Au cours de ces dernières années, le développement de la métagénomique a permis d'étendre notre compréhension du microbiote et de son rôle dans la santé de l'Homme. L'utilisation de probiotiques apparaît comme une opportunité thérapeutique pour lutter contre d'éventuelles dysbioses, mais elle nécessite au préalable une recherche accrue dans la compréhension de leurs mécanismes d'action. La souche probiotique Lactobacillus rhamnosus Lcr35®, produite depuis 1951 par les Laboratoires LYOCENTRE et commercialisée par la société PROBIONOV, constitue le principe actif de produits pharmaceutiques. Notre travail a consisté à comparer certaines propriétés "probiotiques" de cette souche bactérienne à quatre de ses préparations commerciales. Trois de ces formulations sont indiquées pour des applications intestinales : BACILOR (API Lcr Restituo® sachet ou de l'API Lcr Restituo® gélule) et FLOREA (API Lcr Lenio®). Le quatrième produit étudié, GYNOPHILUS (API Lcr Regenerans®), est indiqué pour lutter contre les dysbioses vaginales. Nous avons montré que les différents traitements subis par le micro-organisme au cours des cycles industriels généraient des modifications de ses propriétés. Ainsi, les formes APIs, notamment Lcr Lenio®, sont plus résistantes à un stress gastrique que la souche native. De même, les capacités d'adhésion de la souche vis-à-vis de cellules épithéliales intestinales Caco-2 sont augmentées suite au passage dans un cycle industriel. La caractérisation de l'enveloppe bactérienne et de ses variations de composition en fonction du cycle industriel a permis de montrer que la souche native présentait un profil d'hydrophobicité différent de celui obtenu avec les souches issues des APIs. Ces variations n'ont pourtant pas permis de mettre en évidence de variation dans les capacités d'agrégation de la souche. Inversement, l'analyse du profil d'expression de gènes codant potentiellement des protéines sécrétées ou transmembranaires ou impliquées dans des processus d'adhésion montrent des variations entre la souche native et les APIs testés. Le traitement de la souche par un cycle entraine également des modifications de ses capacités métaboliques. L'API Lcr Regenerans® voit ainsi son aptitude à dégrader le glycogène et son potentiel bactéricide et fongicide fortement augmentés. Ces résultats suggèrent que le processus de fabrication influe sur les propriétés chimiques et la composition des protéines de la paroi cellulaire bactérienne. L'étude des modifications apportées par les processus industriels devra être approfondie afin de mieux adapter les souches probiotiques d'intérêt à la conception de produits manufacturés parfaitement adaptés aux visées thérapeutiques. / In recent years, the development of metagenomics has expanded our understanding of the role played by our microbiota on our health. The use of probiotics appears to be a therapeutic opportunity but requires more research to understand their mechanisms of action. The probiotic strain Lactobacillus rhamnosus Lcr35 ®, produced since 1951 by Lyocentre Laboratories and marketed by PROBIONOV, is the active ingredient of pharmaceutical products. Our work was to compare some "probiotic" properties of bacterial strain Lactobacillus rhamnosus Lcr35 ® versus four of its commercial preparations. Three of these formulations are suitable for intestinal applications: BACILOR (API Lcr Restituo ® packet or API Lcr Restituo ® capsule) and FLOREA (API Lcr Lenio ®). The fourth product studied GYNOPHILUS (API Lcr Regenerans ®) which is indicated for the fight against vaginal dysbiosis. We have shown that the different treatments of the microorganism in industrial processes generated changes to its properties. We found that APIs forms increased the resistance of the strain to gastric stress; Lcr Lenio ® offers the most resistance. Similarly, adherence capacities of the strain were increased in Caco-2 cells following industrial processes. Characterization of the bacterial envelope and its composition were changed depending on the industrial cycle and showed that the native strain expressed a hydrophobicity profile different from the APIs. However, these changes have not show variation in the aggregation capabilities of the strain. Conversely, analysis of the expression pattern of genes encoded potentially for secreted or trans-membrane proteins show variations between the native strain and the APIs tested. Treatment of the strain by an industrial manufacturing also allowed for changes in its metabolic capabilities. The API Lcr Regenerans ® sees these abilties as glycogen degradation and its bactericidal and fungicidal potential greatly increased. These results suggest that the manufacturing process affects the chemical properties and protein composition of the cell wall. The study of changes in industrial processes must be thorough in order to better adapt the probiotic strains in the design of manufactured products perfectly suited for therapeutic purposes.

