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Stress disrupts intestinal mucus barrier in rats via mucin O-glycosylation shift: prevention by a probiotic treatment

Authors :
Marion Gillet
Myriam Mercade-Loubière
Muriel Mercier-Bonin
Alessandro Mancuso
Catherine Robbe-Masselot
Christel Salvador-Cartier
Vassilia Theodorou
Afifa Ait-Belgnaoui
Pascal Loubière
Etienne Dague
Stéphanie Da Silva
Laurent Ferrier
ToxAlim (ToxAlim)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Université des Sciences et Technologies (Lille 1) (USTL)
Lallemand S.A.S.
Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés (LISBP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Endocrinologie & Toxicologie de la Barrière Intestinale (ToxAlim-ENTeRisk)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Équipe NanoBioSystèmes (LAAS-NBS)
Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS)
Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Neuro-Gastroentérologie & Nutrition (ToxAlim-NGN)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INP - PURPAN)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)
Université de Lille, Sciences et Technologies
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)
Source :
AJP-Gastrointestinal and Liver Physiology, AJP-Gastrointestinal and Liver Physiology, American Physiological Society, 2014, 307 (4), pp.G420-G429. ⟨10.1152/ajpgi.00290.2013⟩, AJP-Gastrointestinal and Liver Physiology, 2014, 307 (4), pp.G420-G429. ⟨10.1152/ajpgi.00290.2013⟩
Publication Year :
2014
Publisher :
HAL CCSD, 2014.

Abstract

International audience; Despite well-known intestinal epithelial barrier impairment and visceral hypersensitivity in irritable bowel syndrome (IBS) patients and IBS-like models, structural and physical changes in the mucus layer remain poorly understood. Using a water avoidance stress (WAS) model, we aimed at evaluating whether 1) WAS modified gut permeability, visceral sensitivity, mucin expression, biochemical structure of O-glycans, and related mucus physical properties, and 2) whether Lactobacillus farciminis treatment prevented these alterations. Wistar rats received orally L. farciminis or vehicle for 14 days; at day 10, they were submitted to either sham or 4-day WAS. Intestinal paracellular permeability and visceral sensitivity were measured in vivo. The number of goblet cells and Muc2 expression were evaluated by histology and immunohistochemistry, respectively. Mucosal adhesion of L. farciminis was determined ex situ. The mucin O-glycosylation profile was obtained by mass spectrometry. Surface imaging of intestinal mucus was performed at nanoscale by atomic force microscopy. WAS induced gut hyperpermeability and visceral hypersensitivity but did not modify either the number of intestinal goblet cells or Muc2 expression. In contrast, O-glycosylation of mucins was strongly affected, with the appearance of elongated polylactosaminic chain containing O-glycan structures, associated with flattening and loss of the mucus layer cohesive properties. L. farciminis bound to intestinal Muc2 and prevented WAS-induced functional alterations and changes in mucin O-glycosylation and mucus physical properties. WAS-induced functional changes were associated with mucus alterations resulting from a shift in O-glycosylation rather than from changes in mucin expression. L. farciminis treatment prevented these alterations, conferring epithelial and mucus barrier strengthening.

Details

Language :
English
ISSN :
01931857 and 15221547
Database :
OpenAIRE
Journal :
AJP-Gastrointestinal and Liver Physiology, AJP-Gastrointestinal and Liver Physiology, American Physiological Society, 2014, 307 (4), pp.G420-G429. ⟨10.1152/ajpgi.00290.2013⟩, AJP-Gastrointestinal and Liver Physiology, 2014, 307 (4), pp.G420-G429. ⟨10.1152/ajpgi.00290.2013⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....f4ceb97ddb646b2c715afa569ed7d9c6
Full Text :
https://doi.org/10.1152/ajpgi.00290.2013⟩