Première partie Les postbiotiques et les maladies rénales

Abstrait

L'insuffisance rénale chronique (IRC) devrait devenir la cinquième cause mondiale de décès d'ici 2040 en raison des principales lacunes des méthodes actuelles disponibles pour diagnostiquer et traiter les maladies rénales. À cet égard, le nouveau concept Holobiont, utilisé pour décrire un hôte individuel et sa communauté microbienne, peut ouvrir la voie à une meilleure compréhension de la pathogenèse et de la progression des maladies rénales. Les interventions modulatrices ou dérivées du microbiote comprennent les probiotiques, les prébiotiques, les symbiotiques et les postbiotiques. À partir de 2019, le concept de postbiotiques a été mis à jour par l'Association scientifique internationale des probiotiques et prébiotiques (ISAPP) pour désigner des préparations de micro-organismes inanimés et/ou de leurs composants qui confèrent un avantage pour la santé à l'hôte. En excluant explicitement les métabolites purifiés sans biomasse cellulaire, toute littérature utilisant un tel terme est potentiellement rendue obsolète. Nous passons maintenant en revue le concept révisé des postbiotiques concernant leurs applications cliniques potentielles et la recherche sur les maladies rénales, en discutant en détail de plusieurs formulations en cours de développement préclinique telles que le sel de GABA pour l'hypertension et les lésions rénales induites par l'alimentation, Lactobacillus paracasei soniqué en haute- les lésions rénales induites par un régime gras, le sel de GABA, le sel de lacto-GABA et le sel de GABA postbiotique dans les lésions rénales aiguës, et les lysats d'O. formigenes pour l'hyperoxalurie. En outre, nous fournissons une feuille de route pour la recherche postbiotique dans les maladies rénales afin d'accélérer la traduction clinique.

Mots clés

maladie rénale chronique; postbiotiques; prébiotiques; probiotiques; hyperoxalurie; Oxalobacter formigenes; GABA-sel.

Contribution clé

Il s'agit du premier aperçu des postbiotiques et des maladies rénales qui a adopté la définition ISAPP 2019 des postbiotiques. En outre, nous fournissons une feuille de route pour la recherche postbiotique dans les maladies rénales afin d'accélérer la traduction clinique.

Cliquez ici pour bénéficier des avantages Cistanche

Le fardeau mondial des maladies rénales

L'insuffisance rénale chronique (IRC) est à ce jour définie par la mesure du taux de filtration glomérulaire estimé (eGFR, c'est-à-dire une mesure de la fonction rénale) et de l'albuminurie (c'est-à-dire une mesure de lésion rénale), qui sont associés à un risque combiné de la mort prématurée toutes causes confondues et cardiovasculaire, la progression de la MRC et l'insuffisance rénale aiguë (IRA) [1]. Malgré les progrès récents dans le domaine, on estime que l'IRC deviendra la cinquième cause mondiale de décès d'ici 2040 et la deuxième cause de décès d'ici la fin de ce siècle dans les pays à longue espérance de vie [2]. Ces projections illustrent les principales lacunes des méthodes actuelles utilisées pour diagnostiquer et traiter les maladies rénales. Ainsi, une meilleure compréhension de la pathogenèse sous-jacente de l'IRC peut nous aider à identifier de nouveaux indices diagnostiques et des cibles thérapeutiques. À cet égard, le concept d'holobionte, un terme utilisé pour décrire un hôte individuel et sa communauté microbienne, y compris les virus et les micro-organismes cellulaires [3], peut ouvrir la voie à une meilleure compréhension de la pathogenèse de l'IRC. Il existe en effet de plus en plus de preuves suggérant que la santé et la maladie peuvent être le résultat d'une interaction bilatérale entre un hôte et son microbiote, en particulier le microbiote intestinal. Une telle interaction peut être affectée par plusieurs facteurs : l'état de la maladie chez l'hôte, le régime alimentaire, les médicaments et les antibiotiques [4]. Les tentatives de modulation des interactions hôte-microbiote ont abouti à la conception et à la prescription de prébiotiques, probiotiques, symbiotiques et postbiotiques. À la suite d'un récent consensus sur la définition des postbiotiques [5], la littérature pré-2019 sur les postbiotiques et les maladies rénales est devenue potentiellement obsolète. En conséquence, nous avons ici revu le concept et mis à jour la littérature sur les postbiotiques dans le domaine des maladies rénales, en nous concentrant sur ces interventions conformément au consensus révisé sur le concept de postbiotiques.

