Caractérisation d'entités moléculaires de surface impliquées dans la relation de la bactérie probiotique Lactobacillus plantarum 299v avec l'hôte : approche in vitro

par Naima Saad

Thèse de doctorat en Biologie. Santé

Sous la direction de Philippe Bressollier et de Jean-Marie Schmitter.

Soutenue en 2010

à Limoges , en partenariat avec Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles (laboratoire) et de Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Protéines de la paroi
• Acides lipotéichoïques
• Propriétés physico-chimiques de surface
• Lactobacillus plantarum
• Glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénases

Résumé

Les microorganismes probiotiques mis en œuvre dans les aliments fonctionnalisés, sont capables de produire des effets bénéfiques sur la santé du consommateur. Ces effets dépendent entre autres de la capacité d’adhésion des probiotiques aux constituants de l’épithélium intestinal. L’adhésion, est un phénomène complexe dépendant des propriétés physico-chimiques de la surface bactérienne ainsi que de la présence d’entités protéiques et/ou non protéiques possédant une affinité pour les constituants de la muqueuse intestinale de l’hôte. Au travers de l’étude de l’hydrophobie/hydrophilie et de la charge électrique de la surface de la souche probiotique Lactobacillus plantarum 299v ainsi que de celles d’autres souches adhérentes de L. Plantarum, une absence de corrélation entre de telles propriétés et la capacité d’adhésion des souches sur les cibles mucine et cellules épithéliales intestinales Caco-2 a été établie. La caractérisation systématique des protéines associées à la paroi de L. Plantarum 299v suivie de l’estimation de leur affinité pour des cibles de la surface intestinale, ont conduit à l’identification de la glyceraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) en tant qu’adhésine potentielle. L’analyse, par cytométrie en flux, des cellules de L. Plantarum 299 v marquées par des anticorps anti-GAPDH et par l’iodure de propidium a permis d’établir un lien entre la perte d’intégrité de la membrane plasmique et la présence de cette « anchorless protein » associée à la paroi bactérienne. Cette observation conduit à la proposition d’un mécanisme original concernant l’exportation de l’enzyme cytoplasmique à la surface de la bactérie. D’autres polymères non protéiques de type acides lipoteichoïques associés à la paroi, ont été caractérisés et leur implication dans l’interaction de L. Plantarum 299v avec la mucine et les cellules épithéliales intestinales Caco-2 a été démontrée.

Titre traduit

Lactobacillus plantarum 299v probiotic strain cell wall associated molecular entities involved in host interaction : in vitro study

Résumé

The probiotic microorganisms implemented in functionalized foods can produce beneficial effects on consumer health. These effects depend on the adhesion ability of probiotics to the constituents of the intestinal tract. The phenomenon of bacterial adhesion is a complex process which is mediated by the physico-chemical properties of the bacterial surface and by a set of proteinaceous and non-proteinaceous molecular entities with specific binding abilities to constituents of the host intestinal mucosa. Through the study of the hydrophobic/hydrophilic character and electric charge of the probiotic strain Lactobacillus plantarum 299v and those of other adherent strains of L. Plantarum, no correlation between such properties and their adhesion ability to mucin and Caco-2 epithelial cells was established. The systematic characterization of the cell wall associated proteins of L. Plantarum 299v followed by the estimation of their affinities for targets of the intestinal surface, led to the identification of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) as a potential adhesin. Flow cytometry analysis of L. Plantarum 299v cells labelled with anti-GAPDH and propidium iodide unambiguously confirmed a relationship between the loss of the plasma membrane integrity and location on cell wall of GAPDH and probably of other "anchorless protein". This observation led to us the proposal of an original mechanism on the export of this cytoplasmic enzyme to the bacterial cell wall surface. Other non-proteinaceous polymers like lipoteichoic acids have been characterized and their involvement in the interaction of L. Plantarum 299v to mucin and Caco-2 monolayer cells was demonstrated.