Au delà des probiotiques,
LES POSTBIOTIQUES

QUE SONT LES PROBIOTIQUES, PRÉBIOTIQUES, SYNBIOTIQUES ET POSTBIOTIQUES?

Le terme “biotique” provient du grec biōtikós qui signifie “relatif à la vie” et désigne “l’écosystème biologique composé d’organismes vivants et de leur environnement physique”.1Wegh C.A.M. et al., 2019

En 1953, année de la découverte de la structure en double hélice de l’ADN, le mot “probiotique” a été utilisé pour la première fois en vue d’introduire les “substances actives essentielles pour le développement d’une vie saine”.2Gasbarrini G. et al., 2016 A l’heure actuelle, les probiotiques sont définis comme “des micro-organismes vivants qui, lorsqu’ils sont administrés en quantités adéquates, confèrent un bénéfice pour la santé de l’hôte”.3Hill C. et al., 2014

Un prébiotique est un “substrat qui est utilisé de manière sélective par les micro-organismes de l’hôte, ce qui lui confère un avantage pour la santé”.4Gibson et al., 2017

Les symbiotiques sont des “mélanges synergiques de probiotiques et de prébiotiques qui ont un effet bénéfique sur l’hôte en améliorant la survie et la colonisation des micro-organismes vivants bénéfiques dans le tractus gastro-intestinal de l’hôte”.5FAO/WHO, 20016FAO/WHO, 2002

Il n’existe pas encore de consensus mondial sur la définition du terme “postbiotique”, car c’est un nouveau arrivé dans le monde des « biotiques ». La meilleure définition qu’on puisse donner à ce terme est la suivante : un postbiotique est un « composé bioactif produit au cours d’un processus de fermentation qui favorise la santé et/ou le bien-être7Collado et al., 2019 de manière directe ou indirecte.8Tsilingiri et al., 2013 » Il est donc important de noter que la viabilité du micro-organisme à l’origine de cet effet n’est plus nécessaire. Ainsi, les cellules microbiennes non viables, tuées par la chaleur (également appelées parabiotiques), les métabolites microbiens (protéines, lipides, glucides, vitamines, acides organiques), les composants de la paroi cellulaire ou d’autres molécules complexes de la matrice extracellulaire bactérienne peuvent être considérés comme des postbiotiques.9.13George Kerry et al., 2018 Malagón-Rojas et al., 2020 Taverniti et al., 2011 Aguilar-Toalá et al., 2018  Konstantinov et al., 2013

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EN QUOI LES POSTBIOTIQUES SONT-ILS DIFFÉRENTS DES PROBIOTIQUES ET DES PRÉBIOTIQUES ET QUEL EST LEUR VALEUR AJOUTEE ?

La majorité des probiotiques sont des bactéries lactiques (LAB) telles que les espèces Lactobacillus ou Bifidobacterium. Ils sont généralement reconnus être sans risque (GRAS) par la FDA14O’Toole et al., 2017 et sont utilisés pour une variété d’applications allant de l’industrie alimentaire au clinique.3Hill et al., 201414O’Toole et al., 201715Wilkins et al., 2017 Cependant, les communautés scientifiques et médicales sont de plus en plus préoccupées par la sécurité de l’utilisation des probiotiques par les populations vulnérables, en particulier les jeunes enfants et les adultes souffrant de pathologies sous-jacentes.16.18Goldstein et al., 2015 Doron et al., 2015 Ohishi et al., 2010

