ARTICLE
Les prébiotiques sont des subtances capables d'exercer des effets
bénéfiques chez l'homme en stimulant de façon sélective
la croissance et/ou l'activité d'un seul ou d'un nombre limité
de genres bactériens appartenant à la flore colique [1].
Ainsi, pour répondre à la définition d'un prébiotique,
il faut modifier de façon sélective la flore colique et
avoir des effets bénéfiques.
Les prébiotiques actuellement utilisés
sont de nature oligosaccharidique ; ils sont indigestes dans l'intestin
grêle de l'homme sain et agissent sur la croissance des bactéries
dites lactiques, c'est-à-dire les bifidobactéries et les
lactobacilles. En France, le plus ancien et le plus connu est le lactulose
(bêta-galacto-fructose). Trois autres ont été introduits
plus récemment : le lactitol (bêta-galacto-sorbitol), les
FOS (fructo-oligosaccharides) et les TOS (transgalacto-oligosaccharides).
Dans la nature, ces oligosaccharides sont présents dans certains
végétaux en très faible quantité [2] ; ils
sont produits industriellement par synthèse sous l'action d'une
enzyme de transfert à partir du lactose ou du saccharose. Leur
pouvoir édulcorant, leur qualité gustative et leurs propriétés
technologiques font d'eux des produits intéressants dans l'industrie
agro-alimentaire. Ils peuvent être obtenus sous forme solide ou
liquide, ce qui permet de les incorporer facilement dans les aliments.
Au Japon surtout, leurs propriétés technologiques et leurs
avantages pour la « santé », que nous détaillerons,
ont conduit les industriels à incorporer les oligosaccharides prébiotiques
dans une grande variété de produits alimentaires (produits
laitiers fermentés, aliments pour bébé, boissons,
pain, pâtisseries, confiserie et produits diététiques).
Effets sur la flore
colique
Les effets des prébiotiques sur la flore ont été
étudiés in vitro et in vivo. In vitro
en utilisant des souches bactériennes isolées, le lactulose,
les FOS et les TOS sont généralement de bons substrats pour
les bactéries du genre bifidobactéries et bactéroïdes
et de mauvais pour Escherichia coli et Clostridium perfringens
[3-6]. In vivo chez l'homme, l'ingestion de lactulose, de lactitol,
de FOS ou de TOS augmente dans les selles les bifidobactéries,
pouvant les multiplier par un facteur 10, mais également les lactobacilles,
tandis que les clostridies et les entérobactéries diminuent.
De plus in vivo, il y a habituellement réduction des bactéroïdes
(figure 1) [7-13]. Le
compte des anaérobies totales ne se modifie pas, démontrant
ainsi qu'il y a modification des équilibres bactériens et
non stimulation globale de la croissance bactérienne.
À côté de ces modifications bactériologiques,
des modifications métaboliques sont également notées.
L'ingestion de lactulose (3 à 20 g/j) diminue les concentrations
fécales d'ammoniaque, d'indol, de scatol, de crésol et des
phénols, ainsi que les activités bêta-glucuronidase,
nitroréductase, azoréductase et 7 alpha déhydroxylase.
L'excrétion des acides biliaires secondaires est réduite.
Le pH fécal est parfois diminué [7, 13]. Le lactitol (20
g/j) et les FOS (12,5 g/j) semblent moins efficaces [11, 13].
Les modifications de la flore colique et de son activité peuvent
être obtenues pour des doses ingérées faibles de prébiotiques
: en effet, elles apparaissent à partir de 3 g/j de lactulose [7,
8] et de 5 g/j de FOS [14]. Puisque les premiers symptômes digestifs
d'intolérance aux oligosaccharides indigestes (excès de
gaz rectaux le plus souvent) apparaissent chez l'adulte pour des doses
ingérées supérieures à 10 g/j [12, 15], on
peut conclure que les modifications de flore peuvent être obtenues
pour des doses ingérées de prébiotiques n'entraînant
pas de symptômes digestifs.
Les prébiotiques sont facilement et rapidement fermentés
par la flore bactérienne dans la partie proximale du côlon
humain. La production d'acides gras à chaîne courte entraîne
une acidification du contenu colique qui favorise la croissance des genres
bactériens acido-résistants, les bifidobactéries
et les lactobacilles. Ces bactéries fermentent les prébiotiques
et les autres substrats disponibles selon un métabolisme particulier,
conduisant préférentiellement à la production d'acide
acétique et lactique, ce dernier étant parmi les acides
gras à chaîne courte l'acide le plus fort. Ainsi, l'augmentation
des bactéries dites lactiques induite par les prébiotiques
majore encore, du fait de ce métabolisme particulier, l'acidification
du contenu colique. Toutefois, le taux des bactéries lactiques
dans les selles retourne à son niveau antérieur quelques
jours après l'arrêt de l'ingestion des prébiotiques.
Effets bénéfiques
Les effets bénéfiques des prébiotiques s'expliquent
essentiellement par l'acidification du contenu colique et les modifications
de la flore colique et de son métabolisme qu'ils induisent. Les
enfants nourris au lait de vache ont une flore fécale complexe
comprenant moins de 50 % de bifidobactéries, associées à
des bactéroïdes, clostridies, entérobactéries
et streptocoques, tandis que chez ceux nourris au sein les bifidobactéries
prédominent (90 %). Cette prédominance des bifidobactéries
a été avancée pour expliquer la protection des enfants
nourris au sein contre les infections intestinales. Cette hypothèse
a été depuis étayée par différents
travaux. Un essai contrôlé a montré que l'administration
à des nourrissons de B. longum et S. thermophilus
diminuait significativement l'incidence de la diarrhée (31 % versus
7 %) et du portage de rotavirus (31 % versus 10 %) [16]. Schneegans
et al. [17] ont étudié chez des enfants l'effet de
Bifidobacterium bifidum plus ou moins associé au lactulose
sur l'éradication de E. coli pathogènes. L'éradication
a été obtenue dans 60 % des cas avec B. bifidum seul,
dans 80 % des cas lorsque cette bactérie était associée
au lactulose.
