Élucider le mécanisme de Weissella

Scientific Reports volume 5, Numéro d'article : 17128 (2015) Citer cet article

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Le mécanisme par lequel les bactéries lactiques prolongent la durée de vie de Caenorhabditis elegans a déjà été élucidé. Cependant, le rôle des espèces de Weissella n’a pas encore été étudié. Nous montrons que Weissella koreensis et Weissella cibaria prolongent significativement (p < 0,05) la durée de vie de C. elegans par rapport à Escherichia coli OP50 et induisent l'expression de plusieurs gènes liés à l'extension de la durée de vie (daf-16, aak-2, jnk-1, sod-3 et hif-1). L'administration orale de Weissella a modifié la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), réduit l'accumulation de lipofuscine et augmenté l'activité locomotrice (ce qui se traduit par un retard du vieillissement). De plus, les C. elegans nourris à Weissella présentaient une taille corporelle, une taille de couvain, des niveaux d'ATP et des taux de pompage pharyngés réduits par rapport aux vers nourris à E. coli OP50. De plus, les mutations dans sod-3, hif-1 ou skn-1 n’ont pas modifié l’extension de la durée de vie par rapport au C. elegans de type sauvage. Cependant, C. elegans n'a pas réussi à prolonger la durée de vie des mutants avec perte de fonction de daf-16, aak-2 et jnk-1, ce qui met en évidence le rôle potentiel de ces gènes dans la longévité induite par Weissella chez C. elegans. Les espèces de Weissella prolongent la durée de vie de C. elegans en activant le DAF-16 via la voie c-Jun N-terminal kinase (JNK), qui est liée à la réponse au stress et la voie de la protéine kinase activée par l'AMP (AMPK) qui est activée par la restriction alimentaire .

Les espèces de Weissella sont des bactéries lactiques qui n’ont été classées que récemment comme un nouveau genre. Les espèces de Weissella se trouvent dans les aliments fermentés, notamment les légumes fermentés traditionnels coréens et le kimchi, la canne à sucre et le tractus intestinal des humains et d'autres animaux1. Les aliments fermentés, y compris le kimchi, possèdent diverses bactéries lactiques dont la composition affecte la fermentation et les propriétés sensorielles du kimchi2. Le kimchi est un aliment probiotique bien connu, dont les bienfaits pour la santé sont similaires à ceux du yaourt probiotique. De plus, le kimchi présente de nombreux autres avantages pour la santé, notamment la promotion de la santé du cerveau, de la peau et colorectale ainsi que le renforcement du système immunitaire ; il a été démontré que le kimchi est efficace contre le cancer, l'obésité, la constipation et l'hypercholestérolémie ; il possède également des propriétés fibrolytiques, antioxydantes et anti-âge3. Récemment, les espèces de Weissella ont été identifiées comme l'un des principaux fermenteurs du kimchi2. Les espèces de Weissella sont plus résistantes aux conditions acides et anaérobies que les espèces de Leuconostoc4. Weissella possède également des ponts interpeptides inhabituels dans la couche de peptidoglycane qui distinguent ces bactéries des autres lactobacilles5. Cependant, contrairement à d’autres bactéries lactiques, les effets bénéfiques possibles de Weissella spp. sur les humains nécessitent une étude plus approfondie.

Caenorhabditis elegans est un petit nématode du sol libre utilisé dans divers domaines de recherche. C. elegans est un modèle particulièrement utile pour étudier le vieillissement en raison de sa courte durée de vie et du fait qu'il se prête aux analyses génétiques6. Fournir des bactéries lactiques comme source de nourriture au lieu d'E. coli OP50 augmente la durée de vie moyenne de C. elegans7,8,9. Plusieurs études ont décrit les mécanismes par lesquels les bactéries lactiques prolongent la durée de vie de C. elegans, mais le rôle des espèces de Weissella reste inconnu. Lactobacillus rhamnosus prolonge la durée de vie de C. elegans en modulant la voie de signalisation DAF-2/DAF-1610 et facilite la résistance au stress oxydatif chez C. elegans, comme le démontre la survie accrue de C. elegans au stress induit par H2O2. Bifidobacterium infantis prolonge la durée de vie de C. elegans grâce à l'activation de skn-1 (qui est régulée par la voie p38 MAPK) de manière dose-dépendante ; cet effet n'a pas été induit par une restriction alimentaire, ce qui signifie que B. infantis n'a pas favorisé la longévité via l'activation du système de défense de l'hôte via le DAF-169. Il a été démontré que les restrictions alimentaires prolongent la durée de vie des animaux, y compris des humains11 ; cela reste cependant controversé12. Il n’est pas clair si les bactéries lactiques induisent une restriction alimentaire, prolongeant ainsi la durée de vie de C. elegans. La restriction alimentaire peut réguler la durée de vie de C. elegans via les voies de signalisation insuline/IGF-1 (IIS) et cible de la rapamycine (TOR)13. Ces voies (et d’autres) induisent le facteur de transcription DAF-16/FOXO14, qui à son tour régule divers gènes impliqués dans la régulation de la longévité, de la réponse au stress, du métabolisme et du développement. DAF-16/FOXO est donc indispensable dans la résistance aux contraintes ainsi que dans la régulation de la durée de vie15. De plus, JNK-1 est associé à la réponse au stress chez les vertébrés et est un régulateur positif du DAF-16. De plus, AAK-2, l'homologue de l'AMPK de C. elegans, est impliqué dans l'activation de DAF-16/FOXO et favorise la longévité pendant les périodes de restriction en glucose16.