L’une des principales préoccupations est la translocation de probiotiques de l’intestin – ou plus généralement de la zone d’application – vers la circulation systémique. Cette translocation est capable d’engendrer des bactérémies.19.26Barraud et al., 2013 Barraud et al., 2010 Honeycut et al., 2007 Suez et al., 2018 Zmora et al., 2018 Kunz et al., 2004 Salminen et al., 2003 Thomas et al., 2010  Cela a été validé de façon spectaculaire par Yelin et al., qui a démontré que les probiotiques pouvaient directement provoquer des bactérémies et évoluer de façon adaptative chez des patients gravement malades.27Yelin et al., 2019  Un autre problème est l’acquisition et le transfert potentiels de gènes de résistance aux antibiotiques à des bactéries pathogènes par transfert horizontal de gènes.28Wong et al., 201529Aceti et al., 2018  En outre, des souches probiotiques spécifiques peuvent exprimer des facteurs de virulence putatifs entraînant des effets cytotoxiques30Rowan et al., 2001 ou remplacer les bactéries bénéfiques commensales existantes. La plupart des prébiotiques sont à base de glucides31Sanders et al., 2019et comprennent des oligosaccharides tels que les galactooligosaccharides à chaîne courte (scGOS) et les fructooligosaccharides à chaîne longue (lcFOS).32.34Giovannini et al., 2014 Vandenplas et al., 2015 Sierra et al., 2014 Néanmoins, des études de séquençage des microbiomes ont révélé que les résultats de l’administration de prébiotiques sont beaucoup plus complexes4Gibson et al., 2017, car des membres inattendus ou non encore identifiés du microbiote peuvent être enrichis directement ou par alimentation croisée.36.38Trompette et al., 2014 Holscher et al., 2015 Salonen et al., 2014

Les postbiotiques semblent répondre à la plupart de ces problèmes et limites. Ils sont notamment plus sûrs que les probiotiques car ils peuvent être dosés de manière optimale sans risque de croissance / colonisation bactérienne.39de Almada et al., 2016

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QUEL EST LE MÉCANISME D'ACTION DES POSTBIOTIQUES?

Contrairement à la pensée commune, la viabilité bactérienne n’est pas nécessaire pour l’efficacité40Piqué et al., 2019  et les postbiotiques peuvent imiter les mécanismes d’action des probiotiques grâce aux composants des cellules et métabolites microbiens. Les postbiotiques agissent principalement à deux niveaux :

Effet sur les interactions avec la communauté microbienne

Les postbiotiques peuvent bloquer les agents pathogènes via les bactériocines et les acides organiques. Ils peuvent également empêcher l’adhésion et l’invasion des agents pathogènes, ainsi que la formation de biofilms.1Wegh et al., 201940Piqué et al., 2019

La compétition avec les pathogènes gastro-intestinaux pour les sites d’adhésion a été bien documentée chez les postbiotiques tels que les cellules tuées par la chaleur (postbiotiques tyndallisés).41.44Canducci et al., 2000 Aiba et al., 2017 Chauvière et al., 1992 Moyen et al., 1986 Les composants de la paroi cellulaire tels que les exopolysaccharides (EPS) isolés des LAB possèdent des propriétés antiadhésives contre les agents pathogènes, notamment via la formation d’un film protecteur.40Piqué et al., 201945Sarkar et al., 201646Castro-Bravo et al., 2018 Les protéines de la couche de surface (SLP) peuvent également contribuer à l’agglutination des bactéries pathogènes.47Lebeer et al., 201048Tareb et al., 2013

Les surnageants cellulaires contiennent une large gamme de composés antibactériens comme l’acide lactique et le peroxyde d’hydrogène.40Piqué et al., 201949Mariam et al., 201450Lukic et al., 2017 Ils contiennent également des peptides antimicrobiens (AMP) tels que les bactériocines, qui sont des AMP synthétisées par les ribosomes. Les bactériocines ont des propriétés bactériostatiques ou bactéricides bien décrites.51.54Kareem et al., 2014 Ooi et al., 2015 Dobson et al., 2011 do Carmo et al., 2018 D’autres propriétés intéressantes des bactériocines sont une bonne tolérance au pH (allant de 3 à 10) et une stabilité thermique, qui permet aux bactériocines de conserver leur activité biologique dans les cellules tuées par la chaleur.45Sarkar et al., 2016

