MÉTABOLISME DE LA FLORE INTESTINALE DU PORC
INFLUENCE DE LA CHLORTÉTRACYCLINE SUR LE CATABOLISME DU GLUCOSE
M. C. MICHEL
Simone BOCHE Service de Biochimie et de Nutrition,
Centre national de Recherches
zootechniques, Jouy-en-Josas.
SOMMAIRE
i. In vitro, la flore microbienne complexe isolée du tractus gastro intestinal du porc fermente le
glucose
avecproduction
d’acidesorganiques.
La flore stomacaleproduit
notamment de l’acidelactique pendant
toute la fermentation. La flore de l’intestingrêle produit
d’abord de l’acidelactique, pendant
laphase
de latence et le début de laphase exponentielle.
Cette substance est ensuitedégra-
dée en acides volatils.
2
. La
chlortétracycline,
à la dose de 20mcg/inl,
inhibe ce catabolisme. Ladégradation
duglucose
est ralentie, ainsi que celle de l’acide lactique formé.3
. Cette inhibition est corrélative d’un ralentissement
important
de lasynthèse
desprotéines
microbiennes, et d’une diminutionbeaucoup plus
faible de celle des dérivésnucléiques, pendant
la
phase
de croissance.4
. La fermentation du
glucose
par différentes souches de lacto-bacilles homofermentaires,isolées de la flore intestinale du porc, est
également
inhibée par lachlortétracycline.
5
.
L’épargne d’énergie,
observée in vivo chez le porc et due à lachlortétracycline,
peut êtreau moins
partiellement,
laconséquence
de l’inhibition de la fermentation duglucose
par la flore microbienne intestinale sous l’influence del’antibiotique.
INTRODUCTION
Dans les
précédentes
notes, nous avons montré que la flore intestinale du porc estcapable
de cataboliser les acides aminés(F RANÇOIS
et MICHEL1955 ) (M I C H E L
et
Fxnlvçors 1955 ) (M ICHEL
etF RANÇOIS , ig56),
ainsi que la choline(M I C H E L 195 6).
et que divers
antibiotiques,
enparticulier
lestétracyclines,
inhibent ce catabolisme L’action inhibitrice n’est pas limitée au catabolisme des substances azotées. Eneffet,
d’autres auteurs ont montré que le métabolismeénergétique
de florescomplexes (S
I E BUR T
H
et al1954 )
oud’espèces
isolées(S HAHA rri zg56),
est inhibé par les tétra-cyclines.
Dans l’estomac et l’intestin
grêle
du porc se trouvent des lactobacilles en flore dominante(BRIGGS
et al ig54-i955 - LARSON et HILL zg53-I955 ! RAIBAUD et al.1957-
a-b-c) ;
cesmicroorganismes
catabolisentrapidement
lesglucides
solublespré-
sents dans cette
partie
du tractus intestinal.Le
présent
travail a pour but d’étudier in-vitro l’influence de lachlortétracycline
sur le catabolisme du
glucose
par la florecomplexe
de l’intestin du porc et par diverses souches de lactobacilles isolés de cette flore.MATÉRIEL
ETMÉTHODES
Dès
l’abatage
de l’animal, le contenu de l’estomac, de l’intestingrêle
et du caecum estprélevé.
Après homogénéisation,
desparties aliquotes
sont diluées au 1/10dans du sérumphysiologique.
Lasuspension
est filtrée sur gaze,puis
on laisse sédimenter les finesparticules
alimentaires. La suspen- sion décantée estcentrigugée
20minutes à 6 ooo g. Le culot microbien est lavé(sérum physiologique) recentrifugé
et finalementrepris
par un volume de sérumcorrespondant
à la moitié du volume dedépart.
Cette
suspension
microbienne est utilisée comme inoculum. La densité d’ensemencement est de 0,1 à lag/litre (poids sec)
suivant le butpoursuivi.
