Exploiter la levure pour la santé : Le lien avec l'ABA
Des scientifiques étudient le rôle de la levure dans la production d’acide abscissique pour améliorer la santé.
Femke Van Gaever, Paul Vandecruys, Yasmine Driege, Seo Woo Kim, Johan M. Thevelein, Rudi Beyaert, Jens Staal
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Table des matières
- ABA et santé animale
- Probiotiques : Les microbes amis
- La levure comme probiotique
- Ingénierie d'une levure pour une meilleure santé
- Obtenir des résultats en laboratoire
- Tests chez les souris
- Comprendre pourquoi l'ABA est bas chez les souris
- Problème de température
- Ajustements de la levure
- Améliorer la production
- L'expérience d'apprentissage collective
- Plus d'essais
- Directions futures
- La délicieuse conclusion
- Source originale
L'Acide abscissique (ABA) est une hormone végétale qui aide les plantes à gérer le stress et à bien grandir. Il aide les plantes à faire face à des situations comme la sécheresse ou les températures extrêmes. Les scientifiques ont beaucoup étudié ses effets sur les plantes, mais ils commencent tout juste à regarder comment ça pourrait fonctionner chez les animaux, y compris les humains.
ABA et santé animale
Les recherches suggèrent que l'ABA pourrait aussi aider les animaux avec divers problèmes de santé. Par exemple, il a montré des promesses pour traiter des conditions comme la colite, le diabète de type 2, l'athérosclérose (qui est liée à la santé cardiaque) et même la dépression. On en trouve en grandes quantités dans des fruits comme les figues, les myrtilles et les abricots, ce qui fait de l'ABA un candidat intéressant pour un complément alimentaire qui booste la santé.
Cependant, l'ABA a des défis qui rendent son utilisation dans les compléments difficile. Par exemple, il ne reste pas longtemps dans le corps, peut coûter cher à produire en grandes quantités et peut se décomposer facilement. Ça limite son utilité en tant que complément direct pour les gens.
Probiotiques : Les microbes amis
Les probiotiques sont des microbes vivants qui peuvent apporter des bénéfices pour la santé quand on les consomme. Ils peuvent aider à garder l'intestin en bonne santé, et beaucoup de gens les utilisent comme compléments alimentaires. Un type de probiotique qui attire de plus en plus d'attention est une levure appelée Saccharomyces boulardii. Cette levure est généralement reconnue comme sûre et est souvent utilisée pour traiter la diarrhée et d'autres problèmes liés à l'intestin.
Ces dernières années, les scientifiques ont fait preuve de créativité avec les probiotiques, utilisant l'ingénierie génétique pour améliorer leurs capacités. Par exemple, certaines bactéries ont été modifiées pour combattre des infections ou même fournir des traitements pour des maladies comme le cancer. Mais il y a un inconvénient : beaucoup de probiotiques peuvent être affectés par les antibiotiques, ce qui signifie qu'ils pourraient ne pas bien fonctionner si quelqu'un prend des médicaments.
La levure comme probiotique
Alors que la plupart des études sur les probiotiques se sont concentrées sur les bactéries, les chercheurs se penchent maintenant sur des LEVURES comme S. boulardii. Cette levure a montré un grand potentiel car elle possède des propriétés uniques qui peuvent aider à produire des substances bénéfiques comme l'ABA.
Ingénierie d'une levure pour une meilleure santé
La quête a commencé pour créer une souche spéciale de S. boulardii capable de produire de l'ABA. Pour cela, les chercheurs ont pris des gènes spécifiques d'un champignon appelé Botrytis cinerea, une source naturelle d'ABA, et les ont introduits dans la levure. Ils visaient à créer une levure capable de produire de hauts niveaux d'ABA tout en restant sûre et efficace.
Obtenir des résultats en laboratoire
Après avoir modifié la levure, les scientifiques l'ont cultivée en laboratoire pour voir combien d'ABA elle pouvait produire. Ils ont découvert que la levure modifiée produisait environ 8,5 à 8,6 mg d'ABA par litre, ce qui était plutôt bon. Cependant, la levure ne se développait pas aussi bien que les souches non modifiées, ce qui suggère qu'il pourrait y avoir un compromis entre la production d'ABA et la vitesse de croissance.
Tests chez les souris
Pour voir comment leur levure productrice d'ABA fonctionnait dans un système vivant, les chercheurs ont décidé de la tester chez des souris. Au lieu d'utiliser la méthode standard de gavage oral (qui sonne aussi désagréable que ça l'est), ils ont intelligemment créé un régime spécial où la levure était mélangée dans la nourriture. De cette façon, les souris pouvaient le manger plus confortablement.
Quand les souris ont mangé le régime enrichi en levure, les scientifiques ont détecté de hauts niveaux de la levure modifiée dans leurs selles, indiquant que la levure prospérait dans l'intestin. Cependant, s'assurer que la levure produisait suffisamment d'ABA dans le corps était le prochain défi.
