Journée Aftaa : immunité et nutrition chez les monogastriques

La session organisée au Mans par l’Aftaa (formation en alimentation et productions animales) visait à approfondir les données abordées en 2016 en se concentrant sur les monogastriques et les progrès considérables dans la compréhension du rôle immunitaire de l’intestin.

Delphine Le Roux, École vétérinaire de Maison Alfort : « L'alimentation et le microbiote jouent un rôle crucial dans le maintien de l'homéostasie intestinale. »

Delphine Le Roux, École vétérinaire de Maison Alfort : « L’alimentation et le microbiote jouent un rôle crucial dans le maintien de l’homéostasie intestinale. »

C’est Delphine Le Roux, maître de conférence en immunologie à l’École nationale vétérinaire de Maison Alfort qui a ouvert la matinée consacrée au microbiote intestinal et à l’immunité, avec une intervention sur les acteurs du système immunitaire dans l’intestin des monogastriques. En introduction, Delphine Le Roux rappelle que l’anatomie du système lymphatique du porc comporte des organes lymphoïdes primaires (moelle osseuse, thymus) et des organes lymphoïdes secondaires, lieux « effecteurs » de la réponse immunitaire (rate, ganglions lymphatiques, tissus lymphoïdes associés aux muqueuses). « Le système immunitaire est associé aux muqueuses intestinales », affirme ensuite Delphine Le Roux, avec notamment la présence de ganglions mésentériques et de plaques de Peyer le long de l’intestin grêle. La barrière intestinale est un ensemble très complexe et il existe différentes voies d’entrée d’un pathogène : via les cellules épithéliales elles-mêmes, via les cellules M, et via les cellules dendritiques. Ces dernières vont aller capturer les pathogènes dans la lumière intestinale, jouant un rôle crucial dans la mise en place de la réponse immunitaire. « Le système immunitaire est capable de reconnaître les pathogènes, et ce sont les cytokines qui permettent aux cellules du système immunitaire de communiquer entre elles », affirme la conférencière qui ajoute qu’il existe en outre un mécanisme qui permet à l’animal de ne pas faire de réaction immunitaire contre son propre microbiote, des lymphocytes T régulateurs induisant un environnement « tolérant ».

Puis Delphine Le Roux s’intéresse à la façon dont la protection face aux pathogènes est transmise au nouveau-né. Il existe cinq types d’anticorps maternels ayant différents rôles et ces derniers sont principalement transmis de façon prénatale et postnatale via le colostrum, le liquide biologique le plus riche en anticorps (jusqu’à 80 g/l). La buvée colostrale doit s’effectuer dans les six premières heures après la naissance. Quant à l’immunité lactée, elle repose sur les anticorps du lait qui assurent principalement une immunité locale (donc intestinale). « L’alimentation peut influer sur le système immunitaire intestinal », affirme ensuite Delphine Le Roux qui rappelle les effets bénéfiques de la vitamine D (meilleure résistance aux infections) et de la vitamine E. Cette dernière, associée au sélénium, augmente la réponse immunitaire des porcs et des volailles, et protège les animaux en cas de stress thermique. « L’homéostasie intestinale est assurée par le système immunitaire mucosal et l’alimentation, ainsi que le microbiote, jouent un rôle crucial dans le maintien de cette homéostasie », conclut Delphine Le Roux qui signale que les recherches actuelles s’intéressent depuis 2013 aux ILCs, de nouveaux acteurs immunitaires des muqueuses. Ressemblant à des lymphocytes, les ILCs favorisent l’inflammation aiguë pour déclencher l’immunité innée face aux pathogènes.

Corinne Grangette, Institut Pasteur de Lille, pendant sa présentation.

Corinne Grangette, Institut Pasteur de Lille, pendant sa présentation.

