Les algues vertes, l`alternative aux antibiotiques qui stimule la

Date : 01 JUIN 16
Pays : France
Périodicité : Mensuel
Page de l'article : p.52-55
Journaliste : Mustapha Berri /
Pi Nyvall Collen
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Biotechnoloqie rn
Les algues vertes, l'alternative
aux antibiotiques qui stimule
la réponse immunitaire
I
es antibiotiques ont été
longtemps utilisés dans les
élevages comme facteurs
de croissance pour protéger les
animaux contre les agents patho-
gènes. Cependant, des directives
européennes ont été adoptées en
vue de mettre en place des pro-
ductions durables sans adjonction
d'antibiotiques (I). Il est donc
important de disposer de stratégies
prophylactiques alternatives effi-
caces pour améliorer la résistance
des animaux aux infections.
FILIERE DU FUTUR
La filière des algues marines
suscite un intérêt croissant de
par la qualité nutritionnelle ct la
richesse en molécules bioaetives
de ces organismes, eucaryotes pour
la plupart et procaryotes dans le
cas des cyanobactéries. Les algues
peuvent être soit unicellulaires
(microalgues), soit multicellulaires
(macroalgues). Ces dernières sont
divisées en trois lignées évolutives :
les algues vertes, les algues rouges
et les algues brunes. Leur diffé-
rence d'évolution leurs confère
une très grande diversité, à la fois
phénolypique - leur taille varie dc
quèlques millimètres à 70 mètres -
et métabolique.
Les macroalgues renferment une
richesse de molécules diverses et
spécifiques. Du point de vue de
leur composition, la plupart d'entre
elles sont constituées de glucides
dits « pariétaux*1 » - essentiel-
lement des polysaccharides -, de
protéines, de minéraux de nature
infiniment variée, de lipides,
*' Qui ferment leur enveloppe externe
Dans le cadre d'un
partenariat avec
le groupe Olmix, des
chercheurs de Mnra ont
montré qu'un extrait
d'algues vertes inhibe
in vitro la croissance
de bactéries pathogènes
et stimule la production
de médiateurs de
l'immunité par des
cellules épithéliales
intestinales.
Prometteurs, ces
résultats préliminaires
montrent qu'une telle
préparation pourrait
être utilisée dans
l'alimentation des
animaux d'élevage pour
améliorer leur robustesse
face aux infections et
ainsi réduire l'utilisation
des antibiotiques.
Mustapha Berri1
et Pi Nyvall eolien2
'UMR 1282 lifec! ologic
et sante publique,
Inra Universite rie tours,
Nouzi y
20lmix
Brerian
de vitamines et dc pigments. La
nature des polysaccharides sul-
fatés marins (PSM) qui constituent
les parois cellulaires varie selon
la famille d'algues considérée.
Ce sont majoritairement des algi-
nates dans les algues brunes, des
carraghénanes et des agars dans
les algues rouges, et des ulvanes
dans les algues vertes. Leur contri-
bution s'étend entre 4 °/o et 76 °/o
du poids sec (2).
La particularité des PSM réside
dans leur complexité : ils peuvent
ètre ramifiés, par opposition aux
polysaccharides linéaires comme
la cellulose. Ils sont constitués
d'unités saccharidiques variées
(acides uroniques, xylose, fucose),
contrairement aux homo-poly-
saccharides comme l'amidon,
qui est constitué uniquement
de glucose. De plus, ils peuvent
contenir des glucides rares, du
rhamnose par exemple. Enfin,
certains de leurs glucides peuvent
être sulfatés, une caractéristique
essentielle pour leur activité bio-
logique. L'ensemble de ces para-
mètres indique une similitude
phylogénique avec les polysaccha-
rides du règne animal, l'héparine
notamment. Ce qui explique leurs
activités biologiques uniques pour
des organismes photosynthétiques.
Par ailleurs, les PSM présentent
une très grande variabilité de
fonctions et de structures selon la
nature des glucides qui les com-
posent, de la répétition des motifs
oligosaccharidiques dans le poly-
saccharide, de la nature de leurs
liaisons oligosaccharidiques, de
leur niveau de ramification, de
leur poids moléculaire ou encore
de leur degré de sulfatation. De
nombreux PSM ayant des activités
biologiques distinctes peuvent ainsi

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«N
Preparation de MSP,
un extrait d'algues aux
propriétés antimicrobiennes
et immunomodulatrice
être trouvés dans les macroalgues.
