Interactions between EHEC O157∶H7 and gut microbiota in relation to young age and Western Diet : in vitro colonic simulation

Escherichia coli entérohémorragique (EHEC), un sous-ensemble d'Escherichia coli producteur de Shiga-toxines (STEC), est un pathogène alimentaire majeur qui provoque des maladies graves allant de la diarrhée au syndrome hémolytique et urémique (SHU), en particulier chez les jeunes enfants. La pathogénicité des EHEC repose sur la production de la toxine de Shiga, des facteurs spécifiques à l'hôte tels que l'âge, le régime alimentaire et la composition du microbiote intestinal influençant la colonisation et la virulence. Alors que le régime alimentaire occidental a augmenté la sensibilité aux infections entériques chez la souris, son effet sur le microbiote intestinal humain et l'impact sur la colonisation des EHEC chez l'homme ne sont pas encore clairs.Dans le cadre des actions Marie Skłodowska-Curie - ITN, COL_RES : Colonization Resistance, qui vise à examiner comment le microbiote intestinal protège contre les pathogènes d'origine alimentaire, cette recherche étudie le rôle du microbiote intestinal humain dans la résistance à EHEC, en approfondissant spécifiquement les perturbations du microbiote intestinal. Les recherches menées au laboratoire MEDIS de l'Université Clermont Auvergne ont utilisé des modèles intestinaux in vitro qui intègrent les paramètres physio-chimiques, nutritionnels et microbiologiques du côlon humain, adaptés aux conditions pédiatriques ou adultes, afin d'étudier le rôle du microbiote intestinal humain dans la résistance aux EHEC. Le projet a été divisé en deux axes : l'axe I, axé sur les perturbations du microbiote intestinal dues à l'immaturité chez les enfants, et l'axe II, axé sur le régime alimentaire occidental chez les adultes.L'axe I a examiné les modifications du microbiote et de la composition du métabolome chez les jeunes enfants en utilisant le modèle Toddler ARtificial COLon (T-ARCOL) infecté par la souche EDL 933 de EHEC O157:H7. Des échantillons de selles d'enfants souffrant de diarrhée à STEC positive et après guérison ont été utilisés pour inoculer le T-ARCOL. Les résultats ont montré une réduction progressive de la colonisation par les STEC, avec des différences significatives dans la composition du microbiote entre les états diarrhéiques et les états de récupération. Les états diarrhéiques présentaient une diversité α plus faible et des niveaux plus élevés de pathobiontes potentiels, tels que les Clostridiaceae, ainsi qu'une augmentation des métabolites tels que l'acétate, le succinate et l'acide N-acétylneuraminique.L'axe II a étudié les effets d'un régime standard par rapport à un régime occidental sur la composition et les activités du microbiote intestinal de l'adulte et sur la colonisation par les EHEC en utilisant le Mucosal ARtificial COLon (M-ARCOL). Deux bioréacteurs M-ARCOL ont été inoculés avec des échantillons de matières fécales d'adultes et ont fonctionné en parallèle, recevant soit un régime standard soit un régime occidental et infectés par la souche EDL933 de EHEC O157:H7. La colonisation par EHEC a varié en fonction du donneur et du régime alimentaire dans les échantillons luminaux, mais a persisté dans le compartiment muqueux, ce qui suggère une niche favorable. Le régime alimentaire occidental a eu un impact sur les profils bactériens d'acides gras à chaîne courte et d'acides biliaires, avec des niveaux élevés de butyrate potentiellement liés à une colonisation EHEC prolongée.Ces résultats fournissent de nouvelles informations sur la dynamique du microbiote intestinal humain et du métabolome ainsi que sur la colonisation et/ou la virulence de EHEC dans des modèles intestinaux in vitro, tout en démontrant l'influence de l'immaturité, de l'alimentation et de la variabilité individuelle du microbiote. Ce travail démontre l'application de modèles in vitro complexes pour étudier le microbiote et les interactions pathogènes dans l'intestin humain et offre des perspectives prometteuses pour l'étude et l'évaluation futures des stratégies contre l'infection par EHEC.