Caractérisation de l'impact de la croissance en biofilm sur l'activité probiotique de souches du genre Lactobacillus

Characterization of the impact of biofilm growth on the activity of probiotic strains of the genus Lactobaccillus

• Auteur / Autrice : Nabil Aoudia
• Direction : Jean Guzzo, Aurélie Rieu-Guigon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'alimentation
• Date : Soutenance le 13/02/2014
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés Alimentaires et Microbiologiques (PAM) (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Johanna Chluba
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Levraud
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Michel Hébraud, Philippe Langella

Mots clés

Mots clés contrôlés

Molécules chaperonnes

Biofilms

Neuroimmunologie

Lactobacilles

Mots clés libres

Lactobacillus

Biofilm

Stress

Antagonisme

Immunomodulation

GroEL

Résumé

Une approche in vitro a consisté à étudier la formation de biofilm de souches d’origine du genre Lactobacillus d’intérêt probiotique. Nous nous sommes également attachés à évaluer l’impact de conditions de stress mimant l’environnement intestinal sur la formation du biofilm pour l’ensemble de ces souches. Les effets antagonistes des surnageants de cultures en biofilm ou en planctonique contre des agents pathogènes alimentaires ont été appréhendés. Non seulement toutes les souches testées forment des biofilms mais ce mode de croissance génère un effet antagoniste accentué pour certaines d’entre elles. Parmi les critères de sélection des bactéries à intérêt probiotique, les effets immunomodulateurs des probiotiques sont souvent recherchés. L. casei ATCC334 connue pour ses effets anti-inflammatoires a été retenue pour notre étude. A l’aide du modèle de lignée cellulaire THP-1 et en présence de LPS, le surnageant de culture de L. casei ATCC334 cultivée en biofilm s’est avéré présenter un effet anti-inflammatoire bien supérieur à celui des cultures planctoniques. Une approche utilisant des techniques biochimique et immunologique a permis d’identifier un des principes actifs responsable de l’effet anti-inflammatoire de cette souche. L’utilisation du modèle poisson zèbre a permis de montrer la colonisation de l’intestin des larves et de confirmer le rôle anti-inflammatoire de L. casei ATCC334 avec une diminution de la production des interleukines pro-inflammatoires et une augmentation de la production d'IL-10. Le recrutement des macrophages fluorescents mesuré en cytométrie de flux est également atténué chez la larve nourrie auparavant par le probotique en présence d’un agent inflammatoire. Le résultat majeur de cette étude est l’identification de la protéine GroEL qui contribue de façon significative à l’effet anti-inflammatoire de la souche L. casei ATCC334 lorsque qu’elle est cultivée en biofilm.

An in vitro approach was used to study biofilm formation by bacterial strains with probiotic properties and belonging to the Lactobacillus genus. We also evaluated the impact of stress conditions mimicking the intestinal environment on biofilm formation for all of these strains. The antagonistic effects of supernatants from cultures in biofilm or planktonic conditions against food-borne pathogens were apprehended. This growth mode generates an antagonistic effect accentuated for some of them. Among the selection criteria of interest probiotic bacteria, the immunomodulatory effects of probiotics are often sought. L. casei ATCC334 known for its anti-inflammatory effects was selected for our study. Using the model cell line THP-1 and in the presence of LPS, the culture supernatant of L. casei ATCC334 grown in biofilm was found to have an anti-inflammatory effect much greater than planktonic cultures. An approach using immunological and biochemical techniques has allowed the identification of the active substances responsible for the anti-inflammatory effect of this strain. Using the zebrafish model, we showed the colonization of the gut of the larvae and confirmed the anti-inflammatory role of L. casei ATCC334 with a decreased production of pro-inflammatory interleukins, and increased IL-10 production. Recruitment of fluorescent macrophages measured by flow cytometry was also mitigated in larvae fed previously by probotic in the presence of an inflammatory agent. The major result of this study is the identification of the GroEL protein that contributes significantly to anti-inflammatory effect of the strain L. casei ATCC334 when it is grown in biofilm.