Effets d’un oligosaccharide végétal sur le microbiote infantile

Effets d’un oligosaccharide végétal sur le microbiote infantile

La flore intestinal infantile

Au 21ème siècle de nouvelles avancées importantes ont été réalisées dans l’étude la composition du microbiote humain, notamment grâce aux innovations dans le domaine du séquençage d’acide nucléique et des méthodologies de bio-informatiques. Ces expériences ont principalement été obtenues avec l’analyse des matières fécales. L’activité métabolique bactérienne diffère le colon ascendant et le colon descendant et les fèces donnent une indication du type de colonisation bactérienne qui se trouve dans la dernière partie de l’intestin, le rectum, mais n’indiquent pas spécifiquement ce qu’il se trouve dans le reste du tube digestif (Tannock, 2017).
La colonisation des intestins à premièrement lieu lors de la naissance de l’enfant. Lorsque celle-ci a lieu naturellement, l’enfant est en contact avec la flore vaginale de la mère et c’est à partir de cette flore que le microbiote de l’enfant se développe. Contrairement aux enfants nés par césarienne qui uniquement au contact de la flore cutanée possèdent en général un microbiote exempt de bifidobactéries (Gritz et Bhandari, 2015).
L’autre principal facteur intervenant lors du développement du microbiote infantile, est le mode d’alimentation de l’enfant. Même si les industries tentent de rapprocher au plus la composition des formules à base de lait de vache à celle du lait maternel, les deux alimentations ont tendances a sélectionner différents types de bactéries.

L’allergie aux protéines de lait de vache

L’allergie aux protéines de lait de vache est l’allergie la plus commune chez les jeunes enfants, affectant 2% à 6% des enfants avec une forte prédominance lors de la première année (Caffarelli et al, 2010). Il est possible que l’allergie s’estompe avec le temps, dans 50% des cas au bout d’un an et dans 80-90% dans la cinquième année de l’enfant (Caffarelli et al, 2010). L’allergie aux protéines de lait de vache se manifeste en induisant une réaction immunitaire et en produisant l’immunoglobuline E (IgE) (Vitaliti et al, 2012).
Il est possible de substituer le lait de vache avec par des formules infantiles au soja mais il est possible que cette formule provoque des réactions indésirables surtout chez les enfants âgés de moins de 6 mois. Il existe aussi des formules fortement hydrolysées, qui n’induisent de réactions allergiques que chez 10% des enfants (Caffarelli et al, 2010). Les formules contenant uniquement les acides aminés sont non allergique mais ont un coût conséquent et un mauvais goût. D’autres laits de mammifères sont inadéquats d’un point de vue nutritionnel et le lait de chèvre provoque des réactions allergiques chez plus de 90% des enfants allergiques au lait de vache.

Les galacto-oligosaccharides

Les galacto-oligosaccharides (GOS) sont des glucides non digestibles, ils sont résistants à la digestion enzymatique gastro-intestinale et arrivés à l’intestin ils sont fermentés par certaines bactéries telles que les bifidobactéries. Ils possèdent une activité bifidogène (Sako et al., 1999). Les ß-GOS sont des prébiotiques c’est-à-dire que ce sont des aliments non digestibles qui affectent de façon bénéfiques l’hôte en stimulant sélectivement la croissance et/ou l’activité d’un ou d’un nombre limité de type de bactérie dans le colon. Ce qui potentiellement améliore la santé de l’hôte. Le pré-biotique se différencie d’un probiotique, qui est un produit contenant des micro-organismes vivants (Tannock, 2017).
La flore de bifidobactérie crée un milieu acide inhibant ainsi le développement de bactéries indésirables (Park et al., 2010). Les GOS ne sont pas sensibles à l’aide gastrique, un point critique et indispensable pour les prébiotiques, et passent à travers l’intestin grêle sans être digérés puisqu’ils ne sont pas digérables par les enzymes digestives humaines (Park et al., 2010).
Technologiquement, les GOS possèdent une bonne rétention d’eau ainsi qu’une grande solubilité. Ils sont stables à haute température et à pH acide et sont légèrement hydrolysés à 180°C et/ou pH3. Ils possèdent une valeur calorifique de 1,7kcal/g (Park et al., 2010).

