Lactobacillus gasseri est une espèce de bactérie lactique de la famille des Lactobacillaceae. Elle fait partie du microbiote des muqueuses buccales, vaginales et intestinales de l’homme ; on la trouve aussi dans les blessures, l’urine, le sang et le pus de patients souffrant de septicémie.
Plusieurs souches de cette bactérie possèdent des propriétés les qualifiant pour des applications probiotiques. Étymologie et histoire
L’épithète spécifique gasseri dérive du nom du bactériologiste français Francis Gasser de l’Institut Pasteur.
Avant les années 1970, L. gasseri ne pouvait être distingué de Lactobacillus acidophilus par des analyses phénotypiques ou métaboliques. Après les travaux de Gasser qui ont permis de distinguer des sous-groupes de L. acidophilus grâce à leur caractérisation par électrophorèse de la lactate déshydrogénase (Gasser, 1970), Lauer et Kandler définirent en 1980 une nouvelle espèce nommée Lactobacillus gasseri basée sur la technique d’hybridation ADN-ADN
Description
Lactobacillus gasseri est est une bactérie lactique, gram-positive, anaérobie :
en forme de bâtonnet aux extrémités arrondies, de 0,6-0,8 x 3,0-5,0 μm
non motile
apparaissant isolée ou en courtes chaînes
homofermentaire obligatoire (produit exclusivement de l’acide lactique à partir du glucose)
le pH de croissance est entre 5 et 7
la plupart des souches peuvent fermenter l’amidon sa position phylogénétique est dans le groupe des Lactobacillus delbrueckii
Colonisation des muqueuses et protection contre les pathogènes L. gasseri colonise le système digestif et le vagin de personnes en bonne santé où elle joue un rôle protecteur contre les infections.
Activité antimicrobienne
Les bactéries lactiques ont le pouvoir d’éliminer ou d’inhiber la croissance de certains micro-organismes en produisant des bactériocines. La bactériocine la mieux caractérisée de L. gasseri est la gasserine A de L. gasseri LA39 isolée de fèces de bébé. L’activité antimicrobienne in vitro de L. gasseri LA39 a été établie pour les pathogènes Listeria monocytogenes, Bacillus cereus et Staphylococcus aureus. Une autre souche, L. gasseri LF221, encode aussi deux séquences de bactériocines, nommées acidocine A et acidocine B. Elles inhibent Listeria innocua, S. aureus, et beaucoup d’espèces de Clostridium.
Comme toutes les bactéries lactiques, L. gasseri produit des acides organiques. Elle métabolise le glucose en acide lactique capables d’inhiber les pathogènes en provoquant chez ceux-ci une acidification intracellulaire.
Différentes études ont montré que les souches L. gasseri OLL2716, ADH et SBT2055 étaient capables de coloniser transitoirement le système digestif.
Le séquençage du génome de L. gasseri ATCC 33323 a révélé les mécanismes de base pour survivre dans le tractus gastro-intestinal et la capacité de se fixer sur le mucus.
Colonisation du système gastro-intestinal L. gasseri colonise amplement différents microbiotes des muqueuses de l’homme : la bouche, l’intestin grêle et le colon. La colonisation du vagin de la femme et la colonisation précoce du tractus gastro-intestinal du nourrisson semble indiquer une voie potentielle de transfert. Le tube digestif stérile in utero du nouveau-né est contaminé par les bactéries fécales, vaginales et cutanées de la mère lors de l’accouchement. Il a été montré que L. gasseri est le micro-organisme prévalent dans le début de la colonisation du tractus gastro-intestinal du nourrisson.
Colonisation de la muqueuse vaginale Le microbiote vaginal humain est un écosystème complexe qui peut être dominé par un petit nombre de Lactobacillus. C’est le cas de la bactérie L. gasseri, un commensal de la muqueuse vaginale qui la protège des infections. Sa colonisation de la muqueuse permet de développer une résistance contre les pathogènes par une inhibition directe grâce à la sécrétion d’acide lactique, de bactériocines et de peroxyde d’hydrogène. Elle est négativement corrélée avec la vaginose bactérienne.