Pilules de cistanche

Le microbiote intestinal : un modificateur clé de la maladie rénale et de la santé

Ces dernières années, un rôle clé du microbiote intestinal en tant que modulateur de l'homéostasie, influençant à la fois la santé et la maladie, est apparu dans le contexte de la MRC [6,7]. En effet, il existe un lien étroit entre la dysbiose intestinale, l'hypervolémie, l'inflammation systémique, l'étourdissement myocardique et le syndrome de malnutrition-inflammation dans les populations IRC [8]. Les maladies rénales peuvent influencer le microbiote intestinal par plusieurs mécanismes, allant de l'influence du milieu urémique à l'impact des régimes prescrits (par exemple, les régimes pauvres en potassium sont souvent pauvres en fibres alimentaires), en passant par l'utilisation fréquente d'antibiotiques et la polymédication qui peuvent moduler négativement le microbiote intestinal [9–11]. À l'inverse, un microbiote intestinal altéré peut contribuer au développement et à la progression de l'IRC en provoquant une augmentation de l'inflammation et/ou en générant des toxines urémiques et leurs précurseurs [12]. L'augmentation de la perméabilité intestinale résultant de la dégradation de l'intégrité de la barrière, conséquence d'un microbiote altéré, permet le passage des endotoxines et des produits bactériens vers le sang. Cela conduit potentiellement à une augmentation du stress oxydatif et de l'inflammation, contribuant aux complications de l'IRC, telles que les maladies cardiovasculaires et les troubles du métabolisme minéral. Le microbiote intestinal peut également générer des indoles, des amines et des phénols à partir de composants alimentaires, principalement des protéines. Ces métabolites dérivés de l'intestin peuvent être métabolisés davantage en toxines urémiques, le sulfate de p-crésyle (PCS), le sulfate d'indoxyle (IS) et le N-oxyde de triméthylamine (TMAO) [9,11,13]. La présence de toxines urémiques dans la circulation peut entraîner des événements pro-inflammatoires, favorisant l'expression du facteur de transformation (TGF- 1) et la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans les cellules épithéliales tubulaires rénales [14]. IS et PCS inhibent également l'expression de Klotho via l'hyperméthylation des gènes [15]. Klotho a un effet anti-âge et néphroprotecteur. Tous ces facteurs peuvent entraîner une accélération de la progression de la MRC et des troubles cardiovasculaires associés. La reconnaissance de l'interaction entre les reins et le microbiote a conduit à des efforts accrus dans le développement de nouvelles approches thérapeutiques axées sur le ciblage du microbiote.

Cistanche standardisé et Cistanche tubulosa

Prébiotiques, probiotiques, symbiotiques et postbiotiques

L'alimentation a un impact important sur la composition du microbiote, car les humains et leur microbiote intestinal utilisent des composants alimentaires comme nutriments. En conséquence, des interventions modulant ou dérivées du microbiote ont vu le jour, notamment des probiotiques, des prébiotiques, des symbiotiques et des postbiotiques, qui pourraient être disponibles sous forme de médicaments, de régimes ou de compléments alimentaires [16,17] (Figure 1). Les concepts de probiotiques, de prébiotiques et de symbiotiques ont tous été bien décrits dans la littérature scientifique.