Effet sur les interactions hôte-microbiote

Les postbiotiques ont des effets immunomodulateurs similaires à ceux des probiotiques vivants.11Taverniti et al., 2011 Les LAB peuvent provoquer la production d’IL-12, qui favorise l’immunité innée.55Arai et al., 2018 Il est intéressant de noter que les postbiotiques tels que les bactéries tuées par la chaleur induisent des niveaux d’IL-12 encore plus élevés que les bactéries vivantes.56Izumo et al., 201157Sashihara et al., 2007 Lactobacillus paracasei semble avoir la plus grande capacité à induire la sécrétion d’IL-12 par rapport à Lactobacillus reuteri, Lactobacillus casei et Lactobacillus plantarum.55Arai et al., 2018 D’autres expériences avec des postbiotiques provenant de Bifidobacterium breve et Streptococcus thermophilus ont induit une forte sécrétion d’IL-10 par l’intermédiaire de TLR-2, indiquant des fonctions de régulation immunitaire.58Hoarau et al., 2006

En outre, des composants de la paroi cellulaire tels que les acides lipotéichoïques et les peptidoglycanes sont impliqués dans les propriétés immunomodulatrices des postbiotiques.59Lee et al., 201360Vinogradov et al., 2016 Il a été démontré que les acides lipotéichoïques sont des inducteurs d’IL-1261Kolling et al., 2018 tandis que les peptidoglycanes peuvent freiner la libération de cytokines inflammatoires.62Wu et al., 2015 Les EPS et les SLP sont également engagés dans un dialogue réciproque avec le système immunitaire de l’hôte et il a été démontré qu’ils jouent un rôle dans l’homéostasie intestinale.45Sarkar et al., 201663Patten et al., 201364Gareau et al., 2010 Divers avantages pour la santé ont été décrits, notamment des effets cardio-protecteurs, antiulcéreux, antioxydants, hypocholestérolémiques et anti-prolifératifs.1Wegh et al., 201965.67Das et al., 2014 Hongpattarakere et al., 2012 Wang et al., 2014Enfin, les surnageants cellulaires contiennent des métabolites et des facteurs solubles qui peuvent interagir avec les cellules immunitaires des muqueuses et possèdent une activité anti-inflammatoire et antioxydante.58Hoarau et al., 200668De Marco et al., 2018

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LES POSTBIOTIQUES DANS LE CADRE DE LA DENTISTERIE

Les maladies bucco-dentaires sont parmi les maladies les plus fréquentes dans le monde. Les caries dentaires et les parodontites graves (maladies des gencives) touchent respectivement 35 % et 10,8 % de la population mondiale.69GBD 201770Peres et al., 2010 Ces maladies sont causées par des microorganismes et sont la conséquence d’une dysbiose.71López-López et al., 2017

Les caries dentaires

L’étiologie des caries est polymicrobienne.71López-López et al., 2017 Les streptocoques (en particulier Streptococcus mutans) et les lactobacilles sont bien connus pour leur association avec les caries, mais de récentes analyses microbiologiques ont mis en évidence l’implication d’autres agents pathogènes tels que des bactéries non streptocoques.72.76Lamont et al., 2018 Hajishengallis et al., 2016 Mira et al., 2017 Tanner et al., 2018 Eriksson et al., 2017 Les caries dentaires sont dues à des interactions entre le régime alimentaire et le microbiote qui peuvent conduire à une acidification de l’écosystème, suivie d’une dysbiose, d’un biofilm cariogène ultérieur, et finalement à la destruction des tissus dentaires minéralisés.72Lamont et al., 201877.81Bowen et al., 2017 Kilian et al., 2016 Marsh et al., 2017 Takahashi et al., 2011 Pitts et al., 2017

La prévention des caries dentaires consiste à éliminer le biofilm cariogène existant, à empêcher l’accumulation du biofilm par action mécanique ou par des approches antimicrobiennes conventionnelles à large spectre, et à diminuer le taux de déminéralisation de l’émail.