Dialogue des bactéries

L’intervention suivante de Corinne Grangette, directeur de recherche à l’Institut Pasteur de Lille, porte sur la façon dont les bactéries dialoguent avec l’hôte et influencent l’immunité. Après avoir présenté l’équipe Blim (bactéries lactiques et immunité des muqueuses), Corinne Grangette rappelle que le microbiote est un organe à part entière et un écosystème pour chaque cavité corporelle. « Le microbiote compte dix fois plus de cellules que le total des cellules microbiennes du corps humain, avec plus de mille espèces différentes dans l’intestin », affirme tout d’abord la conférencière qui ajoute que le microbiome intestinal compte par ailleurs 150 fois plus de gènes microbiens que le génome humain, avec une muqueuse intestinale représentant 300 m² d’interface entre les milieux extérieur et intérieur. Entre l’estomac et le colon, le microbiote intestinal est marqué par une répartition topographique, la diversité maximale se situant dans le gros intestin. Il existe une forte variation des familles bactériennes selon les individus, et 66 % des espèces sont retrouvées dans 50 % des individus. La composition du microbiote varie selon les espèces (les Spirochaetes dominent chez les monogastriques), l’acquisition du microbiote étant influencée par divers facteurs dont le type d’alimentation. Le microbiote intestinal a différentes fonctions (fonctions structurelles, protectrices et de métabolisme) et il joue un rôle de défense antimicrobienne sur la barrière intestinale par différentes actions : occupations de niches, renforcement des jonctions serrées et stimulation de la production de mucus, production de substances antimicrobiennes (bactériocines, acides organiques, induction de peptides antimicrobiens), stimulation du système immunitaire inné (activation des récepteurs TLRs, production de médiateurs). Il existe différents récepteurs de l’immunité innée, avec un système de reconnaissance complexe de ces derniers par différents composants bactériens via une cascade de signalisations. « Nous avons au final différents types de réponses immunes en fonction de l’environnement microbien », affirme Corinne Grangette qui signale l’existence d’un dialogue intestin cerveau avec le système nerveux central. « De nombreux facteurs influencent l’équilibre du microbiote intestinal », conclut Corinne Grangette qui mentionne l’utilisation de probiotiques comme alternative thérapeutique ciblée pour la manipulation du microbiote en cas de dysbiose.

Microbiote et santé du cheval

Dans l’intervention suivante, Pauline Grimm, ingénieure de recherche Lab to Field, décrit le rôle essentiel du microbiote gastro-intestinal pour la santé du cheval. Selon Pauline Grimm, le gros intestin doit faire l’objet d’une attention toute particulière, car le temps de rétention moyen des aliments y est de 10 à 30 heures, contre seulement 0,5 à 10 heures pour l’estomac et 1 à 8 heures pour l’intestin grêle. Des techniques de biologie moléculaire permettent de mieux connaître la composition bactérienne du gros intestin où les fibres arrivent non dégradées. Si deux familles dominent (20 à 59 % de Firmicutes et 2 à 65 % de Bacteroidetes), on estime que 98 % des espèces de bactéries restent inconnues. On distingue globalement trois types de bactéries dans le gros intestin, avec un rôle déterminé dans la digestion du substrat : les bactéries fibrolytiques (hydrolyse et fermentation des fibres), les bactéries amylolytiques (qui transforment amidon et sucres simples en lactate) et les bactéries utilisatrices de lactate. Ce dernier produit par ces trois types de bactéries aboutit à la formation d’acides gras volatils (73 % d’acétate, 18 % de propionate et 6 % de butyrate). « On estime que les acides gras volatiles fournissent 50 à 80 % de l’énergie du cheval », affirme Pauline Grimm qui décrit ensuite le rôle du microbiote du gros intestin équin dans la santé du cheval.

Pauline Grimm, Lab to Field : « Les facteurs de risque d'apparition de la dysbiose chez les chevaux sont multiples. »

Pauline Grimm, Lab to Field : « Les facteurs de risque d’apparition de la dysbiose chez les chevaux sont multiples. »

« Nous avons affaire à un système en équilibre fragile ou eubiose », commente la conférencière. La dysbiose peut être provoquée par des régimes riches en amidon (plus de 200 g d’amidon/100 kg poids vif/repas) à l’origine de coliques. La colique du cheval consiste en des douleurs abdominales souvent d’origine digestive, le gros intestin étant le plus touché, et elle représente la première cause d’urgence et de mortalité, avec comme principal facteur de risques des régimes riches en amidon. Lors de régimes riches en amidon, les fibres arrivant dans le cæcum ne sont pas suffisamment digérées du fait de la baisse du nombre de bactéries fibrolytiques, le pH du gros intestin diminue, et on assiste à une baisse parallèle de la richesse et de la diversité bactérienne. Un essai réalisé à Dijon par Lab to Field sur des régimes à richesse croissante en amidon a montré que dès 30 % d’inclusion d’orge, le nombre de bactéries cellulolytiques diminue dans le gros intestin, avec une production accrue de lactate provoquant une dysbiose. La dysbiose intestinale peut avoir d’autres conséquences chez le cheval : modifications du comportement (stress/anxiété), inflammation, fourbure, diarrhées, etc. « Pas de microbes, pas de cheval », résume Pauline Grimm pour insister sur l’importance du microbiote sur la digestion et la santé du cheval. Reste aux éleveurs à gérer les multiples facteurs de risques de dysbiose : quantité d’amidon par repas, changements brusques de fourrages, administration de médicaments, transport, etc.