Le terme "probiotique" est d'origine grecque et signifie "pour la vie". Il a probablement été utilisé pour la première fois en 1954 bien que sa signification ait changé au fil du temps. La définition actuelle a été formulée en 2002 par l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) et l'Organisation mondiale de la santé (OMS) : « souches vivantes de micro-organismes strictement sélectionnés qui, lorsqu'elles sont administrées en quantités adéquates, confèrent un bénéfice pour la santé à l'hôte ". La définition a été adoptée par l'International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) en 2013 [18,19]. Les prébiotiques ont été définis en 2007 par la FAO/OMS comme un "composant alimentaire non viable conférant un bénéfice santé à l'hôte associé à une modulation du microbiote". Les prébiotiques sont des molécules qui peuvent être métabolisées par des bactéries dans le tractus gastro-intestinal et comprennent des fibres alimentaires qui sont métabolisées par des enzymes bactériennes pour produire des métabolites bénéfiques tels que les acides gras à chaîne courte (AGCC), notamment le butyrate, l'acétate et le propionate [20]. Les prébiotiques pourraient être utilisés soit comme alternative aux probiotiques, soit en association avec eux [19]. En 1995, le terme "synbiotique" a été introduit pour définir l'action synergique des pro- et prébiotiques. L'objectif principal des symbiotiques est d'améliorer le taux de survie des probiotiques dans le tractus intestinal, et une combinaison appropriée devrait fournir une efficacité accrue par rapport à l'utilisation de chacun individuellement.

Enfin, une autre stratégie capable de promouvoir la santé en reproduisant les bienfaits du microbiote intestinal est l'utilisation des postbiotiques, un outil émergent dérivé de micro-organismes dont nous parlerons plus en détail ci-dessous.

Extrait de Cistanche

Le concept 2019 de postbiotique : qu'est-ce qui est et qu'est-ce qui n'est pas un postbiotique ?

Bien que les probiotiques soient des micro-organismes vivants, à la fin de leur durée de conservation, ils peuvent se blesser et mourir. Peu d'attention a été accordée à la contribution de ces micro-organismes morts et des produits de fermentation à l'impact biologique des probiotiques [5]. En 2019, l'Association Scientifique Internationale des Probiotiques et Prébiotiques (ISAPP) a défini le concept de postbiotique d'un point de vue scientifique, commercial et réglementaire comme une "préparation de micro-organismes inanimés et/ou de leurs composants qui confère un bénéfice pour la santé à l'hôte". " [5]. "Préparation" indique qu'il doit avoir une formulation spécifique obtenue par certaines méthodes d'inactivation pour conférer des effets bénéfiques. « Inanimé » fait référence aux micro-organismes qui étaient vivants et une fois qu'ils ont été tués, ils conservent leur effet bénéfique. Le mot "composants" se concentre sur l'effet bénéfique qui pourrait être joué par les composants microbiens, tels que les composants de la paroi cellulaire et les pili. Bien que des métabolites microbiens puissent être présents dans des préparations postbiotiques et jouer un rôle essentiel, la définition n'inclut pas les métabolites purifiés dépourvus de biomasse cellulaire. Cependant, jusqu'en 2019, la littérature a fréquemment utilisé le terme de manière incorrecte en faisant référence aux vaccins et aux métabolites purifiés, tels que les AGCC, les protéines et les peptides comme postbiotiques [21-23]. Cela rend potentiellement obsolète toute littérature plus ancienne utilisant le terme postbiotique et appelle à une réinitialisation urgente.

La préparation d'un postbiotique doit suivre des critères définis : premièrement, la composition du microorganisme doit être caractérisée avant inactivation, par exemple par séquençage du génome. Deuxièmement, le processus d'inactivation doit être décrit et vérifié. Troisièmement, la préparation postbiotique doit être signalée [5].

Le principal avantage des postbiotiques par rapport aux probiotiques réside dans leur stabilité. Leur préparation et leur composition les rendent extrêmement stables pendant plusieurs années à température ambiante, ce qui les rend particulièrement adaptés aux zones où le maintien de la chaîne du froid pour le transport et le stockage est encore une limitation. De plus, ils peuvent avoir un meilleur profil d'innocuité par rapport aux probiotiques car ils ne peuvent pas se répliquer et provoquer une bactériémie ou une fongémie. Néanmoins, la sécurité doit encore être évaluée pour tout type de postbiotique [5].

Les mécanismes d'action possibles des postbiotiques comprennent la modulation du microbiote résident, l'amélioration de la fonction de barrière épithéliale, la modulation des réponses immunitaires systémiques ou locales, la modulation des réponses métaboliques systémiques et la signalisation du système via le système nerveux [5] (Figure 2).

