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E. coli dans l'intestin (en violet) et en particulier dans la couche de mucus (en vert). © Inra, Claire Cherbuy

Une souche primo-colonisatrice d'Escherichia coli remodèle l'épithélium du colon

Un travail mené par des chercheurs de l’Inra s’est intéressé aux premières interactions entre les bactéries qui colonisent l’intestin et les cellules épithéliales qui tapissent la paroi du tube digestif. Ils ont montré que ces bactéries pionnières, en particulier Escherichia coli,induisent une réorganisation de l’épithélium intestinal et stimulent les mécanismes d’immunité innée de l’organisme. Ces travaux, publiés dans l’ISME journal le 11 juillet 2014, montrent l’importance de ces premiers contacts entre les microbes et leur hôte. Ils suggèrent en outre que les bactéries pionnières jouent un rôle majeur dans la suite de la colonisation microbienne du tube digestif. 

Mis à jour le 11/07/2014
Publié le 11/07/2014

Les bactéries : ces alliées indispensables

Dans le tube digestif de l’homme, il y a 10 fois plus de microbes que de cellules humaines. L’ensemble de ces microbes, majoritairement des bactéries, constitue le microbiote intestinal qui apporte à l’organisme de nombreux avantages. Par exemple, les bactéries synthétisent certaines vitamines et permettent d’assimiler les fibres alimentaires en les dégradant. Elles jouent aussi un rôle dans la maturation du système immunitaire et limitent l’installation de bactéries pathogènes. De ce fait, l’incidence sur la santé humaine de cette communauté microbienne est actuellement un domaine de recherche majeur.

Les interactions entre l’hôte et le microbiote intestinal se développent à chaque naissance du fait que le nouveau-né passe d’un environnement protégé à un environnement fortement peuplé de bactéries. Pour mieux comprendre les réponses des cellules intestinales à cette arrivée de bactéries, des chercheurs de l’Inra ont isolé de l’intestin de ratons non sevrés une souche d’E. coli, bactérie dominante de leur microbiote intestinal. Ils l’ont ensuite inoculée à d’autres rats dépourvus de microbiote intestinal élevés dans une enceinte stérile.

Premières interactions entre la souche d'E. coli isolée et le tube digestif

Les chercheurs ont observé que la souche isolée d'E. coli induit une réorganisation transitoire de l’épithélium intestinal. D’une part, elle provoque une augmentation de la prolifération des cellules épithéliales de l’intestin, avec comme conséquence un épaississement de la paroi du tube digestif. D’autre part, elle contribue à moduler les protéines impliquées dans les flux d’eaux et d’ions à travers la paroi intestinale.

Par ailleurs, elle stimule la production de mucus par les cellules intestinales. Le mucus joue différents rôles: il protège la paroi intestinale d’une exposition directe aux bactéries, tout en permettant la fixation de celles-ci. Il constitue par ailleurs une source nutritive pour les bactéries. D’après l’hypothèse formulée par les chercheurs, les modifications induites par leur souche pionnière d'E. coli contribuent à la mise en place d’un environnement favorable à la formation du microbiote intestinal.

Jusqu’à présent, E. coli a principalement été considéré pour ses aspects pathogènes. Cependant, cette bactérie est l'une des premières à coloniser le tube digestif et reste en sous-dominance dans le microbiote intestinal chez l’adulte (où E. coli est l'organisme aérobie dominant). L'originalité de cette étude a été la mise en évidence qu'une souche commensale d'E. coli est capable d'établir des relations privilégiées, non pathogènes avec l'hôte. Notre travail suggère aussi que des bactéries commensales pourraient "détourner" de façon transitoire les fonctions intestinales pour établir un micro-environnement favorable à la poursuite de la colonisation microbienne.

Aujourd'hui, les chercheurs veulent savoir si d’autres souches d’E. coli exercent des effets similaires. Ils veulent aussi tester si ces souches d’E. coli, peuvent offrir un effet bénéfique dans des situations où l’épithélium intestinal est fragilisé.

Ce travail a été réalisé dans le cadre d'une thèse (Julie Tomas) qui a obtenu la médaille d’argent de l’Académie d’Agriculture de France 2014

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Microbiologie et chaîne alimentaire
Centre(s) associé(s) :
Jouy-en-Josas

Référence

Julie Tomas, Julie Reygner, Camille Mayeur, Robert Ducroc, Stephan Bouet, Chantal Bridonneau, Jean-Baptiste Cavin, Muriel Thomas, Philippe Langella and Claire Cherbuy. Early colonizing Escherichia coli elicits remodeling of rat colonic epithelium shifting towards a new homeostatic state. ISME Journal, 11 juillet 2014.