Des publications dc plus en plus
nombreuses mettent en avant les
propriétés biologiques uniques de ces
polysacchandes (ann-infectieuses,
antioxydantes, antithrobiques,
modulatnces de la réponse immu-
nitaire ), qui trouvent dcs applica-
tions dans les domaines de la santé
animale, végétale et humaine (3).
UN RSM À LESSAI
Dans le cadre d'un partenariat
de recherche entre le groupe
Olmix et l'Inra Centre Val de
Loire, un PSM de faible poids
moléculaire A été préparé a
partir de l'algue verte Viva armo-
ricana, récoltée en Bretagne.
Cet extrait, sobrement nommé
« MSP » - pour Marine Sulfated
Polysacchandes, la version anglo-
phone de PSM -, a eté testé in
vitro pour évaluer son activité
antimicrobienne vis-à-vis d'un
large panel dc souches d'agents
pathogènes isolés chez des ani-
maux d'élevage. Par ailleurs, la
slimuldtion des médialeurs de
la réponse immunitaire au niveau
intestinal de l'hôte a ete évaluée
en utilisant des cellules IFEC I*2,
une lignée cellulaire épithehale
intestinale porcine (4) Utilisé
comme additif alimentaire, Ic MSP
pourrait constituer une nouvelle
stratégie prophylactique pour
*2 Intestinal Porcine Lpithdial Ce/ft
améliorer la santé des animaux
d'élevage et permettre ainsi de
reduire l'utilisation d'antibiotiques,
face auxquels les agents patho-
gènes opposent de plus en plus
de résistance.
Des algues vertes du genre Ulva
sp. ont été collectées sur la plage
bretonne de Plestm-les-Greves,
en juin 2012. L'extrait initial de
MSP contenait 30,6 °/o dc cendres
correspondant a la matiere miné-
rale et 69,4 D/o de matière organi-
que, composee principalement
de carbohydnites et de protéines.
Une etape d'ultraflltration, visant
à éliminer les sels, a permis d'amé-
liorer la teneur en sucres, dont
Composition
Globale (%)
Cendres
Sucres neutres
Protéines
Acides uroniques
Groupes sulfates
Sucres (%)
Arabmose
Galactose
Glucose
Xylose
Manose
Rhamnose
Acide glucuronique
Composition élémentaire (%)
e
r H
[ N
o
ri
Poids moléculaire
Pm (Da)
Mn (Da)
lp(Mw/Mn)
Extrait brut MSP •
30,6 ± 0,1
11,6 ± 1,6
7,3 ± 1,1
12,2 ±3,5
3,6 ± 1,5
n.d.
n?d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
20,58+ 0,03
4,44 ± 0,02
1,62 ±0,11
39,06 ± 0,10
3,69 ± 0,03
n.d.
n.d.
,
n.d.
Composition de l'extrait MSP
tes valeurs sont exprimées
en % du poids sec
Pm poids moléculaire en masse ,
Da Dalton ,
Pn • poids moléculaire en fonction
du nombre de chaînes ,
Ip (=Pm/Pn) indice de polydispercite,
donne un aperçu de l'hétérogénéité
d'un échantillon dont toutes
les molecules ont la même taille

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Sensibilité des bactenes
au MSP évaluée par
les valeurs de la GMI
Numero
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31
3,
33
_
34
35
36
37
38
39
40
41
42
Souches
Pasteurella multocida subsp septica
P multocida subsp gallicida
Manheimia hœmolytica
P multocida
P multocida subsp multocida
M hœmolytica
Erysipelothrix rhusiopathiae
Staphy/ococcus aureus
5 aureus
S aureus
5 aureus
Streptococcus suis
Enteroccocus cecorum
Staphylococcus chromogenes
Streptococcus dysgalactia;
S dysgalactice
S dysgalactiœ
S dysgalactia;
Corynebactenum bovis
Trueperel/a pyogenes
Bordetella bronchiseptica
Listeria monocytogenes
L monocytogenes
L monocytogenes
Streptococcus ubens
S ubens
Klebsiella pneumoniae
Serratia morcescens
Salmonella ssr Entent/dis
S ser Typhimunum
S serHadar
S ser tnf arius
S serVirchow
Escherichia coll 02
E coll Or
E coll CS31A
E coll K99
E coll K85
E coll Fl 7
E coll K88 lf 4)
E coll 078K80
E coll 078K80
GMI (mg/mL)
0156
0391
0391
I 56
3,125
3,125
3,125
3125
3,125
3125
3125
625
25
50
50
50
50
50
50
^_!°Ll
>50
>50
>50
>50
>50
>50
>50
>50
>50
> 50
> 50
F
>50
>50
>50
>50
>50
>50
>50
>50
>50
>50
>50
I inalyse a montre la presence de
residus de rhamnose, de xylose
d acide glucuroniquc, ainsi que
dc groupes sulfates une carac-
téristique des polysacchandes
isoles des algues vertes ulvanes
(tableau p 51)
MSP INHIBE
LA CROISSANCE
DES BACTERIES
PATHOGENES .