Les références

1. Perez-Gomez, MV ; Bartsch, L.-A.; Castillo-Rodriguez, E.; Fernandez-Prado, R.; Fernandez-Fernandez, B.; Martin-Clary, C.; Gracia-Iguacel, C.; Ortiz, A. Clarification du concept d'insuffisance rénale chronique pour les non-néphrologues. Clin. Rein J. 2019, 12, 258–261. [Référence croisée] [PubMed]

2. Ortiz, A. ; Roger, M.; Jiménez, VM ; Perez, RJC ; Furlano, M.; Atxer, LS; Zurro, DG ; Casabona, CMR; Gomez, CG ; Bermudez, PP ; et coll. RICORS2040 : La nécessité d'une recherche collaborative sur les maladies rénales chroniques. Clin. Rein J. 2021, 15, 372–387. [Référence croisée] [PubMed]

3. Douglas, AE ; Werren, JH Trous dans l'hologénome : pourquoi les symbioses hôte-microbe ne sont pas des holobiontes. mBio 2016, 7, e02099. [Référence croisée] [PubMed]

4. Maier, L. ; Pruteanu, M.; Kuhn, M.; Zeller, G.; Telzerow, A.; Anderson, EE ; Brochado, AR ; Fernández, KC ; Dose, H. ; Mori, H.; et coll. Impact étendu des médicaments non antibiotiques sur les bactéries intestinales humaines. Nature 2018, 555, 623–628. [Référence croisée] [PubMed]

5. Salminen, S.; Collado, MC ; Endo, A.; Colline, C.; Lebeer, S.; Quigley, EMM ; Sanders, MOI ; Shamir, R.; Swann, JR; Szajewska, H.; et coll. Déclaration de consensus de l'Association scientifique internationale des probiotiques et prébiotiques (ISAPP) sur la définition et la portée des postbiotiques. Nat. Rév. Gastroenterol. Hépatol. 2021, 18, 649–667. [Référence croisée]

6. Zhang, P. ; Zou, J.-Z. ; Chen, J.; Tan, X.; Xiang, F.-F.; Shen, B.; Hu, J.-C. ; Wang, J.-L.; Wang, Y.-Q.; Yu, J.-B. ; et coll. Association du N-oxyde de triméthylamine avec la mortalité cardiovasculaire et toutes causes confondues chez les patients hémodialysés. Ren. Échouer. 2020, 42, 1004-1014. [Référence croisée]

7. Zhao, J. ; Ning, X.; Liu, B.; Dong, R.; Bai, M.; Sun, S. Modifications spécifiques du microbiote intestinal chez les patients atteints d'insuffisance rénale chronique : une revue systématique mise à jour. Ren. Échouer. 2021, 43, 102-112. [Référence croisée]

8. Zsom, L. ; Zsom, M.; Salim, SA; Fülöp, T. Estimation du taux de filtration glomérulaire dans l'insuffisance rénale chronique : examen critique des prévisions basées sur des estimations des résultats individuels dans l'insuffisance rénale. Toxines 2022, 14, 127. [CrossRef]

9. Cigarran Guldris, S.; González Parra, E.; Cas Amenós, A. Gut Microbiota in Chronic Kidney Disease. Néfrologie 2017, 37, 9–19. [Référence croisée]

10. Favero, C. ; Carriazo, S.; Cuarental, L.; Fernandez-Prado, R.; Gomá-Garcés, E.; Perez-Gomez, MV ; Ortiz, A.; Fernandez-Fernandez, B.; Sanchez-Niño, MD Phosphate, Microbiote et CKD. Nutriments 2021, 13, 1273. [CrossRef]

11. Chi, M. ; Ma, K.; Wang, J.; Ding, Z.; Li, Y.; Zhu, S.; Liang, X.; Zhang, Q.; Song, L.; Liu, C. L'effet immunomodulateur du microbiote intestinal dans les maladies rénales. J. Immunol. Rés. 2021, 2021, 5516035. [Référence croisée]

12. Castillo-Rodriguez, E. ; Fernandez-Prado, R.; Esteras, R.; Perez-Gomez, MV ; Gracia-Iguacel, C.; Fernandez-Fernandez, B.; Kanbay, M.; Tejedor, A.; Lazaro, A.; Ruiz-Ortega, M.; et coll. Impact du microbiote intestinal altéré sur la progression de la maladie rénale chronique. Toxines 2018, 10, 300. [CrossRef] [PubMed]