L’incubation a lieu à 370C dans un bouillon decomposition
suivante :Extrait de viande 5 g - peptone 3g - les
produits biochimiques
utilisés sont de la marque DIFCO et les sels minéraux de la marque R. P. -autolysat
de levureio g-glucose
i6 g―eau q. s.i ooo ml. On tamponne par
CO, 3
Ca( 10
g), si cela s’avère nécessaire.Après
le temps de culture re-quis
- de i à 22 heures - les corps microbiens sont séparés parcentrifugation.
L’analyse
de ces derniers et du surnageant est effectuée par les méthodes suivantes : 10 Azote et
phosphore
totalaprès
minéralisation parKjeldahl puis dosage
de Nd’après
CON-WAY
(z 95 o)
et de Pd’après
LowxY( 194 6).
2
0 Le glucose (MENDEL 1954), l’acide
lactique
(BARKER et SuMMExsoN1941 ),
les acides vola- tils(C ONWAY i 95 o)
sont dosés dans le surnageant.3
0 Les corps microbiens, lavés à l’acide
perchlorique
i p. 100à froid, afin d’éliminer lephos- phore
acido-soluble, sontanalysés
quant à leur teneur en P nucléiqued’après
OGUR et ROSEN(
1 950).
4
0 La
cinétique
de la formation d’acidesorganiques
àpartir
duglucose
par la flore est mesurée directement à l’électrode de verre, à 370C, dans l’intervalle de tempspendant lequel
la réaction estlinéaire
(de
r5 à gominutes).
RÉSULTATS
Dans des essais
préliminaires,
nous avons observé que l’estomac et l’intestingrêle
du porc contiennent d’une manière constante desglucides
solubles(de
i à 10g par litre decontenu),
des acidesorganiques
etparticulièrement
de l’acidelactique.
Or,
la nature des substances résultant du catabolisme desglucides
par voie micro- biennedépend
desespèces qui
constituent la flore et des conditionsphysico-chimiques
du milieu de fermentation. Dans l’estomac on observe la
présence
d’une flore de lacto- bacillespratiquement
pure et unpH
acide(environ 3 , 7 ) (R AIBAUD
et al1957 ).
Enrevanche l’intestin
grêle
contient une florecomplexe
danslaquelle
les entérobactéries sontlargement représentées.
LepH
de ce milieu restetoujours proche
de la neutra-lité.
I
. -
Influence
de lachlortétracycline
sur lacinétique d’acidification.
In-vitro,
la flore microbienne intestinaledégrade rapidement
leglucose,
ainsiqu’en témoignent
les donnéessuivantes ;
ces essais sontreprésentatifs
d’une série demesures.
La
figure
i montre que la florestomacale,
cultivée en milieu nontamponné,
dégrade
leglucose
avec formation presque exclusive d’acidelactique (go, 5
p. IOOduglucose catabolisé).
LepH
obtenu estidentique
à celui du contenu stomacal d’où a été isolée la flore( 3 ,7).
La flore de l’intestin
grêle,
cultivée sur milieutamponné, présente
le mêmetype
de fermentationpendant
laphase exponentielle ( 3 h).
L’acidelactique
est ensuitedégradé (fig. 2 ).
A la fin de la fermentation( 17 h),
laquantité
d’acides volatils dans le milieu deculture, exprimée
en acideacétique,
est de8,oi g/1,
cequi correspond
àl’utilisation de 50p. ioo du
glucose.
La
chlortétracycline,
à la dose de 20mg/ml,
modifie lacinétique
de la réaction d’acidification. La durée de laphase
delatence, pendant lequel
leglucose
estdégradé
à vitesse
faible,
est très nettementaugmentée.
Dansl’exemple indiqué,
cette duréeest
approximativement quadruplée ( 4
heures au lieu de iheure).
Au bout de 4heuresd’incubation, l’épargne
duglucose
est de l’ordre de 75 p. ioo. Cette inhibition du catabolisme microbien s’étend aussi à l’acidelactique formé,
dont ladégradation
estralentie. La
figure
3 résume ces observations.2
. -
Influence
de lachlo y tét y acycline
sur le catabolismeglucidique et la
croissancemicrobienne
La flore
complexe
de l’intestingrêle
ensemencée à raison de iomg,fl (poids sec)
estincubée 16 heures à
37 °C (le
résultat est résumé dans le tableaui).
