Les troubles digestifs sont fréquemment rencontrés autour du sevrage en élevages porcin et cunicole, en lien avec le développement incomplet de la barrière intestinale de ces espèces. Dans un contexte de réduction de l’usage des antibiotiques, de nouvelles stratégies nutritionnelles doivent être développées pour préserver la santé digestive au moment du sevrage. Premiers prébiotiques naturels disponibles pour le nouveau-né, les oligosaccharides du lait régulent la composition du microbiote intestinal et modulent la réponse immunitaire de l'hôte, jouant un rôle crucial dans l'assemblage de l’holobionte. Toutefois, l’impact de la structure des oligosaccharides du lait sur le microbiote et l’immunité mucosale intestinale reste peu exploré. Ce travail de thèse avait pour objectif de comprendre les interactions fonctionnelles entre la diversité structurelle des oligosaccharides, les capacités métaboliques des bactéries intestinales commensales et la réponse immunitaire intestinale, afin de favoriser la maturation de la barrière intestinale au sevrage. Dans un premier temps, afin d’appréhender la diversité structurelle des oligosaccharides du lait, une approche in silico a permis de construire un thésaurus de synonymes pour standardiser les noms des oligosaccharides du lait, ainsi qu’un corpus annoté de textes scientifiques pour des applications futures en analyse automatisée de textes. Ces outils permettront à terme d’évaluer les patrons de diversité des oligosaccharides du lait au sein et entre les espèces. Dans un second temps, nous avons étudié in vitro la fonctionnalité des oligosaccharides du lait sur les bactéries intestinales commensales de porcelets et lapereaux et les cellules immunitaires caecales de lapereaux. Nous avons démontré que la capacité métabolique de 9 souches, sélectionnées parmi 240 isolats obtenus en culture anaérobie à partir de fèces de porcelets et de contenu caecal de lapereaux allaités, diffère en fonction de la structure de l’oligosaccharide (2’-fucosyllactose, 3’-sialyllactose, 6’-sialyllactose et lacto-N-tetraose) et de l’espèce bactérienne. Une analyse du génome complet nous a permis de valider ces résultats in silico. Nous avons ensuite développé un modèle d’isolement, de culture et de stimulation des cellules mononuclées de la lamina propria caecale de lapereaux, permettant d’étudier leurs interactions directes et indirectes (au travers des métabolites bactériens) avec les oligosaccharides du lait. Si les oligosaccharides seuls n’ont eu que peu d’effets immunomodulateurs, les métabolites modulaient significativement la réponse immunitaire. L’ensemble de ces résultats soulignent l’importance de la structure des oligosaccharides du lait dans leurs interactions avec le microbiote et l’immunité intestinale. Les nouveaux outils développés dans le cadre de ce travail pourront contribuer à une meilleure caractérisation des effets d’autres nutriments ou postbiotiques sur le microbiote et l’immunité des porcelets et lapereaux. A terme, des recherches intégrant la complexité de la barrière intestinale permettront d’évaluer plus finement les bénéfices santé des oligosaccharides du lait en vue d’établir des stratégies de supplémentation adaptées aux élevages porcins et cunicoles. |
Digestive disorders frequently occur around weaning on pig and rabbit farms, due to the incomplete development of the intestinal barrier in these species. In a context of antibiotic use reduction, developing new nutritional strategies to preserve digestive health around weaning is essential. Milk oligosaccharides, the first natural prebiotics available to newborns, regulate the composition of the intestinal microbiota and modulate the host immune response, playing a crucial role in holobiont assembly. However, the impact of milk oligosaccharide’s structure on the microbiota and intestinal mucosal immunity remains largely unexplored. This PhD work aimed to understand the functional interactions between the structural diversity of milk oligosaccharides, the metabolic capacities of commensal intestinal bacteria, and the intestinal immune response. The ultimate purpose was to promote intestinal barrier maturation at weaning and limit digestive disorder incidence. First, an in-silico approach was used to create a thesaurus of synonyms and standardize the names of milk oligosaccharides identified in the scientific literature. This approach also involved creating an annotated corpus of scientific texts for future text mining applications. These tools will enable us to assess diversity patterns of milk oligosaccharides within and between species, including pigs and rabbits, our species of interest. Secondly, we studied the functional impact of milk oligosaccharides on the commensal intestinal bacteria of piglets and rabbits, as well as the cecal immune cells of rabbits, in vitro. We demonstrated that the metabolic capacity of nine strains selected from 240 isolates obtained from piglet feces and suckling rabbit ceca in anaerobic culture, differs according to oligosaccharide structure (2’-fucosyllactose, 3’-sialyllactose, 6’-sialyllactose and lacto-N-tetraose) and bacterial species within the same genus. Analyzing the complete genomes of eight of these strains validated these results in silico. We then developed a model to isolate, culture, and stimulate mononuclear cells from the cecal lamina propria of rabbits. This enabled us to study the direct and indirect (via bacterial metabolites) effects of milk oligosaccharides on these cells. While milk oligosaccharides alone had little immunomodulatory effects, the metabolites derived from their bacterial degradation, notably propionate and isovalerate, significantly modulated the immune response. These results highlight the importance of the structure of milk oligosaccharides in their interactions with the microbiota and intestinal immunity. Ultimately, integrating research that considers the complexity of the intestinal barrier will enable a more detailed evaluation of the health benefits of milk oligosaccharides and guide the development of supplementation strategies for pig and rabbit farming. |