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CKT - Centre de recherche en sciences animales de Deschambault

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Influence de la lactation et de l’alimentation
sur le microbiote et les fonctions immunitaires
du porcelet
Martin Lessard
Centre de Recherche et de Développement de Sherbrooke
Centre de recherche en sciences animales de Deschambault
Assemblée générale d’information – 9 juin 2016
La lactation et l’alimentation influencent le développement du
microbiote intestinal et du système immunitaire
Microbiote
Lactation
Alimentation
Intestinal
Génétique
Défenses naturelles
Immunité
Mise en contexte
• À la naissance, le système immunitaire (SI) est peu
développé et l’intestin est stérile.
• Rapidement après la naissance, l’intestin est colonisé
par différentes populations bactériennes.
• Le colostrum et le lait, en plus de transférer une
immunité passive aux porcelets, contiennent
plusieurs facteurs bioactifs qui ont le potentiel de
promouvoir le développement du SI ainsi que
d’influencer l’établissement des populations
bactériennes intestinales.
Propriétés fonctionnelles du colostrum et du lait
Molécules
TGF-Bêta, IL-2,
IL-10
Facteur de
croissance
X
Système
Activité
immunitaire antimicrob.
X
IL-1, IL-6, IFN-g,
etc.
X
IgA, IgG,
macropeptide,
lactoferrine,
défensines, etc.
X
Oligosaccharides
Produits de
fermentation
Activité
prébiotique
X
X
X
Le colostrum et le lait, une source de microorganismes
Fernández et al. 2013. Pharmacol. Res. 69: 1-10.
HYPERPROLIFICITÉ
• Diminution du poids moyen des porcelets à la naissance
• Augmentation de l’hétérogénéité du poids des porcelets
IMPACT POSSIBLE SUR:
• La consommation de colostrum et de lait
• La croissance
• Le statut nutritionnel
• Le développement du système immunitaire
• L’établissement de la flore intestinale
Les porcelets LWG et HWG ont des profils de populations
bactériennes intestinales qui sont différents à 16 jours d’âge
LWG
Ileum - Mucosa
MRPP: P = 0,097
HWG
Colon - Lumen
MRPP: P = 0,024
Talbot, G., Morissette, B. and Lessard, M. 2012. 62nd Annual Conference of the CSM
P value
L’expression intestinale de plusieurs gènes est
réduite chez les porcs LWG
Variation du niveau d’expression (Log)
LWG vs. HWG
Deschêne, K., Beaudoin, F., Lauzon, K., Cantin, D. and Lessard, M. 2013. J. Nutrigenet. Nutrigenomics 6:218
Conclusions
• Puisque le gain de poids des porcelets sous la mère
est hautement corrélé à la quantité ingérée de
colostrum et de lait, les résultats suggèrent
fortement que l’ingestion de colostrum et de lait
influence l’établissement du microbiote intestinal et
le développement du système immunitaire.
• Au moment du sevrage, il peut donc y avoir
d’importantes différences entre les porcelets au
niveau de la santé intestinale.
L’intestin est le principal site d’interaction entre le système
immunitaire, les microorganismes et autres antigènes
Jonctions serrées Défensines
Claudines, occludine
Cell B
La réponse immunitaire intestinale contrôle la croissance
des bactéries pouvant causer des réponses inflammatoires
Équilibre immunologique
Prébiotiques
Al. fonctionnels
Commensals
Pathobionts
Pas
d’Inflammation
Probiotiques
Symbionts
Régulation
Round and Mazmanian, 2009,
Nat. Rev. Immunol. 9:313-323
L’équilibre peut être perturbé si les conditions intestinales
favorisent la croissance des bactéries pathogènes qui peuvent
induire une réponse inflammatoire et causer des maladies
Déséquilibre Immunologique
Prébiotiques
Al. fonctionnels
Probiotiques
Vaccins
Inflammation
Régulation
Infection
Adapté de Round et Mazmanian, 2009,
Nat. Rev. Immunol. 9:313-323
Le sevrage : cause d’un déséquilibre
• Importante source de stress qui provoque :
•
•
•
•
•
•
Perturbation du microbiote intestinal
Diminution des fonctions barrières intestinales
Activation de la réponse inflammatoire
Ralentissement de la croissance
Susceptibilité accrues aux infections entériques
Pertes économiques importantes
• Solutions pour prévenir les effets néfastes du sevrage :
• Ajout d’antibiotiques dans l’alimentation
• Ajout d’aliments fonctionnels et de nutriments qui visent à
moduler la composition du microbiote intestinal et à
améliorer les défenses naturelles et immunitaires
• Vaccination (truies et porcelets)
Sevrage et santé intestinale:
trois lignes de défense à considérer
PROBIOTIQUES, PRÉBIOTIQUES
ALIMENTS FONCTIONNELS
(plasma, pr laitiers, extraits de plantes, etc.)
