Sur les probiotiques nouvelle génération •

Traitement et prévention des diarrhées infectieuses de l’enfant

Les preuves cliniques fiables émanent d’études cliniques randomisées (répartition au hasard des « traitements ») réalisées en double-aveugle (les « traitements », produit contrôle ou produit enrichi en probiotiques, ne sont identifiables ni par le patient ni par le médecin qui évalue l’effet). Des méta-analyses (analyse groupée de plusieurs études) apportent un niveau de preuve encore plus important. ⇒ Réduction de la durée des diarrhées aiguës de l’enfant : par rapport au groupe contrôle, la durée moyenne (est réduite d’un peu plus d’un jour par épisode diarrhéique, ce qui est très important chez le tout-petit enfant (risque de déshydratation du nourrisson) (méta-analyse de Huang JS. Dig Dis Science 2002 ;47(11) :2625-34). ⇒ Prévention des diarrhées virales (à rotavirus principalement) chez l’enfant vivant en communauté, lors d’une hospitalisation (méta-analyse de Szajewska H. J Ped Gastroenterol Nutr 2001 ;33 (suppl2) :S17-25) ou en crèche par exemple (Pedone CA et al. Int J Clin Pract 2000;54(9):568-71 et Int J Clin Pract 1999;53(3):179-84). Là encore, une réduction moyenne de presque 2 jours sur la durée de la diarrhée est obtenue avec l’administration du probiotique par rapport au groupe contrôle. • Amélioration de la tolérance digestive des antibiotiques. La consommation de probiotique(s) aide à lutter efficacement contre la diarrhée due à l’altération de la flore intestinale induite par l’antibiothérapie comme l’a montré la méta-analyse de D’Souza (D’Souza AL. Br Med J 2002 ;324 ;1361-6) et celle de Cremonini (Cremonini F. Aliment Pharmacol Ther 2002 ;16 :1461-7).

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• Prévention des rechutes des « pochites », complication de la recto-colite hémorragique (maladie inflammatoire chronique de l’intestin). Les résultats sont ici impressionnants avec seulement 15% de rechute chez les patients traités par un mélange de probiotiques (VSL#3) contre 94-100% chez ceux ayant pris le contrôle (Gionchetti P et al. Gastroenterology 2003;12:1202-9). 2. Ce qui est plus que prometteur •

Les travaux d’équipes japonaises sur la supplémentation en probiotique (Bifidobacterium breve) de l’alimentation des bébés de faible poids de naissance sont déjà publiés ! La prise de poids de ces enfants est meilleure et ils sont moins sujets aux infections (Yudong L et al. Pediatr Int 2004 ;46 :509-15). Les résultats récents obtenus par le Professeur Yamashiro sur des enfants de très petits poids (environ 1 kg) souvent prématurés (en moyenne nés à 7 mois) sont éloquents sur le seul résultat de la mortalité : 0% dans le groupe des nourrissons ayant reçu le probiotique et 12,1% dans le groupe contrôle (différence statistiquement significative). Une réduction de l’incidence d’une complication très grave, l’entérocolite nécrotique (nécrose de l’intestin), cause majeure de mort chez ces nourrissons, est elle aussi obtenue (résultats présentés lors de la conférence).

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Les résultats obtenus avec 4 ans de recul par Isaulori et Kalliomaki dans la prévention de l’apparition de l’eczéma atopique du nourrisson grâce à l’administration chez la mère au cours de sa grossesse et à l’enfant pendant les 6 premiers mois de vie de probiotiques de type lactobacille (Lactobacillus GG) (Kalliomaki M et al. Lancet 2001 ; 7;357(9262):1076-9 et Lancet 2003 ;361 :1869-71). Une réduction d’environ 50% de l’incidence de l’eczéma a été observée. Ce bénéfice préventif se maintient au long cours.

3. Ce qui reste exploratoire (Reid G. Clin Microbiol Rev 2003 ;16(4) :658-72)

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Dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin telles que la recto-colite hémorragique (RCH) ou la maladie de Crohn (MC), les résultats des études cliniques jusqu’ici réalisées n’ont pas permis de dégager un consensus. Ce sujet reste donc encore source de nombreux travaux de recherche à réaliser et de débats à engager.