Engénierie écologique

Les trois conférences de l’après-midi ont porté sur les contrôles et modulations du microbiote intestinal, avec une première conférence de Sylvie Combes de l’Inra de Toulouse sur le thème le microbiote digestif, acteur de la santé : intérêt et outil pour son contrôle, notamment chez le lapin. Sylvie Combes commence par présenter les travaux de l’équipe nutrition et écosystèmes digestifs (Ned) qu’elle anime au sein de l’UMR GenPhyse, ce dernier comptant six axes de recherches et trois fronts de science (épigénétique, interaction génome-métagénome, agro-écologie pour la conception de nouveaux systèmes d’élevage). L’équipe Ned travaille sur le contrôle et l’orientation du microbiote des animaux d’élevage avec deux objectifs : préserver la santé pour limiter les intrants médicamenteux et améliorer l’efficacité digestive.

Sylvie Combes aborde ensuite les particularités du microbiote du lapin, ce dernier étant largement dominé par les Firmicutes. « Des progrès restent à faire pour identifier les espèces de bactéries », affirme-t-elle en ajoutant que la particularité du microbiote est d’évoluer avec l’âge, avec une stabilisation de la communauté microbienne vers 49 jours et une fenêtre temporelle d’action avant 42 jours. « On peut façonner le microbiote digestif du lapin pour améliorer l’efficacité digestive », estime la conférencière. La sélection sur l’efficacité digestive et la croissance modifie la composition et la capacité métabolique du microbiote. Façonner le microbiote digestif du lapin améliore la robustesse des lapereaux au sevrage et limite le transfert de gènes d’antibiorésistance des bactéries intestinales des animaux d’élevage vers l’homme.

L’engénierie écologique de l’écosystème microbien comporte quatre stades : modifier les espèces pionnières, modifier la succession écologique des espèces, accélérer la maturation et moduler le fonctionnement de l’écosystème mature. Plusieurs outils sont disponibles pour façonner le microbiote digestif du lapin, comme l’environnement immédiat au nid ou la nutrition (quantité et qualité des fibres, protéine, amidon, prébiotiques, probiotiques). Les prébiotiques sont des oligosaccharides non digestibles qui affectent positivement l’hôte en stimulant sélectivement la croissance et/ou l’activité d’un nombre limité de bactéries intestinales. Concrètement, les prébiotiques permettent de nourrir de façon préférentielle certaines bactéries, et parmi les principaux prébiotiques commercialisés figurent l’inuline, les fructo-oligosaccharides (Fos), le lactulose, les oligosaccharides de soja, les manno-oligo-saccharides (Mos), les bétaglucanes. « Le microbiote est un acteur clé de la construction de la santé », conclut Sylvie Combes qui ajoute que l’engénierie écologique permet d’optimiser la préservation de la santé.

Le rôle des nutriments

Nathalie Le Floc'h, Inra de Rennes : « Le mode d'action des nutriments est complexe et un nutriment seul ne va pas tout résoudre. »

Nathalie Le Floc’h, Inra de Rennes : « Le mode d’action des nutriments est complexe et un nutriment seul ne va pas tout résoudre. »

