Ecologie microbienne du tractus digestif et immunisation orale

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Ecologie microbienne du tractus digestif et immunisation orale

C. Moreau

To cite this version:

C. Moreau. Ecologie microbienne du tractus digestif et immunisation orale. Veterinary Research,

BioMed Central, 1995, 26 (3), pp.237-239. �hal-02701188�

tect

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Écologie microbienne du tractus diges-

tif et immunisation orale. MC Moreau MC Moreau

(INRA-UEPSD, Fonctions des bactéries intestinales, Bât 440, ⁷⁸³⁵² Jouy-en-Josas Cedex, France)

Les progrès dans la connaissance de l’im- munité intestinale et dans les biotechnolo-

gies ^ont permis d’envisager de nouvelles

stratégies vaccinales par voie orale per- mettant d’agir directement contre des micro-

organismes entéropathogènes. ^{Le but est}

d’obtenir une protection immunitaire locale à IgA, ^associée parfois ^{à une} protection sys-

témique. Cependant, l’utilisation de la voie orale pose des problèmes ^{liés aux fonctions}

de digestion exercées par le tube digestif, ^à

la présence de la flore intestinale colique

et à une caractéristique fondamentale de l’immunité intestinale qui ^{est sa} capacité ^à développer ^une suppression ^des réponses

immunitaires systémiques ^{envers un anti-} gène donné par ^voie orale, phénomène appelé «tolérance induite par voie orale»

(Moreau et Coste, 1993).

Pour résoudre le problème de la résis- tance de la protéine ^{vaccinale à la} diges-

tion protéolytique, ^il

^été imaginé ^{de l’en-} velopper ^{dans des} microparticules ^ou

d’insérer le gène codant pour ^sa synthèse

dans l’ADN chromosomique ^ou plasmidique

d’une bactérie recombinante. Du fait de la

présence dans le tube digestif d’une flore

intestinale importante, ^cette dernière solution semble intéressante, ^{car on} peut penser que la bactérie recombinante ^va persister plus longtemps ^{dans le tube} digestif qu’une simple microparticule. ^{En fait, ce} n’est pas si

simple !

La flore intestinale

On estime à environ 1 O 14 le nombre de bac- téries présentes dans le tube digestif ^alors

que l’homme n’est formé que de 10 13 cel- lules (Luckey ^{et Floch,} 1972). Cette flore intestinale est essentiellement présente

dans le côlon ou sa densité atteint près ^de 10

11 bactéries/g ^{de contenu} (Raibaud, ^{1992 ;} Ducluzeau, 1994). À l’inverse, ^la flore intes- tinale est quasi absente de l’estomac chez l’homme où l’acidité gastrique ^{est forte} (alors

que, chez les rongeurs où ^le pH ^est plus élevé,

^trouve

^flore lactique ^abon- dante) ^{et dans les} portions proximales ^de

l’intestin grêle, ^{surtout au} niveau du duodé- num, ^ce qui ^{semble être une} exigence phy- siologique. ^Un développement ^bactérien

dans le duodénum peut ^{avoir comme ori-} gine ^{un défaut de} motilité intestinale (stase)

ou la présence ^{de bactéries} pathogènes possédant des facteurs d’attachement qui

leur permettent ^cette colonisation (Esche-

richia coli K99 chez _{le veau,} K88 chez le porc, Vibrio chloerae chez l’homme...). ).