lactivite antimicrobicnnc dc
I extrait MSP a ete étudiée contre
42 souches bactériennes Gram-
posirives et Gram négatives (tableau
ci-contre) isolees a partir de prèle
vements biologiques d animaux
d élevage infectes entre 2007 et
2014 dans les regions Centre,
Bretagne et pays de Loire (4) Cette
activite a ete déterminée par un
systeme d inoculation multipomt
- dans de la gélose et a différentes
concentrations - qui permettait de
tester ?0 souches en même temps
La sensibilité des bactéries d
I extrait a, elle, ete évaluée par la
détermination de la concentration
minimale inhibitnce (CMT), définie
comme la concentration la plus
faible nécessaire pour inhiber
totalement la croissance des micro-
organismes testes apres 24 heures
d incubation
I es resultats obtenus dans cette
etude ont révèle que le MSP est
capable d inhiber sélectivement la
croissance des micro-organismes
testes avec des valeurs de CMI
variant de O 156 a 50 mg/ml
(tableau p 51) Les bactenes Gram
positives tout comme les bactenes
Gram-negatives ont ete sensibles
a I action du polysacchande
Pasteurella multocida Staphy-
lococcus aureus, Mannheimia
hœmolytica Erysipelothrvc rhusio
pathiœ Streptococcus suis et les
souches d Enterococcus cecorum
se sont révélées etre les bactenes
les plus sensibles a I exposition
au MSP Laction de ce dernier est
cependant différente entre des
espèces appartenant au même genre
bactcncn Streptococcus chromo
genes, S ubens et S dysglacttœ y
sont en effet moins sensibles que
S suis Par ailleurs le MSP semble
présenter une activite antibacte-
nenne limitée vis a vis des bactenes
des genres Salmondla et listeria
ainsi que d Escherichia coll
AI inverse les resultats obtenus
in vitro dans cette etude montrent
que le MSP inhibe la croissance

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•""•'"e^fn
TNFa
IL1a
IL8
CCL20
IL6
ILIa
IL12p40
TGFp
PPARY
IL12p35
mo
CCL25
CCL28
TLR2
TLR4
^^Mf~J™8™l>TCgîe!*i'Spressîon
82,63 ±1579
22 96 ±3,1 6
313,53 ±47 54
159,44 + 4252
30,58 ± 7,03
4,92 ± 1,63
3 88 ± 0,66
4,83 ± 0,66
3,71 ± 0,78
4,19 ± 0,63
2,54 ± 0,61
6,20 ± 2,47
3,24+ 1,11
11,29 ± 1,66
3,24 ± 0,54
"**** ISignîffcatMtê "
P < 0,01
P < 0,01
P < 0,01
P < 0,01
P < 0,01
P < 0,01
P < 0,01
P < 0,01
P < 001
NS
NS
NS
NS
P < 0,01
NS
Stimulation in vitro
de l'expression
des médiateurs de
l'immunité intestinale
d'agents pathogènes responsables
de troubles respiratoires, digestifs
et de la reproduction des animaux
de rente conduisant tres fréquem-
ment a des pertes economiques
dans les élevages (5) Le méca-
nisme exact de cette activite anti-
bactcnenne reste cependant encore
inconnu D autres etudes sont,
par conséquent, nécessaires pour
clarifier l'action du MSP
... ET STIMULE
L'EXPRESSION DES
MEDIATEURS DE LA
REPONSE IMMUNITAIRE
PAR DES CELLULES
INTESTINALES
Lactivite biologique de ce PSM
macroalgal a également ete étudiée
en testant sa capacite a stimuler
la réponse immunitaire de l'hôte,
a I aide d un systeme in vitro
de cellules epithclialcs polarisées
d intestin de port (IPtCl) Apres
4 heures de mise en contact de ces
cellules avec I, 0,1 et O OI mg/ml
de MSP, k quantification relative
de I expression de IARN messager
(ARNm) d'un panel dc médiateurs
dc la réponse immunitaire a ete
analysée par RT-qPCR Le traite-
ment des cellules polarisées IFEC I
avec MSP induit la regulation
dcs ARNm d'une large gamme dc
cytokincs telles que l'intcrlcukmc
la (IL la), IL I p, H.6, IL8 et le TNFa
(tableau ci-dessus) Ces resultats
