Comment les probiotiques peuvent évoluer à l'intérieur du corps

Les probiotiques peuvent évoluer dans le corps et ont le potentiel de devenir moins efficaces et parfois même nuisibles, selon de nouvelles recherches.

Des chercheurs étudiant une souche de Escherichia coli (E. coli), une bactérie vendue en Europe en tant que probiotique anti-diarrhéique a découvert que l'ADN de la bactérie avait changé et qu'elle avait développé de nouvelles capacités après avoir vécu dans l'intestin de souris pendant quelques semaines.

"Il n'y a pas de microbe là-bas qui soit à l'abri de l'évolution."

Dans certaines conditions, les probiotiques ont même allumé leurs hôtes et acquis la capacité de manger le revêtement protecteur sur l'intestin. La destruction de cette couche a été liée au syndrome du côlon irritable. Le régime alimentaire des souris et la composition de leur communauté bactérienne intestinale ont influé sur l'évolution du probiotique et de quelle manière.

Les résultats, publiés dans Cell Host et Microbe, suggèrent que les probiotiques ne sont pas une thérapie à taille unique. Un probiotique qui procure un soulagement à une personne pourrait devenir inefficace, voire nuisible chez une autre. Les probiotiques ont été liés à des infections graves chez certaines personnes.

«Les êtres vivants comme médicaments»

"Si nous utilisons des êtres vivants comme médicaments, nous devons reconnaître qu'ils vont s'adapter, et cela signifie que ce que vous mettez dans votre corps n'est pas nécessairement ce que vous allez avoir même quelques heures plus tard", Gautam Dantas, auteur principal, professeur de pathologie et d'immunologie, de microbiologie moléculaire et de génie biomédical à la Washington University School of Medicine de Saint-Louis.

«Il n'y a pas de microbe là-bas qui soit à l'abri de l'évolution. Ce n'est pas une raison pour ne pas développer de thérapies à base de probiotiques, mais c'est une raison pour nous assurer que nous comprenons comment elles changent et dans quelles conditions. ”

Tout le monde héberge une vaste communauté de bactéries, de virus et de champignons appelée microbiome intestinal dans leur tube digestif. Un microbiome bien équilibré nous fournit des vitamines, aide à digérer les aliments, régule l'inflammation et maintient les microbes responsables des maladies en échec. Les probiotiques dans les aliments et les suppléments diététiques sont commercialisés comme moyens de maintenir en bonne santé des bactéries saines et de faciliter la digestion.

Ils sont également en cours de développement en tant que traitements de maladies graves telles que les maladies inflammatoires de l’intestin; la phénylcétonurie (PCU), un trouble métabolique causant des lésions neurologiques; et l'entérocolite nécrosante, une infection intestinale mettant en jeu le pronostic vital et touchant les prématurés. Comme tout autre médicament, un traitement à base de probiotiques doit être sûr et efficace avant que la FDA ne l'approuve pour son utilisation chez l'homme. Mais lorsque la thérapie est une chose vivante qui peut changer après son administration, prouver l'innocuité et l'efficacité pose des problèmes particuliers.

Bactéries de la première guerre mondiale

Comprendre les principes qui régissent l'évolution dans le tube digestif est une étape clé dans la création de thérapies probiotiques sûres et efficaces, expliquent les chercheurs. Dantas et ses collègues, dont les premiers auteurs Aura Ferreiro, étudiante diplômée, et Nathan Crook, ancien chercheur postdoctoral du laboratoire de Dantas, se sont tournés vers un probiotique appelé E. coli Nissle 1917. La souche a été isolée il y a plus d'un siècle par un soldat de la Première Guerre mondiale, sorti indemne d'une épidémie de grave maladie diarrhéique qui a rendu ses camarades malade.

Pour étudier la façon dont le probiotique réagit à différentes communautés microbiennes, les chercheurs ont utilisé des souris hébergeant quatre types de microbiomes intestinaux: un sans aucune bactérie préexistante; un autre avec un ensemble limité de bactéries, caractéristique d'un intestin malsain; un microbiome normal; et un microbiome normal après un traitement antibiotique.

Les chercheurs ont administré le probiotique à la souris, puis ont varié la nourriture mangée par celle-ci, en leur donnant soit de la nourriture pour souris, soit des granulés riches en fibres imitant le régime alimentaire naturel de la souris; des granulés riches en matières grasses, riches en sucre et faibles en fibres, conçus pour modéliser les habitudes alimentaires occidentales typiques; et pellets occidentaux plus fibres. Après cinq semaines, les chercheurs ont obtenu les bactéries des intestins de souris et analysé l'ADN des microbes.

«Dans un contexte sain et riche en diversité, nous n'avons pas capturé beaucoup d'adaptation, peut-être parce que c'est le contexte auquel Nissle est habitué», explique Ferreiro. «Mais vous devez vous rappeler que très souvent, nous n'utilisons pas de probiotiques chez les personnes ayant un microbiome en bonne santé. Nous les utiliserions chez des personnes malades qui ont un microbiome peu diversifié et malsain. Et cela semble être le cas lorsque le probiotique est le plus susceptible d'évoluer. "

Bonnes nouvelles potentielles

Dantas et ses collègues ont appliqué ces résultats à la conception d'un traitement probiotique potentiel pour la PCU. Les personnes atteintes de PCU sont incapables de décomposer la phénylalanine, un élément constitutif des protéines que l'on trouve dans de nombreux aliments. Des taux élevés de phénylalanine provoquent des lésions cérébrales. Les personnes atteintes de PCU doivent donc se conformer strictement à un régime pauvre en protéines.

"C'est une opportunité, pas un problème."

Les chercheurs ont inséré dans Nissle un gène qui a permis à la bactérie de dégrader la phénylalanine en un composé excrété dans l'urine de façon sûre. Ensuite, ils ont confié les bactéries bio-modifiées à des souris dépourvues de la capacité de métaboliser la phénylalanine. Le lendemain, le taux de phénylalanine chez certaines souris avait diminué de moitié.

En outre, les chercheurs n'ont pas trouvé de modifications significatives de l'ADN de la souche modifiée après une semaine de traitement, ce qui suggère que Nissle pourrait être utilisé en toute sécurité comme châssis pour des thérapies probiotiques à court terme.

La découverte que les probiotiques évoluent et se comportent différemment chez les personnes aux microbiomes et aux régimes différents ouvre des pistes pour la personnalisation de la médecine à base de probiotiques.

«L'évolution est une donnée. Tout va évoluer », déclare Dantas. «Nous n'avons pas besoin d'avoir peur. Nous pouvons utiliser les principes de l'évolution pour concevoir une meilleure thérapeutique soigneusement adaptée aux personnes qui en ont besoin. C'est une opportunité, pas un problème.

À propos des auteurs

Les travaux ont bénéficié du soutien des Instituts nationaux de la santé, de la Fondation nationale pour la science, de la Fondation Kenneth Rainin et de bourses de recherche à l’Université de Washington à St Louis.

La source: Université de Washington à St. Louis

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