On estime à 300 à 400 le nombre des

espèces bactériennes qui coexistent dans le tube digestif ^{selon un} équilibre résultant de nombreuses interactions dues à l’hôte, l’ali- ment et les bactéries elles-mêmes. Quanti- tativement, ^{le seuil de 10!} bactéries/g ^de

contenu permet ^de distinguer la flore domi- nante (> 10!) qui

^exercer différents effets favorables et parfois défavorables sur l’hôte, de la flore sous-dominante (< 10!) ^{dont on}

pense qu’elle ^ne joue ^{aucun rôle sur l’hôte et} qui peut contenir des bactéries pathogènes

mais inoffensives du fait de leur faible

nombre (portage sain). ^Un profil ^bactérien

quantitatif ^et qualitatif caractérise chaque espèce ^{animale et} varie selon l’âge. ^En plus

de certains genres bactériens trouvés ^com- munément dans beaucoup d’espèces ^ani-

males comme Bacteroides, Clostridium, Eubacterium, Peptostreptococcus, ^d’autres

sont caractéristiques d’espèces. ^{Ainsi, le} genre Lactobacillus qui ^est dans la flore dominante des Rongeurs ^{rats et souris et}

chez le porc ^{ne se trouve} que très ^occa- sionnellement dans la flore intestinale domi- nante et résidente de l’homme. Cependant,

c’est une bactérie souvent utilisée comme

bactérie recombinante car elle résiste à l’aci- dité gastrique. Inversement le genre Bifido- bacterium ^{ne se} trouve que chez l’homme ^et pas chez les Rongeurs. ^{On ne} connaît pas

encore les raisons de cette différence. À la naissance, le tube digestif stérile du nou-

veau-né va se peupler progressivement

avec quelques ^souches bactériennes sélec- tionnées par l’hôte ^et qui ^sont également

fonction de l’aliment lacté (Moreau ^{et al,} 1986 ; ^{Ducluzeau et} Raibaud, 1990). ^Cette

flore va progressivement ^se diversifier et se

compliquer pour devenir la flore de l’adulte.

Chez l’homme les bactéries de la flore domi- nante colique ^sont anaérobies strictes. Cer- taines d’entres elles, qui ^{sont les} plus ^abon- dantes, ^sont même extrêmement sensibles à l’oxygène ^et actuellement difficiles à cul- tiver et à caractériser (Raibaud, 1992).

Fonctions de la flore intestinale

La flore intestinale exerce de nombreuses fonctions sur l’hôte mais on peut ^considérer qu’elle joue ^un rôle fondamental pour la pro- tection de l’individu qui l’héberge (Raibaud, 1992 ; Ducluzeau, 1994). ^{Ce rôle est essen-}

tiellement dû aux effets antagonistes, ^ou

effets de barrière, que la flore exerce envers

les bactéries exogènes qui arrivent dans le tube digestif ^{et à son action sur le} dévelop- pement ^du système immunitaire intestinal et systémique (Moreau ^{et Coste,} 1993).

Actuellement de nombreuses expé-

riences montrent qu’une ^bactérie exogène,

introduite par voie orale, est éliminée par les bactéries qui composent la flore intesti- nale autochtone et dominante. Cette élimi- nation est soit complète (effet de barrière

drastique) ^{et dans ce cas la bactérie ne fait}

que transiter, soit partielle (effet ^{de barrière} permissif) ^{et dans ce cas} la bactérie per- siste mais à des niveaux trop faibles pour

exercer un effet quelconque ^{sur l’hôte. Ce} phénomène ^très important physiologique-

ment (car ^{il nous} protège de la colonisation hasardeuse par n’importe quelle ^bactérie présente ^dans l’environnement) ^{est un obs-}

tacle à l’implantation de bactéries recombi- nantes dans le tube digestif. Certains cher- cheurs ont envisagé, ^en introduisant des

gènes codants pour des facteurs d’adhé- sion, de permettre l’implantation ^ou d’aug-

menter le temps ^de présence de la bactérie dans l’écosystème intestinal. Il n’est pas certain que ^cette solution soit la meilleure et il semblerait même au contraire qu’elle

soit potentiellement dangereuse ; ^{il est}

nécessaire de la considérer avec beaucoup

de prudence. ^En effet, ^la plupart ^{des bac-}

téries intestinales vivent en étroite associa- tion avec le mucus, qui constitue la pre- mière ligne ^de défense des muqueuses, et ne sont pas attachées directement à l’épi-

thélium intestinal.

