3.4 Biofilms probiotiques et Immunité vaginale
Les biofilms de Lactobacilles sur l’épithélium vaginal soulignent l’importance de ces biofilms bénéfiques pour protéger le tissu hôte et servir de composant de la réponse immunitaire innée. Le microbiome vaginal des femelles en bonne santé est dominé par Lactobacillus crispatus, L. jensenii, L. gasseri et L. iners.190 Dans des conditions riches en lactobacilles, ces biofilms peuvent contribuer à la protection contre les microbes sexuellement transmissibles et les infections des voies urinaires, en plus de donner de meilleurs résultats pendant la grossesse et l’accouchement. Ces biofilms protègent l’épithélium vaginal en créant un environnement acide (∼pH 4-4,5), une exclusion compétitive et la libération de composés antimicrobiens tels que H2O2, des bactériocines et d’autres sous-produits. Cependant, lorsque les commensaux vaginaux normaux sont déplacés par des bactéries anaérobies et des agents pathogènes fongiques, cela entraîne une augmentation du pH (supérieure à 4.5), entraînant une vaginose. Cet état compromis du vagin a été associé à une incidence accrue d’accouchement prématuré, à une contraction du virus de l’immunodéficience humaine et à une maladie inflammatoire pelvienne.191
La vaginose peut être causée par des agents pathogènes bactériens ou fongiques. La capacité de plusieurs agents pathogènes différents à déplacer des biofilms protecteurs a été examinée en cultivant des biofilms de L. crispatus sur des lames de verre, puis en incubant les lames avec 109 UFC de cinq agents bactériens différents responsables de la vaginose. Chaque agent pathogène a pu se fixer sur les lames, mais n’a pas facilement déplacé les biofilms de L. crispatus après une incubation de 30 minutes. L’agent pathogène anaérobie Mobiluncus mulieris a provoqué le détachement de 23% des biofilms de L. crispatus, tandis que les quatre autres agents pathogènes ont causé un détachement de110 % respectivement.192 La répétition de ces études dans des cellules cervicales a montré une corrélation inverse, car lorsque les biofilms de L. crispatus ont été incubés avec des cellules HeLa puis exposés à une souche pathogène et commensale de Gardonella vaginalis, il y a eu des réductions drastiques des cellules de biofilm attachées. Inversement, L. crispatus a efficacement empêché les deux souches de G. vaginalis de se fixer aux cellules HeLa, ce qui a entraîné une fixation de seulement7 7% lorsque de faibles inoculums de G. vaginalis ont été incubés avec des biofilms de L. crispatus. Fait intéressant, la présence de L. iners a amélioré la fixation du G. vaginalis pathogène et a été moins sensible au déplacement par les deux souches, comparativement à L. crispatus.193 Ce résultat pourrait aider à expliquer pourquoi les femmes colonisées par L. iners sont souvent plus sensibles à la vaginose bactérienne. Après le traitement de la vaginose bactérienne chez les patients, L. les biofilms de jensenii ont été isolés avec des cellules épithéliales vaginales et imagés par microscopie à montage humide, montrant la présence clinique de ces biofilms.190
Dans une autre étude, des isolats de Lactobacilles provenant de patients sains et de patients atteints de vaginose fongique ont été comparés pour leur production de substances antimicrobiennes et leur capacité à inhiber diverses espèces de Candida. Dans l’ensemble, les auteurs ont constaté que les isolats de Lactobacilles de patients malades ou en bonne santé produisaient des quantités similaires d’acide lactique et de peroxyde d’hydrogène, tandis que les isolats de patients malades produisaient des niveaux accrus de diacétyle. Curieusement, cependant, les isolats de patients sains ont pu inhiber un maximum de 68% des 35 Candida spp différents. testé, alors que les isolats des patients malades n’inhibaient qu’un maximum de 5,8% des Candida spp.194 Ces données suggèrent que les isolats de Lactobacilles provenant de patients en bonne santé produisent plus de composés inhibiteurs, qui sont probablement liés à la bactériocine ou au pH. Ils suggèrent également que les lactobacilles ne s’adaptent pas nécessairement en produisant plus de composés antimicrobiens, lorsqu’ils sont précédemment exposés à l’agent pathogène. Il serait intéressant de tester cette hypothèse en exposant continuellement un biofilm de Lactobacillus à un agent pathogène bactérien ou fongique pour voir si l’on pouvait naturellement sélectionner des commensaux bénéfiques plus efficaces qui ont été « immunisés » contre divers agents pathogènes puis réintroduits chez l’hôte.
