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Effets du probiotique Bacillus cereus var. toyoi sur l'ecosystem digestif, la sante et les performances des truies et porcelets (2007)

Art

Vortrag

Autor

Taras, David

Kongress

Reunion Technique

Rennes/France, 11.09.2007

Quelle

Reunion Technique - Space 2007

— S. 15 S.

Sprache

Französisch

Kontakt

Institut für Tierernährung

Königin-Luise-Str. 49
14195 Berlin
+49 30 838 52256
tierernaehrung@vetmed.fu-berlin.de

Abstract / Zusammenfassung

La décision de l?UE de supprimer les antibiotiques comme additifs a accru la difficulté pour les producteurs d?élever des porcelets sains. Depuis lors, beaucoup ont tenté de résoudre ce problème en utilisant des probiotiques dans les aliments. La recherche sur les probiotiques a commencé en 1954, mais le concept était quelque peu différent à l?époque. Depuis le début des années 80 les publications sur les probiotiques ont augmenté exponentiellement et ont proposé diverses définitions. Aujourd?hui les probiotiques appartiennent au groupe des stabilisateurs de la flore digestive dans la catégorie des additifs zootechniques (Règlement EC No 1831/2003). Selon une définition largement répandue, les probiotiques contribuent à l?amélioration de l?équilibre microbien digestif qui est bénéfique pour l?animal hôte (Fuller, 1989). En considérant le fait que la population bactérienne est, selon le compartiment digestif concerné, 10 à plus de 10 000 fois plus importante que le nombre de bactéries probiotiques administrées, on pourrait douter qu?un effet puisse se produire. Pourtant, de nombreuses études réalisées avec des probiotiques sur le porcelet montrent des modifications significatives de la composition et de l?activité bactériennes, de l?immunité intestinale, de l?anatomie et la physiologie de l?épithélium. Mais établir le mode d?action du probiotique, c?est-à-dire analyser l?influence du probiotique sur les communautés microbiennes intestinales, est un vrai défi. Compte-tenu de la complexité de la flore intestinale, de la multiplicité des réactions de l?hôte et de leurs multiples interactions il nous manque une connaissance détaillée de l?effet du probiotique sur l?écosystème intestinal et du mode d?action précis de chaque souche probiotique.
Aussi, un projet de recherche interdisciplinaire (German Research Foundation, Research Unit 438) a été initié à la Freie Universität de Berlin dans le but d?évaluer les effets de plusieurs souches de probiotiques sur la microbiologie, l?immunologie, la morphologie et la physiologie de l?intestin et les performances chez le porc. Ces dernières années, nous avons réalisé cinq essais indépendants en utilisant deux souches probiotiques fondamentalement différentes, Enterococcus faecium NCIMB10415 and Bacillus cereus var. toyoi, dont les effets étaient comparés à un groupe témoin non supplémenté. Ces deux souches ont été choisies comme modèles parmi les 12 probiotiques autorisés en porc du fait de leur origine écologique différente. Alors que E. faecium est naturellement présent dans le tube digestif, ce n?est pas le cas de B. cereus dont l?habitat naturel est le sol. De plus, les souches de Bacillus sont administrées sous forme de spores alors que les entérocoques et les pédiocoques ne produisent pas de spores et sont distribués sous forme de cellules végétatives desséchées. Les Bacillus sont ainsi beaucoup plus stables durant la fabrication de l?aliment en particulier au cours de la granulation et du stockage que les autres produits. Dans nos études nous avons obtenu un taux de recouvrement de 95% pour B. cereus var. toyoi après granulation (80° C dans le conditionneur, 87° C en sortie presse), tandis que le taux de recouvrement d?une souche de E. faecium baissait avec les températures croissantes de granulation (Simon et al., 2007). Cependant, la stabilité des cellules végétatives peut être améliorée par diverses techniques (trempage des granulés, enrobage). Mais l?inactivation durant le stockage de l?aliment complet reste un problème à résoudre.