Comprendre pourquoi l'ABA est bas chez les souris
Bien que la levure ait réussi à coloniser l'intestin, mesurer les niveaux d'ABA dans le sérum des souris a montré des résultats étonnamment bas. Cela a laissé beaucoup de gens perplexes. Les scientifiques ont découvert que la levure produisait probablement une grande partie de l'ABA avant même d'être mangée, ce qui signifie qu'elle aurait pu être créée en étant assise dans le bol de nourriture. Pas exactement ce qu'ils espéraient !
Problème de température
Un problème important était que la capacité de la levure à produire de l'ABA chutait fortement à la température physiologique des souris—37°C. Alors qu'elle fonctionnait bien à 30°C, elle avait du mal à des températures plus élevées. Cela a mis en évidence un goulet d'étranglement critique : la levure devait s'améliorer pour produire de l'ABA à la température corporelle des mammifères.
Ajustements de la levure
Les chercheurs sont retournés au laboratoire pour améliorer la capacité de la levure à produire de l'ABA à des températures plus élevées. Ils se sont concentrés sur l'optimisation de différentes parties du processus de production pour maximiser les niveaux d'ABA.
Améliorer la production
Pour booster encore la production d'ABA, ils ont exploré l'utilisation d'ajouts génétiques, comme l'intégration de gènes qui aident aux Voies métaboliques impliquées dans la synthèse de l'ABA. Ils ont ajouté des gènes d'autres champignons qui pourraient aider la levure à mieux s'adapter à la température corporelle.
L'expérience d'apprentissage collective
À travers de nombreux essais, l'équipe a constaté qu'en introduisant divers nouveaux gènes, comme ceux qui améliorent certaines voies métaboliques, ils pouvaient augmenter le rendement en ABA. Ils ont observé que même si la levure pouvait survivre, elle ne produisait pas les niveaux d'ABA souhaités sous le stress thermique de 37°C.
Plus d'essais
Dans une tentative d'augmenter encore la production, les scientifiques ont essayé d'intégrer des gènes qui permettraient à la levure de surmonter ces limitations thermiques. Ils ont soigneusement sélectionné des gènes connus pour aider la levure à mieux résister à la chaleur et améliorer les processus de fermentation.
Directions futures
La recherche sur l'ABA et ses bénéfices potentiels pour la santé est encore à ses débuts. Il y a beaucoup à explorer sur la façon dont cette hormone végétale peut être efficacement utilisée comme nutraceutique. L'espoir est que d'autres modifications mèneront à une souche de levure capable de produire des niveaux substantiels d'ABA même à des températures plus élevées, permettant son utilisation dans les compléments alimentaires et éventuellement des applications thérapeutiques.
La délicieuse conclusion
Même si les scientifiques ont rencontré de nombreux défis dans leur parcours pour créer une super levure probiotique, le processus a été rempli de découvertes surprenantes et de moments d'apprentissage. Et qui sait ? Un jour, cette levure pourrait aider les gens à se sentir mieux ou même mener à de nouveaux traitements. Pour l'instant, cette recherche jette les bases, et nous pouvons tous être un peu plus optimistes quant aux possibilités de nutrition et de santé venant de nos petits amis dans le monde de la levure.
La prochaine fois que tu apprécies tes fruits, souviens-toi, ça pourrait être plus qu'un simple snack — ça pourrait avoir le potentiel pour des bénéfices futurs pour la santé, grâce à un peu de science astucieuse !
Source originale
Titre: Multi-Step Pathway Engineering in Probiotic Saccharomyces boulardii for Abscisic Acid Production in the Gut
Résumé: The plant hormone abscisic acid (ABA) has gained attention for its role in animals and humans, particularly due to its protective effects in various immune and inflammatory disorders. Given its high concentrations in fruits like figs, bilberries and apricots, ABA shows promise as a nutraceutical. However scalability, short half-life and cost limit the use of ABA-enriched fruit extracts and synthetic supplements. In this study, we propose an alternative ABA administration method to overcome these challenges. We genetically engineered a strain of the probiotic Saccharomyces boulardii to produce and deliver ABA directly to the gut of mice. Using the biosynthesis pathway from Botrytis cinerea, four genes (bcaba1-4) were integrated into S. boulardii, enabling ABA production at 30{degrees}C, as previously described in Saccharomyces cerevisiae. Introducing an additional cytochrome P450 reductase gene resulted in a 7-fold increase in ABA titers, surpassing previous ABA-producing S. cerevisiae strains. Supplementation of the ABA-producing S. boulardii in the diet of mice (at a concentration of 5 x 108 CFU/g) led to effective gut colonization but resulted in low serum ABA levels (approximately 1.8 ng/mL). The absence of detectable serum ABA after administration of the ABA-producing probiotic through oral gavage, prompted further investigation to determine the underlying cause. The physiological body temperature (37{degrees}C) was identified as a major bottleneck for ABA production. Modifications to enhance the mevalonate pathway flux improved ABA levels at 37{degrees}C. However, additional modifications are needed to optimize ABA production before testing this probiotic in disease contexts in mice.
Auteurs: Femke Van Gaever, Paul Vandecruys, Yasmine Driege, Seo Woo Kim, Johan M. Thevelein, Rudi Beyaert, Jens Staal
Dernière mise à jour: 2024-12-23 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.22.629964
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.22.629964.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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