13. Fernandez-Prado, R. ; Esteras, R.; Perez-Gomez, MV ; Gracia-Iguacel, C.; Gonzalez-Parra, E.; Sanz, AB; Ortiz, A.; Sanchez-Niño, MD Nutriments transformés en toxines : Modulation du microbiote des propriétés des nutriments dans l'insuffisance rénale chronique. Nutriments 2017, 9, 489. [CrossRef] [PubMed]

14. Poveda, J. ; Sanchez-Niño, MD ; Glorieux, G.; Sanz, AB; Egido, J.; Vanholder, R.; Ortiz, A. Le sulfate de p-crésyle a des actions pro-inflammatoires et cytotoxiques sur les cellules épithéliales tubulaires proximales humaines. Néphrol. Cadran. Transplantation. 2014, 29, 56–64. [Référence croisée] [PubMed]

15. Soleil, C.-Y. ; Chang, S.-C.; Wu, M.-S. La suppression de l'expression de Klotho par les toxines urémiques liées aux protéines est associée à une expression accrue de l'ADN méthyltransférase et à l'hyperméthylation de l'ADN. Rein Int. 2012, 81, 640–650. [Référence croisée]

16. Microbiote intestinal dans l'insuffisance rénale chronique—PubMed. Disponible en ligne : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27553986/ (consulté le 11 juillet 2022).

17. Mills, S. ; Stanton, C.; Lane, JA ; Smith, GJ; Ross, RP Precision Nutrition et le microbiome, Partie I : État actuel de la science. Nutriments 2019, 11, 923. [CrossRef]

18. Kim, S.-K. ; Guevarra, RB; Kim, Y.-T. ; Kwon, J.; Kim, H.; Cho, JH; Kim, HB ; Lee, J.-H. Rôle des probiotiques dans les maladies associées au microbiome intestinal humain. J. Microbiol. Biotechnol. 2019, 29, 1335-1340. [Référence croisée]

19. Markowiak, P.; ´Sli˙zewska, K. Effets des probiotiques, des prébiotiques et des synbiotiques sur la santé humaine. Nutriments 2017, 9, 1021. [CrossRef]

20. Holscher, HD Fibres alimentaires et prébiotiques et le microbiote gastro-intestinal. Microbes intestinaux 2017, 8, 172–184. [Référence croisée] [PubMed]

21. Muralitharan, R.R. ; Jama, HA ; Xie, L.; Peh, A.; Snelson, M.; Marques, pression microbienne des pairs FZ : le rôle du microbiote intestinal dans l'hypertension et ses complications. Hypertension 2020, 76, 1674–1687. [Référence croisée]

22. Vrzáˇckova, N. ; Ruml, T.; Zelenka, J. Postbiotics, signalisation métabolique et cancer. Molécules 2021, 26, 1528. [CrossRef]

23. Rhys-Jones, D. ; Climie, RE; Gill, Pennsylvanie ; Jama, HA ; Chef, GA ; Gibson, PR ; Kaye, DM ; Muir, JG; Marques, FZ Interventions microbiennes pour contrôler et réduire la tension artérielle en Australie (MICRoBIA) : raison d'être et conception d'un essai croisé randomisé en double aveugle contrôlé par placebo. Procès 2021, 22, 496. [CrossRef]

Chiara Favero 1, Laura Giordano 2, Silvia Maria Mihaila 2, Rosalinde Masereeuw 2, Alberto Ortiz 1,3,4 et Maria Dolores Sanchez-Niño 1,3,5,

1 Département de néphrologie et d'hypertension, IIS-Fundacion Jimenez Diaz UAM, 28049 Madrid, Espagne

2 Division de pharmacologie, Institut d'Utrecht pour les sciences pharmaceutiques, Université d'Utrecht, 3584 CG Utrecht, Pays-Bas

3 Redes de Investigación Cooperativa Orientadas a Resultados en Salud (RICORS) 2040, 28049 Madrid, Espagne

4 Departamento de Medicina, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid, 28049 Madrid, Espagne

5 Departamento de Farmacología, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid, 28049 Madrid, Espagne