Concernant notre essai avec les spores de Bacillus, le probiotique B. cereus var. toyoi était administré par l?aliment à un groupe de truies et à leurs portées (goupe probiotique) alors que le second groupe (groupe témoin) ne recevait pas de supplémentation. La distribution a duré 17 semaines pour les truies (90 jours avant et 28 jours après mise-bas) et 6 semaines pour les porcelets (de 15 à 56 jours). Les porcelets étaient sevrés à 28 jours. Des échantillons de tissus et de contenus de l?estomac, du jéjunum, de l?iléon et du colon ont été prélevés sur les porcelets sous la mère et après sevrage à 14, 28, 35 et 56 jours dans les deux groupes (Taras et al., 2005). Le poids vif des porcelets à 8 semaines, la consommation d?aliment hebdomadaire par case des porcelets sevrés, le gain de poids vif par case et l?indice de consommation ont été utilisés comme indicateurs de performances. La consistance des fèces a été notée quotidiennement de un à cinq (ferme à liquide). L?ADN total des échantillons de digesta était isolé puis purifié en utilisant une adaptation de méthodes déjà décrites (Zoetendahl et al., 2001).
La concentration moyenne de cellules viables de B. cereus var. toyoi dans les aliments supplémentés pour les truies gestantes, les truies en lactation, les porcelets sous la mère (de 15 à 28 jours) et les porcelets sevrés (de 29 à 56 jours) étair de 2.6 x 105, 4.0 x 105, 1.3 x 106 and 1.4 x 106 ufc/g de matière sèche (MS), respectivement. B. cereus var. toyoi a été détecté immédiatement après le début de la supplémentation dans les fèces des truies et des porcelets. Un transfert vertical de la souche probiotique des fèces des truies aux porcelets a pu être démontré avant que les porcelets sous la mère aient accès à l?aliment supplémenté (avant J15) : alors que la concentration moyenne de B. cereus var. toyoi était de 9.6 x 105/g MS dans les fèces des truies du groupe probiotique 7 jours post-partum, les fèces prélevés sur les porcelets âgés de 7 jours contenaient déjà 1.3 x 105 ufc de probiotique/g MS. Après sevrage, la concentration de B. cereus augmentait sensiblement (Taras et al., 2005). Le probiotique a été retrouvé dans tous les segments intestinaux des porcelets entre 14 et 56 jours.
Pour étudier les modifications de la flore intestinale dominante dans nos essais, les techniques DGGE (denaturing gradient gel electrophoresis) et de construction d?indices de similarité basés sur des extraits d?ADN intestinaux ont été appliquées. Une PCR avec amorces spécifiques pour les bactéries totales amplifiant la région V6 à V8 de l?ADNr16s a été pratiquée. Pour la DGGE ultérieure, un gradient linéaire dénaturant de l?urée et du formamide a été réalisé en gels de polyacrylamide. Les amplificateurs PCR ont été disposés en lignes de gels uniques et une électrophorèse a été conduite pendant 16h à 85V. Les modèles de bandes DGGE ont ensuite été analysés pour déterminer les modifications par rapport à la population microbienne prédominante (l?index de similarité de Soerensen). Il était observé que les modèles de bandes provenant du colon de porcelets ayant reçu de l?aliment supplémenté en E. faecium ou B. cereus var. toyoi se rassemblaient en un seul groupe (surtout chez les jeunes porcelets), alors que les modèles de bandes des animaux non supplémentés présentaient plus de similarité entre eux qu?avec ceux des animaux ayant reçu un probiotique. Il en a été conclu que la communauté bactérienne de l?intestin des porcelets ayant reçu un probiotique avait été modifiée (Taras et al., 2007).
De plus, les porcelets du groupe témoin hébergeaient sept des neufs sérogroupes d?E. coli trouvés aussi dans les échantillons de fèces des truies, traduisant la contamination des truies aux porcelets. A l?inverse, avec le même nombre de porcelets testés seulement deux des neuf sérogroupes associés à ce pathogène ont été isolés dans les échantillons prélevés sur les porcelets ayant reçu la supplémentation B. cereus var. toyoi (Scharek et al., 2007a). Ceci peut être interprété en relation avec la fréquence des diarrhées en post-sevrage dans cet essai. Durant l?essai une forte prévalence de fèces liquides a été observée, avec un maximum dans la deuxième semaine après le sevrage. La supplémentation avec B. cereus var. toyoi a engendré une réduction de l?incidence des fèces liquides et de la diarrhée en post-sevrage de 38% et 59%, respectivement (p<0.001; Taras et al., 2005).