Dans un essai clinique sur des femmes porteuses de vaginose traitée par clindamycine, 64% de celles qui prirent des capsules contenant 10 cfu de L. gasseri DSM 14869 et L. rhamnosus DSM 14870 étaient débarrassées de vaginose à comparer aux 46 % de celles du groupe placebo.
Modulation du système immunitaire
Le système immunitaire intestinal s’est développé sous la pression des micro-organismes infectieux mais aussi des bactéries et levures commensales du tube digestif. Les mêmes bactéries et levures ont la capacité potentielle de provoquer une réaction inflammatoire des muqueuses des poumons ou de la vessie. Une simple couche de cellules épithéliales tapisse de manière très serrée le tube digestif. Elle a la délicate fonction d’absorber les nutriments tout en formant une barrière physique et chimique empêchant la pénétration de certaines molécules et des pathogènes.
Les micro-organismes probiotiques administrés par voie orale modulent le système immunitaire par l’intermédiaire des récepteurs de l’immunité innée (ou PRR « pattern recognition receptor ») exprimés sur les cellules présentatrices de l’antigène (CPA). Une fois activées, les CPA libèrent des cytokines qui vont gouverner la prolifération et le différentiation des lymphocytes T.
Dans l’intestin, les cellules présentatrices de l’antigène (CPA) sont présentes en dessous du revêtement de cellules épithéliales dans un tissu conjonctif de soutien (appelé lamina propria), en particulier sous forme de cellules dendritiques. Ce sont des cellules présentatrice d’antigène qui ont la particularité de pouvoir introduire un prolongement cytoplasmique (une dendrite) entre les cellules épithéliales et ainsi de pouvoir entrer en contact par leurs récepteurs PRR avec les bactéries situées dans la lumière du tube digestif (voir fig. ci-dessous).
Il existe aussi un contact indirect des cellules dendritiques avec les antigènes endoluminaux s’effectuant au niveau des plaques de Peyer de l’épithélium intestinal. On y trouve des cellules M (« microfold cells ») qui incorporent par endocytose les antigènes puis les transfèrent aux cellules dendritiques.
Étude in vitro
Une étude in vitro de cellules dendritiques myéloïdes humaines exposées à trois souches de lactobacilles (dont L. gasseri) a trouvé des sécrétions importantes de quelques cytokines : les interleukines IL-12 et IL-18 (mais pas de IL-10) mais aussi de l’interféron IFN-γ. Ces substances de signalisation cellulaire agissent à distance sur les lymphocytes T CD4+ qui prolifèrent et dont une partie devient des lymphocytes T auxiliaires Th1. Ces derniers induisent une réponse immune cellulaire puissante.
Dans une culture in vitro de la lignée cellulaire HEK-293, il a été montré que Lactobacillus gasseri ATCC33323 peut interagir avec les récepteurs de type Toll (TLR) des macrophages. Le profil d’activation de ces récepteurs est limité à l’hétérodimère TLR2/6 et accessoirement à TLR2. Il est intéressant de remarquer que les récepteurs TLR2 interagissent avec divers MAMPs « motifs moléculaires associés avec des microbes », comme l’acide lipotéichoïque, les glycolipides et peptidoglycanes des parois des bactéries à Gram positif.
Étude in vivo
Ces études in vitro, qui permettent un contact direct entre bactéries et cellules immunitaires, dans des conditions ultra-simplifiées, sont peu conformes à la configuration in vivo où les probiotiques sont en concurrence avec d’autres agents, dans des milieux très complexes et séparés du système immunitaire par la barrière épithéliale du tube digestif. Seules les études cliniques en double aveugle contre placebo peuvent être considérées.
