In vitro screening of probiotic lactic acid bacteria and prebiotic glucooligosaccharides to select effective synbiotics

Probiotics and prebiotics have been demonstrated to positively modulate the intestinal microflora and could promote host health. Although some studies have been performed on combinations of probiotics and prebiotics, constituting synbiotics, results on the synergistic effects tend to be discordant in the published works. The first aim of our study was to screen some lactic acid bacteria on the basis of probiotic characteristics (resistance to intestinal conditions, inhibition of pathogenic strains). Bifidobacterium was the most resistant genus whereas Lactobacillus farciminis was strongly inhibited. The inhibitory effect on pathogen growth was strain dependent but lactobacilli were the most effective, especially L. farciminis. The second aim of the work was to select glucooligosaccharides for their ability to support the growth of the probiotics tested. We demonstrated the selective fermentability of oligodextran and oligoalternan by probiotic bacteria, especially the bifidobacteria, for shorter degrees of polymerisation and absence of metabolism by pathogenic bacteria. Thus, the observed characteristics confer potential prebiotic properties on these glucooligosaccharides, to be further confirmed in vivo, and suggest some possible applications in synbiotic combinations with the selected probiotics. Furthermore, the distinctive patterns of the different genera suggest a combination of lactobacilli and bifidobacteria with complementary probiotic effects in addition to the prebiotic ones. These associations should be further evaluated for their synbiotic effects through in vitro and in vivo models

Rôle du Liver X Receptor dans la régulation transcriptionnelle de la lipogenèse

Chez les mammiferes, la lipogenese ou synthese de novo des acides gras joue un rôle essentiel a l'homeostasie energetique. Elle est particulierement active dans le foie. Le Liver X Receptor (LXR) est un recepteur nucleaire de classe II qui est implique dans la regulation de l'expression de genes importants dans cette voie metabolique. Au niveau hepatique, LXR regule directement l'expression de certains genes de la lipogenese et aussi l'expression des facteurs de transcription SREBP-1c et ChREBP intervenant respectivement dans la reponse hepatique a l'insuline et au glucose. Les ligands naturels de LXR sont les oxysterols, des derives oxygenes du cholesterol. Aussi, LXR est avant tout considere et connu comme un senseur du cholesterol. Au cours de ces travaux nous nous sommes interesses in vivo au role de LXR dans la regulation transcriptionnelle de la lipogenese hepatique en fonction de differents stimuli: pharmacologiques, inflammatoires et nutritionnels. Par une approche pharmacologique, nous avons etudie la regulation croisee avec entre LXR et le recepteur active par les proliferateurs de peroxisome (PPAR . Nous avons aussi montre que l'inflammation intestinale est un puissant inhibiteur de la lipogenese hepatique. Enfin, nous avons mis en evidence le role de LXR dans la regulation de la lipogenese en reponse a une carence en acides gras essentiels et a un regime riche en fructose.In mammals, lipogenesis or de novo fatty acid synthesis plays an essential part in energy homeostasis. It is particularly active in the liver. The Liver X Receptor (LXR) is a class II nuclear receptor that regulates the expression of important genes involved in this pathway. In the liver, LXR directly controls the expression of lipogenic genes and also the expression of transcription factors such as SREBP-1c and ChREBP required for the hepatic response to insulin and glucose respectively. Natural ligands for LXR are oxysterols, which are oxygenated derivatives of cholesterol. Therefore, LXR is primarily considered and known as a cholesterol sensor. In this work, we were interested in the role of LXR in the transcriptional control of hepatic lipogenesis in vivo in response to distinct stimuli: pharmacological agonists, gut inflammation and changes in diet composition. Through a pharmacological study, we highlighted the cross-talk between LXR signaling and the regulation of the Peroxisome Proliferator Activated Receptor (PPAR ). We have also evidenced that experimentally induced colitis induces a potent inhibition of hepatic lipogenesis. Finally, we have shown that LXR is involved in the regulation of lipogenesis in response to essential fatty acid deficiency and to high fructose.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

Effets d'un ingrédient à base de germe de soja (Glycine max (L.) Merrill) fermenté sur l'intégrité de la barrière intestinale et la sensibilité viscérale (mécanismes d'action impliqués)