MÉCANISMES D’ACTION: En agissant sur
- La 1ière ligne de défense: la flore intestinale
- La 2ième ligne de défense: l’épithélium intestinal (production de mucine et de
peptides antimicrobiens, perméabilité, etc.)
- La 3ième ligne de défense: le système immunitaire (recrutement des cellules
immunitaires, production de cytokines, etc.)
AMÉLIORATION DE LA SANTÉ INTESTINALE
- Augmenter la résistance aux infections entériques
- Éliminer l’utilisation d’antibiotiques comme facteurs de
croissance
Différentes stratégies alimentaires proposées pour
améliorer la santé intestinale
• Probiotiques
• Prébiotiques, oligosaccharides (FOS, MOS), βglucanes, mannanes (extraits de levures riches en
mannanes) et autres fibres alimentaires (sucres)
• Extraits de plantes : huiles essentielles et composés
phénoliques : propriétés anti-oxydantes et/ou
antimicrobiennes
• Protéines de plasma
• Produits du lait
• protéines de l’œuf
• Autres (enzymes, acidifiants, vaccination, etc.)
Les vitamines, les éléments traces, les acides
gras et plusieurs autres nutriments peuvent
influencer la réponse immunitaire
• Vitamines du complexe B: pyridoxine (B6),
cyanocobolamine (B12), folate (B9), niacine (B3), etc.
• Vitamines liposolubles : E, A, et D
• Éléments traces : Se, Zn, Cu, etc.
• Acides gras saturés, insaturés et à courte chaîne
• Acides aminés (arginine, tryptophane, glutamine, etc.)
• Sucres et le métabolisme énergétique
• Antioxydants
Les interactions entre la diète, le microbiote et
l’immunité sont complexes
BelKaid et al. (2014) Cell 157: 121-141
Stratégie alimentaire pour maintenir les 3 lignes de défense:
(Imiter les propriétés fonctionnelles du colostrum et du lait)
Ingredient
Facteur de
croissance
Immunité /
Antioxydant
Activité
antimicrob.
Flore
intestinale
X
Colostrum bovin
X
X
X
Protéines du plasma
X
X
X
Probiotique
X
X
Mannanes (levures)
X
Carvacrol (h. ess.)
