Effets des probiotiques et prébiotiques sur le microbiote intestinal de souris atteintes de colite aiguë : séquençage du gène ARNr 16S
Introduction
Le microbiote intestinal constitue le plus grand écosystème microbien du corps humain, formant un équilibre dynamique avec l’hôte pour maintenir l’intégrité structurale, l’homéostasie immunitaire et la résistance aux pathogènes. Une dysbiose de cet écosystème est étroitement liée aux maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI), dont la rectocolite hémorragique (RCH). Les modèles de colite aiguë induits par le sulfate de dextrane sodique (DSS) reproduisent les symptômes de la RCH humaine, offrant un cadre pour étudier des interventions thérapeutiques. Les probiotiques (ex. Bifidobacterium, Lactobacillus) et prébiotiques (ex. lactitol, inuline) émergent comme modulateurs potentiels du microbiote, présentant une alternative aux anti-inflammatoires traditionnels avec moins d’effets secondaires. Cette étude explore les effets des probiotiques, prébiotiques et leurs combinaisons sur l’inflammation et la composition microbienne chez des souris atteintes de colite aiguë induite par DSS, via le séquençage du gène ARNr 16S.
Méthodes
Conception expérimentale
Soixante souris mâles C57BL/6J (6–8 semaines) ont été réparties en six groupes :
- Témoin sain : Pas de DSS, aucune intervention.
- Témoin modèle : DSS 2,5 % pendant 5 jours, aucune intervention.
- Probiotiques : DSS + gavage quotidien de Lactobacillus acidophilus, L. rhamnosus et Bifidobacterium lactis (1 × 10⁹ UFC/souris).
- Synbiotiques : DSS + probiotiques (5 × 10⁸ UFC) combinés à de l’inuline.
- Lactitol : DSS + lactitol (6,6 g/kg/jour).
- Probiotiques + Lactitol : DSS + demi-dose de probiotiques (5 × 10⁸ UFC) et lactitol (3,3 g/kg/jour).
Après 5 jours d’exposition au DSS, les interventions ont duré 7 jours. Les souris ont été sacrifiées pour prélever des tissus coliques (score histopathologique) et analyser des échantillons fécaux/muqueux par séquençage du gène ARNr 16S.
Évaluation histopathologique
L’inflammation colique a été évaluée selon trois paramètres :
- Sévérité de l’inflammation (0–4 : absente à sévère).
- Étendue des lésions (0–3 : muqueuse à transmurale).
- Dommages des cryptes (0–4 : intactes à perte totale).
Les scores ont été multipliés par le pourcentage de tissu affecté (1–4× pour 0–25 % à 76–100 %).
Analyse du microbiote
L’ADN des échantillons a été séquencé (plateforme MiSeq PE300). La diversité alpha (indice Observed Species), l’analyse en composantes principales (ACP) et le profilage taxonomique ont été réalisés. Les différences significatives au niveau du genre (abondance >1 %, P < 0,05) ont été identifiées via Metastats.
Résultats
Résultats histopathologiques
Les groupes d’intervention présentaient des scores histopathologiques significativement inférieurs au témoin modèle (P < 0,05, Tableau 1). Aucune différence significative n’a été observée entre les interventions.
| Tableau 1 : Scores histopathologiques | Groupe | Score (Moyenne ± ET) |
|---|---|---|
| Témoin sain | 0 | |
| Témoin modèle | 27,00 ± 7,94 | |
| Probiotiques | 5,40 ± 2,79* | |
| Synbiotiques | 7,25 ± 2,87* | |
| Lactitol | 7,20 ± 2,86* | |
| Probiotiques + Lactitol | 9,33 ± 5,69* |
Comparé au témoin modèle (P* < 0,05).
Poids corporel
Tous les groupes exposés au DSS ont perdu du poids pendant l’inflammation. Au jour 7, le groupe témoin sain était significativement plus lourd (P = 0,0139), sans différences entre les groupes d’intervention.
