Evaluation of the probiotic properties of lactic acid bacteria isolated from fermented plant-based beverages

Dans les recoins tranquilles de la science alimentaire, les chercheurs regardent souvent vers le passé pour trouver l'avenir. Depuis des siècles, les gens comptent sur la fermentation pour conserver les aliments et créer de nouvelles saveurs, un processus piloté par de minuscules travailleurs invisibles connus sous le nom de bactéries lactiques. Ces micro-organismes sont le moteur du yaourt, de la choucroute et du levain, transformant des ingrédients simples en produits complexes et stables. Au-delà de la simple amélioration du goût des aliments, certaines de ces bactéries sont considérées comme des « probiotiques », ce qui signifie qu'elles peuvent survivre au voyage à travers le système digestif humain et offrir des bienfaits pour la santé en aidant à équilibrer la communauté naturelle de microbes de l'intestin. Tandis que les scientifiques étudient depuis longtemps ces bactéries dans les produits laitiers comme le lait et le fromage, une curiosité croissante s'interroge sur la possibilité de les trouver en pleine croissance dans les boissons végétales. Ces fermentations végétales, faites de légumes, de céréales et de fruits, pourraient abriter des souches uniques de bactéries naturellement adaptées à des environnements hostiles, offrant potentiellement de nouveaux outils pour la création d'aliments fonctionnels et plus sains.

Une équipe de chercheurs en Ukraine s'est lancée dans l'exploration de ce potentiel en portant son attention sur trois boissons fermentées traditionnelles : le kvass de betterave, le kvass d'avoine et un kvass « monastique » complexe composé de seigle, de malt et de fruits. Leur objectif n'était pas seulement de trouver des bactéries, mais de voir si les souches spécifiques vivant dans ces boissons pouvaient survivre aux conditions difficiles du corps humain et combattre les germes nocifs. Ils ont commencé par collecter des échantillons de ces boissons et par cultiver les bactéries dans un cadre de laboratoire. À partir du kvass de betterave, ils ont isolé treize colonies bactériennes distinctes ; le kvass d'avoine en a produit quinze ; et le kvass monastique en a fourni huit. Au total, ils ont rassemblé trente-six isolats bactériens uniques à étudier. Sous un microscope, ces bactéries apparaissaient comme de courtes cellules en forme de bâtonnets, certaines se tenant seules et d'autres liées en courtes chaînes, une forme typique de la famille des bactéries lactiques.

Pour comprendre qui étaient ces bactéries, les chercheurs ont testé leur comportement sous différentes conditions. Ils ont vérifié si les bactéries pouvaient croître dans l'eau salée, à des températures élevées ou dans des environnements acides. Ils ont également observé si les bactéries pouvaient transformer les sucres en gaz ou décomposer des protéines spécifiques. En utilisant ces indices comportementaux, ils ont identifié les souches. Les bactéries issues du kvass de betterave, qu'ils ont nommées souche BK, appartenaient à un groupe connu sous le nom de Lactiplantibacillus plantarum. Les bactéries des kvass d'avoine et monastique, les souches OK et MK, ont été identifiées comme Limosilactobacillus fermentum. Cette distinction était importante car différentes types de bactéries possèdent différentes forces. Par exemple, la souche dérivée de la betterave était incapable de croître à des températures très élevées et ne produisait pas de gaz à partir du sucre, tandis que les souches issues des boissons à base de céréales pouvaient faire les deux.

