Survie au cours du transit digestif

Pour espérer être efficaces jusqu’à leur site d’action, à savoir au niveau intestinal, les probiotiques ingérés doivent être vivants dans le tube digestif et donc survivre durant le transit. La capacité de survie varie considérablement d’une souche à l’autre selon leur résistance intrinsèque, mais aussi en fonction de la dose.

Au niveau de l’estomac, la survie des probiotiques dépend de leur capacité à tolérer le pH faible du suc gastrique .Ainsi, certaines souches peuvent rester totalement cultivables après 1h30 à pH=2, alors qu’il ne reste qu’une bactérie sur un milliard en moins de 30 minutes, pour d’autres.

Par conséquent, tout microorganisme probiotique doit avoir une tolérance élevée à l’acidité du milieu stomacal. Il a été démontré que cette résistance était augmentée par l’ingestion de nourriture en même temps que celle du probiotique [6,4,61 ,66].

Il semble également que les souches possédant le cyclopropane acid synthase résistent mieux à l’acidité. Cette propriété serait notamment due à la capacité de l’enzyme à stabiliser la membrane en diminuant la perméabilité aux protons H+.

L’étude de la résistance à l’acidité gastrique est généralement réalisée à l’aide de modèles très simplifiés. L’approche utilisée implique de cultiver la souche étudiée, centrifuger, laver puis resuspendre les cellules dans un milieu acidifié et dénombrer les bactéries ayant survécu au stress acide qui leur a été imposé. Selon les cas, la composition et le pH du milieu, ainsi que le temps de séjour et le nombre initial de bactéries incubées considérablement, rendant impossible toute comparaison pertinente entre les études. Seul le dénombrement par culture sur milieu gélosé est commun à tous les modèles, parfois complété par une analyse microscopique par fluorescence des cellules morte et vivante [67, 68,69].

Ensuite, au niveau de l’intestin grêle, le pourcentage de survie des probiotiques est influencé par la sécrétion de la bile. Les microorganismes qui survivent aux conditions acides de l’estomac doivent alors faire face à l’action détergente des sels biliaires libérés dans le duodénum.

Les acides biliaires sont synthétisés par le foie à partir de cholestérol et sont sécrétés au niveau du duodénum sous forme conjuguée (500-700 mL/jour). Les activités microbiennes du colon peuvent modifier ces acides [70].

Des tests similaires à ceux utilisés pour évaluer la résistance à l’acidité ont été élaborés en vue d’étudier la résistance à la bile des souches à potentiel probiotiques : le bain acide initial à simplement été remplacé par un milieu contenant des sels biliaires. En effet, si l’acidité du chyme est progressivement neutralisée lors de son passage dans le duodénum, les sels biliaires inondent en permanence les bactéries colonisant la muqueuse intestinale. Dés lors, il est impératif que les candidats probiotiques puissent non seulement survivre au stress biliaire, mais également se développer en leur présence. C’est pourquoi, il est préférable d’utiliser des tests évaluant la tolérance des souches à la bile, c’est-à-dire leur capacité de croissance en présence de bile. Cette évaluation s’effectue dans un milieu de culture supplémenté en bile, comparativement à un milieu témoin. En pratique, elle est souvent réalisée par des mesures d’absorbance. Les souches sont alors comparées les unes aux autres sur la base de leurs taux de croissance maximum.

Les tests s’appuyant sur l’analyse des cinétiques de croissance ont un fort pouvoir discriminant, permettant de différencier des souches au sein de même espèce et ils présentent de bons niveau de corrélation avec les études in vivo , ce qui fait de la tolérance à la bile in vitro un critère de premier plan dans le processus de sélection des probiotiques [69].

Plusieurs bactéries probiotiques d’origine intestinale comme les bifidobactéries ont développé des mécanismes pour résister à l’action détergente des sels biliaires et acquérir la capacité de les transformer. Cette activité enzymatique est la déconjugaison des sels biliaires grâce à la « Bile Salt Hydrolase » (BSH, EC 3.5.1.24), qui est aussi appelée cholylglycine hydrolase. Cette enzyme catalyse l’hydrolyse des sels biliaires conjugués avec la glycine ou la taurine en résidus d’acides aminés et en sels biliaires libres. La plupart des bactéries probiotiques proposées comme produits de santé naturels peuvent posséder cette activité. Selon, le règlement, il est essentiel de s'assurer que la déconjugaison dans l'intestin grêle n'est pas accrue et qu'aucun changement ne survient dans le gros intestin [71].

Enfin, les souches probiotiques doivent aussi être sélectionnées en fonction de leur capacité à tolérer les autres enzymes digestives libérées dans le milieu intestinal.

Les études effectuées in vivo consiste à mesurer la survie des probiotiques ingérés au niveau des selles émises. Cependant, si l’on s’intéresse aux effets des probiotiques au niveau de l’intestin grêle, il faut avoir recours à une méthode dite de « perfusion intestinale » : chez des volontaires sains, une sonde lestée est introduite par le nez et migre dans l’estomac, puis le long de l’intestin grêle jusqu’au cæcum. La pharmacocinétique et la survie du probiotique étudié sont alors comparées à celles d’un marqueur inerte ingéré en même temps que lui.

Les spores de Bacillus stearothermophilus sont souvent utilisées comme marqueurs de transit car elles ne se multiplient pas et ne sont pas détruites dans le tractus digestif. Après leur ingestion, elles sont éliminées dans les selles suivant une courbe exponentielle et deviennent indétectables en cinq à neuf jours. Ces méthodes sont limitées par la précision des techniques bactériologiques disponibles pour identifier et quantifier le probiotique étudié au sein des bactéries endogènes du microbiote. Le recours à des sondes spécifiques est souvent nécessaire. L’expression des résultats en pourcentage de survie par rapport à l’ingesta est

souvent utilisée car elle permet une comparaison facile de différents probiotiques. Cependant, c’est la concentration de probiotiques au site d’action qui est la plus importante. Les résultats de ces tests doivent par ailleurs être pris en compte pour définir le dosage minimal efficace de chaque souche probiotique [4,61].