Bifidobacterium longum
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Bifidobacterium longum est une espèce de bactérie lactique de la famille des Bifidobacteriaceae, trouvée dans le tube digestif de l'homme et du porc [1]. Bien qu’elle ne soit pas numériquement dominante, c’est une commensale du tube digestif humain et du vagin où elle inhibe la croissance des bactéries pathogènes et stimule le système immunitaire.
B. longum contient trois sous-espèces longum, infantis et suis, qui étaient à l’origine catégorisées comme des espèces différentes.
Plusieurs souches ont été sélectionnées pour leurs effets probiotiques.
Le nom de genre Bifidobacterium dérive du latin bifidus « fendu, partagé en deux » et bacterium « bâton » (d’où a été dérivé le mot français de 'bactérie' et le terme de latin scientifique bacterium, par Christian Gottfried Ehrenberg en 1838).
L’épithète spécifique longum dérive du latin longus « long, étendu »
En 1899, Henri Tissier, un pédiatre de l’Institut Pasteur, fut le premier à isoler une bifidobacterium, dans les selles d’un nourrisson. Il l’appela Bacillus bifidus en raison de sa morphologie bifide en Y. En 1924, S. Orla-Jensen de Copenhague, reconnut le genre Bifidobacterium comme un taxon séparé[1]. En 1974, la huitième édition du Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology reconnait Bifidobacterium comme un genre à part entière et renomme Bacillus bifidus en Bifidobacterium bifidum.
Gerhard Reuter isola en 1963 Bifidobacterium longum dans des selles humaines qu’il distingua de B. infantis prévalente dans le tube digestif du jeune enfant et de B. suis, prévalente chez le porc. Puis en 2002, Sakata et al. unifièrent ces trois espèces, B. longum, B. infantis et B. suis, sous le nom de Bifidobacterium longum, sur la base des valeurs d’hybridation ADN-ADN. Finalement Martelli et al. proposèrent de distinguer les sous-espèces B. longum subsp. longum, B. longum subsp. infantis et B. longum subsp. suis [2].
En 1974, la huitième édition du Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology reconnait Bifidobacterium comme un genre à part entière, comprenant 11 espèces[3]. En 2012[1], Bergey’s Manual donne 32 espèces et The Taxonomicon en ligne[4] donne 44 espèces (sept. 2018).
Description
Bifidobacterium longum est une bactérie lactique[5]
- chromosome circulaire, contenant 60 % de G+C
- En forme de bâtonnet au contour irrégulier, le plus souvent incurvé, avec une extrémité parfois ramifiée (la composition du milieu de culture en anaérobiose semble à l’origine du polymorphisme)
- Non motile
- Ne formant pas de spore
- Anaérobie stricte
- Siège d’une fermentation hétérolactique c'est-à-dire de la fabrication d'acide lactique associé à de l'acétate, sans dégagement gazeux
- Fermente un grand nombre de sucres ( D-galactose, D-lactose, maltose, mélibiose, raffinose et saccharose) en acide lactique
- Température optimale de développement est 36 à 38 °C ; la croissance est nulle en dessous de 20 °C et au-dessus de 46 °C.
- Le pH initial optimum de croissance se situe entre 6,5 et 7,0.
La culture des bactéries anaérobies strictes étant assez délicate, le développement des techniques de séquençage de l’ADN ont permis de mettre en évidence une série de gènes jouant un rôle essentiel dans la croissance de B. longum dans le tube digestif et divers milieux gélosés en anaérobiose.
Sous-espèces :
- Bifidobacterium longum subsp. longum (Reuter 1963) Mattarelli et al. 2008
- Bifidobacterium longum subsp. infantis (Reuter 1963) Mattarelli et al. 2008
- Bifidobacterium longum subsp. suis (Matteuzzi et al. 1971) Mattarelli et al. 2008
Génétique
Le séquençage du génome de B. longum NCC2705 a été effectué par Mark A. Schell et al en 2002[6]. Il comporte 2,26 Mb[n 1], 1 797 gènes et 57 ARN de transfert, 12 ARN ribosomiques [7]. Ces grandeurs peuvent être plus importantes pour certaines autres souches séquencées[n 2].
Il possède un nombre excessif de gènes (plus de 8 % du génome) associés au métabolisme des oligosaccharides. L’absence apparente d’enzymes capables de décomposer certains d’entre eux, comme la pectinase, cellulase et α- et β-amylase, contraste fortement avec le nombre élevé de glycosides hydrolases, capables de catalyser l’hydrolyse de liaisons glycosidiques, notamment des liaisons peu communes trouvées chez les polymères de plantes (comme hémicelluloses, arabinogalactanes, arabinoxylanes, gommes, inulines, galactomannanes). La persistance de B. longum dans le côlon viendrait de sa capacité à cataboliser les substrats peu digérés par l’hôte et les micro-organismes du tube digestif.
Les homologues de la plupart des enzymes nécessaires à la synthèse de l’acide folique (vitamine B9), de la thiamine (vitamine B1) et de la nicotinate (vitamine B3) sont présentes. Par contre, il manque la riboflavine (vit. B2), la biotine (vit. B8), la cobalamine (vit. B12) et le pantothénate (vit. B5) et pyridoxine (vit. B6).
Comme d’autres anaérobies, B. longum peut fermenter des acides aminés. Il possède plus de vingt peptidases qui peuvent produire des acides aminés à partir de substrats protéiniques du tube digestif ou du vagin, là où les glucides sont moins abondants.
Les acides acétiques et lactiques sont les principaux métabolites finaux, avec un ratio molaire théorique d’acide acétique sur acide lactique de 1,5 [8].
Chez le nourrisson
Depuis les travaux pionniers de Tissier en 1900, de nombreuses études ont décrit la succession des bactéries qui colonisent le tube digestif du nouveau-né. Il fut observé que la composition du microbiote intestinal est fortement influencée par la nourriture de l’enfant. Pour ceux qui sont nourris au sein, le microbiote est rapidement dominé par les bifidobactéries, alors que pour ceux nourris au lait maternisé, il héberge une plus grande variété de bactéries, comme les Streptococcus, Bacteroides et les Clostridium en plus des Bifidobacterium [9]. Le développement des techniques moléculaires[n 3] ont permis de suivre l’évolution des populations dominantes de l’intestin de deux nourrissons nés par voie naturelle et nourris au sein. Au début, on observe une colonisation précoce par les espèces de bifidobactéries, détectées respectivement le troisième et quatrième jour de vie. Durant les six premiers mois, la domination des bifidobactéries fut plus intense pour le nourrisson nourris exclusivement au lait maternel que pour celui qui reçut à la fois du lait maternel et du lait maternisé[9]. D’autres bactéries produisant de l’acide par fermentation, comme des streptocoques et des entérocoques, ont été trouvés chez les deux enfants principalement durant la période de nourrissage au sein.
On sait que le lait maternel contient plus de 80 oligosaccharides (en dehors du lactose), dotés de structures peu communes et qui arrivent intacts dans le côlon. La capacité assez exceptionnelle de B. longum de cataliser ces substrats favorise donc son développement.