X
X
Canneberge
(phénol)
Micro-premix + (A,
D, E, compl-B, Se
organique)
X
X
X
X
X
Projet financé par AAC et la Grappe porcine
OBJECTIFS ET TRAITEMENTS
 Additifs alimentaires
Microbiote intestinale et Immunité
 N=8 porcelets / traitement
Control
CTRL
Extrait de canneberges
Carvacrol
Mannanes (levures)
P. acidilactici MA18/5M
Micro-premix +
Micro-premix
Colostrum bovin (BC)
Protéines de plasma
Chlortetracycline (ATB)
X
X
Antibio Cocktail
ATB
CKT
BC +
CKT
OBJECTIFS ET TRAITEMENTS
 Additifs alimentaires
Microbiote intestinale et Immunité
 N=8 porcelets / traitement
Control
Extrait de canneberges
Carvacrol
Mannanes (levures)
P. acidilactici MA18/5M
Micro-premix +
Micro-premix
Colostrum bovin (BC)
Protéines de plasma
Chlortetracycline (ATB)
Antibio Cocktail
CTRL
ATB
X
X
X
X
X
CKT
BC +
CKT
OBJECTIFS ET TRAITEMENTS
 Additifs alimentaires
Microbiote intestinale et Immunité
 N=8 porcelets / traitement
Control
CTRL
Extrait de canneberges
Carvacrol
Mannanes (levures)
P. acidilactici MA18/5M
Micro-premix +
Micro-premix
Colostrum bovin (BC)
Protéines de plasma
Chlortetracycline (ATB)
Antibio Cocktail
ATB
CKT
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
BC +
CKT
OBJECTIFS ET TRAITEMENTS
 Additifs alimentaires
Microbiote intestinale et Immunité
 N=8 porcelets / traitement
Control
CTRL
Extrait de canneberges
Carvacrol
Mannanes (levures)
P. acidilactici MA18/5M
Micro-premix +
Micro-premix
Colostrum bovin (BC)
Protéines de plasma
Chlortetracycline (ATB)
Antibio Cocktail
ATB
CKT
X
X
X
X
X
X
BC +
CKT
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Analyse du microbiote
 Technique moléculaire
LH-PCR ou IonTorrent
 Profil de diversité
microbienne
 NMS (non-metric
multidimensional scaling)
 MRPP (Multi-Response
Permutation Procedures)
 AMOVA (Analysis of
Molecular Variance)
BC+CKT
CKT
CTRL
ATB
La diversité microbienne de la muqueuse iléale est modulée
par le traitement BC + CKT
(3 semaines après le sevrage)
Analyse de type MRPP
BC + CKT
BC + CKT
CTRL
(Multi-response permutation procedure)
CTRL
vs
ATB
P = 0,234
CTRL
vs
CKT
P = 0,835
CTRL
vs
BC+CKT
P = 0,030
ATB
vs
CKT
P = 0,324
ATB
vs
BC+CKT
P = 0,029
CKT
vs
BC+CKT
P = 0,169
La diversité microbienne du côlon est modulée différemment
par CKT et BC+CKT
3 semaines après sevrage
BC + CKT
CKT
Analyse de type MRPP
(Multi-response permutation procedure)
CTRL
vs ATB
P = 0,153
CTRL
vs CKT
P = 0,005
CTRL
vs BC+CKT
P = 0,014
ATB
vs CKT
P = 0,011
ATB
vs BC+CKT
P = 0,017
CKT
vs BC+CKT
P = 0,008
CKT et BC+CKT ont des
effets distincts sur les
populations bactériennes
du côlon
Le microbiote de l’iléon de porcelets infectés avec Salmonella
Typhimurium revient à un statut non-infecté
BC + CKT
Comparisons Multiples
Comparisons Multiples
0 jpi
vs 3 jpi P = 0.010
0 jpi
vs 3 jpi p = 0.004
0 jpi
vs 7 jpi P = 0.043
0 jpi
vs 7 jpi p = 0.185
3 jpi
vs 7 jpi P = 0.802
3 jpi
vs 7 jpi p = 0.212
AMOVA
P = 0.034
AMOVA
p = 0.022
Cytokines induites par une infection Salmonella
(Ann Letellier et Nadia Bergeron)
a
b
b
b
ab
a
a
a
a
b
b
a
a
b
a
a
a
b
Autres marqueurs inflammatoires induits par Salmonella
b
b
a
b ab
b
a
a
a
a
a
a
ATB et BC+CKT réduisent l’expression de βDEF2 et
BC+CKT augmente celle de GPX2
βDEF2
GPX2
CTRL
ATB
CKT
BC+CKT
Performance de croissance des porcs élevés dans des
conditions commerciales (Frédéric Guay, U. Laval)
Control
CTRL
Antibiotic
ATB
Cocktail
CKT
Colostrum
BC
BC+CKT
Poids à J, kg
6.58
6.55
6.58
6.56
6.59
GMQ, g/d
126ab
139bc
111a
119ab
147c
CMJ, g/d
183
185
173
178
191
G:C
0.70ab
0.76bc
0.63a
0.67ab
0.78c
Poids à J7, kg
7.53ab
7.59ab
7.46a
7.53ab
7.77b
GMQ, g/d
247ab
287bc
257ab
236a
327c
CMJ, g/d
349a
371ab
357ab
335a
391b
G:C
0.71a
0.765ab
0.73a
0.69a
0.83b
Poids à J15, kg
9.25a
9.53a
9.17a
9.15a
10.03b
Jours 0 à 7
Jours 8 à 15
Conclusions
• L’aliment de sevrage supplémenté avec le
colostrum bovin et les additifs alimentaires
– Module différemment les populations
bactériennes intestinales;
– Influence l’expression de quelques gènes de la
réponse immunitaire activée par Salmonella (BDef and GPX2);
– Améliore les performances de croissance.
