Développement de « phyto-postbiotiques » innovants à visée santé et nutri-cosmétique ayant pour cible le surpoids/obésité et l'inflammation

Development of innovative ‘PHYTO-POSTBIOTICS' for health and nutricosmetics, targeting overweight/obesity and inflammation

• Auteur / Autrice : Arthur Chervet
• Direction : Florence Chezet, Jean-Yves Berthon
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 27/05/2025
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la Vie, Santé, Agronomie, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UNH - Unité de Nutrition Humaine
• Jury : Président / Présidente : Pierre Chalard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laetitia Delort, Marie-Paule Gonthier, Hannani Dalil, Richard Leroux, Pascale Gueirard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Paule Gonthier, Hannani Dalil

Mots clés

Mots clés libres

Phyto-postbiotiques

Obésité

Inflammation

Psoriasis

Phyto-postbiotics

Obesity

Inflammation

Psoriasis

Résumé

Les produits naturels, qu'il s'agisse des plantes, des algues ou des micro-organismes, constituent une source majeure de composés bioactifs d'intérêt dans la prévention ou le traitement de diverses pathologies. De par leurs propriétés anti-inflammatoires et antioxydantes, ceux-ci sont très étudiés dans le cadre de pathologies complexes telles que, par exemple, l'obésité. En effet, l'obésité, caractérisée par une expansion excessive du tissu adipeux, est associée à une inflammation chronique de bas grade, ce qui participe au développement et/ou à l'entretien de multiples pathologies, i.e métaboliques, cardiovasculaires, auto-immunes, cutanées et de certains cancers. Aussi, cibler à la fois le tissu adipeux et l'inflammation qui lui est associée peut constituer une stratégie privilégiée pour prévenir l'apparition, l'agressivité et la récidive de certaines maladies. Le premier volet de ce travail a consisté à développer des PHYTO-POSTBIOTIQUES (végétaux fermentés par une bactérie). Pour cela, la sélection de onze souches bactériennes ainsi que de deux prébiotiques à fermenter a permis de développer et de comparer l'activité d'une vingtaine d'extraits. Un screening, permettant de comparer leur capacité à réduire la production d'espèces oxygénées réactives (ERO) leucocytaires, a permis de sélectionner deux extraits avec des effets antioxydants prometteurs : 1/ un extrait issu de la fermentation de la chicorée par Akkermansia muciniphila (C-Akm, liste Novel Food de l'EFSA) et, 2/ un extrait issu de la fermentation de la chicorée par Bacteroides fragilis (C-B.fragilis, sur aucune liste) et son surnageant (PPS). Ces extraits ont été évalués sur leur capacité à cibler des biomarqueurs inflammatoires et de situation de surcharge pondérale en utilisant différents modèles cellulaires. Ainsi, C-Akm diminue la production de cytokines pro-inflammatoires (IFNγ et IL-17A), module à la baisse la polarisation en macrophages pro-inflammatoires M1 et augmente la sécrétion d'adiponectine. L'extrait PPS, quant à lui, diminue la polarisation des macrophages M1 et réduit l'accumulation lipidique au niveau adipocytaire, ce qui suggère un effet bénéfique potentiel de cet extrait dans la prévention du surpoids/obésité. Au vu des liens forts existants entre obésité et psoriasis, le second volet de cette thèse a consisté à explorer l'impact de l'extrait de C-B.fragilis et de son PPS sur le psoriasis, notamment en situation de surcharge pondérale. En utilisant des kératinocytes psoriasiques humains (issus de biopsies), nous avons montré que l'extrait PPS est celui qui semble le plus actif sur l'inflammation cutanée en diminuant la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires (IL-6 et IL-1β) et de médiateurs de l'inflammation (S100A7), mais aussi en augmentant l'expression de la filaggrine impliquée dans la fonction de barrière et sous-régulée en situation de psoriasis. Par ailleurs, nous avons évalué un extrait de plante, i.e. Ampelopsis grossedentata (sélectionnée dans le Labcom comme anti-inflammatoire, liste IECIC), pour potentiellement l'utiliser en synergie avec le PPS en prévention/thérapie du psoriasis. Ampelopsis grossedentata présente des effets antioxydants et anti-inflammatoires intéressants en freinant la production d'ERO, en diminuant la polarisation des macrophages M1, en réduisant la production de cytokines pro-inflammatoires (IFNγ, IL-12, IL-2 et IL-17A) et en mettant en jeu la voie NF-κB et celle de l'inflammasome. Cependant, au cours de nos expériences préliminaires, aucun effet synergique n'a été montré entre l'extrait PPS et l'extrait d'Ampelopsis grossedentata. Bien que des études complémentaires soient nécessaires pour confirmer leur efficacité en clinique ainsi que leur sécurité à long terme, ces résultats sont prometteurs et ouvrent la voie à une stratégie préventive/complémentaire aux traitements classiques dans une prise en charge de l'obésité, de l'inflammation et d'une pathologie inflammatoire cutanée telle que le psoriasis.

