Development of an in vitro model of gut dysbiosis in weaning piglets. Application to the study of probiotics to fight against post-weaning diarrhea
Développement d’un modèle in vitro de dysbiose intestinale chez le porcelet au sevrage. Application à l’étude des probiotiques pour lutter contre les diarrhées post-sevrage
Résumé
In piglets, weaning is a critical event associated with acute social, environmental and dietary stress engendering fairly often post-weaning diarrhea and enterotoxigenic Escherichia coli infections. Current strategies imply the systematic use of antimicrobials now raising public health concerns due to the massive increase of antibiotic resistance genes among bacteria. Non-pharmacological preventive and curative strategies are necessary to fight against post-weaning diarrhea in piglets. In compliance with the European Union directive aiming to reduce, refine and replace the use of animals in research, the principal aim of this PhD project was to develop a new in vitro fermentation model of the weaning piglet colon implemented with mucin beads to simulate both luminal and mucosal microbiota. Following its development and validation towards in vivo data, the presently designed in vitro model was used to evaluate the impact of two of the major stress encountered at weaning: a dietary change and transient anorexia as well as an enterotoxigenic Escherichia coli strain responsible for post-weaning diarrhea on the composition and activity of the microbiota. Finally, the effects of a Saccharomyces live yeast strain to fight against microbiota dysbiosis and ETEC infections in weaning piglets was evaluated using the newly developed in vitro model and cell culture experiments. The data collected throughout this PhD thesis participated to a better understanding of microbiota dysbiosis associated with weaning and gave interesting insights about the interest of a probiotic strategy in the critical period of weaning in piglets.
Chez les porcelets, le sevrage est une étape cruciale associée avec d’importants stress d’ordres sociaux, environnementaux et alimentaires qui engendrent fréquemment des diarrhées post-sevrage majoritairement d’origine colibacillaire. Actuellement, ces infections sont traitées de manière systématique à l’aide d’antibiotiques. Toutefois, le nombre de bactéries multi-résistantes aux antibiotiques augmente de façon alarmante et le besoin de stratégies alternatives aux antibiotiques pour lutter contre ces diarrhées post-sevrage devient urgent. En accord avec la directive européenne visant à réduire, remplacer et raffiner le nombre d’animaux utilisés à des fins de recherche, le principal objectif de ce projet de thèse était de développer un modèle in vitro reproduisant les paramètres physicochimiques et microbiens de l’environnement colique du porcelet au sevrage, le MPigut-IVM. Ce système permet, de manière unique, de distinguer les microenvironnements coliques luminaux et mucosaux et leurs microbiotes associés. Une fois validé comparativement à des données in vivo chez le porcelet, ce modèle innovant a été utilisé pour étudier l’effet des principaux stress rencontrés au sevrage, un jeûne alimentaire, suivi d’un changement d’alimentation et d’une infection par une souche d’Escherichia coli entérotoxigénique responsable de diarrhées sur la composition et l’activité du microbiote. Enfin, l’intérêt d’un traitement préventif à base de levures Saccharomyces a été évalué in vitro en utilisant une approche originale combinant le modèle colique développé et des cellules épithéliales intestinales en culture. Les données de cette thèse ont permis à la fois de mieux comprendre l’étiologie de la dysbiose du microbiote observé au sevrage chez les porcelets et d’évaluer in vitro l’intérêt d’une stratégie probiotique lors de cette phase critique de la vie de l’animal.
Origine : Version validée par le jury (STAR)