Effets sur la muqueuse et l’épithélium intestinal

Pour se protéger des réactions inflammatoires incontrôlées, l’épithélium intestinal a développé des mécanismes qui permettent de restreindre la croissance bactérienne, de limiter les contacts directs avec les bactéries, et ainsi prévenir leur dissémination dans les tissus sous-jacents. La barrière épithéliale est composée d’une couche de mucus, de peptides antimicrobiens, d’IgA sécrétoire et des jonctions serrées liant étroitement les cellules de l’épithélium entre elles (197). La consommation de bactéries probiotiques peut contribuer à améliorer les fonctions de barrière de l’épithélium.

4.2.3.1. Effets sur les jonctions serrées et sur la morphologie de la muqueuse

Plusieurs études in vitro et in vivo ont fait la démonstration de l’efficacité de certaines souches probiotiques à interagir avec l’épithélium, à modifier sa perméabilité et même sa morphologie.

4.2.3.1.1. Effets sur la perméabilité

Il a été observé qu’un prétraitement avec des bactéries probiotiques peut inhiber l’augmentation de la perméabilité de l’épithélium provoquée par des stress, des infections ou la présence de cytokines pro-inflammatoires, comme le TNF-α ou l’IFN-γ (25, 60, 224, 232, 262). Il est aussi particulièrement intéressant de constater que les probiotiques peuvent modifier directement la fonction de barrière de l’épithélium en influençant la structure des jonctions serrées (25, 234).

Une étude a démontré que Streptococcus thermophilus et Lactobacillus acidophilus, de façon indépendante, augmentent la résistance transépithéliale et diminuent la perméabilité des cellules HT-29 et Caco-2 (261). De plus, une augmentation de la phosphorylation et donc de l’activation de certaines protéines formant les jonctions serrées (zona occludens-1 (ZO-1) et occludines) a été observée, sans toutefois modifier de façon significative la concentration de ces protéines. Une autre étude menée par le même groupe de recherche a montré que ces deux probiotiques préviennent les effets négatifs provoqués par la présence de cytokines pro-inflammatoires, en agissant sur les voies de signalisation habituellement activées par ces cytokines, augmentant ainsi la résistance transépithéliale et la rétention des ions (262).

Une étude in vivo a fait la démonstration que la colonisation de souris gnotobiotiques avec le probiotique E. coli Nissle 1917 augmente l’expression de ZO-1, mais pas de ZO-2 (322). En complément, les auteurs ont observé qu’un prétraitement avec la souche probiotique diminue de façon significative la perméabilité de la muqueuse du côlon lors d’un traitement au DSS.

4.2.3.1.2. Effets sur la morphologie de l’intestin

Plusieurs différentes études chez le porcelet ont montré des effets sur la morphologie de la muqueuse intestinale suite à la consommation de probiotiques. La longueur des villosités ainsi que la profondeur des cryptes intestinales sont augmentées chez des porcelets sevrés traités avec Pediococcus acidilactici lorsque comparés aux animaux non traités (64). Une autre étude utilisant un mélange de trois probiotiques a montré une augmentation de la taille des villi au niveau du jéjunum chez des porcelets en post-sevrage, après quatre semaines de traitement (183).

4.2.3.2. Effets sur la production de mucines et de défensines

Le mucus recouvrant le feuillet épithélial est composé de mucine et est une composante essentielle de la barrière mucosale. Plusieurs espèces probiotiques de Lactobacillus augmentent la production de certaines mucines lorsque ces souches sont mises en contact avec des lignées épithéliales intestinales humaines (HT-29 et Caco-2) (180, 188). Par contre, les études in vivo sont moins cohérentes ne montrant, en fonction des modèles,

aucun effet ou, au contraire, des augmentations significatives sur la sécrétion de mucine. Des souris traitées pendant 14 jours avec la formule de probiotiques VSL#3, n’ont montré aucune modulation dans l’expression des différents gènes de mucines ni dans l’épaisseur de la couche de mucus lorsque comparées aux animaux non traités (100). Cependant, des rats recevant une dose similaire sur une période de 7 jours avaient une expression de MUC2 soixante fois plus élevée que les rats non traités, et des effets sur MUC1 et MUC3 ont aussi été observé, mais avec des niveaux d’augmentation plus faibles que pour MUC2 (31). Il semble donc que la production de mucus peut aussi être augmentée in vivo suite à l’administration de probiotiques, cependant des études plus approfondies utilisant divers modèles animaux sont nécessaires pour conclure hors de tout doute de l’efficacité de certaines souches probiotiques à moduler la production de mucus.

Un autre mécanisme d’action connu associé aux probiotiques est la stimulation de la production de défensines. Les effets associés aux probiotiques sur la production par l’hôte de ces peptides antimicrobiens ont surtout été démontrés in vitro en utilisant des cellules épithéliales humaines. Il fut montré que l’expression et/ou la sécrétion de β-défensine 2 est significativement augmentée dans des cellules Caco-2 lorsque stimulées avec E. coli Nissle 1917, avec différentes espèces de Lactobacillus ou avec la formulation de probiotiques VSL#3 (211, 279, 337).

4.2.3.3. Effets sur la translocation bactérienne

En diminuant la perméabilité de l’épithélium intestinal et en favorisant la production de mucus et de défensines, les probiotiques renforcent la barrière mucosale ce qui rend l’accès direct aux cellules de l’épithélium beaucoup plus difficile pour les bactéries commensales ou pathogènes, diminuant du même coup la translocation bactérienne vers les ganglions mésentériques et vers d’autres organes extra-intestinaux.

Une étude utilisant des porcelets sevrés infectés avec une souche d’E. coli entérotoxigénique (ETEC) a permis de constater cet effet des probiotiques sur la translocation du pathogène. En fait, une diminution significative du nombre d’E. coli ETEC a été obtenue pour les porcelets ayant reçu Pediococcus acidilactici ou Saccharomyces cerevisiae ssp. boulardii ou la combinaison des deux probiotiques lorsque comparés aux animaux n’ayant reçu aucun traitement (172). D’autres études utilisant d’autres modèles ont

aussi démontré que S. cerevisiae et certaines bactéries lactiques, telles que Lactobacillus plantarum et Bifidobacterium lactis, réduisent la translocation bactérienne (128, 237).

Figure 8. Réponses immunitaires mucosales induites par les bactéries probiotiques et commensales. Les bactéries commensales et probiotiques de la lumière intestinale sont captées par les cellules de l’épithélium et/ou par les cellules dendritiques (CD). Les cellules épithéliales vont alors produire des cytokines telles que l’IL-10 et le TGF-β. Cet environnement permet la différenciation partielle des CD. Ces dernières vont alors interagir avec les cellules T CD4+ naïves présentes dans les plaques de Peyer et/ou dans les ganglions mésentériques (GM). Lors de la présentation de l’antigène, l’absence d’une stimulation adéquate provoque la différenciation des cellules T CD4+ naïves en cellule Treg ou en cellule Th3 qui produiront de l’IL-10 et du TGF-β. Ces cytokines stimulent la tolérance orale et la production d’IgA par les plasmocytes. (Adapté de Mowat, (215))