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L’aide apportée par les probiotiques dans l’éradication d’Helicobacter pylori, bactérie impliquée dans la survenue et les récidives des gastrites et ulcères gastro-duodénaux, n’est pas totalement prouvée. Les études cliniques disponibles, certaines positives mais d’autres n’ayant pas démontré d’effet, ne permettent pas encore de se faire une opinion : la poursuite des travaux de recherche clinique est donc nécessaire.

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Ce qu’il faut retenir sur l’utilisation clinique des probiotiques •

Dès 1984, il est démontré et admis que l’association S85 (Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus) permet de compenser le déficit en lactase, source d’intolérance au lait.

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Des études cliniques ont apporté des preuves tangibles sur le bénéfice des probiotiques notamment dans : o Le traitement et la prévention des diarrhées de l’enfant et de la diarrhée post antibiotique, o La prévention des pochites de la recto-colite hémorragique.

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Les bénéfices cliniques prometteurs de la supplémentation en probiotiques de l’alimentation du nourrisson se situent dans : o La prise en charge des bébés de faible poids de naissance voire des prématurés de très faible poids, o La prévention de la survenue de l’eczéma chez le nourrisson à risque.

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La recherche clinique continue sur plusieurs axes, principalement : o Les maladies inflammatoires de l’intestin (RCH et MC), o L’aide à l’éradication d’Helicobacter pylori dans les gastrites et ulcères gastro-duodénaux, o La prévention du cancer du côlon chez les patients à risque.

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Partie II Survie de la flore et apports des nouvelles techniques 1 - Comment mieux connaître l’écosystème de la flore intestinale ou microbiote ? Les limites des technique dites « culture-dépendantes » Les microbiologistes ont pu identifier des centaines d’espèces bactériennes différentes dans la flore intestinale de l’adulte, pour la plupart cultivables, c’est à dire pouvant se multiplier en laboratoire une fois extraites du tube digestif. Cependant, la diversité et la complexité de l’écosystème de la flore intestinale laissaient déjà penser que certaines bactéries n’étaient pas « connues » pour des raisons purement techniques : absence de milieux de culture adaptés aux besoins de certaines espèces bactériennes (Guarner F et al. Lancet 2003 ;361 :512-9). La biologie moléculaire permet de caractériser le matériel génétique des bactéries. •

Le génome des bactéries comprend l’ensemble des gènes bactériens. Ceux-ci sont constitués d’acide désoxyribonucléique (ADN). Toutes les molécules (protéines, enzymes) que la bactérie a besoin de synthétiser pour vivre sont codées par un fragment d’ADN (gène).

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Le matériel génétique originel, l’ADN, est ensuite retranscrit en acide ribonucléique (ARN). L’ARN se trouve au niveau de l’unité de production où a lieu l’assemblage des éléments constituant les protéines : le ribosome. Cette petite usine permet la synthèse des protéines selon les ordres transmis par l’ADN. Au niveau du ribosome, l’ARN ribosomal (ARNr) est accessible et peut être extrait.

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Le gène qui code pour la sous-unité 16S de l’ARNr, est particulièrement intéressant chez les bactéries. La séquence de ce gène est spécifique d’une espèce bactérienne donnée et permet donc d’identifier les espèces présentes dans un échantillon.