L'étape suivante consistait à voir si ces bactéries pouvaient survivre au voyage à travers l'estomac et les intestins humains, ce qui constitue le premier test pour tout probiotique potentiel. Les chercheurs ont simulé l'environnement difficile de l'estomac en exposant les bactéries à un liquide hautement acide avec un pH de 2,0, similaire à un suc gastrique puissant. Ils ont constaté que toutes les bactéries éprouvaient des difficultés, mais que la souche issue de la betterave était la plus robuste des survivantes. Après trois heures dans ce bain acide, elle présentait toujours une population saine de cellules vivantes, alors que les nombres des souches du kvass d'avoine et du kvass monastique diminuaient considérablement. Les chercheurs ont ensuite testé leur capacité à survivre en présence de sels biliaires, un fluide digestif qui décompose les graisses et peut être toxique pour de nombreuses bactéries. Là encore, la souche dérivée de la betterave a montré la plus grande résilience, bien que les trois types aient réussi à rester en vie. Ils ont également testé comment les bactéries géraient l'éthanol, l'alcool présent dans les boissons fermentées. Bien que des concentrations élevées d'alcool aient ralenti la croissance de toutes les bactéries, la souche de betterave a mieux résisté que les autres, suggérant qu'elle est bien adaptée à l'environnement des boissons fermentées.

Au-delà de la survie, les chercheurs voulaient savoir si ces bactéries pouvaient activement protéger le corps en combattant des envahisseurs nocifs. Ils ont placé les bactéries bénéfiques à côté de plusieurs agents pathogènes connus, notamment Staphylococcus aureus, une cause commune d'infections cutanées et de plaies, et Pseudomonas aeruginosa, une bactérie souvent présente dans les milieux hospitaliers. Les résultats ont montré que les bactéries étaient effectivement capables de défense. La souche issue de la betterave était particulièrement efficace, créant une zone claire autour d'elle où le Staphylococcus nocif ne pouvait pas croître, avec un diamètre de juste plus de dix millimètres. Les autres souches ont également montré une certaine capacité à inhiber les bactéries nocives, bien que leurs effets soient moins prononcés. Curieusement, aucune des bactéries n'a montré de capacité à décomposer les protéines ou les amidons, ni ne possédait la capacité de décomposer les sels biliaires, un trait parfois utilisé pour abaisser le cholestérol. Ce manque de certaines activités enzymatiques suggère qu'elles sont spécialisées pour d'autres rôles.

Enfin, l'équipe a vérifié la sécurité de ces bactéries en testant leur réaction aux antibiotiques courants. Un probiotique sûr ne doit pas porter de résistance aux antibiotiques utilisés par les médecins pour traiter des infections graves, car cela pourrait potentiellement transmettre cette résistance à des bactéries nocives dans l'intestin. L'étude a révélé que les bactéries étaient naturellement résistantes à quelques types spécifiques d'antibiotiques, tels que la pénicilline et la vancomycine, ce qui est une caractéristique normale pour cette famille de bactéries en raison de leur structure cellulaire. Cependant, elles restaient sensibles à la plupart des autres antibiotiques, y compris ceux utilisés pour traiter un large éventail d'infections. Ce profil suggère qu'elles sont sûres pour une utilisation dans l'alimentation. Les chercheurs ont également observé comment les bactéries se comportaient lorsqu'elles étaient laissées à reposer dans un liquide ; elles s'agglutinaient, un processus appelé auto-agrégation. Cette capacité à coller à elles-mêmes est souvent le signe qu'elles peuvent également adhérer aux parois de l'intestin humain, une étape clé pour établir une présence saine dans l'intestin. La souche du kvass monastique a montré la plus forte tendance à l'agrégation.

L'étude conclut que ces boissons traditionnelles à base de plantes sont une source riche de bactéries bénéfiques et robustes. Bien que la souche du kvass de betterave soit apparue comme la survivante la plus vigoureuse face à l'acide et à l'alcool, toutes les souches présentent des promesses pour une utilisation future dans les aliments fonctionnels. Elles peuvent survivre dans le tractus digestif, combattre les germes nocifs et s'agglutiner efficacement. Les chercheurs suggèrent que ces bactéries naturellement présentes, adaptées au fil du temps à leurs environnements végétaux spécifiques, pourraient être des outils précieux pour le développement de nouveaux aliments soutenant la santé humaine, faisant le pont entre les anciennes traditions de fermentation et la science nutritionnelle moderne.