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Pour les humains, la flore intestinale (également appelée microbiome) est constituée de nombreuses communautés bactériennes qui jouent un rôle clé dans l’immunologie du tractus gastro-intestinal. Malheureusement, plusieurs facteurs physiopathologiques peuvent perturber la flore normale et conduire à une «dysbiose», définie comme un déséquilibre entre ces communautés. Le système immunitaire muqueux gastro-intestinal détecte et élimine la plupart des agents pathogènes d’origine alimentaire, et maintient le contrôle des opportunistes potentiels sans dommage excessif pour les bactéries bénéfiques et les tissus hôtes. Le système sophistiqué de récepteurs reconnaissant les produits microbiens est un composant essentiel du système immunitaire muqueux. Les classes primaires de tels récepteurs comprennent les récepteurs de type Toll (TLR) qui reconnaissent une variété de produits bactériens, notamment le lipopolysaccharide (LPS), la flagelline, le peptidoglycane et l’ADN bactérien. La principale conséquence des TLR est d’induire l’expression du gène de défense de l’hôte pouvant protéger contre de nombreux microbes. Aujourd’hui, il est bien connu que la voie principale du TLR est médiée par le récepteur TLR4, qui est déclenché par le ligand principal, le LPS.
Le LPS est un composant structural des bactéries intestinales à Gram négatif. Le déclenchement des récepteurs TLR4 conduit à une cascade d’événements immunologiques impliquant de nombreuses cytokines et chimiokines, y compris le TNF-alpha et les interleukines. Ces voies de signalisation entraînent une augmentation de la perméabilité intestinale et une inflammation des muqueuses. Jusqu’à présent, la plupart des expériences cliniques en matière de neutralisation du LPS proviennent du domaine de la septicémie. Le rôle essentiel des LPS dans la septicémie a conduit à l’utilisation clinique d’agents de liaison aux LPS tels que la polymixine B, qui est devenu le produit de référence dans cette application.
La colite ulcéreuse (CU) et la maladie de Crohn (MC) sont toutes deux des maladies intestinales inflammatoires (MII) et se caractérisent par une réponse immunitaire exagérée au niveau du tissu lymphoréticulaire associé à l’intestin. Une telle réponse immunitaire anormale et dérégulée peut être dirigée contre des antigènes bactériens luminaux et / ou entériques, comme le préconisent également les modèles murins de MII provoqués par des micro-organismes. Des endotoxines bactériennes et des LPS ont été détectés dans le plasma de patients atteints de MII et une microflore anormale et / ou une augmentation de la perméabilité de la muqueuse intestinale ont été invoquées en tant que cofacteurs responsables de l’endotoxémie. Dans les MII, les cytokines et les chimiokines pro-inflammatoires sont présentes en quantités élevées dans les tissus muqueux et dans le sang périphérique.

De plus, les LPS dérivés de bactéries intestinales Gram négatives semblent jouer un rôle clé dans la cascade d’inflammations et dans leur persistance dans la maladie cœliaque. Les récepteurs TLR4 de la muqueuse sont déclenchés par le LPS, induisant des voies de signalisation immunologiques conduisant à une augmentation de la perméabilité intestinale et à des anomalies des jonctions serrées des cellules épithéliales. Bien que le LPS ne soit peut-être pas le principal facteur causal de la maladie coeliaque, il participe au processus de dégradation de la muqueuse et aux problèmes de malabsorption associés. Plusieurs études suggèrent une modification de la composition et du fonctionnement du microbiote intestinal dans la maladie cœliaque, dont certaines peuvent précéder l’apparition de la maladie et / ou persister lorsque les patients suivent un régime sans gluten. Il existe également des preuves que le microbiote intestinal pourrait favoriser ou réduire l’immunopathologie associée à la maladie coeliaque. Les modèles animaux ont fourni des études de validation de concept démontrant que les réponses de l’hôte au gluten peuvent être modifiées par la composition du microbiome intestinal.
Enfin, il est bien établi que les infections gastro-intestinales aiguës provoquent l’apparition des symptômes dans au moins un sous-groupe de patients atteints du syndrome du côlon irritable (SCI), en particulier sous la forme prédominante de la diarrhée (SCI-D). Certains patients SCI présentent des signes persistants d’inflammation de la muqueuse de faible grade avec des lymphocytes T activés, des mastocytes et une expression accrue des cytokines pro-inflammatoires. Étant donné que les principaux facteurs de risque de développement de symptômes abdominaux post-inflammatoires incluent l’intensité et la durée d’une inflammation aiguë, on peut supposer que l’activation immunitaire prédit le schéma et la gravité des symptômes. Les réponses immunitaires innées au LPS et à la flagelline sont probablement importantes dans les interactions microbien-hôte et l’homéostasie intestinale. Il est actuellement supposé que la translocation bactérienne et l’activation de l’immunité muqueuse contre des antigènes microbiens communs pourraient être impliquées dans le développement du SCI. En outre, le SCI post-infectieux, qui ressemble beaucoup au SCI-D, est un résultat étonnamment commun de la gastro-entérite aiguë (principalement de l’étiologie bactérienne) avec une incidence rapportée de 30%. Les mécanismes physiopathologiques suggérés comprennent une augmentation de la perméabilité intestinale, une altération de la motilité et une inflammation intestinale persistante.