Cependant, ^{même si une bactérie ne} peut s’implanter durablement dans le tube

digestif, ^{il est de} plus ^en plus ^admis qu’elle puisse exercer un effet sur l’hôte durant son

temps ^de transit à condition qu’il y ait ^un nombre suffisant de bactéries arrivant dans l’intestin (entre ^{10! et 10 $} bactéries/g). ^Ces

bactéries sont alors appelées «probio- tiques». ^{Il faut donc} envisager que les bac- téries recombinantes, qui ^ne peuvent ^s’im- planter dans le tube digestif ^{du fait de ces}

effets antagonistes ^dûs à la flore intestinale autochtone, ^au mieux transitent seulement dans le tube digestif. ^D’un point ^{de vue} pra-

tique, ^cela oblige ^à envisager ^une stratégie

vaccinale nécessitant, _par exemple, ^{de mul-} tiples ingestions des bactéries recombi- nantes pour espérer

^effet

^l’hôte.

Un deuxième problème des bactéries recombinantes concerne l’expression ^du gène recombinant. Il n’est pas toujours ^cer-

tain que, dans le tube digestif, ^le gène

recombinant persiste longtemps lorsqu’il ^est intégré ^{dans un} plasmide. ^{Il a été montré} expérimentalement ^et in vivo que des bac- téries intestinales dépourvues ^de plasmide

éliminaient rapidement des souches isogé- niques porteuses ^de plasmides (Duval-Yflah

et al, 1981 Il serait donc plus profitable d’intégrer ^le gène recombinant dans le chro-

mosome bactérien, ^mais qu’en est-il alors de

son expression ? ^Des expériences ^{ont mon-}

tré que ^la synthèse d’une entérotoxine par

un gène chromosomique ^de Clostridium dif- ficile est soumise à des régulations prove- nant de l’environnement intestinal et qu’elle peut ^être réprimée par certaines bactéries

ou par certaines protéines alimentaires

(Mahé ^{et al,} 1987).

Ainsi, chaque modèle de bactérie recom-

binante doit être considéré selon des cri- tères concernant la biologie moléculaire mais aussi l’écosystème bactérien intestinal.

Conclusion

Un dernier point ^à considérer, ^{et non} des moindres, est de se demander quelle ^sorte

de réponse immunitaire la présence ^d’une protéine étrangère dans le tube digestif ^est capable ^de générer. On sait que l’ingestion

d’une protéine peut ^{induire une} suppres- sion de la réponse immunitaire spécifique

au niveau systémique (Moreau ^et Coste, 1993). ^Ce phénomène appelé ^«tolérance

orale» est physiologiquement important pour éviter les hypersensibilités digestives ^aux protéines alimentaires, mais non souhai- table dans la perspective d’une vaccination orale. Cependant, ^{il a} été montré que ^l’in-

gestion simultanée de l’antigène ^{avec la}

toxine cholérique (TC) empêche ^{l’établis-}

sement de cette tolérance (Elson ^{et Eal-} ding, 1984), ^{et au} contraire conduit à une

réponse ^{locale à} IgA ^{et une} réponse sys-

témique ^envers l’antigène. ^{La TC est ainsi}

considérée comme un adjuvant ^{de l’immu-}

nisation orale. Récemment, ^{nous avons} montré que ^cet effet adjuvant ^{est de courte}

durée et qu’avec ^le temps ^une suppression

des réponses immunitaires se rétablit vis- à-vis de l’antigène (Gaboriau ^{et Moreau,}

soumis pour publication).

La compréhension ^{des lois} qui régissent l’écosystème complexe que représente ^la

flore intestinale et la connaissance des mécanismes impliqués dans l’immunité intes- tinale sont ainsi indispensables ^à acquérir

pour parvenir ^{à une} efficacité optimale ^des

vaccins donnés par voie orale sans pour cela devenir des «apprentis ^sorciers».

Références

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