Transition nutritionnelle, microbiote et santé : dégradation de protéines alimentaires par des espèces dominantes du microbiote intestinal humain
Résumé
Introduction et but de l’étude Le microbiote intestinal joue un rôle majeur sur la santé et sa structure dépend notamment du régime alimentaire. La transition alimentaire de ces dernières décennies dans les pays développés a consisté en une augmentation de la consommation de produits riches en protéines et en lipides, plus précisément d’origine animale. On estime que 12 à 18 g de protéines arrivent chaque jour au côlon, où le microbiote est le plus dense. Il apparaît de plus en plus net qu’une part des protéines ingérées parvient non digérée au côlon. Or, la capacité du microbiote à cataboliser des protéines d’origine animale ou végétale n’est pas connue. Ce travail s’intéresse à la dégradation de protéines d’intérêt alimentaire ou médical par des souches du microbiote intestinal humain. Matériel et méthodes 8 souches bactériennes représentatives de la diversité phylogénétique du microbiote et dominantes numériquement chez les individus sains ont été choisies. Un nouveau milieu de culture anaérobie a été mis au point, à teneur limitée en glucose (5 g/L) et en peptides. Les protéines de lactosérum, de soja, ou le gluten y sont ajoutées stérilement (20 g/L). Les cultures sont incubées à 37 °C, sous atmosphère N2/CO2, dans des tubes de Hungate permettant une mesure directe de la croissance bactérienne à 600 nm. La dégradation des protéines de soja et de lactosérum est quantifiée par analyse des spectres d’absorbance au Nanodrop. La concentration en glucose et en gluten est mesurée par kit enzymatique et \ELISA\ (Libios et Biodemal, respectivement). La colonisation microbienne des substrats protéiques est observée macroscopiquement et par microscopie optique. Résultats et Analyse statistique Le milieu mis au point s’est révélé générique, il permet de mesurer une croissance des espèces bactériennes en présence de protéines lorsqu’elles les utilisent comme source d’énergie. Nous avons mis en évidence des cinétiques de croissance et de dégradation des protéines qui dépendent des espèces. Blautia coccoides et Ruminococcus lactaris, du Phylum des Firmicutes ont dégradé le soja après 96 h de culture, tandis que les membres du Phylum des Bacteroidetes (B. vulgatus et B. caccae) ont moins métabolisé ce substrat. Dès 60 h de culture, le gluten est entièrement solubilisé par Bifidobacterium longum, mais également par espèces du cluster \IV\ des Clostridium, Clostridium leptum et l’espèce anti-inflammatoire Faecalibacterium prausnitzii. Enfin, dans nos conditions de culture, les souches du microbiote intestinal ne montrent une consommation complète du glucose que lorsqu’elles dégradent aussi le gluten ou le soja. Ceci représenterait une capacité de mixotrophie nouvelle, l’utilisation simultanée d’un sucre et de protéines pour générer de l’énergie. Conclusion Nous avons pu mettre en évidence la capacité de souches dominantes du microbiote à métaboliser des protéines alimentaires natives. In vitro, les potentiels diffèrent selon les souches, ce qui sous-tendrait que la nature et la quantité des protéines parvenant au côlon pourrait moduler in vivo les équilibres microbiens, résoudre ou créer des dysbioses. Hormis pour B. longum, ces résultats représentent la première description d’une dégradation du gluten par des espèces du microbiote intestinal humain, sans qu’une association à la maladie cœliaque puisse en être déduite. Les mécanismes et les produits issus de ces dégradations doivent être déterminés afin de cerner le rôle fonctionnel de cette protéolyse microbienne. Pour ce faire, l’utilisation de modèles murins recevant des aliments de compositions identiques en protéines et en lipides, mais de digestibilités distinctes, permettra d’appréhender in vivo l’implication du microbiote dans la déconstruction des aliments et d’en mesurer l’impact santé chez l’animal.