La barrière intestinale est la plus grande surface de contact entre le milieu extérieur et le milieu intérieur. Outre ses fonctions d'absorption des nutriments, elle exerce un rôle important de défense contre les agents indésirables (toxines, bactéries) contenus dans la lumière intestinale. Une augmentation de la perméabilité intestinale a été observée chez les patients atteints du syndrome de l'intestin irritable (SII) ou des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI). Cette hyperperméabilité intestinale est contemporaine d'une hypersensibilité viscérale à la distension de la paroi intestinale. Des travaux récents rapportent également une augmentation de l'activité protéolytique du contenu intestinal dans le cadre de ces deux pathologies. Les estrogènes, par leurs propriétés anti-inflammatoires et leur capacité à moduler la perméabilité intestinale par activation de leurs récepteurs (REs) peuvent contribuer à l'amélioration des symptômes associés à ces pathologies digestives. Une variété de traitements médicaux a été utilisée pour la prise en charge thérapeutique du SII et de MICI. Cependant, les patients questionnent les cliniciens sur des conseils diététiques susceptibles d'améliorer leur qualité de vie. Ainsi, l'objectif de ce travail était d'évaluer les effets et les mécanismes d'action impliqués, d'un traitement par du germe de soja fermenté (SG) sur l'hyperalgésie viscérale et l'hyperperméabilité intestinale dans des modèles animaux mimant le SII et les MICI afin de proposer des futures allégations santé à ce produit. Le rationnel de l'évaluation de cet ingrédient était basé sur sa composition intéressante, à savoir, sa teneur en composés à propriétés estrogéniques (isoflavones) et sa capacité à inhiber les protéases (BBI). Dans un premier temps, nous avons montré qu'un traitement oral de 15 jours par le SG diminue de façon significative l'hypersensibilité viscérale, l'hyperperméabilité intestinale ainsi que l'augmentation de l'activité protéolytique induites par un stress de contrainte chez le rat. La diminution de la perméabilité intestinale implique une surexpression de l'occludine, protéine des jonctions serrées. De même, le traitement par du SG réduit la densité des mastocytes au niveau du côlon. Tous les effets préventifs du SG sauf ceux sur l'activité protéolytique sont estrogéno-dépendants car bloqués par l'antagoniste des REs. Dans un second temps, nous avons montré qu'un traitement préventif par le SG pendant 15 jours présente des effets protecteurs vis-à-vis d'une inflammation intestinale induite par du TNBS. Le SG atténue la sévérité de l'inflammation, l'hyperperméabilité, l'hypersensibilité et l'augmentation de l'activité protéolytique induites par la colite. Les effets anti-inflammatoires du SG sont à la fois dépendants des phytoestrogènes et du contenu de l'ingrédient en BBI. En conclusion, ces données sont prometteuses pour une future utilisation du SG dans la gestion thérapeutique du SII et des MICI comme traitement adjuvantThe intestinal barrier is the largest area of contact between the external environment and internal environment. In addition to its function of nutrient absorption, the intestinal barrier plays a key role of defense against noxious agents (toxins, bacteria) contained in the intestinal lumen. An increase in intestinal permeability was observed in patients with irritable bowel syndrome (IBS) or inflammatory bowel disease (IBD). This intestinal hyperpermeability was often associated with visceral hypersensitivity to colorectal distension. Recent studies also report an increase in the proteolytic activity in patients with IBS or IBD. Estrogens, through their anti-inflammatory properties and their ability to modulate intestinal permeability by activating estrogen receptors (ERs), can play an important role in these digestive diseases. A variety of medical therapies have been used for treatment of IBS and IBD. However, patients question clinicians about dietary suggestions to improve their symptoms and quality of life. Thus, the aim of this study was to evaluate the effects and mechanisms of action involved of a treatment with fermented soy germ (SG) on visceral hyperalgesia, intestinal hyperpermeability in animal models mimicking the IBS and IBD. The evaluation of this ingredient was based on its interesting composition, i.e its content of isoflavones and a family of serine protease inhibitors known as BBI. Initially, we demonstrated that an oral treatment of 15 days by SG significantly reduces visceral hypersensitivity, intestinal hyperpermeability and increased proteolytic activity induced by acute stress in the rat. Decreased intestinal permeability is due to overexpression of occludin, a transmembrane tight junction protein. Similarly, treatment with SG reduces the density of colonic mast cells. All preventive effects of SG except those on the proteolytic activity are estrogen-dependent because blocked by the antagonist of ERs. In a second step, we demonstrated that a treatment for 15 days with SG induces protective effects against intestinal inflammation induced by TNBS. SG reduces the severity of colitis, decreases TNBS-induced hyperpermeability, hypersensitivity and increased proteolytic activity. The anti-inflammatory effects of SG are estrogen and/or BBI dependent. In conclusion, these data are promising for future use of the SG as adjuvant therapy in IBS and IBD managementTOULOUSE-ENSAT-Documentation (315552324) / SudocSudocFranceF

