Quels sont les effets des probiotiques sur l’immunité ?

Les probiotiques sont souvent présentés comme étant de bonnes bactéries qui améliorent nos défenses immunitaires.

Pour prévenir et empêcher des infections bactériennes et virales, la médecine moderne propose différentes méthodes, comme des vaccins et des médicaments, antibiotiques et antiviraux. Mais certains, à la recherche de méthodes plus naturelles, se tournent vers les probiotiques. Ils agiraient en modifiant la composition de notre microbiote intestinal, qui joue un rôle important dans l’immunité.

Mais comment les souches probiotiques interagissent-elles avec notre système immunitaire ? Nous étudierons dans cet article comment les souches probiotiques peuvent  nous aider à mieux nous défendre contre des agents infectieux.

Effets sur l’immunité innée et acquise

Notre système immunitaire s’appuie sur deux grands types de mécanismes :

• l’immunité innée, qui n’est pas spécifique du virus ou de la bactérie qui nous attaque. Elle utilise par exemple la phagocytose réalisée par les macrophages et d’autres cellules : ainsi, un macrophage va « manger » une bactérie pathogène,
• l’immunité acquise, spécifique d’un agent microbien, qui fait intervenir les lymphocytes. L’immunité acquise passe par exemple par la production d’anticorps dirigés contre l’agent infectieux.

Les bactéries naturellement présentes dans notre flore intestinale participent à nous protéger d’agents pathogènes en agissant à la fois sur l’immunité acquise et sur l’immunité innée. Voici comment.

Comment notre microbiote nous protège-t-il des infections bactériennes ?

Tout d’abord, les « bonnes bactéries », dont font partie les probiotiques, entrent en compétition avec les bactéries pathogènes. En occupant la place, en utilisant les mêmes sources de nourriture que les bactéries nocives et en les empêchant de proliférer, les bactéries « amies » nous protègent d’infections.

Par exemple, des souches comme Lactobacillus rhamnosus GG et Lactobacillus plantarum inhibent la fixation de bactéries Escherichia coli pathogènes dans les voies gastro-intestinales.

Les bactéries probiotiques adhèrent aux cellules épithéliales grâce aux récepteurs de type Toll présents à la surface de ces cellules. Cette interaction entre souches probiotiques et cellules épithéliales conduit à la production de cytokines, comme l’interleukine-6, qui jouent un rôle important dans la réponse immunitaire. On a beaucoup entendu parler d’eux dans le cadre des “orages de cytokines” liés à l’infection au Covid-19.

Ainsi, l’administration de probiotiques peut augmenter l’expression de récepteurs de type Toll chez des cellules impliquées dans la réponse immunitaire innée, comme les macrophages. Ces récepteurs se lient à des molécules microbiennes, et activent des voies de signalisation qui vont modifier l’expression de gènes, comme ceux des cytokines. La libération de cytokines permet de recruter des macrophages et d’amplifier la réponse immunitaire.

Par conséquent, les probiotiques prennent la place des bactéries pathogènes et modulent l’activité des cellules du système immunitaire. Mais ce ne sont pas les seuls mécanismes de défense sur lesquels ils interviennent : ces bonnes bactéries nous protègent des pathogènes grâce à des molécules antimicrobiennes et en améliorant la fonction barrière de l’intestin.

Les probiotiques produisent des molécules antimicrobiennes

Les bactéries produisent des bactériocines, des molécules qui tuent d’autres espèces bactériennes. Les bactériocines sont intéressantes pour l’agroalimentaire, car elles peuvent éliminer des bactéries responsables d’intoxications alimentaires comme la Listeria.

Voici des exemples de bactériocines produites par des probiotiques :

• la lactacine B de Lactobacillus acidophilus
• la plantaricine de Lactobacillus plantarum
• la nisine de Lactococcus lactis. La nisine est un peptide employé comme conservateur dans les aliments sous l’appellation E234.

Les acides produits par les probiotiques, comme l’acide lactique et l’acide acétique, peuvent aussi ralentir la croissance de pathogènes.

Les probiotiques diminuent la perméabilité intestinale

Les probiotiques agiraient également en renforçant la fonction barrière de l’intestin. Les cellules épithéliales de l’intestin sont comme « collées les unes aux autres », grâce à des jonctions serrées, qui permettent une bonne séparation entre la lumière intestinale et le milieu intérieur.