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2 - Etat des connaissances sur la flore grâce à la biologie moléculaire. Dès lors, une base de données des séquences de la sous-unité 16S de l’ARNr bactérien a été constituée. L’identification de la séquence de l’ARNr 16S des bactéries prélevées dans les selles a mis en évidence que la flore intestinale contenait de très nombreuses nouvelles espèces qui n’avaient pas été caractérisées par les méthodes classiques de cultures (Suau A et al. Appl Environ Mocrobiol 1999 ; 65 : 4799-807). ⇒ La biologie moléculaire a donc permis d’établir un répertoire plus précis des bactéries de la flore intestinale chez l’Homme. Elle a de plus mis en évidence une grande variabilité de la composition de cette flore d’un individu à l’autre. La grande variabilité entre individu se situe au niveau de la composition précise de la flore (au niveau des espèces bactériennes) mais les grands équilibres (les genres bactériens) sont conservés d’un individu à l’autre (Abbott A. Nature 2004 ; 427(January 22) :284-6). ⇒ L’adaptation de la flore (composition et fonctions) en fonction de l’âge, de l’alimentation et de l’ingestion de probiotiques est actuellement le sujet de nombreuses recherches utilisant les techniques de biologie moléculaire. Au-delà du décryptage des séquences géniques, la biologie moléculaire permet d’évaluer le niveau d’expression des gènes : les techniques de biologie moléculaires sont intéressantes car elles permettent de mieux comprendre la modulation de l’expression des gènes (sur-expression ou non-expression des gènes bactériens) en fonction de différentes situations, comme par exemple, lors de l’ingestion de probiotiques (Tannock et al. Appl Environ Microbiol 2000 ;66 :2578-88). ⇒ La recherche se poursuit grâce à l’utilisation des techniques de biologie moléculaire pour mieux comprendre la modulation de l’expression des gènes bactériens en présence d’un probiotique. 3 - La survie des probiotiques vue par la biologie moléculaire Ces techniques peuvent être appliquées à l’étude des probiotiques afin de comprendre d’une part comment ils survivent dans le tractus digestif et d’autre part les inter-relations fonctionnelles existant entre les probiotiques et les bactéries de la flore ainsi que le dialogue entre la flore intestinale et les cellules intestinales de l’Hôte (en anglais « cross talk ») (De Voos WM et al. Curr Opin Biotechnol 2004;15 :86-93. Oozeer R et al. Appl Environ Microbiol 2002;68:3570-4 et Appl Environ Microbiol 2004 :in press). Ce domaine de recherche en pleine expansion est sans aucun doute celui sur lequel la biologie moléculaire permettra une réelle avancée des connaissances dans les prochaines années.

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En conclusion Plus rapides que les méthodes de culture et surtout plus précis, les outils issus de la biologie moléculaire sont un moyen d’investigation qui permet désormais d’accéder à une meilleure connaissance des bactéries qui composent la flore intestinale. Ces nouvelles méthodes d’analyse vont permettre d’étudier et mieux comprendre quels peuvent être les effets des probiotiques sur la flore intestinale en terme de composition mais aussi de métabolisme, ce qui n’était pas possible avec les techniques classiques de culture.

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Partie III « Cross-Talk» (dialogue) entre les probiotiques et l’Hôte Notre organisme (Hôte) vit en harmonie avec une population très importante de bactéries (micro-organismes différents de l’Hôte et ayant leur propre génome) constituant la flore intestinale. Lors de situations pathologiques comme par exemple les maladies inflammatoires du côlon, cette relation est perturbée déclenchant une réaction de l’Hôte contre les bactéries intestinales voire contre ses propres cellules (réactions auto-immunes). De même, en cas d’agressions infectieuses, la réponse de notre organisme vise à éliminer l’intrus en déclenchant une cascade de réactions/phénomènes. Dans toutes ces situations, il paraît évident que les bactéries de la flore, capables de métaboliser et sécréter de nombreuses molécules, doivent pouvoir envoyer des messages décodables par les cellules épithéliales, ces dernières, en retour, déclenchant une réaction adaptée. 1 - L’apport des modèles expérimentaux animaux La démonstration de ce phénomène ne peut actuellement se concevoir que chez l’animal car il requiert l’utilisation de tissu intestinal prélevé chez un être vivant (méthode invasive). L’utilisation d’animaux de laboratoire n‘ayant aucune flore intestinale (souris axénique) et vivant dans un environnement complètement stérile est nécessaire à ce type de démonstration scientifique pour une interprétation correcte des résultats. Dans ces conditions spéciales, les modifications observées au niveau des cellules de la muqueuse intestinale de la souris axénique pourront être considérées comme spécifiques et liées à l’introduction de la bactérie étudiée. La comparaison des résultats obtenus chez la souris axénique et la souris normale permet une interprétation valide. C’est en 1996 qu’une première publication fait état de l’interaction existant entre une bactérie non-pathogène de la flore intestinale humaine, Bacteroïdes thetaiotaomicron (Bt) et les cellules épithéliales de la muqueuse intestinale (Bry L et al. Science 1996;273(5280) :1380-3), ouvrant ainsi la voie à de nouveaux travaux de recherche visant à élucider les mécanismes du dialogue bactérie/Hôte. Le modèle expérimental de souris sans flore a permis de mieux comprendre le «dialogue» existant entre les bactéries envoyant des «messages» et les «réponses adaptatives» des cellules muqueuses. (Freitas M et al. Biol Cell 2003 ;95(8) :503-6).