Toutefois, ces approches n’ont pas donné de résultats adéquats chez les populations particulièrement vulnérables aux caries, comme les enfants et les personnes âgées qui ont des problèmes de dextérité empêchant un brossage de dents optimal.72Lamont et al., 2018  En outre, certaines zones comme les surfaces sulculaires et interproximales sont difficiles d’accès.72Lamont et al., 2018 Les antimicrobiens à large spectre tels que la chlorhexidine (CHX) ont une efficacité très limitée sur les biofilms, et les antiseptiques tels que le peroxyde d’hydrogène présentent également une activité antimicrobienne limitée sur les biofilms, même à des concentrations élevées.82Liu et al., 2018 En outre, ils peuvent accroître la susceptibilité à la réinfection par des agents pathogènes.83Guo et al., 2015 Des études récentes ont même montré que la CHX pouvait induire une perturbation supplémentaire du microbiote commensal84Chatzigiannidou et al., 2020 et provoquer un passage à un environnement acide, donc bénéfique pour les caries dentaires.85Bescos et al., 2020 Quant au fluor, il peut limiter la déminéralisation de l’émail et favoriser la reminéralisation, mais son effet sur le biofilm cariogène est limité.72Lamont et al., 2018  Il y a donc ici un besoin crucial de stratégies visant spécifiquement la dysbiose microbienne associée aux caries et le biofilm cariogène.

Les Parodontites

Les maladies parodontales englobent divers troubles inflammatoires des tissus de soutien des dents, qui comprennent la gencive, le ligament parodontal et l’os alvéolaire (collectivement appelés parodonte), et vont de la gingivite à la parodontite chronique.86Kinane et al., 201787Hajishengallis et al., 2015 L’un des facteurs clés de l’étiologie de la parodontite est une subversion bactérienne active de la réponse immunitaire de l’hôte, conduisant à la destruction des tissus et permettant la persistance des agents pathogènes.87Hajishengallis et al., 2015 Cela conduit au maintien d’une inflammation dysbiotique et, en fin de compte, à la perte des dents.88Darveau et al., 201289Hajishengallis et al., 2011 En outre, la parodontite a été associée à un large éventail de maladies systémiques, notamment les maladies cardiovasculaires, le diabète sucré et les complications lors de grossesses.90.95Monsarrat et al., 2016 Beck et al., 2019 Kumar et al., 2017 Bui et al., 2019 Hand et al., 2016 Potempa et al., 2017 

La prise en charge de la gingivite et de la parodontite chronique repose sur des stratégies visant à éliminer le biofilm pathogène et à contrôler l’inflammation. Elles comprennent le débridement (élimination de la plaque dentaire et du tartre avec détartrage et surfaçage radiculaire), les interventions chirurgicales, le suivi par prophylaxie professionnelle, les pratiques quotidiennes d’hygiène bucco-dentaire et, dans certains cas, les thérapies d’appoint telles que les antibiotiques et les antimicrobiens systémiques.86Kinane et al., 201796Gatei et al., 201797van der Weijden et al., 2005   

Cependant, si ces approches conduisent à une réduction temporaire du biofilm et de l’inflammation qui en résulte, elles ne parviennent pas à contrôler la maladie chez une proportion significative de patients.96.98Gatei et al., 2017 van der Weijden et al., 2005 Quirynen et al., 2000 Dans ce contexte, il est nécessaire de mettre en place des stratégies d’appoint alternatives qui ciblent spécifiquement le biofilm pathogène et modulent l’immunité dans la cavité buccale.99.101Teughels et al., 2011 Bustamante et al., 2019 Hoare et al., 2017  

Ainsi, les postbiotiques représentent une opportunité sûre et efficace de remédier aux limites des stratégies actuelles de prévention et de traitement liées à la gestion des caries dentaires et des maladies parodontales.

