Effet antagonique

Les lactobacilles vaginaux produisent plusieurs substances qui s’opposent à l’adhésion, à la croissance et la prolifération des germes pathogènes ou elles les exterminent (Nader-Macías et Juárez Tomás, 2015).

 Effet du peroxyde d’hydrogène

La production du peroxyde d’hydrogène (H2O2) par les souches de Lactobacillus est considéré comme un mécanisme de défense non spécifique (Servin, 2004) Cette production se fait dans un écosystème vaginal sain, responsable de sa régulation. La plupart des lactobacilles sont capables de produire du peroxyde d'hydrogène, qui a un potentiel toxique sur d'autres bactéries (Nader-Macías et Juárez Tomás, 2015 ; Lepargneur et Rousseau, 2002) (figure 5).

L’effet antimicrobien du peroxyde d'hydrogène est basé sur ses propriétés oxydantes qui se traduisent par des changements irréversibles dans la membrane cellulaire microbienne (Merk et al., 2005 ; Ünlü et Donders, 2011) . La toxicité du peroxyde d'hydrogène est due à l’effet oxydatif exercé par la molécule elle-même ou par ses métabolites (OH^-, O₂^-). La conversion d’H2O_2, en ces composés cytotoxiques peut être due à des agents réducteurs et des peroxydases présentes dans le fluide vaginal (O’Hanlon et al., 2013 ). Ces produits induisent la mort cellulaire par leur action sur les acides nucléiques, les protéines et autres molécules biologiques (Ghosh, 2012).

Figure 4: Les principaux mécanismes mis en jeu par les lactobacilles pour inhiber les pathogènes (Reid et al., 2011).

Par contre, on pense que les lactobacilles produisent une peroxydase extracellulaire activée par le Fe³⁺ pour éviter leur autodestruction et les protéger (Ünlü et Donders, 2011). Des études in vitro

ont montré l'effet inhibiteur du H2O2 produit par les lactobacilles sur G. vaginalis, E. coli et en particulier sur S. aureus (Lepargneur et Rousseau, 2002 ; Strus et al., 2005).

Figure 5: Modes d’action d’H2O2 et ses dérivés sur les pathogènes (Lepargneur et Rousseau, 2002 ; Ocan˜a et al., 1999).

 Effet des acides organiques

L’acide lactique et l’acide acétique sont les principaux produits de la fermentation lactobacillaire (Servin, 2004 ; Pascual et Barberis, 2011 ; Ünlü et Donders, 2011). La production d'acide lactique par les lactobacilles, via la fermentation du glycogène à partir de cellules épithéliales

Co-agrégation Exclusion compétitive Production d’acides, H2O2, bactériocines Compétition vis-à-vis des nutriments

Cocci non pathogène Pathogènes Gram (-) Pathogènes Gram (+) Lactobacille O2 oxydase flavoprotéinique H2O2 NADH H2O Peroxydase Pathogène

* inactivation des enzymes *augmentation de la perméabilité * mutations de l’ADN Ions halogénures + Peroxydases H2O2 OH^. O₂

-vaginales desquamées, induit une acidification du milieu vaginal, ce qui donne un pH vaginal normal (pH < 4,5). L'environnement acide offre des conditions optimales pour les lactobacilles et des conditions défavorables pour la croissance des micro-organismes pathogènes (Merk et al., 2005 ; Ünlü et Donders, 2011). Les cellules épithéliales vaginales maintiennent aussi cette acidité par la production d'acides gras, qui sont libérés dans les sécrétions (Boris et Barbés, 2000 ; Merk

et al., 2005).

L'acide lactique, sous sa forme non dissociée, est capable de passer à travers la membrane cellulaire et se dissocie dans le cytoplasme. Dans ce sens, le pH intracellulaire diminue et les fonctions cellulaires vitales sont obstruées, provoquant ainsi la mort des agents pathogènes (figure 6) (Borges et al., 2016 ; Dasari et al., 2016 )

Des études in vitro ont montré que l'acidité produite par les lactobacilles peut inhiber la prolifération d’E. coli, Staphylococcus aureus, G. vaginalis et autres agents pathogènes (Jua´rez Toma´s, et al., 2011; O’Hanlon et al., 2011; Spurbek et Arvidson, 2011 )

Figure 6: Mode d’action des acides organiques produits par les probiotiques contre les pathogènes bactériens (Gagnon, 2007).