L’une des principales problématiques du développement de produits biologiques, comme les probiotiques, réside dans l’impact du processus de fabrication sur la souche d’intérêt. Le maintien de l’activité thérapeutique est d’un intérêt capital pour obtenir l’effet bénéfique et, des travaux ont également optimisé les propriétés de la souche Lcr35® au travers du procédé de fabrication. Ainsi, toutes les étapes de fabrication du produit sont autant d’étapes qui peuvent modifier les caractéristiques de la souche bactérienne. La compression a été reconnue comme étant une étape qui permet d’éliminer les contaminations bactériennes et a également été décrite comme néfaste pour la viabilité d’une souche probiotique. Ces données constituent donc un a priori négatif au développement de probiotiques comprimés.Inversement, cette forme galénique est reconnue pour améliorer la demi-Vie des produits et améliorer la stabilité des bactéries dans un milieu gastrique. Cependant, aucune étude complète des propriétés d’une souche probiotique, après compression, n’a été effectuée. Or, afin d’établir un dossier d’AMM, toutes ces propriétés se doivent d’être vérifiées sur le produit final.Les travaux présentés se sont donc attachés à étudier les principales propriétés de la souche Lcr35® après compression. Tout d’abord, la perte de viabilité initiale en fonction de la pression de compression a été évaluée expérimentalement et une loi de décroissance d’ordre 1 est proposée. Un tel modèle permet ainsi d’anticiper la perte de viabilité selon la formulation et les conditions de compression. D’autre part, le profil génétique ainsi que le profil d’expression des gènes de la souche Lcr35® ont été étudiés après compression. Ni l’un ni l’autre n’a été modifié par le stress mécanique généré par la compression. De même, les propriétés d’inhibition du pathogène vaginal C. albicans ainsi que la résistance à pH acide de la souche sont maintenues. La résistance au pH gastrique est même améliorée par une protection mécanique vis-À-Vis du milieu.Selon les données de stabilité (ICH Q1A), la viabilité de la souche Lcr35® n’est pas non plus affectée par la compression. Les données de stabilité ont fait l’objet d’une modélisation par l’équation d’Arrhenius permettant d’obtenir un modèle fiable de prédiction de la stabilité, à partir des données en conditions accélérées (40°C).Dans une approche QbD de développement des produits pharmaceutiques, ces données serviront de base de comparaison pour la caractérisation de formulations en développement où des éléments tels que le milieu de culture, la souche ou la forme galénique peuvent être modifiés.Cette caractérisation globale de la souche Lcr35®, après compression, a permis d’infirmer l’a priori négatif sur la compression des bactéries. Ces travaux ont permis de comprendre, de caractériser et de modéliser les aspects liés à la compression des probiotiques. Ils constituent un prérequis primordial au développement d’un nouveau produit sous la forme d’un comprimé. Suite à une étape de développement complémentaire, ils ont d’ailleurs permis d’aboutir au premier produit commercialisé sous la forme d’un comprimé à libération prolongée, par la société Probionov : Gynophilus® LP.Ces données sur la compression élargissent la connaissance fondamentale de l’effet des procédés pharmaceutiques sur les propriétés des probiotiques et ouvrent de manière considérable leur champ de développement. Cette forme est un atout considérable en termes de stabilité mais surtout, elle fait intervenir de nombreuses perspectives de développement : gastro-Résistants, effervescents, multicouches, etc. Par l’intermédiaire de cette technologie, une administration plus ciblée de la souche par exemple dans les parties distales de l’intestin pourra être envisagée pour optimiser le bénéfice thérapeutique des souches probiotiques. Le but final étant de pouvoir diminuer la posologie des traitements tout en améliorant l’observance et le confort des patients. / One of the main issues in the development of biological products, such as probiotics, is the impact of the manufacturing process on the strain of interest. Maintaining therapeutic activity is of great interest for the expected beneficial effect and work has even optimized the properties of the Lcr35® strain through the manufacturing process. Therefore, all process stages leading to the final product are steps that can alter the characteristics of the bacterial strain.Compression is recognized in some publications as being a step which eliminates bacterial contaminations present for example in the excipients. For the development of new probiotic products, compression has also been described as negative for bacterial viability. These data are therefore a negative a priori on development of probiotic products in the tablet form. Conversely, this dosage form is known to improve the half-Life of products and improve the stability of bacteria in gastric environment. However, no comprehensive study of the properties of a probiotic strain after compression was done. Nevertheless, to establish a marketing authorization, all the properties of the strain must be checked on the final product.This work has proposed a review of the main properties of the Lcr35® strain after compression. First of all, the initial loss of viability as a function of compression pressure was studied experimentally and was modeled by a first order law. It allows us to anticipate the loss of viability of a strain depending on the formulation and compression conditions. Furthermore, the genetic profile and the profile of gene expression have not been changed due to the compression step. We also noticed that the inhibition properties of the pathogen C. albicans growth and acid resistance of the strain are maintained. Resistance to gastric pH is also enhanced by a phenomenon of mechanical protection against the environment.According to the data of stability under ICH conditions, the viability of the compressed Lcr35® strain is not affected by the compression. Stability data have therefore been modeled by the Arrhenius equation to obtain a reliable model for predicting the stability data from accelerated conditions (40°C). In a QbD approach to pharmaceutical development, these data serve as a basis of comparison for the characterization of developing formulations where parameters such as the culture environment, the drying method, the strain or the galenic form can be changed. This global characterization of Lcr35® strain after compression has set aside the negative a priori against the compression of bacteria. This work helped to understand, characterize and model aspects linked to probiotics compression. They are an essential prerequisite for the development of a new probiotic product in the form of a tablet. Following a further development step, they also helped to lead to the first product in the tablet form, marketed by the company Probionov : Gynophilus® LP (vaginal administration). These compression data considerably broaden the field of development of probiotics. Indeed, this form is a considerable advantage in terms of stability but more importantly, the tablet form involves many development opportunities: gastro-Resistant, effervescent, multi-Layered tablets, etc. Through this technology, a more targeted administration of the strain such as up to the colon may be considered to maximize the therapeutic benefit of the probiotic strains. The ultimate goal is to be able to decrease the dosage of treatment while improving observance of the treatment and the patient comfort.