Evaluation de l’effet d’un complément alimentaire sur la stabilité de l’écosystème intestinal et les biomarqueurs de l’inflammation chez le cheval soumis à un stress

Evaluation of the impact of a feed supplement on the stability of the intestinal ecosystem and inflammatory biomarkers in horses under stressors

• Auteur / Autrice : Axelle Collinet
• Direction : Véronique Julliand, Pauline Grimm
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés Alimentaires et Microbiologiques (PAM) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-2024)
• Jury : Président / Présidente : Benoit Chassaing
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Hillon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marcio Costa, Pauline Anton-Gay

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies équines

Microflore

Probiotiques

Dysbiose

Mots clés libres

Dysbiose

Probiotique

Microbiome

Perméabilité

Inflammation

Fibrolyse

Dysbiosis

Probiotic

Microbiome

Permeability

Inflammation

Fibrolysis

Résumé

La stabilité de l’écosystème bactérien du gros intestin du cheval peut se rompre sous l’effet de facteurs de stress environnementaux. Parmi ces facteurs, l’administration de l’antibiotique triméthoprime sulfadiazine et l’introduction brusque d’un régime riche en amidon sont deux facteurs de risque de dysbiose et de maladies inflammatoires intestinales comme les diarrhées, les colites et les coliques chez le cheval. Le développement d’une dysbiose serait incriminé dans la survenue d’une réponse inflammatoire et dans la modification de la perméabilité et de l’intégrité de la muqueuse intestinale. Deux essais expérimentaux in vivo ont été menés chez des chevaux adultes en bonne santé soumis aux deux facteurs de stress identifiés précédemment. L’objectif était d’étudier les modifications de l’écosystème bactérien fécal et les conséquences sur la réponse inflammatoire et la perméabilité de la muqueuse intestinale par l’intermédiaire de biomarqueurs sanguins et fécaux. Dans chacun des essais, les effets préventifs potentiels d’une supplémentation avec Lactobacillus acidophilus, Ligilactobacillus salivarius et Bifidobacterium lactis ont été étudiés. L’utilisation d’une approche holistique et multidisciplinaire, combinant des approches culture dépendante et indépendante, a mis en évidence l’apparition d’une dysbiose deux jours après l’initiation des facteurs de stress. Trois caractéristiques de la dysbiose, communes aux deux facteurs de stress, ont été identifiées : la diminution de la richesse et de la diversité de l’écosystème bactérien, la diminution des microorganismes commensaux bénéfiques et l’augmentation des microorganismes pathobiontes opportunistes. Les taxons fibrolytiques Fibrobacteraceae, Lachnospiraceae, Ruminoccocaceae et la fonction cellulolytique étaient les plus impactés. Un retour progressif à l’état initial de l’écosystème bactérien a été observé deux à neuf jours après la fin de l’exposition aux facteurs de stress. La mesure conjointe des concentrations sanguines en lipopolysaccharides et en cytokines, ainsi que des concentrations fécales en lipocaline et en immunoglobulines A sécrétoires a souligné que la dysbiose a induit une réponse inflammatoire locale et systémique qui a altéré la perméabilité intestinale. Leur corrélation aux paramètres de l’écosystème bactérien a confirmé l’intérêt de leur utilisation comme biomarqueurs de la réponse inflammatoire et de la perméabilité in vivo chez le cheval. La supplémentation avec le mélange de bactéries probiotiques lactiques a stabilisé les concentrations fécales en immunoglobulines A sécrétoires et en acide isovalérique lors de l’administration de l’antibiotique. Cette même supplémentation a stabilisé la diversité bactérienne et l’abondance relative du taxon potentiellement pathobionte Streptoccocus, pendant le régime riche en amidon. L’administration du complément alimentaire a également favorisé l’abondance relative du taxon amylolytique Succinivibrio en réponse à l’introduction brusque du régime alimentaire riche en amidon puis a été vecteur d’une recolonisation précoce de taxons fibrolytiques appartenant aux familles Lachnospiraceae et Ruminoccocaceae après la fin du régime riche en amidon. Bien que les effets ont divergé en fonction du facteur de stress appliqué, la supplémentation avec L. acidophilus, L. salivarius et B. lactis a semblé bénéfique à l’écosystème du gros intestin et à l’intégrité de la muqueuse intestinale in vivo chez le cheval.

The stability of the bacterial ecosystem in the horse's large intestine can be disrupted by environmental stressors. Among these factors, the administration of trimethoprim sulfadiazine and the abrupt introduction of a high starch diet are two risk factors for the development of dysbiosis and inflammatory diseases such as diarrhea, colitis and colic in horses. The development of dysbiosis is believed to be implicated in the onset of an inflammatory response and in the modification of the permeability and the integrity of the intestinal mucosa. Two experimental in vivo trials were carried out in healthy adult horses subjected to the two stress factors identified previously. The aim was to study the modifications of the fecal bacterial ecosystem and the consequences on the inflammatory response and the permeability of the intestinal mucosa by the intermediary of blood and fecal biomarkers. In each trial, the potential preventive effects of supplementation with Lactobacillus acidophilus, Ligilactobacillus salivarius and Bifidobacterium lactis were investigated. The use of a holistic and multidisciplinary approach, combining culture dependent and independent methods, demonstrated the onset of dysbiosis two days after the first exposition to the stressors. Three characteristics of dysbiosis, common to both stressors, have been identified: decrease in the richness and diversity of the bacterial ecosystem, decrease in beneficial commensal microorganisms and increase in opportunistic pathobiont microorganisms. The fibrolytic taxa Fibrobacteraceae, Lachnospiraceae, Ruminoccocaceae and cellulolytic function were the most impacted. A gradual return to the initial state of the bacterial ecosystem has been observed two to nine days after the cessation of stressors. The measurement of the concentrations of blood lipopolysaccharide and cytokine, as well as the concentrations of fecal lipocalin and secretory immunoglobulin A indicated that dysbiosis has induced a local and systemic inflammatory response associated with an alteration of the intestinal permeability. Their correlation with the parameters of the bacterial ecosystem confirmed the interest of their use as biomarkers of the inflammatory response and of the permeability in vivo in horses. Supplementation with the mixture of probiotic lactic acid bacteria stabilized the fecal concentrations of secretory immunoglobulin A and isovaleric acid upon administration of the antibiotic. This same supplementation stabilized the bacterial diversity and the relative abundance of the potential pathobiont Streptoccocus during the high starch diet. It also favorited the relative abundance of the amylolytic taxon Succinivibrio in response to the sudden introduction of the diet rich in starch then was vector of an early recolonization of fibrolytic taxa belonging to the Lachnospiraceae and Ruminoccocaceae families after the end of the hight starch diet. in starch. Although the effects differed depending on the stressor applied, supplementation with L. acidophilus, L. salivarius and B. lactis appeared to benefit the large intestine ecosystem and the integrity of the intestinal mucosa in vivo in horse.