les interactions stress, intestin, immunité et...
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Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Les interactions stress, intestin, immunité et microbiote
Fabrice ROBERT ([email protected])
Responsable R&D Groupe CCPA
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
© C
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Janzé
, 2014,
Gro
upe C
CP
A -
10/1
2/2
017
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
SANTE digestive
STRESS
DYSBIOSIS MUQUEUSE
SANTE ABSORPTION
Colibacillosis, coccidiosis, necrotic enteritis, septicemia,…
Efficacité alimentaire, production.
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
ZnO Efficace contre les diarrhées PS
Effet anti-bactérien et modulation des populations bactériennes ?
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
ZnO efficace
Porcelets allaités
Porcelets sevrés
Porcelets sevrés + 3000 ppm ZnO
28 jours 6.13 6.65 6.19
35 jours 6.05 6.29 6.15
Cai-hong & Zhong-cang, 2009
E. Coli au niveau intestinal (log CFU)
- Sevrage 21 jours - 3 groupes, 18 porcelets par groupes
1. Restent sous la mère 2. Aliment témoin 3. Aliment témoin + 3000 ppm ZnO
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
ZnO efficace
Témoin Son de blé ZnO
n 16 16 16
Total SCFA 71,6 109,7 59,5
Acide acétique 42,2 56,9 37,8
Acide propionique 17,8 29,2 14,6
Acide butyrique 9,5 18,3 10,2
% diarrhée 88% 100% 44%
GMQ 102,8 116,2 153,4
CMJ 176,8 184,9 231,9
E. coli (J12, logCFU) 6,7a
5,4b
5,7ab
(Molist et al., 2011)
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ZnO efficace
2
3
4
5
6
7
8
Intestin grêle Ceacum
ZnO 100 ppm ZnO 2500 ppm
pH
Inte
stin
al
Estomac Intestin grêle Gros intestin
Bactéries lactiques /
lactobacilles - - - - - -
Anaérobies - - - - 0
Entérocoques + + + + +
Coliformes + + 0 +
(Højberg & Canibe, 2005)
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
ZnO efficace
Porcelets allaités
Porcelets sevrés Porcelets sevrés + 3000 ppm ZnO
28 jours 6.13 6.65 6.19
35 jours 6.05 6.29 6.15
Cai-hong & Zhong-cang, 2009
Porcelets allaités
Porcelets sevrés Porcelets sevrés + 3000 ppm ZnO
28 jours 0 83,3 % 33,3 %
35 jours 0 50 % 16,6 %
E. Coli au niveau intestinal (log CFU)
E. Coli dans les ganglions mésentériques (% de ganglions +)
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ZnO efficace
Porcelets allaités
Porcelets sevrés
Porcelets sevrés + 3000 ppm ZnO
D lactate
µg/ml
28 jours 5,4+/-0,5 12,7+/-1,5 4,38+/-0,4
35 jours 5,2+/-0,5 9,9+/-0,8 4,14+/-0,5
DAO
U/l
28 jours 3,5+/-0,5 9,4+/-1,2 2,9+/-0,2
35 jours 3,5+/-0,4 7,8 +/-0,8 2,8 +/-0,3
Endotoxine
EU/ml
28 jours 3,13+/-0,11 3,4+/-0,15 3,01+/-0,07
35 jours 3,11+/-0,1 3,28+/-0,13 3,07+/-0,11
Cai-hong & Zhong-cang, 2009
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ZnO pharmacologique efficace
• Sevrage 26 jours, mesures de 33 à 54 jours
• MUC1 – MUC2 – MUC3 - IL8 – IL 1b – IL10 – IFN IL8
IFN gamma (tendance)
Liu 2014 - Effect of Dietary Zinc Oxide on Morphological Characteristics, Mucin Composition and Gene Expression in the Colon of Weaned Piglets
Grilli 2015 - Low doses of microencapsulated zinc oxide improve performance and modulate the ileum architecture, inflammatory cytokines and tight junctions expression of weaned pigs
• Sevrage 28 jours, mesures à 14 jours
• IL6 – IL10 – TNFalpha – IFNgamma – ZO1 – Occludine
IL10
IFNgamma
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ZnO efficace
Effets antibactériens aléatoires et non associés avec l’activité anti-diarrhéique.
Effets de protection de la muqueuse digestive et de réduction de la perméabilité robustes.