Les effets protecteurs des bifidobactéries contre les infections
intestinales s'expliqueraient par d'éventuels effets immunomodulateurs
(augmentation de l'activité phagocytaire des macrophages, de la
production d'IL6 et d'IFN*) [18, 19] et surtout par l'inhibition de la
croissance de bactéries pathogènes. Cette inhibition serait
la conséquence de la modification des équilibres bactériens
au sein de la flore colique, de la synthèse de substances antibactériennes
par les bifidobactéries (les bifidobactéries ont in vitro
un effet antimicrobien contre Salmonella, Vibrio cholerae, Listeria,
Campylobacter, Shigella, Yersinia, E. coli, C. perfringens) [20-25]
et enfin la conséquence de l'acidification du contenu colique.
L'acidification semble en effet pouvoir également modifier les
équilibres bactériens puisqu'elle inhibe la croissance de
E. coli, C. perfringens, V. cholerae et Salmonella enteritidis
[26, 27].
À côté de ces effets anti-infectieux, les bifidobactéries
ont des effets antitumoraux. In vitro, elles diminuent la croissance
de lignées cancéreuses coliques. Ingérés oralement,
le lactulose ou des bifidobactéries diminuent chez le rat les tumeurs
coliques induites par la diméthylhydrazine ou l'azoxyméthane
et diminuent également l'apparition des cryptes aberrantes (première
étape histologique de la cancérogenèse colique chez
le rat), la prolifération cellulaire et l'expression de l'onco-protéine
p21 codée par les proto-oncogènes de la famille Ras [28-30].
De façon intéressante, si des rats ingèrent du lactulose
ou des FOS et des bifidobactéries, l'effet réducteur sur
le nombre de cryptes aberrantes est additif [29, 31]. In vivo chez
l'homme, l'incidence du cancer colique est diminuée en cas d'augmentation
des bifidobactéries fécales et de baisse de C. perfringens
[32]. Des études d'intervention sont en cours pour déterminer
l'effet d'une supplémentation en bifidobactéries sur les
paramètres de la cancérogenèse colique. L'ingestion
de B. bifidus et L. acidophilus diminue la prolifération
cellulaire au niveau de la partie supérieure des cryptes coliques
chez des patients ayant des adénomes [33] et l'ingestion de lactulose
diminue la fréquence des récidives adénomateuses
après polypectomie [34] (figure
2).
L'action antitumorale des prébiotiques
peut s'expliquer par la modification des équilibres bactériens.
L'augmentation des bifidobactéries par elle-même pourrait
intervenir puisqu'il a été montré qu'un composant
de leur paroi cellulaire avait une activité antitumorale [35].
La diminution de la croissance des bactéries de putréfaction
(clostridies, entérobactéries) entraîne une réduction
de la formation de molécules toxiques ou de carcinogènes
(nitrosamines, phénols, crésol, scatol, indol). Les modifications
du métabolisme de la flore interviennent probablement aussi dans
l'action antitumorale. Certaines activités enzymatiques impliquées
dans la formation de carcinogènes (azoréductase, nitroréductase
et bêta-glucuronidase) sont diminuées dans les selles de
sujets sains ingérant des bactéries lactiques ou du lactulose
[7, 36-38]. L'ingestion de lactulose et l'acidification du contenu colique
diminuent l'activité de la 7 alpha déhydroxylase et donc
la formation des acides biliaires secondaires qui sont impliqués
dans la carcinogenèse colique [39]. En revanche, les effets antitumoraux
des prébiotiques ne semblent pas médiés par une augmentation
de la production intracolique de l'acide butyrique (dont l'activité
antitumorale est bien établie), puisque les prébiotiques
et leurs effets stimulants sur la croissance des bifidobactéries
ne semblent pas favoriser la production de cet acide.
CONCLUSION
Il est devenu facile de modifier la flore colique humaine et son activité
métabolique en ingérant des prébiotiques ou des probiotiques
[40]. Les effets bénéfiques longtemps suggérés
de ces modifications commencent à être étayés,
voire admis, par des études expérimentales de plus en plus
nombreuses. Deux facteurs peuvent expliquer les effets bénéfiques
pour l'homme des prébiotiques : l'acidification du contenu colique
et les modifications induites de la flore. Ces deux facteurs paraissent
en fait intriqués, l'acidification modifiant la flore et la flore
modifiée maintenant l'acidification du contenu colique. Ainsi,
les effets sur le côlon des prébiotiques pourraient être
supérieurs à ceux des probiotiques qui, certes, modifient
la flore, mais acidifient probablement moins le contenu colique, du moins
dans sa partie proximale. C'est peut-être pour cette raison que
quelques études montrent qu'il existe un effet additif des prébiotiques
et des probiotiques sur la prévention des infections intestinales
et la survenue de lésions précancéreuses ou cancéreuses
coliques.
Des études d'intervention sont encore nécessaires chez
l'homme avant de conclure définitivement sur l'intérêt
des prébiotiques, seuls ou associés aux probiotiques, dans
la prévention du cancer colique, ainsi que pour définir
la dose efficace et sa tolérance. Si cet intérêt se
confirmait, l'usage des prébiotiques se développerait facilement
en nutrition humaine dans un cadre de santé publique et devrait
inciter le gastroentérologue à prescrire des prébiotiques
chez les sujets à risque de cancer colique.
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