suggèrent que MSP pourrait
activer les cellules épithehales
intestinales pour que celles-ci
produisent des cytokmes de la
réponse immunitaire a mediation
cellulaire, lesquelles vont initier et
amplifier les reponses immunitaires
protectrices de l'hôte et reguler ainsi
I immunité mucosale contre les
agents pathogènes intestinaux (6)
Par ailleurs, I expression de la
chirmokine CCL20 (MIP3a) - dont
I interaction avec son récepteur,
CCR6, est impliquée dans le recru-
tement dc cellules dendntiqucs
des cellules B et T, et dans la regu
lation de I immunité intestinale a
l'homeostasie ou dans des Lundi
lions inflammatoires (7) est
également fortement régulée par
le MSP Celui ci induit également
une accumulation de I ARNm de
TGFfî suggérant que cet extrait
pourrait participer efficacement
a la réponse immunitaire humo-
rale a immunoglobuhnes A et
au processus anti-inflammatoire
dans I intestin (8) Le MSP stimule
aussi I expression de I ARNm de
PPARy, un facteur de transcription
implique a la fois dans I inhibi
ton de I expression des cytokmes
inflammatoires et la différenciation
des cellules du systeme immuni-
taire vers dcs phenotypes anti-
mflammatoircs [9) Ces resultats
in vitro sont comparables a ceux
d etudes précédentes qui ont montre
que les polysacchandcs sulfates
dérives d algues ont une activite
immunomodulatnce capable dc
stimuler la réponse immunitaire
et de contrôler le processus inflam-
matoire (10) Cependant, le récep-
teur reconnu par cet extrait sur la
cellule epithehale intestinale ainsi
que le mécanisme d'action restent
encore a decouvrir.
LA FIN DES
ANTIBIOTIQUES ?
L'ensemble des resultats dc I etude
de I Inra montre que I extrait d algue
verte riche en polysacchandcs
sulfates a une activite contre dcs
agents pathogènes bactériens
rencontres dans les élevages
II a aussi la capacite de stimuler,
in vitro, l'expression des cytokmes
impliquées dans I activatioii, le
recrutement et la migration des
lymphocytes et des cellules den-
dntiques pour moduler la réponse
immunitaire Cet extrait pourrait
donc etre utilise dans l'ahmenta-
tion des animaux d élevage pour
inhiber la croissance de certaines
bactéries pathogènes et stimuler la
réponse immunitaire dcs animaux
hôtes Tres prometteurs, ces resul
tats rn vitro préliminaires doivent
cependant etre confirmes par des
essais in vivo, directement sur
I animal cible Ceci permettra de
s'assurer que I administration de
ces extraits algaux par voie orale
produira des effets bénéfiques, sans
perturbation du fonctionnement
normal du tube digestif, en garan-
tissant une croissance normale des
animaux et leur bien-être Dc telles
methodes d'appoint pourraient
reduire I incidence de situations
nécessitant des approches théra-
peutiques, donc, potentiellement,
I usage d antibiotiques. •
(1) Reglement (CE) n° 1831/2003 du Parlement
europeen et du Cense I du 22 septembre 2003
re stif aux add tifs destines a I al mentation
des an maux
tmyurt com/CE add al™ anim2003
(2) Lahaye M Rob e A (2007)
S/omocromo/ecu/es 8 1765-74
(3) Rioux LE cf al (2007) Carbohydrate
fWymei569 530 7
(4) Be MetalQmeiJAppiPhyail
do 10100WOB11 0160822 7
(5) Economou V Gausia P (2015) Infect on and
Drug Résistances 49 61
(6)05waldlP(2006)l/ctto37 35968
(7) W ll anis IR (2006] Arm WV/todSo 1072 52 61
(8) Stavnezer J fang J (2009) I Immuno! 182,5-7
(9) Tyagi S ct of (2011) J Atlv Pharm Techno!
fies 2 23640
(10) Chen D st al (2008) Rirmirerva
Med SO 177 183