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2 - Les preuves du dialogue entre les bactéries de la flore et les cellules intestinales. Les messages des bactéries sont le plus souvent des facteurs solubles sécrétés par les bactéries elles-mêmes. Ces facteurs sont généralement spécifiques de la souche bactérienne qui les produit. Les réponses de la cellule de l’Hôte peuvent être : •

enzymatiques et majoritairement associés au mucus, avec modulation des fonctions de : o fucosylation (Hooper LV et al. Proc Natl Acad Sci USA 1999;96(17):9833-7) o galactosylation et glycosylation (Freitas M et al. Cell Microbiol 2001 ;3(5) :289300 et Histochem Cell Biol 2002 ;118(2) :149-61) o glycohydrolysation (travaux présentés lors de la conférence).

•

immunitaires par la sécrétion de substances à action bactéricide telles que : o défensines par les cellules de Paneth de l’intestin grêle, (Ayabe T et al. Nat Immunol 2000 ;1(2) :113-8) o angiogénine (Hooper LV et al. Nature Immunol 2003;4:269-73).

•

géniques (Hooper LV et al. Science 2001; 291 (5505):881-4) avec action sur l’expression des gènes impliqués dans la production de : o cytokines, molécules telles que les interférons, les interleukines, le Tumor Necrosis Factor etc… o diverses protéines importantes pour les capacités de défenses de l’épithélium.

3 - «Cross-talk» entre flore, probiotiques et cellules intestinales Le probiotique étant une bactérie, l’existence de ce dialogue méritait d’être étudié. Les travaux de Freitas M ont montré que comme Bt, Lactobacillus casei DN-114 001 sécrétait lui aussi un facteur soluble, induisant des modifications de la glycosylation des cellules intestinales leur permettant de lutter contre une infection à rotavirus (Freitas M et al. Biol Cell 2003 ; 95(8) : 503-6). La comparaison du génome de Bt avec celui du probiotique Bifibobacterium longum a mis en évidence une différence en terme de nombres de gènes codant pour les glycohydrolases (enzyme dégradant les sucres complexes) : > de 200 pour Bt contre seulement 39 dans le génome du probiotique (Xu J et al. Science 2003 ; 299 : 2074-6. Schell MA. Proc Natl Acad Sci USA 2002; 99:1422-7). Cependant, le probiotique présenterait des capacités de transport des sucres simples plus importantes que Bt : ceci laisserait penser qu’une inter-relation positive existerait entre Bt et le probiotique (travaux présentés lors de la conférence).

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4 - La recherche à venir Ce domaine est en pleine expansion et reste dominé par l’expérimentation animale. Il fait appel à la pluridisciplinarité des compétences car son approche est complexe. Les travaux de recherche se poursuivent pour : • • •

Mieux comprendre le dialogue entre les bactéries de la flore et les cellules intestinales à l’état normal et dans les conditions pathologiques. Appréhender à quel niveau et comment les probiotiques ont un effet bénéfique sur la santé et comment ils agissent en inter-actions avec la flore et la cellule intestinale. Etudier ce dialogue et ses modifications en fonction des variations de l’alimentation.

Actuellement, le seul moyen existant pour obtenir du tissu épithélial intestinal chez l’homme consiste à réaliser une endoscopie avec biopsies : il n’est donc pas envisagé de réaliser ce type de recherche chez le sujet sain. Les questions que se pose la communauté scientifique tournent autour d’une problématique fondamentale : comment améliorer la qualité de la démonstration de l’existence du « cross-talk » et comment identifier quels gènes bactériens incluant les produits issus de leur expression sont modifiés par les probiotiques ?