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Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Le syndrome de l’intestin perméable chez le porc
Sevrage à 19 jours
Sevrage Euthanasie
Euthanasie
Chambre d’Ussing
Moeser 2007
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Le syndrome de l’intestin perméable chez le porc
Chambre d’Ussing
0
20
40
60
80
Non sevrés Sevrés
Oh
m /
cm
²
Résistance Trans Epithéliale
0
0,5
1
1,5
Non sevrés Sevrésµ
M /
cm
²/h
Mannitol
Moeser 2007
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
STRESS
HYPOTHALAMUS
HYPOPHYSE
SURRENALES
Cortisol
Corticolibérine
(CRF)
Hormone corticotrope
(ACTH)
Catecholamines
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Le syndrome de l’intestin perméable chez le porc
Moeser 2007
CRF produit par la muqueuse digestive (ARN m)
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Le syndrome de l’intestin perméable chez le porc
Non sevrés Sevrés
Hypersécretion intestinale Augmentation de la motilité
Hypersensibilité intestinale
Les récepteurs de la Corticolibérine (CRF) sont exprimés dans la muqueuse digestive des porcelets sevrés
Moeser 2007
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
• Le stress du sevrage induit
Augmentation de la perméabilité intestinale
Augmentation de l’activité secrétoire de l’intestin
Induites par une activation des récepteurs de la corticotropine
(CRF corticotrope releasing factor)
Le syndrome de l’intestin perméable chez le porc
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Comment agissent les hormones du stress sur la muqueuse digestive ?
Overmann 2012 - College of Veterinary Medicine, North Carolina State University
Occludine au niveau des jonction serrées
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
CRF Induces Intestinal Epithelial Barrier Injury via the Release of Mast Cell Proteases and TNF-a. Overmann . PLoS ONE June 2012. North Carolina University
Ileon de porc en chambre d’Ussing.
MASTOCYTES
Relation stress, altération de la muqueuse digestive et diarrhée chez le porc
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
• Histamine • dilation des petits vaisseaux, augmentation de la permeabilité, contraction
des muscles lisses
• Proteases • Dommages tissulaires
• Facteurs de croissance tissulaires • TGF- β, VEG
• Cytokines pro-inflammatoires • IL- 4 (IgE production ), 5 (active eosinophiles), 13 (stimule la sécrétion de
mucus), TNF α, IL-1 (pro-inflammatoires)
• Médiateurs de l’inflammation • PAF (platelet activation factor), leukotrienes (contraction prolongées des
muscles lisses), prostaglandines
• Radicaux libres • NO
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Stress oxydatif systémique / local
Wang 2008 – China Agricultural University, Beijing
GSH µM/g GSSG nM/g GSSG / GSH
Non sevrés 2.56 122 0.049
Sevrés 1.93 148 0.078
Sevrage 28 jours Broyat de jéjunum
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
0 2 5 12 28
GSS
G:G
SH
Jours post sevrage
Muqueuse GSSG:GSH
IG proximal
IG distal
Inflammation intestinale et sevrage (porcelet)
Stress oxydatif local
Degroote 2012 - Changes in the pig small intestinal mucosal glutathione kinetics after weaning
Sevrage à 19 jours
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Inflammation intestinale et sevrage (porcelet)
JP Lalles
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Stress
Hyper sécrétion
Motilité
Hyper sécrétion
Motilité
Diarrhée fonctionnelle Altération de la fonction barrière
Inflammation Inflammation
Relation stress, altération de la muqueuse digestive et diarrhée chez le porc
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Le syndrome de l’intestin perméable chez le porc
• Le stress du sevrage induit
Augmentation de la perméabilité intestinale
Altération de la fonction barrière
Inflammation, stress oxydatif local et systémique
Augmentation de l’activité secrétoire de l’intestin
Diarrhée par fuite d’ions
Induites (aussi) par une activation des récepteurs de la
corticotropine (CRF corticotrope releasing factor)
Moeser 2007
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
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DYSBIOSIS – COCCIDIOSE – ENTERITE NECROTIQUE
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Sans antibiotique et anticoccidien
Gaucher 2015
Without ATB (n=51)
Conventional (n=51)
P value
Survie (%) 98,4 98,6 0,49
Age à l’abattage (jours) 38,5 38,1 0,17
Poids final (kg) 2,38 2,43 0,01
GMQ (g/d) 61,5 63,5 <0,001
IC (g/g) 1,84 1,78 <0,01
Entérite nécrotique clinique (% bande touchée)
27,45 0 <0,001
Enterite subclinique (% bande touchée)
49,02 0 <0,001
Decrease in feed efficiency
Necrotic enteritis
8 élevages avec 2 bâtiments
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Enterite nécrotique Qu’apprend on des modèles expérimentaux ?
LESIONS INTESTINALES
- Coccidia (maxima, acervulina, necatrix)
- Gut inflammation (vaccination)
IMMUNODEPRESSION / STRESS
- Stress, Densité ++
- Vaccin (Gumboro)
- Stress thermique avant inoculation
Clostridium perfringens seul est insuffisant
Lee 2011 Poult. Sci. Shojadoost 2012, Vet Res.
ALIMENT
- Excès proteine / energie
- Type de céréale
- AA (glycine, methionine)
- Inhibiteurs Trypsique du soja
Formulation Protection de la muqueuse digestive
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Le stress altère la barrière intestinale chez le poulet
Vicuna, 2012. Poult. Sci.
• Stress induced by dexamethasone
LIVER Gut barrier Fluorescein
Isothiocyanate
dextran
Bacteria
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LIVER
Le stress altère la barrière intestinale chez le poulet
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Quel mécanisme ?