Anti-nociceptive effect of Faecalibacterium prausnitzii in non-inflammatory IBS-like models

International audienceVisceral pain and intestinal dysbiosis are associated with Irritable Bowel Syndrome (IBS), a common functional gastrointestinal disorder without available efficient therapies. In this study, a decrease of Faecalibacterium prausnitzii presence has been observed in an IBS-like rodent model induced by a neonatal maternal separation (NMS) stress. Moreover, it was investigated whether F. prausnitzii may have an impact on colonic sensitivity. The A2-165 reference strain, but not its supernatant, significantly decreased colonic hypersensitivity induced by either NMS in mice or partial restraint stress in rats. This effect was associated with a reinforcement of intestinal epithelial barrier. Thus, F. prausnitzii exhibits anti-nociceptive properties, indicating its potential to treat abdominal pain in IBS patients

Effets du sémiochimique MHUSA (Mother Hens Uropygial Secretion Analogue) sur le stress des poulets de chair (approches zootechnique, physiologique et comportementale)

Constats et hypothèses L Homme a détourné, et donc faussé, l importance des relations mère/jeune. Les techniques de production actuelles sont telles que les poussins sont introduits dans des bâtiments d élevage âgés d un jour. Ils y sont élevés par lots homogènes jusqu à leur abattage. A partir de la ponte, le contact avec la mère n existe plus, ce qui peut modifier l empreinte et le lien d attachement. Certains comportements originels, issus de l ancêtre du poulet actuel, sont encore fonctionnels, alors que d autres sont déviants. Le stress, qui peut être caractérisé par différents indicateurs, a des conséquences mesurables sur les performances, la physiologie et le comportement du poulet. Ce dernier est capable de détecter et reconnaître des odeurs, notamment celle de son nid. Quant à la mère suitée, elle sécrète, par la glande uropygiale, un bouquet odorant caractéristique de son état. Partant de ces constats nous avons voulu tester les effets de la diffusion d un analogue de cette sécrétion (MHUSA ou Mother Hens Semiochemical Analogue) sur la réponse au stress chez le poulet domestique (Gallus gallus). Résultats zootechniques Les poids vifs finaux et intermédiaires sont plus élevés pour les poulets élevés sous MHUSA. La qualité du produit final est aussi améliorée : poids de carcasse supérieur avec une masse de filet plus importante sans être plus grasse et une couleur de viande plus uniforme sous MHUSA. L indice de consommation n est pas significativement influencé par MHUSA. Résultats physiologiques Les indicateurs de référence (ratio Hétérophiles/Lymphocytes ou corticostérone) montrent des niveaux de stress inférieurs sous MHUSA. Comme conséquence, on montre notamment que la production de certaines cytokines (et donc la réaction immunitaire) est influencée par une exposition à MHUSA (IFNg et IL6). Résultats comportementaux Après une période d adaptation, un poussin isolé se dirige dans une zone plus concentrée en MHUSA. Des poulets en croissance sous MHUSA s adaptent mieux à leur environnement et montrent des réactions de peur moins prononcées. Conclusion L ensemble de nos travaux montre que des poulets domestiques évoluant dans une atmosphère chargée en MHUSA, comparativement à des animaux non traités, ont des performances supérieures et une réponse au stress diminuée, à la fois au niveau physiologique et comportemental. Il semble que ces réactions ne nécessitent pas d apprentissage de la part du poulet.TOULOUSE-ENSAT-Documentation (315552324) / SudocSudocFranceF