Une illustration intéressante de la différence in vitro / in vivo est fournie par la réponse immune des plaques de Peyer des souris exposées aux deux lactobacilles, L. gasseri TMC0356 et L. rhamnosus GG. Quand on co-incube les cellules de plaques de Peyer in vitro avec L. gasseri, les cellules produisent des niveaux plus élevés de IL-6, IL-12, IFN-γ et Ig-A qu’avec L. rhamnosus. Mais à l’inverse, si les souches de probiotique sont administrées par voie intra-gastrique, la réponse immune des plaques de Peyer indique que L. rhamnosus produit des niveaux plus élevés d’IFN-γ, IL-6 et IgA. Ces résultats discordants peuvent venir de la capacité différente des deux souches à adhérer à l’épithélium et à interagir avec les plaques de Peyer.
La modulation immunitaire peut aussi dépendre des souches du probiotique. Ainsi une étude clinique en double-aveugle contre placebo, de deux souches de lactobacilles, L. gasseri CECT5714 (tiré de lait de femme) et L. coryniformis CECT5711 (tiré de fromage de chèvre) a été menée sur 50 adultes en bonne santé, en comparaison avec une prise de yaourt classique. La consommation des deux nouvelles souches, tout comme le yaourt, produit un accroissement significatif des cellules phagocytaires (monocytes et neutrophiles) au bout de deux semaines (et se maintient à quatre semaines) avec peu de différence entre les deux groupes. Par contre, on observe une différence significative au niveau de l’accroissement des cellules tueuses naturelles NK à l’avantage des nouvelles souches; l’effet étant plus important au bout de deux semaines que de quatre.
Toutes les études prises ensemble, soulignent le potentiel de L. gasseri d’influencer le système immunitaire de l’hôte.
Prévention des réponses allergiques
L’hypersensibilité allergique de type I résulte d’une production excessive d’immunoglobuline E (IgE) par les lymphocytes B vis-à-vis d’un antigène de l’environnement. Cette production anormale d’IgE est liée à un environnement riche en interleukines IL-4, IL-5 et IL-13 (due à une hyperpolarisation Th2) et un déficit en interféron IFN-γ. L’aptitude des micro-organismes probiotiques comme L. gasseri, à moduler le système immunitaire vers la production de lymphocytes Th1 (produisant l’IFN-γ, de IL-6 et IL-12,), pourrait leur conférer la possibilité d’abroger le développement de la réponse allergique chez les individus hypersensibles, sachant que l’expression des cytokines associées à Th1 entrave celles associées à Th2 . L’IFN-γ (la signature des Th1) bloque le développement des Th2 via l’inhibition de la production d’IL-4 (la signature de Th2).
Dans une étude, les cellules mononucléées sanguines périphériques (PBMC) d’individus allergiques ou en bonne santé, ont été co-incubées avec différents allergènes afin d’étudier les profils des cytokines produites. Une pré-incubation des PBMC avec L. gasseri PA16/8 diminue la production des cytokines IL-4 et IL-5 (associées à Th2) et accroît l’IFN-γ (associé à Th-1) .
Dans une autre étude, du lait fermenté préparé avec L. gasseri TMC0356 fut administré durant quatre semaines à 15 sujets souffrant de rhinite allergique et dotés de haut niveau d’IgE. Après le traitement, le niveau total d’IgE du sérum des individus traités avait diminué significativement comparé à celui d’avant l’intervention. Les lymphocytes Th1 dans la composition des PBMC virent leur niveau augmenter significativement.
Inhibition dHelicobacter pylori
Helicobacter pylori est une bactérie commune de la muqueuse gastrique, pouvant causer des gastrites, des ulcères gastro-duodénal et des cancers gastriques. Le traitement antibiotiques permet d’alléger les symptômes mais pas nécessairement d’éradiquer H. pylori de l’estomac.
Il a été montré que L. gasseri OLL2716 possédait un effet inhibiteur direct in vitro et in vivo, sur la croissance et la colonisation de plusieurs souches de H. pylori. Un essai clinique portant sur 31 sujets infectés par H. pylori qui prirent L. gasseri OLL2716 durant 16 semaines montra une diminution de H. pylori, par le moyen de biopsies antrales .
Soulagement des symptômes d’infections virales