Comme le statut immunologique du porcelet est primordial pour le développement d?une maladie, des échantillons de tissus de jéjunum et de plaques de Peyer ont été prélevés pour le comptage des populations de lymphocytes intraépithéliaux par fluorescence microscopique et cytométrie en flux (Scharek et al., 2007a). Avec les deux méthodes le nombre moyen de leucocytes tendait à être plus élevé, la population de cellules T CD3+/CD8+ intraépithéliaux était significativement accrue (p≤0.05), et le nombre de cellules T γδ tendait à être plus important dans l?épithélium intestinal (p<0.1) dans le groupe probiotique au moment du sevrage des porcelets (28 jours). Le fait que la population de cellules T CD8+ dans la muqueuse intestinale ait été modifiée dès 28 jours indique que l?influence de la supplémentation avec B. cereus var. toyoi sur le système immunitaire intestinal était déjà initiée avant le sevrage, observation corroborée par les modifications de la microflore intestinale mises en évidence chez les jeunes porcelets sous la mère. Le traitement a aussi eu une incidence sur les lymphocytes de la Lamina propria. Bacillus cereus var. toyoi a augmenté significativement le nombre de lymphocytes CD25+ et de cellules T γδ dans le groupe probiotique en post-sevrage (p<0.05), ce qui peut indiquer une stimulation de l?immunité. L?augmentation du nombre de lymphocytes intraépithéliaux CD3+/CD8+ et de cellules T γδ dans la muqueuse de la Lamina propria peut être interprétée comme une accélération du développement du système immunitaire intestinal. Aucune différence n?a en revanche été observée pour les populations de cellules CD4, CD8 ou double positives CD4/CD8 dans les plaques de Peyer distales (Scharek et al., 2007a). La supplémentation de l?aliment par B. cereus var. toyoi a aussi engendré un accroissement de la sécrétion intestinale d?IgA chez les truies et les porcelets (p<0.05). Cet effet peut être relié à une défense mucosale plus efficace qui se traduit ensuite par une production d?IgG plus faible par les porcelets après le sevrage (Scharek et al., 2007b). Il semble donc que la stimulation immunitaire observée chez les porcelets du groupe probiotique ait été déclenchée par des antigènes microbiens. Cependant, B. cereus var. toyoi favorise des modifications de la composition de la flore intestinale chez le porc (voir ci-dessus). Compte-tenu de la complexité de la flore microbienne, il ne peut donc pas être exclu que B. cereus var. toyoi influe sur d?autres populations microbiennes qui pourraient finalement être les responsables de la modulation immunitaire mise en évidence.
Plus globalement, la supplémentation de l?aliment avec B. cereus var. toyoi s?est traduite par une modification de la communauté microbienne intestinale et une immunomodulation, qui a très probablement contribué à une augmentation non significative du gain de poids quotidien d?environ 11% chez les porcelets (p>0.05) et à une amélioration hautement significative de l?efficacité alimentaire de 8% (p<0.01; Taras et al., 2005). Ce résultat se situe tout à fait dans la plage de modification des performances de croissance qui est décrite dans une synthèse de 49 publications sur les probiotiques en porc entre 1973 et 2007, qui couvre 11 espèces bactériennes différentes avec plusieurs souches différentes (Simon et al., 2007). Si l?on focalise sur le porcelet, pour lequel les données compilées dans la littérature sont assez comparables, la modification relative (probiotique vs. groupe témoin) du gain moyen quotidien (GMQ) des porcelets en post-sevrage varie de -8% à +24% (médiane : +5.5%), mais des écarts positifs significatifs sont notés dans seulement 14 essais sur les 40 analysés au total. La corrélation négative du GMQ des groupes témoins avec la différence de GMQ relative observée dans les groupes probiotique donne l?impression que qu?une amélioration significative du GMQ par les probiotiques est de plus en plus improbable lorsque le GMQ augmente dans le groupe témoin. On peut aussi noter que lorsque le GMQ augmente dans le groupe témoin l?amplitude de la réponse du probiotique décroît, ce qui pourrait indiquer que les probiotiques fonctionnent de manière plus efficiente lorsqu?ils sont utilisés précocement chez les jeunes porcelets, à un stade encore peu avancé de développement de leur population microbienne intestinale.
Ces résultats montrent que les probiotiques n?agissent pas comme une solution alternative aux antibiotiques facteurs de croissance, mais qu?ils contribuent à produire des porcelets plus sains et plus vigoureux, surtout lorsqu?ils sont associés à d?autres solutions d?ordre technique ou nutritionnel. Ce sont des facteurs de sécurité potentiels pour réduire l?incidence des diarrhées en post-sevrage et la charge de bactéries pathogènes. Les bénéfices principaux à attendre pourraient ne pas provenir seulement de l?amélioration des performances, mais aussi découler de l?allégement des interventions vétérinaires, de l?amélioration de la sécurité hygiénique des produits et du bien-être des animaux.