Ces résultats
indiquent
quel’antibiotique
inhibe notablement ladégradation
duglucose
àpartir
de 20mcg/ml.
La croissance microbienne limite est peu modifiéejusqu’à
!omegiml,
ainsi que les valeursrespectives
des différents constituants cellu- laires. Enrevanche,
laquantité
des substances microbiennessynthétisées rapportée
au
poids
deglucose
consommé estplus
élevée enprésence
del’antibiotique.
Au cours de la
croissance,
les vitesses d’assimilation duphosphore
et de l’azotedu milieu sont modifiées par
l’antibiotique,
le tableau 2indique
les variations durapport P/N
au cours de la croissance.La
synthèse
des dérivés azotés microbiens estégalement
ralentie par l’antibio·tique.
Le tableau 3indique
la variation de la teneur en azote des culots microbiens isolés au cours de l’incubation(la quantité
d’azote microbien de l’inoculum a été dé-duite).
Le processus de la
phosphorylation, pendant
lesphases
de latence et de crois-sance et surtout de
déphosphorylation, pendant
laphase d’autolyse,
sont ralentis parl’antibiotique (Tableau 4 ).
La flore du caecum, dont les
propriétés
sont très voisines de celles de l’intestingrêle,
a été utilisée dans cet essai à la concentration de 10g/1.
3
. - Catabolisme
glucidique
demic y oo y ganismes
isolés de laflore
intestinale On sait que les lactobacilles homofermentairesdégradent rapidement
leglucose
avec formation
pratiquement quantitative
d’acidelactique.
Du fait de laprésence
deces
microorganismes,
en floredominante,
dans l’estomac et l’intestingrêle
du porc,on
peut
observer in-vivo une action fermentaireimportante
àl’égard
desglucides, puisque
desquantités
notables d’acidelactique
se trouvent dans cesparties
du tractusdigestif (M ICHEL 19 6 0 ).
L’inhibitionin-vitro,
par lachlortétracycline,
du catabolismeglucidique
dû à la flore microbiennecomplexe, peut
être le résultat d’un ralentisse- ment du métabolisme desespèces
desplus
actives. Eneffet,
la fermentation duglu.
cose, mesurée directement au
pH
mètre dans diversessuspensions
de lactobacilles homofermentaires isolées de la flore intestinale du porc, est inhibée par la chlortétra-cycline (Tableau 5).
D’autres souches microbiennes
expérimentées
telles que des lactobacilles hété-rofermentaires,
descolibacilles, présentent
dans les mêmes conditions une activité fermentairebeaucoup plus
faible que les lactobacilles homofermentaires. La médiane des coefficients d’acidificationobtenus,
pour IOsouches de chacune de cesespèces,
a été de IO au lieu de 75 pour les homofermentaires.DISCUSSION
L’ensemble de ces résultats
indique
que lachlortétracycline,
aux dosesemployées
en alimentation
animale,
exerce in-vitro une nette actiond’épargne
àl’égard
du cata-bolisme des
glucides
par la flore intestinalecomplexe
du porc. Ceci se traduit non seu-lement par un ralentissement de la
dégradation
duglucose,
maiségalement
par l’in- hibition de ladégradation
de l’acidelactique
formé. On observe en outre un meilleurrendement des
synthèses
microbiennes au cours de lacroissance, lorsqu’on rapporte
la
quantité
de substances microbiennes formées aupoids
deglucose dégradé.
La durée d’accroissement de lapériode
de latence est de l’ordre de 3heures,
dans des conditions de densité de germes,pH,
etc...comparables
à celles existant au niveau intestinal.Or,
dans celaps
detemps, l’absorption
intestinale desglucides
continue às’effectuer ;
de cefait,
lacompétition
entrel’absorption
et la fermentation par la florepourrait
être
déplacée
parl’antibiotique
au bénéfice del’absorption.