Lactobacillus paracasei GMLN-33

Le L. paracasei GMNL-33 tyndallisé, également appelé ADP1, est un postbiotique dérivé d’une souche tyndallisée de Lactobacillus paracasei. La tyndallisation est un processus par lequel l’inactivation est obtenue par la combinaison de traitements thermiques avec des périodes d’incubation à des températures plus basses.40Piqué et al., 2019102Kim et al., 2012 L. paracasei GMNL-33 appartient au genre Lactobacillus et au groupe Lactobacillus casei (LCG). Les espèces de L. paracasei sont généralement reconnues être sûres par la FDA et présentes sur la liste QPS de l’EFSA103Hill et al., 2018. Ainsi, elles sont déjà utilisées comme probiotiques dans diverses applications cliniques et industrielles.

Plusieurs études scientifiques et cliniques ont montré que le L. paracasei GMNL-33 tyndallisé pouvait inhiber les cario- et pério-pathogènes, ce qui lui confère des propriétés bénéfiques pour la santé bucco-dentaire :

Inhibition in vitro des cario- et pério-pathogènes

In co-culture experiments, after 1 hour, tyndallized L. paracasei GMNL-33 inhibited 60 to 70% of the growth of P. gingivalis and C. periodontitii, and 50% of the growth of P. intermedia and a clinical specimen sampling of subgingival plaque. After 3 hours, 80% of the growth of P. gingivalis and C. periodontitii was inhibited.

Inhibition in vivo du cario-pathogène S. mutans

Soixante-dix-huit sujets ont participé à une étude en double aveugle randomisée, et contrôlée par un placébo. Un groupe test (n=42) et un groupe témoin (n=36) ont pris respectivement un comprimé contenant le L. paracasei GMNL-33 tyndallisé (3×108 cellules par comprimé) et un comprimé placébo trois fois par jour pendant deux semaines. La numération bactérienne des S. mutans salivaires, des lactobacilles et la capacité du tampon salivaire ont été mesurées à l’aide de kits au début (T1) et à la fin (T2) du traitement et 2 semaines après le traitement (T3). Une réduction significative du nombre de S. mutans salivaires a été détectée entre T2 et T3 (p=0,016).104Chuang et al., 2011 

Dans une étude impliquant un groupe de 20 enfants âgés de 13 à 15 ans, une réduction de 73,5 % du nombre de S. mutans a été observée après 6 semaines d’utilisation d’un dentifrice contenant du L. paracasei GMNL-33 tyndallisé.105Maden et al., 2018 Une autre étude impliquant un petit groupe d’enfants (âge moyen de 10,2 ans) a montré qu’un dentifrice contenant du L. paracasei GMNL-33 tyndallisé réduisait significativement la croissance du biofilm de S. mutans jusqu’à 45 minutes après le brossage et l’exposition immédiate à une dose de 40 % de saccharose.106Srinivasan et al., 2017 

Inhibition in vivo du pério-pathogène P. gingivalis

Quarante sujets ont participé à un essai en double aveugle, randomisé, contrôlé par un placebo. Un groupe test (n=20) et un groupe témoin (n=20) ont pris respectivement un comprimé de L. paracasei GMNL-33 tyndallisé (3×108 cellules/comprimé) et un comprimé placébo trois fois par jour pendant 8 semaines. La numération bactérienne totale par voie orale, la numération des pathogènes parodontaux (P. gingivalis & P. intermedia) ont été examinées au début du test, après 4 semaines et après 8 semaines.

Après 8 semaines, la numération bactérienne orale totale a diminué de manière significative dans le groupe test par rapport au groupe témoin. La croissance de P. gingivalis et de P. intermedia a été presque complètement stoppée dans le groupe test (95% des patients) après 4 semaines.107Ching-Pei et al., 2007: Please contact us 

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