Avec la présence de biofilms Lactobacillus dans le vagin, cela pose également la question de savoir comment ces biofilms bénéfiques interagissent-ils avec le sperme, les ovules, la fécondation et le développement du fœtus? L’enquête sur ces questions a été principalement abordée en ce qui concerne la fécondation in vitro (FIV), avec l’hypothèse globale que les microbes ont un impact négatif sur le transfert d’embryons et, finalement, une grossesse réussie.195 Dans une étude qui a déterminé le microbiome dans le liquide folliculaire de 263 femmes, des corrélations curieuses avec la présence de biofilms et de reproduction de Lactobacillus ont été trouvées. Le liquide folliculaire est le liquide présent dans les ovaires, qui lubrifie les ovules. Étonnamment, les auteurs ont noté que ce liquide était souvent contaminé par des lactobacilles; l’ovaire gauche était dominé par L. crispatus et L. gasseri, tandis que l’ovaire droit abritait L. iners. La présence de Lactobacilles dans les fluides folliculaires gauche et droit a été associée à une amélioration des taux de transfert d’embryons et, finalement, à l’issue de la grossesse. De même, une étude antérieure chez 91 femmes a révélé que la présence de lactobacilles producteurs de peroxyde d’hydrogène dans le vagin ou la pointe du cathéter de transfert d’embryons entraînait une augmentation du nombre de naissances réussies.196
Le placenta est proposé pour protéger le fœtus contre de nombreuses agressions, y compris l’invasion microbienne. Cependant, des biofilms pathogènes ont même été identifiés dans le placenta, 197 avec une absence de Lactobacillus, et cela était corrélé avec des résultats de grossesse négatifs. Une analyse de 34 échantillons placentaires humains, évalués pour la présence de Lactobacillus spp. ou Bifidobacterium spp., n’a renvoyé que des organismes non cultivables. Cependant, la PCR a révélé la présence de Bifidobactéries et d’ADN de L. rhamnosus dans plus de 90% des échantillons placentaires. Cela suggère que la mère transfère des immunogènes biofilm bénéfiques à travers le placenta qui peuvent contribuer au développement de l’immunité fœtale.198 La mise en culture d’un plus grand nombre de placentas issus de naissances prématurées (23 à 27 semaines de gestation) a révélé des corrélations intéressantes avec les biofilms de Lactobacillus et les réponses immunitaires du nouveau-né.199 Sur les 527 placentas cultivés, seuls 214 sont revenus positifs à la culture et le sang fœtal prélevé aux jours 1-3 a ensuite été analysé pour 25 marqueurs pro-inflammatoires et corrélé à la colonisation des microorganismes détectés. Les biofilms de Lactobacillus isolés seuls ne représentaient que 3.7% des placentas positifs à la culture ont été corrélés avec des taux indétectables de 13/25 cytokines pro-inflammatoires trouvées avec des agents pathogènes de la vaginose bactérienne. Des biofilms de Lactobacillus ont également été trouvés en combinaison avec d’autres microbes constituant 6% des échantillons, et ont pu réduire le rapport de cotes pour la plupart des marqueurs pro-inflammatoires par rapport aux agents pathogènes vaginaux.199
Pour examiner l’impact des milieux conditionnés de L. biofilms rhamnosus GR-1 sur l’inflammation fœtale, du tissu a été extrait du placenta de femmes en bonne santé subissant une césarienne à terme et les cellules ont été séparées et digérées pour établir des cultures de cellules trophoblastiques placentaires. Ces cellules ont ensuite été stimulées avec du LPS, et un groupe a été prétraité avec du surnageant de biofilm GR-1 de L. rhamnosus à une dilution de 1:20. L’évaluation avec ELISA a révélé que le milieu conditionné inhibait la production de TNF-α, tout en régulant à la hausse la cytokine anti-inflammatoire 1L-10. La vaginose bactérienne augmente l’expression des prostaglandines, ce qui peut entraîner des contractions précoces et finalement une naissance prématurée200; par conséquent, des enzymes prostaglandines spécifiques au sexe ont été examinées. L’analyse par Western blot a montré que le surnageant de L. rhamnosus entraînait une diminution de la PTGS2 (enzyme productrice de prostaglandines) de 30% pendant les grossesses où le fœtus était un homme. Fait intéressant, lorsque le fœtus était une femme, ces surnageants ont provoqué une augmentation de la PGDH, qui métabolise la prostaglandine. Ainsi, pour les deux sexes du fœtus, les milieux conditionnés par le biofilm de Lactobacille ont réduit, directement ou indirectement, la production de prostaglandines, ce qui devrait théoriquement conduire à de meilleurs résultats d’accouchement chez les femmes souffrant de vaginose bactérienne.201 De même, les auteurs ont également testé l’impact du surnageant de L. rhamnosus sur le facteur 3 de stimulation des colonies (CSF3), une cytokine qui régule principalement la production de neutrophiles, qui sont essentiels à la clairance des bactéries pathogènes. Dans l’ensemble, ils ont constaté que le surnageant seul, ou en combinaison avec le LPS, augmentait significativement le CSF3 chez les femmes, mais pas chez les hommes. Cette découverte suggère qu’il peut y avoir des réponses spécifiques au sexe à l’infection bactérienne.202
Le surnageant de L. rhamnosus a également été évalué chez un modèle de souris gestante pour tester si le surnageant pouvait réduire la naissance prématurée et moduler la réponse immunitaire. Étonnamment, le surnageant n’a pas eu d’impact sur la naissance prématurée induite par le LPS, mais a réduit au maximum les cytokines pro-inflammatoires dans l’endomètre et le plasma maternel.Les biofilms de lactobacilles 203 sont bien connus pour être des composants importants de l’immunité innée vaginale, mais d’autres études sont nécessaires pour élucider les interactions spécifiques de ces biofilms avec l’épithélium et d’autres types de cellules. Ces avancées et d’autres récentes dans la recherche sur le microbiome ont fourni des résultats passionnants en termes de lactobacilles et de reproduction, et nous commençons tout juste à comprendre la dynamique immunitaire entre le tissu fœtal et ces biofilms bénéfiques.191