Dans l’intervention suivante, Nathalie Le Floc’h de l’Inra de Rennes, s’intéresse aux conséquences métaboliques de l’inflammation chez le porc et sur ce que peuvent faire les nutriments. Après avoir présenté l’unité Pégase en quelques mots (150 permanents, trois sites de recherches à Saint-Gilles, Le Rheu et Rennes, et sept équipes de recherches), Nathalie Le Floc’h rappelle tout d’abord qu’il existe de nombreux liens entre nutrition, métabolisme et santé. « Les fonctions biologiques dédiées à la préservation de la santé utilisent des nutriments, et certains nutriments ont une action directe ou indirecte sur les fonctions santé et sur l’inflammation », affirme Nathalie Le Floc’h qui rappelle qu’il existe deux types de réponse immunitaire : une réponse non spécifique (système immunitaire inné) et une réponse spécifique (système immunitaire adaptatif). Il existe une réponse inflammatoire systémique commune à beaucoup de maladies (infectieuses ou non), de stress, de problèmes de conduite, et de nombreux facteurs peuvent causer une inflammation chez le porc (densité, hygiène du logement, sevrage, etc.). Quelles sont les réponses de l’ingestion et de la croissance à diverses agressions microbiennes chez le porc ? Une méta-analyse sur 122 essais montre qu’il existe une variabilité importante entre les perturbations physiologiques (-4 à -23 %), avec notamment une baisse de la croissance (-10 à -30 %) liée à la baisse d’ingestion et à des modifications de la digestion et/ou du métabolisme. « L’inflammation modifie le métabolisme du glucose ainsi que le métabolisme lipidique », ajoute Nathalie Le Floc’h. Sur le plan du métabolisme protéique, l’inflammation entraîne une ré-allocation des acides aminés vers les fonctions immunitaires. « Tous les acides aminés ne vont pas réagir de la même manière, chacun ayant son métabolisme et son rôle propre », complète-t-elle en s’intéressant ensuite à l’action anti-inflammatoire de certains nutriments. Un essai montre qu’une supplémentation en tryptophane diminue une inflammation pulmonaire. Au-delà des recommandations (0,24 vs 0,74 %), le tryptophane réduit l’impact du sevrage, et limite le stress oxydant. Selon un autre essai présenté par Nathalie Le Floc’h, les besoins en lysine sont inférieurs chez des porcs de moins bons statuts sanitaires. « L’inflammation est un mécanisme immunitaire qui induit des modifications métaboliques importantes », résume Nathalie Le Floc’h qui ajoute que ces modifications métaboliques sont adaptatives et ont pour objectif de nourrir le système immunitaire et les fonctions de défense. Quelles sont les perspectives de ces travaux ? « Les interactions entre l’alimentation et la santé sont complexes et diverses et nous avons besoin de recherches supplémentaires pour mieux connaître les fonctions spécifiques des nutriments au-delà des performances de production », conclut Nathalie Le Floc’h.

Interactions stress, immunité et microbiote

Fabrice Robert, responsable recherche et développement du Groupe CCPA, a conclu la journée avec une présentation sur le thème des interactions stress, intestin, immunité et microbiote. Fabrice Robert s’intéresse tout d’abord au syndrome de l’intestin perméable chez le porc au moment du sevrage, ce dernier induisant une augmentation de la perméabilité intestinale et de l’activité sécrétoire de l’intestin induite par une activation des récepteurs de la corticotropine. « Il existe une relation entre le stress, l’altération de la muqueuse digestive et la diarrhée chez le porc », affirme Fabrice Robert. « Le stress entraîne également une altération de la muqueuse digestive du poulet, provoquant une baisse de l’efficacité alimentaire et des pathologies telles que l’entérite nécrotique », ajoute Fabrice Robert qui s’intéresse ensuite à l’activité anti-inflammatoires d’extraits de plantes.

« À très faible dose (0,1 ppm), certaines huiles essentielles ou flavonoïdes ont une activité anti-inflammatoire », commente le conférencier qui détaille ensuite un essai réalisé entre CCPA et le centre de recherche tchèque VRI de Brno sur les effets bénéfiques d’extraits de plantes (curcuma et Scutellaria) sur l’inflammation chez le poulet. Dans cet essai, le dénombrement des salmonelles dans le foie, la rate ou le cæcum des poulets infectés reste inférieur pour les animaux supplémentés en extraits de plantes par rapport aux animaux du lot témoin, que ce soit 4 ou 14 jours après l’infection. « L’immunité adaptative du poussin est très dépendante de l’implantation du microbiote, d’où l’importance du contact entre le poussin et la poule », affirme ensuite Fabrice Robert qui conclut en rappelant le rôle de l’éleveur dans le développement du système immunitaire des animaux après la naissance.

Philippe Caldier

 

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