Les bifidobactéries et les lactobacilles

Les bifidobactéries et les lactobacilles ont suscité un grand intérêt ces dernières années, tout d’abord en tant que probiotiques mais également par leur stimulation de croissance par des oligosaccharides, des prébiotiques.
Les bifidobactéries sont des bacilles Gram positif anaérobes présent de manière dominante dans la flore intestinale (Ferraris L et al., 2010). Les lactobacilles sont des bacilles Gram positif, qui ne  forme pas de spores. Ils sont tolérants à l’acide, catalase négatif et prolifèrent le mieux sous atmosphère anaérobie (Jackson MS et al., 2002).
Les bifidobactéries utilisent essentiellement un complexe d’hydrate de carbone présent dans le lait maternel pour se développer, les HMOs (Human Milk Oligosaccharides). Les HMOs sont les troisièmes plus grands composants solides du lait maternel, ils ne sont pas digérés et arrivent intact dans le gros intestin, c’est là qu’ils sont hydrolysés par le microbiote intestinal (Tannock, 2017).

Analyse des métabolites ; les acides gras à courtes chaines

Les acides acétique, propionique et butyrique sont les acides principaux que l’on retrouve dans le microbiote intestinal (Wang et al., 2017). Puisque plus de 95% de SCFAs sont absorbés dans l’organisme, leur quantification de ces métabolites dans les selles apporte peu dans l’étude de la fermentabilité des différents glucides dans l’intestin. Les études in vitro utilisant le microbiote fécal, sont des modèles intéressant pour étudier les processus de fermentation puisque les acides se retrouvent dans le milieu. A des concentrations de 10g/l, les GOS ont augmenté la production d’acétate et de butyrate dans les fermentateurs à pH contrôlés avec des accumulations transitoires de lactate et de succinate (Macfarlane et al., 2008). Un grand nombre de bactéries présentes dans l’intestin produisent du succinate et d’autres bactéries comme les Bacteroidetes et quelques Firmicutes, à l’aide de la décarboxylation, le transforme en acide propionique (Tannock, 2017).
L’acide butyrique est lui produit par certains Firmicutes (tel que Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia spp., Eubacterium rectale, Eubacterium hallii et Anaerostipes spp.) à partir du butyryl CoA et avec l’aide de l’acétate CoA transférase (Tannock, 2017).

Table des matières

1. Introduction
1.1 La flore intestinal infantile
1.2 L’allergie aux protéines de lait de vache
1.3 Les galacto-oligosaccharides
1.4 Les bifidobactéries et les lactobacilles
1.5 Hypothèses et but du travail
2. Matériels et Méthodes 
2.1 Le modèle intestinal humain
2.1.1 L’appareil
2.1.2 Préparation du milieu
2.1.3 Ajout du complément
2.1.4 Préparation de l’inoculum fécale
2.1.5 La digestion in vitro
2.1.6 Anaérobicité du milieu
2.1.7 Le régime permanent
2.1.8 Débit de la pompe pour l’alimentation des fermentateurs
2.1.9 Décontamination de l’appareil
2.2 Suivi de la population bactérienne
2.2.1 Milieux de culture
2.2.2 Dénombrement bactérien
2.2.3 Solution de dilution
2.2.4 Génération de l’atmosphère anaérobie
2.2.5 Souches de contrôle
2.3 Chromatographie en phase gazeuse
2.3.1 Conditions instrumentales et expérimentales
2.3.2 Standard interne
2.3.3 Réactifs
2.3.4 Courbe de calibration
2.3.5 Temps de rétention
2.3.6 Préparation des échantillons
3. Résultats et discussion
3.1 Digestion du ß-GOS
3.2 Digestion du P-GOS
3.3 L’ajout de complément en cas de dysbiose
3.4 Analyse des métabolites ; les acides gras à courtes chaines
4. Conclusion 
5. Perspectives

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