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Partie IV Interactions des probiotiques avec le système immunitaire 1 - Le système immunitaire digestif A la naissance, le tube digestif est stérile : la colonisation progressive du tube digestif du nourrisson au cours des tous premiers mois de vie est réalisée par la flore vaginale de la mère lors d’un accouchement par les voies naturelles, lors de l’allaitement et encore par le contact avec l’environnement extérieur mais aussi par l’introduction progressive d’une alimentation diversifiée. La charge d’antigènes bactériens de la flore joue un rôle important dans la maturation du système immunitaire ainsi que dans la modulation de ses réactions futures. Le tissu lymphoïde (système immunitaire) digestif est particulièrement développé (Mac Donald TT. Food Allergy and Intolerance. 2002 SJ Challacombe, BrostoffJ and Bailliere Tindall ed. :pp3-15). Il est organisé au niveau de l’intestin grêle sous forme de plaques de Peyer où sont captées puis transportées les particules antigéniques. A partir de cette étape, toute une cascade d’événements complexes impliquant le système immunitaire (activation, différenciation de lymphocytes, production d’immunoglobulines, sécrétion de cytokines par exemple) se produit. Notre système immunitaire est impliqué dans de nombreuses circonstances notamment au cours des infections mais aussi dans les maladies allergiques (eczéma, asthme etc..). De plus en plus d’enfants développent dès leur plus jeune âge des allergies, (un tiers de la population dans les pays développés). Ce phénomène serait explicable par la « théorie de l’hygiène » : une diminution de l’exposition aux germes due à l’aseptisation de nos conditions de vie qui s’accompagnerait d’une augmentation des phénomènes allergiques (Wills-Karp M, Santeliz J and Karp CL. Nature Rev Immunology 2001 ; 169-75).

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2 - Probiotiques et allergie Les résultats des travaux fondamentaux ont permis d’attribuer aux probiotiques différents effets positifs (Isolauri E et al. Curr Opin Allergy Clin Immunol 2002 ;2(3) :263-71). •

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Normalisation de la perméabilité intestinale (diminuée en cas d’allergie) et de la flore : celle des enfants allergiques contient moins d’entérocoques et moins de bifidobactéries que celle des enfants sains (Bjorksten B et al. J Allergy Clin Immunol 2001 ;108(4) :516-200), Augmentation des fonctions protectrices de la barrière intestinale, Diminution de la réponse inflammatoire avec réduction de la production des cytokines pro-inflammatoires.

En clinique, les résultats des premières études réalisées par Majamaa et Isolauri chez l’enfant allergique ont montré que la supplémentation de l’alimentation par des probiotiques réduisaient les symptômes allergiques mais aussi diminuaient les marqueurs biologiques de l’allergie au niveau intestinal et sanguin (Majamaa H, Isolauri E. J Allergy Clin Immunol 1997 ;99(2) :179-85. Isolauri E et al. Clin Exp Allergy 2000 ;30(11) :1604-10). Ces résultats méritaient d’être confirmés par des études évaluant l’effet préventif des probiotiques sur l’apparition de l’eczéma. L’étude de l’équipe de Kalliomaki et Isolauri a permis d’apporter cette preuve (Kalliomaki M et al. Lancet 2001 7;357(9262):1076-9 et Lancet 2003 ;361(9372) :1869-71). Cet essai randomisé avec un groupe contrôle a permis d’étudier l’apport d’une supplémentation par Lactobacille (Lactobacillus GG) au cours de la grossesse et pendant les 6 premiers mois de vie de l’enfant sur l’incidence de l’eczéma atopique du nourrisson à risque de développer ce type d’allergie. Dans le groupe ayant reçu le probiotique (53 enfants), l’incidence de l’eczéma à 2 ans est de 23% contre le double dans le groupe contrôle (46% des 54 enfants). Ces résultats sont maintenus à 4 ans, suggérant l’importance du bénéfice de l’administration très précoce des probiotiques dans l’alimentation avec un effet prolongé dans le temps. Cependant, aucune variation significative des marqueurs de l’immunité n’a été observée. D’autres études concernant d’autres types d’allergies s’avèrent nécessaires.