Lactobacillus farciminis une bactérie produisant du monoxyde d'azote dans le tube digestif (mise en évidence de potentialités thérapeutiques)

Les probiotiques sont définis comme des micro-organismes vivants dont l'ingestion exerce un effet bénéfique sur la santé de l'hôte. Certains présentent des propriétés immuno-modulatrices et anti-inflammatoires au niveau intestinal chez l'animal et chez l'homme. Toutefois les mécanismes d'action impliqués dans ces effets ne sont pas clairement établis. Par ailleurs, la littérature attribue généralement un rôle anti-inflammatoire au monoxyde d'azote (NO) exogène en particulier dans le cadre de l'inflammation des parties hautes du tube digestif chez l'animal. L'hypothèse de notre travail était qu'un apport exogène de NO dans les parties basses du tube digestif pourrait réduire la sévérité d'une colite induite par l'acide trinitrobenzène sulfonique (TNBS) chez le rat. Aussi dans un premier temps nous avons utilisé un donneur chimique du NO, le nitroprussiate de sodium, et mis en évidence son rôle protecteur vis-à-vis de la colite expérimentale. Notre objectif étant d'apporter du NO par une bactérie, nous avons choisi Lactobacillus farciminis et montré tout d'abord sa capacité à produire du NO dans la lumière colique in vivo. Nous avons ensuite montré que ce lactobacille administré par voie orale réduisait la colite induite par le TNBS et que cet effet anti-inflammatoire était NO-dépendant. De plus, ce traitement de la colite s'est traduit par une diminution de l'expression de l'activité NO synthase inductible, une modulation de la flore endogène, une réduction de la translocation bactérienne, une diminution de la perméabilité paracellulaire colique et une modulation du profil cytokinique de la muqueuse colique. Enfin, nous avons montré qu'un traitement par L. farciminis réduisait le nombre de contractions abdominales induites par une distension colo-rectale sans modification du tonus musculaire, tant chez l'animal témoin que chez l'animal traité par le TNBS à travers un mécanisme impliquant le NO. L'ensemble de nos travaux montrent que chez le rat le traitement par L. farciminis diminue la sévérité d'une colite induite par le TNBS, ainsi que l'hyperalgésie viscérale d'origine inflammatoire associée et mettent en évidence un mécanisme d'action impliquant le NO.TOULOUSE-ENSAT-Documentation (315552324) / SudocSudocFranceF

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

Increased fermentable carbohydrate intake alters colonic mucus barrier function through glycation processes and increased mast cell counts

International audienceIrritable bowel syndrome (IBS) is a functional gastrointestinal disorder for which dietary interventions can be a useful treatment. In recent years, the low-FODMAP approach is gaining traction in this regard. The fermentation of these non-absorbed carbohydrates by the gut microbiota can generate toxic glycating metabolites, such as methylglyoxal. These metabolites can have harmful effects by their role in the generation of advanced glycation end products (AGEs), which activates Receptor for AGEs (AGER). Mast cells can be stimulated by AGEs and play a role in IBS. We have treated mice with lactose or fructo-oligosaccharides (FOS), with or without co-administration of pyridoxamine and investigated the colonic mucus barrier. We have found that an increased intake of lactose and fructo-oligosaccharides induces a dysregulation of the colonic mucus barrier, increasing mucus discharge in empty colon, while increasing variability and decreasing average thickness mucus layer covering the fecal pellet. Changes were correlated with increased mast cell counts, pointing to a role for the crosstalk between these and goblet cells. Additionally, AGE levels in colonic epithelium were increased by treatment with the selected fermentable carbohydrates. Observed effects were prevented by co-treatment with anti-glycation agent pyridoxamine, implicating glycation processes in the negative impact of fermentable carbohydrate ingestion. This study shows that excessive intake of fermentable carbohydrates can cause colonic mucus barrier dysregulation in mice, by a process that involves glycating agents and increased mucosal mast cell counts