Influence d'un traitement probiotique (Lactobacillus farciminis) sur les altérations de la sensibilité viscérale liées au stress : rôle de la barrière épithéliale colique

De nombreuses études précliniques et cliniques plaident en faveur de potentialités thérapeutiques des probiotiques en particulier vis-à-vis des pathologies digestives. Parmi ces pathologies le syndrome de l'intestin irritable (SII) souvent associé à des événements de vie stressants est caractérisé par une hypersensibilité viscérale associé à la distension de la paroi intestinale et une augmentation de la perméabilité intestinale. Bien que quelques études cliniques ont montré une efficacité des traitements probiotiques dans le SII, les effets ainsi que les mécanismes d'action des ces agents microbiens dans les anomalies sensitives viscérales restent très peu étudiés. Ainsi, l'objectif de ce travail était d'évaluer les effets, et les mécanismes d'action impliqués dans un traitement par une souche probiotique Lactobacillus farciminis sur l'hyperalgésie viscérale en réponse à une distension colorectale, induite par un stress aigu (stress de contrainte) chez le rat. Le choix de la souche a été basé sur des études précédentes ayant montré une efficacité d'un traitement par L. farciminis vis-à-vis d'une colite expérimentale et la douleur viscérale associée par un mécanisme d'action impliquant le monoxyde d'azote (NO) libéré par cette souche dans la lumière intestinale. Dans un premier temps nous avons montré que le stress de contrainte induit une augmentation de la perméabilité paracellulaire colique, par contraction du cytosquelette des cellules épithéliales via l'activation de la kinase de chaînes légères de myosine (MLCK) et que cette augmentation est responsable de l'hyperalgésie viscérale induite par le stress. Le traitement par L. farciminis diminue l'hyperalgésie viscérale, l'augmentation de la perméabilité paracellulaire colique et la phosphorylation de la MLC au niveau des colonocytes, induites par le stress. Cet effet antinociceptif implique également une action directe ou indirecte du NO libéré par ce probiotique dans la lumière intestinale. Enfin, nous avons montré que le stress aigu potentialise l'expression de la protéine c-Fos des neurones au niveau spinal et supraspinal induite par une distension colorectale. Le traitement par L. farciminis diminue cette potentialisation. L'ensemble de nos travaux montre que chez le rat, le traitement par L. farciminis diminue l'hyperalgésie viscérale en réponse à une distension colorectale induite par un stress aigu, via une diminution de la contraction du cytosquelette des cellules épithéliales et l'ouverture des jonctions serrées qui en résulte. Cette effet antinociceptif implique également un mécanisme NO dépendant et résulte d'une diminution de l'activation/sensibilisation des neurones sensitifs au niveau spinal et supraspinal induite par le stress. ABSTRACT : A large body of literature underlines potential beneficial effect of various probiotic strains in gastrointestinal diseases. Among these diseases, irritable bowel syndrome (IBS) frequently associated with psychological distress is characterized by hypersensitivity to intestinal wall distension and increased intestinal permeability. Despite some clinical evidence on positive effects of probiotics in IBS the role and mechanisms of action of these micro-organisms in visceral pain remains poorly investigated. The goal of this study was to determine the effect and mechanisms of action involved in a probiotic (Lactobacillus farciminis) treatment on visceral hypersensitivity in response to colorectal distension induced by an acute stress (restraint stress) in rats. The use of L. farciminis was based on previous studies showing that this strain improves an experimental colitis and reduces visceral hyperalgesia in colitis rats through the delivery of nitric oxide (NO) by this strain in the gut lumen. In a first part of this study, we have shown that restraint stress increases colonic paracellular permeability resulting from epithelial cell cytoskeleton contraction through myosin light chain kinase (MLCK) activation and this increase is responsible for stress-induced rectal hypersensitivity. L. farciminis treatment prevents stress-induced hypersensitivity, increase of colonic paracellular permeability and colonocyte MLC phosphorylation. This antinociceptive effect involves also a direct or indirect action of NO delivered intraluminally by this probiotic. Moreover we have shown that the restraint stress enhances c-Fos protein expression induced by colorectal distension in a spinal and supraspinal level, and L. farciminis treatment reduces this enhancement. Finally this work shows that L. farciminis treatment in rats, suppresses stressinduced visceral hypersensitivity in response to colorectal distension through an inhibition of the epithelial cell cytoskeleton contraction and the subsequent tight junction opening. This antinociceptive effect involves also a direct or indirect Nodependent action and results from a decrease in the stress-induced activation/sensitization of sensory neurons at the spinal or supraspinal level

Influence d'un traitement probiotique (Lactobacillus farciminis) sur les altérations de la sensibilité viscérale liées au stress (rôle de la barrière épithéliale colique)