Influence du sérocolostrum bovin sur la prolifération et la
réponse inflammatoire des cellules IPEC-J2
Sérocolostrum bovin
Stimuli inflammatoires
Bactéries tuées à la chaleur ou vivantes:
- enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC)
- Salmonella enterica Typhimurium
IPEC-J2
(Intestinal porcine epithelial cells - J2)
Le sérocolostrum favorise la prolifération des IPEC-J2
ainsi que la cicatrisation des blessures
18 h après blessure
Surface couvertes par
les cellules (mm2)
**
Témoin
Sérocolostrum
Colostrum whey
Témoin
Sérocolostrum
Blais et al., 2014. J. Nutr. Sci. Vol.3, e57
Le sérocolostrum réduit l’expression de gènes inflammatoires
induits par ETEC et S. enterica tuées
Autres gènes
Gènes impliqués dans la réponse inflammatoire et immunitaire
Fold change après 24 h
AUGMENTÉ PAR
SEROCOLOSTRUM
DIMINUÉ PAR
SEROCOLOSTRUM
Bactéries tuées (BT)
BT + serocolostrum
BT + serocolostrum
Fold change après 2 h
AUGMENTÉ PAR
SEROCOLOSTRUM
DIMINUÉ PAR
SEROCOLOSTRUM
Bactéries tuées (BT)
Blais et al., 2015. Br. J. Nutr. 113: 200-211
Le sérocolostrum bovin (SCB) prévient la réduction de la
résistance transépitheliale des IPEC-J2 après une
infection avec des ETEC vivants.
P (Traitement x Temps) < 0,0001
160
TEER (% vs temps 0)
140
120
100
BCW
SCB0 0
80
BCW
SCB1010
60
BCW
SCB2020
40
20
0
1
2
3
4
5
6
Temps après infection (heure)
7
Conclusions
Le colostrum bovin comme aliment fonctionnel:
– Stimule la prolifération des cellules épithéliales
intestinales ainsi que le processus de
cicatrisation;
– Diminue l’expression de gènes impliqués dans la
régulation de la réponse inflammatoire et
immunitaire;
– Préserve l’intégrité de l’épithélium et les fonctions
barrières.
Message à retenir
Important d’avoir une meilleure compréhension des
interactions entre la diète, le microbiote et les fonctions de
défense de l’intestin pour développer des stratégies
alimentaires qui améliorent la santé et le bien-être des
porcelets pré et post-sevrage.
Équipe de Recherche et Financement
AAC-Sherbrooke: Nathalie Bissonnette, Martin Lessard,
Jacques Matte, Guylaine Talbot, Mylène Blais (post-doc)
Bruno Morissette (Doctorat), Karine Deschêne (post-doc)
assistants de recherche,
AAC-Guelph: Joshua Gong, Qi Wang
Université Laval: Frédéric Guay, Yves Pouliot
Université de Montréal: Ann Letellier, Nadia Bergeron,
Sylvain Quessy, assistants de recherche
Financement: Grappe porcine scientifique avec la
contribution de Nutreco, Lallemand, Nutra Canada,
Sterling Inc.
Merci de votre attention
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