Natural products, whether plants, algae or micro-organisms, are a major source of bioactive compounds of interest in the prevention or treatment of various pathologies. Thanks to their anti-inflammatory and antioxidant properties, these compounds are being extensively studied in the context of complex pathologies such as obesity. Obesity, which is characterised by excessive expansion of adipose tissue, is associated with chronic low-grade inflammation, which contributes to the development and/or maintenance of multiple pathologies, including metabolic, cardiovascular, autoimmune, skin and certain cancers. Targeting both adipose tissue and the inflammation associated with it may therefore be an ideal strategy for preventing the onset, aggressiveness and recurrence of certain diseases. The first part of this work involved developing PHYTO-POSTBIOTICS (plants fermented by bacteria). To do this, eleven bacterial strains and two prebiotics were selected for fermentation, enabling the activity of around twenty extracts to be developed and compared. Screening to compare their ability to reduce the production of leukocyte reactive oxygen species (ROS) led to the selection of two extracts with promising antioxidant effects: 1/ an extract derived from the fermentation of chicory by Akkermansia muciniphila (C-Akm, on EFSA's Novel Food list) and 2/ an extract derived from the fermentation of chicory by Bacteroides fragilis (C-B. fragilis, not on any list) and its supernatant (PPS). These extracts were assessed for their ability to target inflammatory and overweight biomarkers using different cell models. C-Akm reduced the production of pro-inflammatory cytokines (IFNγ and IL-17A), down-modulated the polarisation of pro-inflammatory M1 macrophages and increased the secretion of adiponectin. PPS extract decreases the polarisation of M1 macrophages and reduces lipid accumulation in adipocytes, suggesting a potential beneficial effect of this extract in the prevention of overweight/obesity. The second section of this research examined the effects of C-B.fragilis extract and its PPS on psoriasis, specifically in overweight situations, given the substantial correlations between psoriasis and obesity. We demonstrated using human psoriatic keratinocytes (from biopsies) that the PPS extract seems to be the most effective in reducing skin inflammation by both increasing the expression of filaggrin, which is down-regulated in psoriasis and involved in the barrier function, and decreasing the secretion of inflammatory mediators (S100A7) and pro-inflammatory cytokines (IL-6 and IL-1β). In addition, we evaluated a plant extract, i.e. Ampelopsis grossedentata (selected in Labcom as an anti-inflammatory, IECIC list), for potential use in synergy with PPS in the prevention/therapy of psoriasis. By decreasing the generation of ROS, polarizing M1 macrophages, lowering the production of pro-inflammatory cytokines (IFNγ, IL-12, IL-2, and IL-17A), and interacting with the NF-κB and inflammasome pathways, Ampelopsis grossedentata exhibits interesting antioxidant and anti-inflammatory properties. Nevertheless, no synergistic impact of the PPS extract and the Ampelopsis grossedentata extract was observed in our preliminary investigations. Although further studies are required to confirm their clinical efficacy and long-term safety, these results are promising and pave the way for a preventive/complementary strategy to conventional treatments in the management of obesity, inflammation and inflammatory skin diseases such as psoriasis.