Voici ce qui se passe à ce niveau :

1. Des cellules spécialisées (les cellules calciformes) sécrètent un mucus qui forme une couche visqueuse et imperméable. Les probiotiques augmentent le nombre de cellules caliciformes, ce qui renforce le mucus et donc la fonction barrière de l’intestin. Certains lactobacilles augmentent l’expression des gènes de mucines, des protéines présentes dans le mucus.
2. Les cellules de Paneth sécrètent des molécules antimicrobiennes, comme le lysozyme et des défensines. Chez la souris, la prise de probiotiques augmente le nombre de cellules de Paneth et l’activité antimicrobienne des fluides intestinaux.
3. En plus de sécréter du mucus dans l’intestin, l’organisme produit également des IgA (immunoglobulines A) sécrétoires dans la lumière intestinale. Les IgA sécrétoires sont des anticorps réactifs qui font partie de la première ligne de défense  au niveau des muqueuses. Or l’administration de probiotiques augmente le nombre de cellules sécrétrices d’IgA dans l’intestin.
4. Les probiotiques agissent également sur les cellules de l’immunité, en modulant la maturation des lymphocytes et la prolifération des macrophages. Ils agissent donc à la fois sur la réponse immunitaire innée et la réponse acquise. Par ces mécanismes, ils nous protègent aussi contre des infections virales.

Les probiotiques aident à prévenir des infections virales

Dans une méta-analyse islandaise parue en 2014, les auteurs ont analysé 33 études sur l’utilisation de probiotiques contre des infections respiratoires virales. Dans 28 essais cliniques, les probiotiques avaient un effet bénéfique.

D’après les auteurs, les probiotiques agissaient directement en interagissant avec les virus, mais aussi en stimulant le système immunitaire. Les probiotiques apportent des molécules qui stimulent l’immunité comme l’acide lipoteichoïque, du peptidoglycane, des acides nucléiques, qui se lient à des récepteurs de type Toll.

Des expériences au laboratoire, sur des cellules ou des animaux, montrent que des probiotiques protègent d’infections virales en stimulant la réponse de cellules épithéliales des voies respiratoires ou de l’intestin, ou de cellules immunitaires.

Par exemple, l’ingestion orale de souches de lactobacilles et de bifidobactéries stimule la production de cytokines dans les poumons et dans le sérum. Chez la souris, des probiotiques introduits par la voie nasale protègent d’infections respiratoires en stimulant la réponse immunitaire innée  des cellules épithéliales respiratoires.

Des études chez l’animal indiquent également que des lactobacilles et des bifidobactéries protègent d’infections virales respiratoires en induisant la synthèse d’anticorps spécifiques de virus. 

L’exemple de Lactococcus lactis pour stimuler l’immunité

Pour mieux comprendre ce que peut faire une souche probiotique, penchons-nous sur un exemple avec la souche Lactococcus lactis. Chez des personnes en bonne santé, cette bactérie active les cellules dendritiques plasmacytoïdes, ou pDC. A quoi servent ces cellules ?

D’après un article paru dans le Journal du CNRS :

« Les pDC interviennent en première ligne lors d’une infection. Elles patrouillent un peu partout dans notre corps via le sang. Et, dès qu’elles détectent un virus ou une bactérie (via des molécules spéciales à leur surface : les récepteurs Toll-Like), elles déversent dans le sang de très grandes quantités d’une molécule antivirale très puissante : l’interféron (IFN). Vital, l’IFN contribue à inhiber la prolifération des microbes dans les cellules. »

Kheira Bettayeb, CNRS

En conclusion, les probiotiques interagissent avec les cellules de l’intestin et influencent notre immunité grâce à différents mécanismes : 

• ils modulent l’activité des cellules du système immunitaire qui réalisent la phagocytose comme les macrophages
• ils influencent la sécrétion d’anticorps et de cytokines, 
• ils améliorent la fonction barrière de l’intestin 
• ils entrent en compétition avec les bactéries pathogènes dans le système digestif.

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Références :

1. Sincholle. Le nouveau guide des probiotiques. Editions Thierry Souccar. 2018.
2. Galdeano et al. Beneficial Effects of Probiotic Consumption on the Immune System. Annals of Nutrition and Metabolism. 2019.
3. Maldonado Galdeano et Perdigón. The Probiotic Bacterium Lactobacillus casei Induces Activation of the Gut Mucosal Immune System through Innate Immunity. Clinical and Vaccine Immunology. 2006.
4. Institut français de l’éducation. La famille des TLR chez les mammifères. Plateforme ACCES. 2017.
5. Dortu et Thonart. Les bactériocines des bactéries lactiques : caractéristiques et intérêts pour la bioconservation des produits alimentaires. Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 2009.
6. Cazorla et al. Oral Administration of Probiotics Increases Paneth Cells and Intestinal Antimicrobial Activity. Front Microbiol. 2018. 
7. Bouvet. Complexité de la première barrière de défense immunitaire dans les muqueuses. Médecine/Sciences. 1999.
8. Lehtoranta et al. Probiotics in respiratory virus infections. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2014.
9. Bettayeb. Les cellules pDC : un nouvel eldorado pour la médecine. Le Journal du CNRS. 2014.
10. Kanauchi et al. Probiotics and Paraprobiotics in Viral Infection: Clinical Application and Effects on the Innate and Acquired Immune Systems. Curr Pharm Des. 2018.