 Effet des bactériocines et des substances similaires

La production d’autres agents antimicrobiens, tels que les bactériocines a été également rapportée (Hickey et al., 2012). Il y a une augmentation d’intérêt pour l’utilisation des traitements des dérivés antimicrobiens principalement produits par les Lactobacillus, tels que l'acide lactique décrit précédemment et les produits peptidiques ribosomiques antimicrobiens (bactériocines). Ces substances inhibent efficacement les bactéries pathogènes et n’exercent aucun effet néfaste sur le microbiote vaginal sain (Nader-Macías et Juárez Tomás, 2015).Les déterminants génétiques des bactériocines sont souvent situés sur des éléments génétiques mobiles, tels que des plasmides conjugués ou des transposons (Borges et al., 2016).

Les bactériocines sont des substances antimicrobiennes, de nature protéique, à spectre d'action bactéricide restreint, elles sont actives aux milieux neutres ou acides (Pascual et Barberis, 2011). Ces biomolécules ont une activité limitée dépendante de la présence des récepteurs spécifiques sur

Lactobacille

Hexoses X-COOH

Pathogène

Inactivation des enzymes

X-COOH XCOO^- + H⁺

la membrane externe des souches cibles et agissent en déstabilisant la membrane cytoplasmique par la formation des pores qui mènent à la libération du contenu intracellulaire et à la lyse de la cellule (figure 7) (Hoesl et Altwein, 2005 ; Dortu et Thonart, 2009 ; Both et al., 2011).

Les bactériocines-like, synthétisées par les lactobacilles, sont des substances de nature protéique, à spectre d’action plus large que les bactériocines en inhibant une large gamme de bactéries Gram positives et négatives ainsi que les champignons (Merk et al., 2005 ; Kaewsrichan et al., 2006; Ünlü et Donders, 2011 ).

Figure 7. Mode d’action de peroxydes d’hydrogène et des bactériocines produites par les lactobacilles sur les pathogènes (De Vos et al., 2012).

 Effet de la production de l’arginine désaminase

La compétition nutritionnelle offre un avantage sélectif des microorganismes qui peuvent utiliser les éléments nutritifs de manière sélective, pour assurer leur croissance et leur survie. La principale preuve de ce phénomène au niveau du tractus urogénital est l'utilisation préférentielle du glycogène, ou d'autres produits métaboliques libérés dans cet environnement par les BL vaginales endogène comme dans le cas des souches possédant l’activité arginine désaminase (Nader-Macías et Juárez Tomás, 2015) . Cette enzyme catalyse la transformation irréversible de l’arginine en citrulline et ammonium apportant ainsi du carbone, de l’azote et de l’énergie aux cellules (figure 8). Elle réduit donc la disponibilité en arginine dans le milieu pour les pathogènes qui la métabolisent normalement via l’arginine décarboxylase en polyamines caractéristiques de la vaginose bactérienne (Famularo et al., 2001) .

Figure 8: Effet de lactobacilles possédant l’enzyme arginine désaminase (Lepargneur et Rousseau, 2002).

 Effet de la production des biosurfactants :

Les lactobacilles produisent des biosurfactants qui sont des polymères microbiens anti-adhésifs de nature glycolipidique ou lipopeptidique (Rodrigues et al., 2006 ; Gudi˜na et al., 2010, Pascual et Barberis, 2011). Ces biosurfactants sont des molécules amphiphiles qui agissent sur les tensions de surface aux interfaces. Ils participent à l’adhésion des bactéries qui les produisent et créent une barrière compétitive vis-à-vis de l’adhésion des pathogènes (Spurbek et Arvidson, 2011) et jouent aussi un rôle antibactérien, antifongique et antiviral (Rodrigues et al., 2006 ; Nader-Macías et Juárez Tomás, 2015 ). Les bio-tensioactifs présentent divers avantages par rapport aux tensioactifs chimiques, ils ont une faible toxicité, biodégradabilité et une grande efficacité à des températures ou des pH extrêmes (Borges et al., 2016).