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Recherche sur les effets antimicrobiens des oligosaccharides du lait maternel

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Dans une récente revue publiée dans la revue Opinion actuelle en biologie chimiqueles chercheurs ont discuté des dernières avancées dans les propriétés antimicrobiennes du lait maternel.

Examen: Avancées récentes sur l’activité antimicrobienne des oligosaccharides du lait maternel. Crédit d’image : HTeam / Shutterstock

Arrière plan

Le lait maternel humain est la seule source nutritionnelle recommandée pendant les premiers mois de la vie d’un nouveau-né. Cependant, à l’échelle mondiale, seuls 40 % des nourrissons de moins de six mois reçoivent du lait maternel comme seule source alimentaire. De multiples facteurs contribuent au taux d’allaitement observé, tels que les complications métaboliques chez le nouveau-né, les complications de santé maternelle empêchant la lactation ou l’allaitement en toute sécurité, et un soutien inadéquat aux mères.

Le lait maternel se compose de plusieurs molécules antimicrobiennes, anti-inflammatoires et immunomodulatrices, qui aident à réduire la morbidité infantile, à établir le microbiome et à faciliter le développement psychomoteur et cognitif. Les nourrissons deviennent sensibles aux problèmes de santé en l’absence de lait maternel. Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné l’activité antimicrobienne des oligosaccharides du lait maternel (HMO).

Les HMO varient en composition

Structurellement, les HMO contiennent cinq pyranoses – le D-glucose, le D-galactose, la DN-acétylglucosamine, l’acide N-acétylneuraminique et le L-fucose. Chaque oligosaccharide contient du lactose à l’extrémité réductrice. Jusqu’à présent, 200 HMO uniques incorporant 3 à 22 monosaccharides ont été caractérisés. La composition des HMO est variable selon les mères et change tout au long de la lactation. La concentration des HMO au cours des lactations varie de 5 g/L à 25 g/L.

La composition du lait maternel change selon les besoins physiologiques du nourrisson. Le premier lait (colostrum) est produit après l’accouchement jusqu’à sept jours. Il est presque non nutritif et aide principalement à établir l’immunité. À la quatrième semaine, le régime néonatal comprend du lait maternel mature. Les HMO atteignent des concentrations maximales au cours de cette phase précoce. Bien que les mères dépensent environ 300 à 500 calories pour synthétiser les HMO, ils ne sont pas métabolisés et sont plutôt utilisés pour les bactéries commensales comme source de carbone.

Le microbiome intestinal des nouveau-nés non allaités est différent de celui des nouveau-nés allaités. Les enfants nourris au lait maternisé présentent une plus grande diversité de microbiote, tandis que ceux allaités ont un microbiote dominé par le probiotique Bifidobactérie. En fin de lactation, Bacteroides dominent le microbiome.

Activité antibactérienne des HMO

Streptococcus agalactieun groupe B Streptocoque (GBS) et un agent pathogène à Gram positif, colonise le tractus vaginal d’environ 15 à 30 % des femmes en bonne santé. Il pourrait être transmis verticalement et provoquer une méningite et une septicémie néonatales. Les pays occidentaux ont élaboré des stratégies pour prévenir sa transmission en mettant en place un dépistage prénatal du SGB, suivi d’une prophylaxie antibiotique.

Bactéries à Gram positif Streptococcus agalactiae.  Crédit d'image : Kateryna Kon/ShutterstockBactéries à Gram positif Streptococcus agalactiae. Crédit d’image : Kateryna Kon/Shutterstock

Bien que les taux d’apparition précoce de l’infection à SGB soient réduits avec cette approche, il n’existe pas de traitement prophylactique ou curatif pour la maladie d’apparition tardive. Comme alternative, les chercheurs ont exploré les propriétés antimicrobiennes des HMO contre le SGB. Une étude a soutenu l’activité antimicrobienne des HMO contre le SGB et a noté que le traitement avec des HMO hétérogènes n’avait pas affecté la composition du microbiote vaginal, quelle que soit l’infection à SGB.

Les HMO inhibent la formation de biofilm

Les biofilms bactériens sont des agrégats cellulaires enfermés dans une matrice extracellulaire dynamique et rigide (ECM), qui aident les microbes à se coordonner dans une communauté. L’ECM confère une protection contre les antibiotiques, conduisant à une tolérance aux antibiotiques souvent associée à la résistance aux antimicrobiens (RAM). Les HMO agissent comme des leurres récepteurs pour inhiber la fixation des agents pathogènes aux surfaces muqueuses. Staphylococcus aureus colonise la peau et le nasopharynx de 30% de la population.

C’est un agent pathogène opportuniste qui se présente généralement de manière asymptomatique mais qui est responsable de plusieurs manifestations cliniques une fois qu’il a établi sa pathogénicité. Ces bactéries sont connues pour produire des biofilms. Les auteurs de l’étude ont déjà signalé l’utilisation de HMO pour perturber l’attachement bactérien aux surfaces abiotiques et biotiques. Ils ont rapporté que les HMO pouvaient significativement inhiber la formation de S. aureus biofilms.

De plus, les HMO synthétiquement modifiés ont démontré un effet inhibiteur accru sur la formation de biofilm. Une autre étude a observé une viabilité réduite des cellules bactériennes dans S. aureus biofilms, évocateurs de mort cellulaire. Entéropathogène Escherichia coli (EPEC) est un groupe de E. coli sérotypes et contaminants connus de l’eau et des aliments.

L’EPEC se fixe à l’épithélium intestinal et forme des colonies distinctes. Dans une étude, les chercheurs ont découvert que in vitro la supplémentation en HMO des milieux de culture a considérablement réduit l’attachement de l’EPEC. Acinetobacter baumannii, une espèce gram-négative, est largement connue pour sa résistance multi-médicamenteuse (MDR). A. baumannii les infections surviennent dans les unités de soins intensifs (USI), où les patients sont immunodéprimés.

A. baumannii provoque une pneumonie acquise par ventilateur (PAV), où les infections sont acquises à partir de ses biofilms sur l’équipement de ventilation. Les auteurs de l’étude ont étudié l’applicabilité des HMO contre ce pathogène isolé de divers sites anatomiques. Ils ont constaté que les HMO perturbaient la formation de A. baumannii biofilms et ont noté des réductions significatives de la formation de biofilms pour tous les isolats testés.

Remarques finales

Compte tenu du défi croissant de la résistance aux antimicrobiens pour les soins de santé publique, les chercheurs ont exploré des alternatives d’options thérapeutiques, notamment les HMO et d’autres glycosides d’origine humaine. Par exemple, les HMO pourraient être exploités pour leurs puissantes propriétés antimicrobiennes et anti-biofilm contre les bactéries gram-positives et gram-négatives, y compris les agents pathogènes ESKAPE A. baumannii et S. aureus.

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