Moser 2007, Overman 2012, Vicuna 2015
Le stress altère la barrière intestinale chez le poulet
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Moser 2007
Overman 2012
Vicuna 2015
Quel mécanisme ?
Le stress altère la barrière intestinale chez le poulet
Stress
Innate immunity
Inflammation Free
radicals
production
Altération of tight junctions
Alteration of enterocytes
Nutrients absorption (FE)
Pathogens development
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
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STRESS
ALTERATION DE LA MUQUEUSE DIGESTIVE
Efficacité alimentaire Pathologie (entérite nécrotique)
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Anti-inflammatory activity of plant extracts
CCPA –Leuven University 2011 Theo Niewold
-10
0
10
20
30
40
50
60
0,1 1 10 100 1000
NO
µM
ppm
Curcuma
Garlic EO
Quercitin
aspirin
OTC
Carnosic acid
Gingerol
Verbascoside
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Some essential oils or flavonoïds have anti-inflammatory activity at very low level
Landa et al., 2009 Kyung-Woo, 2004
CARVACROL
Dose
ppm
Antibacterial activity
(Minimun Inhibitory Concentration)
125 ppm
500 ppm
Anti-inflammatory activity
0,1 ppm
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Control Feed
Control Feed + tetracycline
Control Feed + plant additive (Curcuma + Scutellaria)
24 chicks
24 chicks
24 chicks
Jour 1 Jour 7 Salmonella infection
Jour 11 6 chicks sacrificed
Jour 21 6 chicks sacrificed
Effet d’ingrédients nutritionnels sur l’inflammation chez le poulet (CCPA and VRI Brno)
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
liver spleen caecum
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
liver spleen caecum
control
tetracycline
plant additive
Salm
on
ella
co
un
ts (
log
CFU
/g)
Salm
on
ella
co
un
ts (
log
CFU
/g)
4 days post infection 14 days post infection
Dénombrements salmonelles chez les poulets infectés
Varmuzova et al 2015 Poultry Science 00:1–10
LIVER
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
* Différence control inoculated / non inoculated
Differences by the plant extracts vs control feed in infected animal
Effet sur l’inflammation intestinale
Varmuzova et al 2015 Poultry Science 00:1–10
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Microbiota
Control Plant extracts Control Plant extracts
Salmonella inoculation
Control Plant extracts Control Plant extracts
Salmonella inoculation
D11 4 j post
Infection
D21 14 j post
Infection
Salmonella :
E. coli 3 ++
Clostridium XI 4 ++
Salmonella + plant
extracts :
+ Lachnospiracea 2,
+ Clostridium XI 4,
+ Blautia 5,
+ Flavonifractor 6,
+ Coprococcus 7,
+ Clostridium IV 8,
+ Lactobacillus 9,
+ Faecalibacterium
10
- Clostridium XIVa 1
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INFLAMMATION STRESS OXYDATIF
MICROBIOTE « ALTERE »
- DYSBIOSIS
DETERIORATION DES BARRIERES EPITHELIALES
SANTE PRODUCTION
LITIERE ALTEREE
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Défenses naturelles Immunité
Innée
Inflammation
Production de radicaux libres
Adaptative
Destruction des cellules infectées
Anticorps Réponse cellulaire
Protection spécifique
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3 Jours 7 jours 14 jours 21 jours
0
5
10
15
20
0 5 10 15 20 25 30
IgA
(SU
/ml)
Age of the chickens (Days)
Germ free
Conventional
Les Ig A circulants sont stimulés par le microbiote Kaspers 2017
Immunité du jeune
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Immunité du poussin
• Immunité adaptative « en construction »
Très dépendante de l’implantation du microbiote.
• Immunité innée fonctionnelle
Forte sensibilité au stress oxydatif.
Antioxidants
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Implantation de la flore digestive du porcelet
KUBASOVA T, 2017
1Escherichia, 2Clostridium, 3Fusobacterium, 4Actinobacillus, 5Prevotella, 6Bacteroides, 7Oscillospira,
8Ruminococcus
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Schokker 2014
• T1 : porcelets témoins
• T2 : injection 0,1 ml Tulathromycin à 4 jours d’age..
• T3 : injection 0,1 ml Tulathromycin à 4 jours d’age + • Coupe des queues
• Pesée
• Meulage des dents
• Euthanasie à 8 jours
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Microflore
Schokker 2014
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Transcriptome (sang)
Schokker 2014
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
Transcriptome (broyat intestinal)
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
• Les process dominants affectés par les traitements 2 et 3 sont les processus immunitaires • Chemotaxis
• Activité des cytokines et des chemokines
• Communications entre cellules
• Le développement du système immunitaire après la naissance est affecté par des facteurs externes modulant le microbiote • Antibiothérapie
• Stress
Schokker 2014
Le Mans 7/12/2017 AFTAA Session Immunité et Nutrition II
SANTE digestive
STRESS
DYSBIOSIS MUQUEUSE
NUTRITION ZOOTECHNIE
Bien être
Santé