De nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’Université de Californie Davis Health suggèrent que les bactéries amies de l’intestin – les probiotiques – pourraient contribuer à éradiquer les bactéries pathogènes comme Salmonella en leur faisant concurrence pour les ressources nécessaires.

L’étude, publiée aujourd’hui dans la revue Cell Host & Microbe, montre que la disponibilité des nutriments nécessaires ne suffit pas à déterminer où les bactéries – y compris les agents pathogènes comme Salmonella – peuvent survivre et se développer dans l’intestin.

« Ces résultats permettent de mieux comprendre la base nutritionnelle de la colonisation intestinale et peuvent contribuer aux efforts visant à développer des probiotiques pour lutter contre les infections », a déclaré Megan Liou, doctorante au laboratoire Bäumler de l’UC Davis et premier auteur de l’étude.

Les humains ne peuvent utiliser que l’oxygène – l’air que nous respirons – pour produire de l’énergie. Les microbes, en revanche, ont développé des mécanismes énergétiques qui leur permettent de « respirer » différents composés et éléments, tels que les nitrates. Ces mécanismes permettent aux microbes de survivre dans de nombreux environnements différents.

Dans l’étude, les chercheurs ont examiné une souche de bactérie amicale, Escherichia coli souche Nissle 1917 (E. coli), et Salmonella, une souche de bactérie nocive qui peut causer des maladies gastro-intestinales chez les humains et les animaux. (Certaines souches d’E. coli peuvent provoquer des maladies, mais la plupart sont inoffensives).

Les microbes utilisent le nitrate comme source d’énergie
Le nitrate est surtout connu comme agent de conservation des aliments, mais il constitue également une ressource importante pour les microbes intestinaux. Le nitrate provenant des sources alimentaires est absorbé dans l’intestin grêle. Le nitrate est également disponible dans l’intestin comme sous-produit des processus métaboliques quotidiens.

Les deux souches de bactéries présentes dans l’intestin utilisent le nitrate comme source d’énergie. Mais les chercheurs ont découvert que la Salmonella ne peut utiliser que le nitrate généré par les phagocytes, un type spécifique de cellules immunitaires que l’organisme envoie pour réparer les tissus blessés ou infectés.

L’E. coli utilise le nitrate généré à la fois par les cellules de l’intestin – le tissu épithélial – et les phagocytes, ce qui signifie qu’il peut concurrencer la Salmonella pour sa source d’énergie.

Liou a comparé ces différentes sources de nitrates à différents « restaurants » où les microbes peuvent obtenir les ressources dont ils ont besoin pour se développer.

La capacité d’E. coli Nissle à manger dans les « restaurants » générés par les phagocytes et à concurrencer l’agent pathogène pour les ressources était essentielle pour que le probiotique confère une protection contre Salmonella », a déclaré Liou.

Lorsque les chercheurs ont infecté des souris avec Salmonella, cela a déclenché l’inflammation attendue dans l’intestin, entraînant l’introduction de cellules immunitaires – les phagocytes – dans la lumière intestinale, la couche qui tapisse les intestins. Salmonella a pu trouver une niche dans la paroi de l’intestin riche en phagocytes et a utilisé exclusivement les nitrates générés par ces cellules immunitaires.

Des capteurs limitent les endroits où Salmonella peut trouver des ressources dans l’intestin
Un aspect déroutant de la compétition entre le probiotique E. coli et la Salmonella pathogène est la raison pour laquelle la Salmonella n’a pas utilisé le nitrate produit par le tissu intestinal sain. Pourquoi utilisait-elle exclusivement le nitrate produit par le tissu de réponse immunitaire, limitant ainsi le nombre d’endroits où elle pouvait « dîner » ?

Les chercheurs ont trouvé la réponse dans les capteurs de Salmonella qui permettent à la bactérie de renifler son environnement et de se déplacer vers un environnement plus favorable, appelés récepteurs de chimiotaxie. Ces récepteurs ont permis à l’agent pathogène de s’éloigner du nitrate dérivé de l’épithélium et de se diriger vers les cellules phagocytaires inflammatoires.

Selon l’équipe de recherche, la Salmonella ne disposait pas d’un mécanisme de détection qui la dirigeait vers le tissu épithélial sain, même si ce tissu produisait également des nitrates. L’E. coli probiotique est dépourvu de récepteurs de chimiotaxie, ce qui lui permet d’occuper les deux niches et de concurrencer l’agent pathogène dans l’environnement privilégié de ce dernier.

En explorant les « restaurants » à l’intérieur de votre côlon, notre recherche identifie les propriétés des probiotiques qui nous protègent des infections », a déclaré Andreas Bäumler, auteur principal de l’étude. Bäumler est vice-président de la recherche et professeur au département de microbiologie médicale et d’immunologie de la faculté de médecine de l’UC Davis.

« Ces connaissances permettent de mieux comprendre la base nutritionnelle de la colonisation intestinale et peuvent contribuer à éclairer les efforts visant à développer des probiotiques pour combattre l’infection. »

Source :https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(22)00218-9