Diversité taxonomique, génétique et phénotypique de bifidobactéries isolées de patients atteints de Maladies Inflammatoires Chroniques de l'Intestin et potentielles applications comme probiotiques

Taxonomic, genetic and phenotypic diversity of bifidobacteria isolated from Inflammatory Bowel Disease patients and potential applications as probiotics

• Auteur / Autrice : Sabine Bosselaar
• Direction : Benoît Foligné
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 09/07/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École graduée Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institute for Translational Research in Inflammation (Lille)
• Jury : Président / Présidente : Benjamin Bertin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoît Foligné, Céline Monnet, Frédéric Borges, Céline Monnet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christel Béra-Maillet, Christophe Chassard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Probiotiques

Phénotype

Génomique

Génome bactérien

Maladie de Crohn

Rectocolite hémorragique

Maladies inflammatoires intestinales

Bifidobacterium

Microbiome gastro-intestinal

Biodiversité

Probiotiques

Phénotype

Génomique

Génome

Maladie de Crohn

Rectocolite hémorragique

Maladies inflammatoires chroniques de l'intestin

Bifidobacteriaceae

Bifidobacteriales

Bifidobacterium

Flore intestinale

Diversité bactérienne

Mots clés libres

Bifidobactéries

MICI

Microbiote

Caractérisation

Probiotique

Diversité génomique

Bifidobacteria

IBD

Microbiota

Characterization

Probiotic

Genomic diversity

Résumé

Introduction : Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) sont un problème important en santé publique associées à des changements dans la composition et la fonctionnalité du microbiote intestinal, avec notamment l'appauvrissement en bactéries anaérobies strictes. Cependant, il y a moins d'évidence pour les bifidobactéries. Ici, par une approche culturomique, nous avons caractérisé la diversité taxonomique, génétique et fonctionnelle des bifidobactéries isolées du microbiote fecal de patients atteints de MICI, en phase active ou non active de la maladie, et évalué leur potentiel probiotique.Résultats : Un total de 341 bifidobactéries ont été isolées de matières fécales de 78 patients atteints de MICI. Le microbiote MICI est enrichi en B. dentium (27% des bifidobactéries isolées), particulièrement dans la rectocolite hémorragique (39%) et en B. adolescentis (26%), surtout dans la maladie de Crohn active (40%). Nous avons également soulevé l'influence du traitement immunosuppresseur et l'âge des patients sur la diversité taxonomique des bifidobactéries. Des souches potentiellement probiotiques ont été identifiées chez des patients atteints de MICI en phase active et non active, avec peu de corrélations à l'origine d'isolement. Des souches de B. longum ont été retenues comme présentant le plus grand potentiel probiotique de part leur synthèse d'exopolysaccharides, activités antibactériennes et capacités anti-inflammatoires. B. adolescentis, B. dentium et B. angulatum ont également montré un potentiel probiotique, en particulier dans l'axe intestin-cerveau. De plus, nous avons mis en évidence une faible diversité génétique intra-espèce dans les souches isolées d'un même patient, mais parfois avec des différences fonctionnelles in vitro (corrélées, au moins en partie, à des marqueurs de transfert horizontal de gènes ou des polymorphismes nucléotidiques). Conclusions : Les profils taxonomiques diffèrent dans le microbiote des patients atteints de MICI selon le type et l'activité de la pathologie, mais tous sont enrichis en B. dentium et B. adolescentis. Les bifidobactéries présentant un potentiel probiotique (en particulier des souches de B. longum) ont été isolées de patients atteints de MICI, autant en phase active que non active de la maladie.

Introduction: Inflammatory Bowel Diseases (IBD) are a major public health issue associated to changes in the composition and functionality of the intestinal microbiota, including the depletion of strict anaerobes. Nevertheless, less evidence exists for bifidobacteria. Here, we characterized the taxonomic, genetic and functional diversity of bifidobacteria isolated from human fecal microbiota in active and non-active IBD patients by a culturomics approach and evaluated their potential as probiotics in gut health.Results: A total of 341 bifidobacteria were isolated from fecal material of 78 IBD patients. IBD microbiota was enriched in Bifidobacterium dentium (27% of isolated bifidobacteria), specially in active and nonactive ulcerative colitis (39%) and B. adolescentis (26%), particularly in active Crohn's disease (40%). The immunosuppressive treatment and age of patients also influenced the taxonomic diversity of bifidobacteria in the IBD microbiota. Strains with potential probiotic characteristics were identified in both active and non-active IBD patients, with only few correlations to the isolation origin. B. longum were retained asstrains with highest probiotic potential by their exopolysaccharide synthesis, antibacterial activity, and anti-inflammatory capacity. B. adolescentis, B. dentium and B. angulatum also showed probiotic potential, mainly in the gut-brain axis. Furthermore, we highlighted low genetic intra-species diversity in strains isolated from the same patient, but with in vitro functional differences in some cases (correlated, at least partially, to markers of horizontal gene transfer or single nucleotide polymorphisms). Conclusions: Different taxonomic profiles were identified in the microbiota of IBD patients according to the type and activity of pathology but all were enriched in B. dentium and B. adolescentis. We isolated bifidobacteria with probiotic potential, especially B. longum strains, in both active and non-active IBD.