Impact of polyphenols and feeding rhythms on the immunomodulation properties of the probiotic bacteria in the gastro-intestinal tract
Impact des polyphénols et des rythmes d’alimentation sur les propriétés d’Immunomodulation des bactéries probiotiques dans le tractus gastro-intestinal
Résumé
The human intestinal microbiota is composed of several types of microorganisms, including bacteria, archaea, fungi, unicellular eukaryotes and viruses. Among them, bacteria are the most diverse and abundant with a gene catalog 150 times larger than the genes present in the human genome, which represents a tremendous metabolic potential. These bacteria actively participate in the maintenance of intestinal homeostasis. Dysbiosis of the gut microbiota could be observed at course of many human pathologies, particularly inflammatory diseases intestinal chronic diseases (IBD), such as Crohn's disease (CD) or Ulcerative colitis (UC). These dysbiosis could contribute to the onset and progression of diseases. For example, gut microbiota transplantation experiments in murine model have allowed to show that a dysbiotic microbiota is sufficient to induce chronic inflammation in the colon and thus lead to the development of a metabolic syndrome or colitis. Different intervention strategies, including fecal transplantation, administration of probiotics or even special nutritional diets have been developed to act on the microbial communities of the digestive tract and to restore homeostasis of host tissues. The success of some interventions like Fecal transplantation represent a proof of concept in humans that acting on the composition of the intestinal microbiota is a strong lever to resolve certain physio pathological situations associated with gut microbiota dysbiosis. Diet is another important method for modulating the gut microbiota since it is the most important factor influencing its composition. In fact, the nutrients ingested can act directly on the composition of the microbiota by serving as substrates for microorganisms and indirectly by modulating intestinal homeostasis and components of the immune system associated, themselves contributing to regulate the composition microbiota. It is expected that ingestion of these beneficial microorga nisms can stimulate the immune system, promote intestinal homeostasis and to some extent contribute to the balance of the microbiota intestinal. The use of probiotic microorganisms is found to be very effective in some studies to treat different physiopathological situations (colitis, metabolic syndrome) in laboratory model organisms (rats, mice), however the use of these same probiotics in humans have given relatively disappointing clinical results, with poorly reproducible results across cohorts of patients. Except for the treatment of antibiotic-associated diarrhea. These discrepancies in results between pre-clinical models and clinical trials encourage better characterization of the molecular mechanisms used by probiotics to exert their beneficial effects and especially better understand the relationship of these probiotic microorganisms with the resident microbiota and diet.Among the different rising intervention strategies practiced nowadays in the purpose to shape the microbiota, a growing interest is given to other dietary interventions, like caloric restriction (CR) which has demonstrated several beneficial effects on various physiological systems, including the gastro-intestinal system, by modulating the innate and adaptative immune responses. In fact, emerging evidence suggests that the immune system function might be heavily influenced by the sensing of nutrient, reinforcing the idea that diet can deeply influence the inflammatory responses.
Le microbiote intestinal humain est composé de plusieurs types de micro-organismes, notamment des bactéries, des archées, des champignons, des eucaryotes unicellulaires et des virus. Parmi elles, les bactéries sont les plus diverses et les plus abondantes avec un catalogue de gènes 150 fois plus grand que les gènes présents dans le génome humain, ce qui représente un énorme potentiel métabolique. Ces bactéries participent activement au maintien de l'homéostasie intestinale. La dysbiose du microbiote intestinal a pu être observée au cours de nombreuses pathologies humaines, en particulier les maladies inflammatoires les maladies chroniques intestinales (MICI), telles que la maladie de Crohn (MC) ou la colite ulcéreuse (CU). Ces dysbioses pourraient contribuer à l'apparition et à la progression des maladies. Par exemple, des expériences de transplantation de microbiote intestinal en modèle murin ont permis de montrer qu'un microbiote dysbiotique est suffisant pour induire une inflammation chronique du côlon et ainsi conduire au développement d'un syndrome métabolique ou colite. Différentes stratégies d'intervention, notamment la transplantation fécale, l'administration de probiotiques ou encore des régimes nutritionnels spéciaux ont été développées pour agir sur les communautés microbiennes du tube digestif et restaurer l'homéostasie des tissus de l'hôte. Le succès de quelques interventions comme la Transplantation Fécale représente une preuve de concept chez l'homme qu'agir sur la composition du microbiote intestinal est un levier fort pour résoudre certaines situations physiopathologiques associées à la dysbiose du microbiote intestinal. L'alimentation est une autre méthode importante pour moduler le microbiote intestinal car c'est le facteur le plus important qui influence sa composition. En effet, les nutriments ingérés peuvent agir directement sur la composition du microbiote en servant de substrats aux microorganismes et indirectement en modulant l'homéostasie intestinale et les composants du système immunitaire associés, contribuant eux-mêmes à réguler la composition du microbiote. On s'attend à ce que l'ingestion de ces micro-organismes bénéfiques puisse stimuler le système immunitaire, favoriser l'homéostasie intestinale et dans une certaine mesure contribuer à l'équilibre du microbiote intestinal. L'utilisation de microorganismes probiotiques s'avère très efficace dans certaines études pour traiter différentes situations physiopathologiques (colite, syndrome métabolique) chez des organismes modèles de laboratoire (rats, souris), cependant l'utilisation de ces mêmes probiotiques chez l'homme a donné des résultats relativement décevants avec des résultats peu reproductibles dans les cohortes de patients. Sauf pour le traitement de la diarrhée associée aux antibiotiques. Ces écarts de résultats entre modèles précliniques et essais cliniques favorisent une meilleure caractérisation des mécanismes moléculaires utilisés par les probiotiques pour exercer leurs effets bénéfiques et surtout mieux comprendre la relation de ces microorganismes probiotiques avec le microbiote et l'alimentation résidents. Parmi les différentes stratégies d'intervention montantes pratiquées de nos jours dans le but de façonner le microbiote, un intérêt croissant est porté à la restriction calorique (CR) qui a démontré plusieurs effets bénéfiques sur divers systèmes physiologiques, y compris le système gastro-intestinal, en modulant les réponses immunitaires innées et adaptatives. En fait, de nouvelles preuves suggèrent que la fonction du système immunitaire pourrait être fortement influencée par la détection de nutriments, renforçant l'idée que le régime alimentaire peut profondément influencer les réponses inflammatoires.
Origine : Version validée par le jury (STAR)