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3 - Probiotiques et infections C’est bien dans la prévention des infections que la démonstration de l’action des probiotiques conforte leur interaction avec le système immunitaire. En effet, si les probiotiques renforcent nos défenses immunitaires, leur apport doit se traduire par une moindre incidence d’infections, une moindre sévérité de ces dernières et probablement en améliorant la phase de récupération. L’équipe de Pedone a étudié l’apport de Lactobacillus casei DN-114 001 administré quotidiennement pendant 4-6 mois à des enfants sains inscrits en crèche sur la fréquence et la sévérité des épisodes diarrhéiques (Pedone CA et al. Int J Pract 1999;53(3) :179-84 et 2000;54(9) : 568-71). Cet environnement collectif est propice aux infections digestives virales (notamment à Rotavirus) et à leur propagation rapide. Le système immunitaire n’est pas encore complètement mature au cours de 2 premières années de vie, expliquant la fréquence des infections digestives à cet âge. Ces études ont la particularité de s’adresser à des enfants en bonne santé agés de moins de 2 ans. Elles nécessitent d’être réalisées à grande échelle. Afin que les résultats puissent être bien interprétés, ces essais sont en outre randomisés avec - dans le cas des travaux de Pedone - une comparaison avec un groupe d’enfants consommant un yoghurt standard contenant Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus (Pedone Ca et al. Int J Pract 2000 ;54(9) : 568-71) et un groupe d’enfants prenant du lait gélifié exempt de toute bactérie (Pedone Ca et al. 1999 ;53(3) :179-84). La première étude réalisée sur 287 enfants a montré une diminution significative de la sévérité des épisodes de diarrhée aiguë (lors de la consommation du lait fermenté avec les 2 souches du yoghurt Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus ainsi que Lactobacillus casei DN-114 001) se traduisant par une réduction de la durée des événements diarrhéiques en global sur 6 mois et pour chaque épisode : ce gain est d’environ 3 jours sur 6 mois par rapport au groupe d’enfants recevant le lait gélifié et d’un jour par comparaison au groupe prenant du yoghurt standard. La seconde étude a inclus 928 enfants répartis par randomisation en 2 groupes : un lait fermenté par Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus et enrichi en Lactobacillus casei DN-114 001 (Actimel) d’une part et un yoghurt standard d’autre part: l’incidence des diarrhées est significativement réduite dans le groupe ayant reçu le lait fermenté par Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus et enrichi en Lactobacillus casei DN-114 001 (5,9% vs 22%, p = 0.03). Ces 2 études sont la clé de voûte de la démonstration du bénéfice sur la santé de la supplémentation par un probiotique chez l’enfant. Ce sont elles qui prouvent entre autres les inter-relations positives exercées par le probiotique sur les défenses naturelles.

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4 - Futurs développements Dans le domaine de l’infection, 2 populations sont particulièrement intéressantes pour les essais futurs d’intervention des probiotiques : il s’agit de celles des sujets âgés et des sportifs de haut niveau, chez lesquels il est connu qu’il existe une diminution des fonctions immunitaires, les rendant plus sensibles aux infections (Gill HS et al. J Nutr Health & Aging 2001 ;2(5)80-91. Nieman DC et al. Sports Med 1999;27(2)73-80). Démontrer comme chez l’enfant, une réduction de l’incidence des infections et les corréler à une amélioration des marqueurs biologiques perturbés permettrait de faire un pas de plus dans cette voie : des études cliniques à grande échelle sont nécessaires. Enfin, d’autres compléments nutritionnels peuvent aussi jouer un rôle important comme la vitamine E par exemple (Meydani SN et al JAMA 2004 ;292(7) :82836). Etudier la valeur ajoutée de compléments nutritionnels multiples comme l’association vitamine E et probiotiques notamment chez le sujet âgé, serait sans doute utile. Les axes actuels de la recherche dans l’allergie sont orientés vers la résolution de la problématique suivante : les probiotiques ont démontré une efficacité sur l’eczéma dans les essais cliniques mais sans que ceci se traduise forcément par des modifications des marqueurs biologiques classiques de l’allergie. Dans d’autres cas, c’est l’inverse qui peut être observé : variation des marqueurs classiques sans effet clinique. La recherche de nouveaux marqueurs biologiques ayant une pertinence versus un bénéfice santé telles que des substances identifiables dans les selles (Ig A par exemple) ou dans le sang (nombre et fonctions des lymphocytes T en transit des plaques de Peyer vers la muqueuse intestinale, identifiables par leur expression d’intégrine) est en cours.

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