Dynamique du microbiote fécal
Phase initiale (selles J0)
Aucune différence de diversité alpha ou de clustering en ACP, confirmant un microbiote de base homogène.
Mi-intervention (selles J4)
La diversité alpha a diminué dans tous les groupes DSS vs témoin sain (P < 0,05). Résultats clés :
- Témoin modèle : Réduction de Lactobacillus (0,0020 vs 0,0122, P = 0,0188) et augmentation de Bacteroides (0,3519 vs 0,0208, P = 0,0002).
- Probiotiques + Lactitol : Élévation d’Akkermansia (0,0404 vs 0,0087, P = 0,0178) et de Faecalibacterium (0,2854 vs 0,0589, P = 0,0215).
Post-intervention (selles S1)
La diversité alpha est restée faible dans les groupes DSS. Changements notables :
- Bacteroides est demeuré élevé (témoin modèle : 0,3679 vs témoin sain : 0,0099, P = 0,0016).
- Lachnospiraceae_NK4A136_group a augmenté dans les groupes d’intervention (probiotiques : 0,2010 vs témoin modèle : 0,0320, P = 0,0352).
- Akkermansia était plus élevé dans Probiotiques + Lactitol vs Synbiotiques (0,0215 vs 0,0013, P = 0,0315).
Microbiote muqueux
Le microbiote muqueux présentait une diversité alpha supérieure aux selles. Différences clés :
- Mucispirillum était enrichi dans la muqueuse (0,0207 vs 0,0001 dans les selles, P = 0,0034).
- Akkermansia (groupe Lactitol) surpassait le témoin modèle (0,0138 vs 0,0055, P = 0,0415) et les probiotiques (0,0138 vs 0,0022, P = 0,0041).
- Faecalibacterium a diminué dans le témoin modèle (0,0009 vs témoin sain : 0,0265, P = 0,0131).
Discussion
Effets anti-inflammatoires
Les probiotiques et prébiotiques ont réduit la sévérité de la colite, conformément aux études montrant que Lactobacillus et Bifidobacterium modulent l’immunité et renforcent la barrière intestinale. Les combinaisons n’ont pas surpassé les interventions isolées, possiblement en raison d’ajustements posologiques ou des effets étendus du lactitol.
Modifications microbiennes lors de la colite
La colite induite par DSS a reproduit la dysbiose de la RCH humaine :
- Expansion de pathobiontes : Bacteroides (associé aux lésions muqueuses) a augmenté.
- Appauvrissement des genres bénéfiques : Lactobacillus, Roseburia et Faecalibacterium (producteurs de butyrate) ont diminué, altérant la réparation épithéliale.
Rôle du lactitol dans la promotion d’Akkermansia
Le lactitol a enrichi spécifiquement Akkermansia, un genre dégradant le mucine, lié à l’amélioration du métabolisme et de la fonction barrière. Son génome encode des enzymes métabolisant le lactitol, favorisant sa colonisation. Cette augmentation corrèle avec une réduction de l’inflammation, suggérant un rôle thérapeutique ciblé.
Microbiote muqueux vs fécal
Les communautés muqueuses différaient significativement, soulignant l’importance du site d’échantillonnage. Mucispirillum, colonisateur du mucus, était prédominant dans la muqueuse.
Limites et perspectives
- Résolution taxonomique : L’analyse au niveau genre limite l’interprétation espèce-spécifique.
- Dynamique temporelle : Les changements muqueux pendant l’intervention n’ont pas été suivis.
- Liens de causalité : Des études métagénomiques/métabolomiques sont nécessaires pour valider les mécanismes.
Conclusion
Les probiotiques et le lactitol ont atténué la colite en restaurant les genres bénéfiques (Bifidobacterium, Lactobacillus) et en supprimant les pathobiontes (Bacteroides). Le lactitol a spécifiquement favorisé Akkermansia, une cible thérapeutique prometteuse. Ces résultats soulignent le potentiel des thérapies ciblant le microbiote dans les MICI, justifiant des essais cliniques pour valider leur applicabilité.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000308