Les bactéries lactiques constituent un groupe hétérogène de bactéries (Lactobacillus, Enterococcus, Streptococcus, Lactococcus...) qui ont pour principal trait commun, la capacité de produire de l’acide lactique comme produit final de fermentation des sucres. Longtemps exploitées pour leurs propriétés technofonctionnelles, notamment dans la conception de produits alimentaires fermentés, elles sont aujourd’hui de plus en plus étudiées pour leurs effets probiotiques en santé humaine et animale. En plus de l’effet santé, chez l’animal, cette supplémentation a aussi pour but d’améliorer la croissance (efficacité alimentaire, gain de poids, production de lait) (tableau 9). Au sein des bactéries lactiques, les lactobacilles sont de
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statut QPS et/ou GRAS. Initialement le statut de “Generally Recognize As Safe” aux Etats-Unis puis le statut de “Qualified Presumption of Safety” en Europe permettent de garantir l’innocuité des microorganismes avant leur mise sur le marché. Les critères reposent sur un arbre décisionnel comprenant la taxonomie du microorganisme, l’ensemble des connaissances disponibles, sa pathogénicité éventuelle et l’utilisation finale du microorganisme considéré. Les bactéries lactiques sont retrouvées dans différents écosystèmes, dans des proportions variables. On les retrouve ainsi dans les écosystèmes intestinaux (en faible concentration) et vaginaux (en flore dominante), chez l’humain. Les micro-organismes majoritaires du tractus vaginal bovin sont Streptococcus sp., Staphylococcus sp., les entérocoques et les entérobactéries (Rodríguez et al., 2011). Un travail a été mené sur la présence du genre Lactobacillus montrant l’importance de cette espèce dans la croissance et la santé des animaux (Otero et al., 2000) (tableau 9). Elles y jouent un rôle bénéfique et peuvent être réintroduites sous forme de probiotiques dans les écosystèmes concernés.
De nombreux agents pathogènes sont capables d'envahir les tissus de l'hôte. Cette capacité, appelée invasion, s'appuie sur les mécanismes de colonisation (adhérence et multiplication), la production de substances extracellulaires, l'internalisation (invasion des tissus) et sa capacité à surmonter ou contourner les défenses de l'hôte. Il a été montré que les bactéries lactiques peuvent moduler à la fois l'expression des gènes de l'hôte (par exemple, la réponse immunitaire, la synthèse de mucus (Jonsson et al., 2001 ; Lebeer et al., 2012) mais aussi l’expression des gènes des bactéries pathogènes (Even et al., 2009). Les bactéries lactiques peuvent également interférer avec l’invasion du pathogène en modulant et ou en compromettant la colonisation et l'invasion des tissus de l'hôte, dans les écosystèmes vaginal et intestinal (Nader-Macias et al., 2008 ; Reid G., 2002 ; Ouwehand., 2002). Les différents modes de compétition comprennent l’interaction directe avec l'agent pathogène avant qu'il n’interagisse avec les cellules de l'hôte (co-agrégation) et la compétition pour un site d’attachement cellulaire (exclusion, concurrence, déplacement). L'utilisation de BL pour lutter contre les bactéries pathogènes ne repose pas seulement sur leurs propriétés bactériostatiques ou bactériolytiques ou bien leurs capacités à concourir pour des niches y compris les tissus de l'hôte mais également sur la capacité à moduler la virulence en inhibant l'expression des facteurs de virulence ou en titrant des toxines. Ces différentes propriétés ne sont pas exclusives les unes des autres et il peut y avoir une synergie dans ces modes d’action qui assure l’effet bénéfique de la souche probiotique sélectionnée.
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Animal Strains Tests Beneficials effects References
Lactobacillus farminis 3699 Lactobacillus rhamnosus 3698 Lactobacillus johnsonii Lactobacillus pentosus Bifidobacterium lactis B12 Lactobacillus rhamnosus LGG Bifidobacterium sp Lactobacillus sp Lactobacillus sp in vivo Bifidobacterium sp Streptococcus sp Lactobacillus sp Streptococcus sp
Decrease Salmonella portage in gastro-intestinal tractus
in vivo Casey et al., 2004
Small ruminant Pigs and Sows
in vivo Probiotics enhance positive flora implantation after birth et reduce intensity and severity of enterocolitis
Bernardeau et al., 2009 Enhance meat productivity, intestinal fermentation and colonization of the
gastro-intestinal tractus in vivo
Lactobacillus casei Ohashi et al., 2004
Kritas and Morrison, 2007 in vitro Inhibition of adhesion, dissemination and viability of Brachyspira hyodysenteriae
and Brachyspira pilosicoli
Stompfora et al., 2006 Decrease of E. coli bacterial count in faeces. Reduce cholesterol and enhance total
seric protein in vivo
Enterococcus faecium EK13
in vivo Human bacterial probiotics have competitive exclusion against pigs
entero-pathogens Collado et al., 2007
Scharek et al., 2005 Reduce cytotoxicity mediated by E. coli during intestinal infections
in vivo Enterococcus faecium SF68
Taras et al., 2006 Probiotics strains reduce diarrhea associated to pathogens and antibiotics use and
reduce the virulence expression of E. coli in vivo Enterococcus faecium NCIMB10415 Siggers et al., 2008 Torres-Rodriguez et al., 2007 Yoruk et al., 2004 Yamawaki et al., 2013
Enhance meat and eggs productivity. Reduce mortality and nutriments absorption in vivo Lactobacillus spp Poultry Al-Dobaib et al., 2009 Krehbiel et al., 2003 Otero et al., 2008 Decrease diarrhea, improved weight gain, reducing health costs. Reduce
gastrointestinal and urogenital pathogens colonization in vitro / vivo
Samli et al., 2007 Increased the weight gain, the conversion rate and the size of the villi in the ileum
in vivo Enterococcus faecium NCIMB 10415
La Ragione et al., 2004 Control endemic necrotic enteritis caused by Clostridium perfringens reducing
economic losses and the use of antibiotic in vivo
Lactobacillus johnsonii F19785
Lee et al., 2007 Tewari et al., 2011
Enhance resistance to coccidiosis by enhancing humoral immunity of host in vivo
Pediococcus acidilactici
Dairy cattle
Lactobacillus casei OLL2768 in vivo Lactobacillius casei can act as an immunobiotics to reduce the proinflammatory
response during E. coli intestinal infections Takanashi et al., 2013
Klostermann et al., 2008 Crispie et al., 2008
Elimination of the pathogen in the mammary gland by stimulating the immune system of the host
in vivo Lactococcus lactis
Bouchard et al., 2013 Reduction of adhesion and internalization of S. aureus into bovine mammary
epithelial cells in vitro
Lactobacillus casei
Lactobacillus sp in vivo Decrease Salmonella Enteridis colonization in chicks Higgins et al., 2008 Chen et al., 2012
Reduction of intestinal carriage of E. coli O157H7, improves food intake and weight
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Un chapitre de livre est en cours de rédaction sur l’application des bactéries lactiques en production et santé animale (Bouchard et al., in prep). La suite de ce chapitre présente les différents mécanismes d’action des bactéries lactiques probiotiques dans les écosystèmes intestinal, vaginal et mammaire en s’appuyant sur des exemples pris chez l’Homme et l’animal.
IV. Potentiel probiotique et mécanismes d’action des bactéries lactiques dans les