L’inhibition métabolique
de ladégradation
desglucides
par lachlortétracycline peut
avoir pourconséquence
uneépargne
del’énergie apportée
par les alimentsingé-
rés par l’animal. En
effet,
cette action a été constatée par NoRD!!!,D’r(zg 57 ),
chez leporc. De
même,
des étudesmétaboliques
chez le rat, effectuées par CHAMPiGrry etJACQUOT ( 195 8),
ont montré une diminutionsignificative
deséchanges respiratoires rapportées
à l’unité degain
depoids. Enfin,
SIEBURTHet al(rg 54 ),
ont observé que la flore microbienne intestinale dupoulet
traité à latétracycline présentait
un méta-bolisme ralenti par
rapport
à celle depoulets
témoins.Au niveau du métabolisme
microbien,
une des manifestations de cette inhibition est l’accroissement de la durée de laphase
delatence, pendant laquelle
l’activité catabo-lique
est faible. Pendant cettephase
et au début de laphase logarithmique,
lasynthèse
des dérivés
nucléiques
microbiens est peuralentie,
alors que celle des dérivésprotéiques
est
bloquée.
Ceci est en accord avec les travaux de GALE et FOLKES(zg 53 ), qui
ontmontré que la
tétracycline,
à dosesubbactériostatique,
inhibe lasynthèse protéique
chez
Stafihylococcus
aureus sans inhiber lasynthèse nucléique.
Cette action est réver-sible, puisque après
untemps
d’inhibition suffisant(de
8 à 16heures),
lesquantités
decorps microbiens obtenues sont peu différentes dans les deux cas, ainsi que leur compo- sition.
L’ensemble
de ces faitsexpérimentaux permet
de penser quel’épargne d’énergie produite
parl’antibiotique
seraitdûe,
au moinspartiellement,
à une inhibition despropriétés métaboliques
de la flore microbienne intestinale. Des recherches sont entre-prises
pour vérifier ces résultats in vivo.Reçu
en mai 1960.SUMMARY
METABOLISM OF THE INTESTINAL FLORA IN I’IGS; THE EFFECT OF CFILOR1’E’CRACYCLINE ON GLUCOSE CATABOLISM
i. In vitro, the
complex
microbial flora isolated from the intestine of thepig
fermentsglucose
with the
production
oforganic
acids. The flora of the stomachproduces
lactic acid( 9 o p.
i oo ofthe
degraded glucose).
The flora of the small intestineproduces
lactic acid firstduring
the latentphase
and at the start of the exponentialphase
ofgrowth.
This substance is then broken down into volatile acids, which represent, at the end of the fermentation, 50p. ioo of theglucose
brokendown.
2
.
Chlortetracycline,
at a dose of 20mcg/nll,
inhibits this catabolism. The rate of breakdown ofglucose
and of the lactic acid formed falls off. The duration of the latentphase, during
which theglucose
is broken downslowly,
is increased. At the end of 4hours, a 75p. ioosparing
of theglucose
is observed.
3
. This inhibition is correlated with a marked
slowing
down of thesynthesis
of microbial pro-teins, and a much smaller reduction in the
synthesis
of nucleic derivatives,during
thegrowth phase.
Maximum growth, obtained in 16 hours, is not
appreciably
modifiedby
the antibiotic, and the latterbrings
about asparing
of the energy at the level of microbial metabolism. Indeed, the amountof the microbial substances
synthesized (proteins, nucleoproteins),
in relation to theweight
ofglu-
cose broken down, is increased from 10 to 3o p. ioo
by
the antibiotic.4
. The fermentation of glucose by different strains of hornofermentative lactobacilli, isolated
from the intestinal flora of the
pig,
is also inhibited bychlortetracycline
(from 26 to 94p. 100inhi- bitiondepending
on the strains).5
. The energy sparing at the animal metabolism level, observed in vivo in the
pig
and therat under the influence of small
ingested
doses ofchlortetracycline,
may be, at leastpartially,
the consequence of the inhibition of the fermentation of
glucose by
the intestinal microflora under the influence of the antibiotic.RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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