Un grand nombre d’avantages liés à la santé des probiotiques ont conduit au développement d’une nouvelle discipline appelée probiogénomique, qui se concentre sur les mécanismes moléculaires des activités probiotiques. Selon la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis, les probiotiques de nouvelle génération correspondent au champ d’application des « produits biothérapeutiques vivants » (PSL), qui pourraient être utilisés pour développer des thérapies efficaces pour diverses maladies.
Étude : Le microbiote du lait maternel produit des biomolécules thérapeutiques potentielles et façonne le microbiote intestinal des nourrissons. Crédit d’image : OlgaReukova/Shutterstock
Sommaire
Arrière plan
La combinaison de probiotiques de nouvelle génération avec les technologies omiques a fait énormément progresser l’application des probiotiques. Un large éventail de biomolécules pourrait déclencher les mécanismes moléculaires multifactoriels liés aux bienfaits des probiotiques sur la santé. Ces biomolécules sont principalement des produits métaboliques de microbes ou de molécules protéiques présentes à la surface des cellules (p. Lactobacille protéines de la couche (S) de surface).
Dans Lactobacille, la protéine S recouvre toute la cellule bactérienne. Il forme une couche qui protège du stress osmotique et mécanique, des enzymes bactériolytiques, des changements de pH et des peptides antimicrobiens. Seulement quelques uns Lactobacille produisent des protéines S qui jouent un rôle essentiel dans l’expression des propriétés probiotiques. Cette couche S est en contact direct avec le microenvironnement et aide à l’adhésion à la mucine et aux cellules épithéliales, médiant la reconnaissance de surface, l’autoagrégation et la coagrégation.
Les peptides bioactifs, les exopolysaccharides (EPS) et les bactériocines sont des biomolécules potentielles ayant des effets bénéfiques pour la santé. Les bactériocines contiennent des propriétés antimicrobiennes qui aident les cellules probiotiques à résister à un environnement polymicrobien compétitif. L’EPS joue un rôle protecteur lorsque les cellules probiotiques sont exposées à l’environnement intestinal. De plus, cette biomolécule exerce un effet bifidogène sur le microbiote intestinal et exerce des activités immunomodulatrices, antimicrobiennes, antitumorales et hypocholestérolémiantes.
Les biomolécules sont également connues sous le nom de molécules de signalisation capables de détecter les interactions microbiennes et de réguler les voies de signalisation. Par ailleurs, des molécules biologiquement actives sont appliquées comme biothérapeutiques, notamment comme alternative aux antibiotiques.
Une source clé de nouvelles souches probiotiques est le microbiome du lait maternel, qui constitue des espèces bactériennes transférées pendant la grossesse et l’accouchement. Le microbiome du lait maternel contribue positivement à établir le microbiote intestinal des nouveau-nés.
À propos de l’étude
Une récente Journal international des sciences moléculaires étude a évalué la contribution du microbiote du lait maternel dans la formation du microbiote intestinal du nourrisson. De plus, des isolats bactériens uniques ont été identifiés à partir des échantillons de lait humain obtenus de mères croates. Les auteurs ont également caractérisé des molécules cellulaires spécifiques, en particulier les protéines de la couche S, les bactériocines et les EPS, qui pourraient être utilisées comme probiotiques à l’avenir. Ces biomolécules possèdent également des propriétés biothérapeutiques.
Cette étude a recruté des mères en bonne santé qui ont allaité leurs nouveau-nés pendant au moins un mois après l’introduction d’aliments solides. Quinze échantillons de lait maternel et de matières fécales infantiles ont été prélevés séparément à trois moments distincts, c’est-à-dire dans la semaine suivant la naissance du nourrisson, un mois après la naissance et un mois après l’introduction d’aliments solides. Une centaine de souches bactériennes ont été isolées à partir d’échantillons de lait maternel.
Lactobacillus helvéticusune souche exprimant la couche S, a été utilisée comme témoin positif, tandis que Lactiplantibacillus plantarum, une souche ne produisant pas de couche S, a été utilisée comme témoin négatif. Les propriétés antimicrobiennes ont été évaluées par rapport à Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Staphylococcus aureuset Salmonella enterica.
Résultats de l’étude
Les données de séquençage MiSeq ont confirmé que les échantillons de lait maternel et de matières fécales infantiles avaient une composition de microbiome unique. La composition du microbiome du lait maternel variait selon les mères. Par exemple, l’abondance de Firmicutes variait entre 43,36% et 83,37%, Bacteroidetes de 0,17% à 13,94%, Actinobactéries de 0,46% à 21,89%, Protéobactéries de 2,86% à 53,46% et Verrucomicrobie de 0% à 7,38%. Chez les nourrissons, le microbiome fécal contenait un niveau varié de Firmicutes, Protéobactéries, Actinobactéries, Veruccomicrobies, et Bacteroidetes.
Abondance relative des OTU au niveau du genre : (UN) des échantillons de lait maternel de la même mère (M), c’est-à-dire des matières fécales (F) du même nourrisson, (B) tous les échantillons de lait maternel et de fèces de nourrissons. Les OTU dont la représentation moyenne est inférieure à 0,5 % sont classées dans la catégorie autres. nr—genre non reconnu de la famille indiquée entre parenthèses.
Alors que les microbiomes du lait maternel humain et des matières fécales des nourrissons étaient similaires, le lait maternel humain présentait une abondance relativement plus élevée des mêmes phylums que les matières fécales. De plus, la diversité α du microbiome du lait s’est avérée significativement plus élevée que celle des matières fécales. Cette découverte indique que le microbiote laitier est plus diversifié que le microbiote fécal.
Un changement dans la composition du microbiome du lait maternel a été observé à différentes périodes de lactation, ce qui a affecté la composition du microbiome fécal du nourrisson. Par exemple, au fil du temps, la quantité d’actinobactéries et de verrucomicrobies a été augmentée dans le lait maternel et les matières fécales du nourrisson. Notamment, après l’introduction d’aliments solides, des bactéries appartenant au phylum Bacteroidetes augmenté substantiellement.
Un total de 28 souches de bactéries génétiquement distinctes, productrices de biomolécules thérapeutiques, ont été sélectionnées à l’aide d’une analyse par grappes hiérarchique des profils électrophorétiques RAPD-PCR. Quatre L. court Des souches ont été isolées du microbiome du lait humain qui synthétisaient les protéines de la couche S et démontraient une activité immunomodulatrice dans l’intestin. De plus, six L. plantaire souches produisaient de la plantaricine, qui conférait un effet antibactérien. Seulement L. fermentum a été identifié pour synthétiser l’EPS.
conclusion
L’étude actuelle a révélé que chaque échantillon de lait maternel et d’excréments de nourrisson est unique en ce qui concerne le microbiome. Cependant, les deux microbiomes étudiés se sont révélés être des producteurs de biomolécules possédant des effets thérapeutiques. À l’avenir, les auteurs analyseront plus avant les isolats bactériens et leurs biomolécules thérapeutiques potentielles. Ces biomolécules pourraient être des probiotiques potentiels de nouvelle génération.