De nombreuses études précliniques et cliniques plaident en faveur de potentialités thérapeutiques des probiotiques en particulier vis-à-vis des pathologies digestives. Parmi ces pathologies le syndrome de l'intestin irritable (SII) souvent associé à des événements de vie stressants est caractérisé par une hypersensibilité viscérale associé à la distension de la paroi intestinale et une augmentation de la perméabilité intestinale. Bien que quelques études cliniques ont montré une efficacité des traitements probiotiques dans le SII, les effets ainsi que les mécanismes d'action des ces agents microbiens dans les anomalies sensitives viscérales restent très peu étudiés. Ainsi, l'objectif de ce travail était d'évaluer les effets, et les mécanismes d'action impliqués dans un traitement par une souche probiotique Lactobacillus farciminis sur l'hyperalgésie viscérale en réponse à une distension colorectale, induite par un stress aigu (stress de contrainte) chez le rat. Le choix de la souche a été basé sur des études précédentes ayant montré une efficacité d'un traitement par L. farciminis vis-à-vis d'une colite expérimentale et la douleur viscérale associée par un mécanisme d'action impliquant le monoxyde d'azote (NO) libéré par cette souche dans la lumière intestinale. Dans un premier temps nous avons montré que le stress de contrainte induit une augmentation de la perméabilité paracellulaire colique, par contraction du cytosquelette des cellules épithéliales via l'activation de la kinase de chaînes légères de myosine (MLCK) et que cette augmentation est responsable de l'hyperalgésie viscérale induite par le stress. Le traitement par L. farciminis diminue l'hyperalgésie viscérale, l'augmentation de la perméabilité paracellulaire colique et la phosphorylation de la MLC au niveau des colonocytes, induites par le stress. Cet effet antinociceptif implique également une action directe ou indirecte du NO libéré par ce probiotique dans la lumière intestinale. Enfin, nous avons montré que le stress aigu potentialise l'expression de la protéine c-Fos des neurones au niveau spinal et supraspinal induite par une distension colorectale. Le traitement par L. farciminis diminue cette potentialisation. L'ensemble de nos travaux montre que chez le rat, le traitement par L. farciminis diminue l'hyperalgésie viscérale en réponse à une distension colorectale induite par un stress aigu, via une diminution de la contraction du cytosquelette des cellules épithéliales et l'ouverture des jonctions serrées qui en résulte. Cette effet antinociceptif implique également un mécanisme NO dépendant et résulte d'une diminution de l'activation/sensibilisation des neurones sensitifs au niveau spinal et supraspinal induite par le stress.A large body of literature underlines potential beneficial effect of various probiotic strains in gastrointestinal diseases. Among these diseases, irritable bowel syndrome (IBS) frequently associated with psychological distress is characterized by hypersensitivity to intestinal wall distension and increased intestinal permeability. Despite some clinical evidence on positive effects of probiotics in IBS the role and mechanisms of action of these micro-organisms in visceral pain remains poorly investigated. The goal of this study was to determine the effect and mechanisms of action involved in a probiotic (Lactobacillus farciminis) treatment on visceral hypersensitivity in response to colorectal distension induced by an acute stress (restraint stress) in rats. The use of L. farciminis was based on previous studies showing that this strain improves an experimental colitis and reduces visceral hyperalgesia in colitis rats through the delivery of nitric oxide (NO) by this strain in the gut lumen. In a first part of this study, we have shown that restraint stress increases colonic paracellular permeability resulting from epithelial cell cytoskeleton contraction through myosin light chain kinase (MLCK) activation and this increase is responsible for stress-induced rectal hypersensitivity. L. farciminis treatment prevents stress-induced hypersensitivity, increase of colonic paracellular permeability and colonocyte MLC phosphorylation. This antinociceptive effect involves also a direct or indirect action of NO delivered intraluminally by this probiotic. Moreover we have shown that the restraint stress enhances c-Fos protein expression induced by colorectal distension in a spinal and supraspinal level, and L. farciminis treatment reduces this enhancement. Finally this work shows that L. farciminis treatment in rats, suppresses stressinduced visceral hypersensitivity in response to colorectal distension through an inhibition of the epithelial cell cytoskeleton contraction and the subsequent tight junction opening. This antinociceptive effect involves also a direct or indirect Nodependent action and results from a decrease in the stress-induced activation/sensitization of sensory neurons at the spinal or supraspinal level.TOULOUSE-ENSAT-Documentation (315552324) / SudocSudocFranceF

Lactobacillus farciminis treatment attenuates stress-induced overexpression of Fos protein in spinal and supraspinal sites after colorectal distension in rats

Irritable bowel syndrome (IBS), frequently associated with psychological distress, is characterized by hypersensitivity to gut wall distension. Some probiotics are able to alleviate IBS symptoms and reduce visceromotor response to mechanical stimuli in animals. Moreover, we have previously shown that Lactobacillus farciminis treatment abolished the hyperalgesia to colorectal distension (CRD) induced by acute stress. The aims of the present study were to determine whether (i) stress-induced visceral hyperalgesia modifies the expression of Fos, a marker of general neuronal activation, induced by CRD, (ii) this activation can be modulated by L. farciminis treatment. Female rats were treated by L. farciminis and CRD was performed after partial restraint stress (PRS) or sham-PRS. The expression of Fos protein was measured by immunohistochemistry. After CRD or PRS, Fos expression was increased in spinal cord section (S1), nucleus tractus solitarius (NTS), paraventricular nucleus (PVN) of the hypothalamus, and in the medial nucleus of the amygdala (MeA). The combination of both stimuli, PRS and CRD, markedly increased this Fos overexpression in the sacral spinal cord section, PVN and MeA, but not in NTS. By contrast, a pretreatment with L. farciminis significantly reduced the number of Fos positive cells in these area. This study shows that PRS enhances Fos protein expression induced by CRD at the spinal and supraspinal levels in rats. Lactobacillus farciminis treatment inhibited this enhancing effect, suggesting that the antinociceptive effect of this probiotic strain results from a decrease of the stress-induced activation/sensitization of sensory neurons at the spinal and supraspinal level