Les protéines alimentaires modifient la façon dont les bactéries du choléra colonisent les intestins

Les protéines alimentaires modifient la façon dont les bactéries du choléra colonisent les intestins

De nouvelles recherches montrent que ce que nous mangeons, jusqu'au type de protéines alimentaires, peut influencer l'équilibre entre Vibrio cholerae et le microbiote intestinal, modifiant ainsi la compétition bactérienne et le potentiel de maladie lors d'une infection par le choléra.

Une étude récente publiée dansHôte cellulaire et microbe examine le rôle des composants alimentaires et du microbiote intestinalVibrio cholériqueInfection, communément appeléecomme le choléra.

Le risque de choléra est influencé par les interactions entre l’alimentation et le microbiote

Le choléra est une maladie diarrhéique grave qui touche plus de 2,9 millions de personnes dans le monde, et 95 000 personnes en meurent chaque année. La virulence de V. cholerae est déterminée par l'expression coordonnée de multiples facteurs de virulence au milieu des tentatives de destruction de micro-organismes dans le tractus gastro-intestinal visant à empêcher la colonisation d'agents pathogènes.

L’efficacité de cette défense de l’hôte contre l’infection à V. cholerae est déterminée par la composition du microbiome intestinal, qui est influencée par les habitudes alimentaires quotidiennes et affecte sa diversité et sa quantité. Par exemple, la consommation de fibres entraîne la production d’acides gras à chaîne courte (AGCC), qui préviennent la diarrhée en facilitant l’absorption du sodium et de l’eau.

Le rôle central du régime alimentaire dans la prévalence et la gravité du choléra est illustré par sa forte association avec la malnutrition, une comorbidité courante dans les zones d'endémie du choléra. Néanmoins, on ne sait pas exactement comment le régime alimentaire influence l’expression des gènes, la condition physique et la compétition avec le microbiome intestinal de V. cholerae pendant l’infection.

Les effets spécifiques des macronutriments sur la colonisation de V. cholerae

La présente étude a examiné comment les macronutriments du régime alimentaire de l'hôte sont impliqués dans la colonisation intestinale et la compétition par V. cholerae. À cette fin, des souris spécifiques exemptes d'agents pathogènes (SPF) ont été infectées par V. cholerae tout en consommant un régime riche en glucides, en protéines ou en graisses, avec tous les minéraux et vitamines similaires entre les groupes.

Les souris qui consommaient un régime riche en protéines (à base de caséine) présentaient une colonisation significativement plus faible par V. cholerae par rapport aux souris qui consommaient d'autres régimes raffinés ou des aliments témoins. V. cholerae représentait 99,9 % des bactéries présentes dans le tractus gastro-intestinal de ces souris, ce qui suggère qu'il est peu probable qu'une colonisation réduite soit expliquée par des commensaux intestinaux résiduels après un traitement antibiotique.

Casein, the main protein component of this refined diet, has previously been shown to inhibit cholera toxin (CT) binding in vitro. Pour clarifier ce lien possible, les chercheurs ont répété leur expérience en utilisant un régime raffiné riche en protéines contenant des protéines de soja ou du gluten de blé. Compared to mice fed casein or wheat gluten, high soy protein intake was associated with greater V. cholerae colonization.

Au total, 202, 1 288 et 678 gènes ont été exprimés de manière différentielle dans des échantillons d’ADN fécal provenant de souris consommant des régimes riches en protéines à base de soja, de gluten de blé et de caséine, par rapport aux témoins. La consommation de régimes à base de caséine et de gluten de blé a entraîné un plus grand degré de similarité dans l'expression des gènes régulée à la hausse ou à la baisse par rapport au régime à base de protéines de soja.

Plus précisément, la consommation de régimes raffinés avec de la caséine ou du gluten de blé a réduit l'expression de gènes impliqués dans la phosphorylation oxydative, le cycle de l'acide tricyclique (TCA) et le métabolisme du carbone, ce qui suggère que la caséine ou le gluten de blé peuvent influencer le métabolisme de V. cholerae au cours de l'infection. Une régulation positive significative des voies de signalisation liées au soufre a également été associée à la caséine et au gluten de blé par rapport aux protéines de soja.

Toutes les sources de protéines ont donné lieu à des régimes riches en protéines Tendances vers une diminution de l'expression des gènes CT ctxAB, des gènes pilus co-régulés par les toxines (TCP) et des facteurs de colonisation accessoires, bien que la plupart de ces changements, à l'exception de tcpF, n'aient pas atteint une signification statistique. Le régime riche en caséine a régulé négativement les gènes impliqués dans les gènes flagellaires de classe II et IV, qui codent pour le crochet corporel, la flagelline et des composants moteurs spécifiques. Il a été constaté que la caséine et le gluten de blé régulent de manière significative les gènes codant pour les éléments du système de sécrétion de type VI (T6SS) impliqués dans la compétition intrabactérienne par rapport à la protéine de soja et au régime témoin.

Le régime alimentaire de l'hôte peut largement influencer l'expression des gènes de V. cholerae liée au métabolisme, à la motilité et à l'expression de la virulence.

Les chercheurs ont ensuite procédé à un examen génétique en utilisant le séquençage du site d'insertion du transposon (TN-seq) pour identifier les souches mutantes de V. cholerae qui étaient plus efficaces pour coloniser le tractus gastro-intestinal de la souris par rapport aux souches de type sauvage. À cette fin, 3 061 ont été identifiés, regroupés et introduits chez des souris consommant soit un régime riche en caséine, soit un régime témoin.

Après suppression, un total de 40 gènes favorisant la colonisation par V. cholerae chez les souris consommant un régime riche en caséine ont été identifiés, dont 16 étaient impliqués dans l'assemblage des flagelles. Les données de séquençage de l'acide ribonucléique (ARN-seq) suggèrent que V. cholerae régule négativement les gènes structurels des flagelles en aval suite à un apport élevé en caséine.

V. cholerae avec une mutation dans le gène régulateur principal flagellaire flrA a largement surpassé la souche de type sauvage chez les souris consommant un régime riche en caséine, augmentant le taux de colonisation quatre jours après l'infection. La présence de mutations flrA a également restauré l'expression du gène de la voie T6SS, qui était auparavant supprimée dans les souches de type sauvage après l'ingestion d'un régime riche en caséine. Notamment, les effets des mutations flrA sur les taux de colonisation n’ont pas été observés lors de la consommation d’un régime riche en protéines à base de soja.

D'autres expériences ont démontré que ces changements de l'activité du T6SS induits par l'alimentation modifiaient les interactions compétitives entre V. cholerae et les commensaux intestinaux, y compris un isolat humain d'Escherichia coli, remodelant ainsi la structure du microbiote au cours de l'infection.

Ces résultats suggèrent des interventions alimentaires pour limiter V. cholerae et soulignent l'importance du régime alimentaire dans les interactions pathogène-commensal.

Sources :