Note publique d'information : L’objectif de cette thèse est d’encapsuler dans une matrice polyosidique des probiotiques
sous forme de biofilm en utilisant comme modèle Lactobacillus paracasei ATCC334. La
matrice d’encapsulation (billes) est obtenue par gélification ionique d’une pectine
amidée et faiblement méthylée en présence d’ions calcium. Nous avons remarqué que
le réseau de pectine dans ces billes d’un diamètre d’environ 500 µm permet la formation
de microcolonies sphériques (biofilm-like) avec une taille de 25 µm de diamètre. Une
augmentation de la concentration bactérienne de L. paracasei ATCC334 de 3 Log d’UFC
après 24 h de croissance des bactéries immobilisées est observée pour atteindre au
sein de ces billes une concentration supérieure à 10 Log d’UFC/g humide. Nous avons
également noté une distribution homogène des microcolonies dans les billes et une
organisation structurée des bactéries au sein des microcolonies. En effet, une adhésion
des bactéries à la matrice pectine est observée ainsi que la présence de substances
polymériques permettant de lier les bactéries les unes aux autres. Les résultats suggèrent
donc des phénomènes d’interaction entre le réseau formé par la pectine et les bactéries
dans les billes. Nous avons montré que L. paracasei ATCC334 formulée en biofilm dans
ces billes de pectine présente une résistance accrue à un stress gastrique (pH 2)
et au séchage par lyophilisation. La capacité d’adhésion des bactéries formulées à
des cellules épithéliales est conservée et la pectine semble stimuler cette adhésion
aux cellules de l’hôte. Des résultats in-vivo utilisant un modèle murin d’inflammation
intestinale montrent que les biofilms de L. paracasei ATCC334 sont libérés au niveau
intestinal où ils s’implantent notamment dans le côlon. Des microcolonies de tailles
approchant les 20 µm sont retrouvées au niveau du côlon suggérant que les billes de
pectine ont libéré les bactéries sous forme de biofilm. Par ailleurs, l’administration
aux souris de la formulation à base de pectine avec des biofilms de probiotiques a
entrainé chez les souris ayant reçu un traitement DSS (une molécule capable de déclencher
une inflammation intestinale) : une perte de poids moindre, un état de santé général
amélioré, une muqueuse colique moins altérée ainsi qu’une diminution de la réponse
inflammatoire.
Note publique d'information : The aim of this thesis is to encapsulate biofilm probiotics in a polysaccharide matrix
using Lactobacillus paracasei ATCC334 as a model. The encapsulation matrix (beads)
is obtained by the ionotropic gelation of amidated low-methoxylated pectin with calcium
ions. We noticed that the pectin network in these beads with a diameter of approximately
500 microns, allow the formation of spherical microcolonies (biofilm-like) with a
diameter of 25 microns. An increase of 3 Log CFU in the bacterial concentration of
L. paracasei ATCC334 is observed after 24 hours of growth of the immobilized bacteria,
while the observed concentration in these beads reaches more than 10 Log of CFU/g
wet. We also noticed that the microcolonies within the beads are homogeneously distributed
and the bacteria within the microcolonies are well structured. Moreover, a bacterial
adhesion to the pectin matrix is observed as well as the presence of polymeric substances
that bind the bacteria to each other. Our results suggest that interaction phenomenon
may take place between pectin network and bacteria within beads. We also showed that
biofilms of L. paracasei ATCC334 formulated in these pectin beads exhibit increased
resistance to the gastric stress (pH 2) and to the freeze-drying process. In addition,
the adhesion capacity of the formulated bacteria to epithelial cells is conserved
and pectin seems to stimulate this adhesion to host cells. In-vivo results using a
murine model presenting intestinal inflammation showed that L. paracasei ATCC334 biofilms
are released in the intestinal level and are specifically implanted in the colon.
Moreover, microcolonies of sizes approaching 20 μm are found in the colon suggesting
that the bacteria are released in their biofilm form. In addition, the administration
of pectinate beads containing probiotic biofilms to mice which have received a DSS
treatment (inducing intestinal inflammation) resulted in: less weight loss of mice,
improved their overall health status, less injured colonic mucosa and a decrease in
the inflammatory response.
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