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Diète microbiome et SCFA : Un triumvirat gagnant !

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Diète microbiome et SCFA : Un triumvirat gagnant !

Message  Luc le Sam 15 Avr 2017 - 22:21

Résumé
L'épithélium intestinal représente une barrière essentielle protégeant l'hôte contre divers agents nuisibles ingérés (nourriture ou bactérie). La fine couche épithéliale qui constitue cette barrière est régulée par un maillage de protéines qui orchestrent une fonction biologique complexe au niveau de la perméabilité. En raison de son rôle clé dans le maintien de l'homéostasie, les facteurs qui régissent cette fonction de barrière ont attiré l'attention des chercheurs, mais nous sommes encore loin de tout pouvoir expliquer. Cet article abordera le rôle des bactéries, du métabolisme dérivé des bactéries et l'interaction des facteurs alimentaires dans le contrôle de la fonction de barrière intestinale.
Source: “Diet, Microbiome, and the Intestinal Epithelium: An Essential Triumvirate?”
Javier Rivera Guzman & Cie [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]  
BioMed Research International. 2013
NB : Vous pouvez vous contenter de lire ce qui est surligné, puis faire un retour arrière si vous voulez comprendre en détail pourquoi ou comment. C’est parfois assez technique ; désolé.
Mais vous feriez bien de sauvegarder ce document si vous n’avez pas les idées claires ou le temps maintenant Wink
Lien pour téléchargement (renvoi à la fin du sujet))
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Épithélium intestinal

Message  Luc le Sam 15 Avr 2017 - 22:24

1. Introduction
La couche qui borde le tractus intestinal, l’épithélium, fournit donc à la fois une protection physique contre les substances potentiellement irritantes et antigéniques ingérées, et exerce également des fonctions biologiques essentielles telles que l'absorption, la sécrétion et  le transport de divers éléments nutritifs et de l'eau. Il est important de noter que l'épithélium intestinal est constamment dans un état d'auto-renouvèlement (au niveau des entérocytes et des cellules de Paneth notamment). Nous noterons également l’étroite interdépendance qu’il y a entre les facteurs régissant la prolifération, la différenciation, la migration et la survie des cellules épithéliales de la barrière intestinale.
L’'intestin abrite environ 10.14 bactéries (100 mille milliards), appelées « microbiote intestinal ».  Il est essentiel pour l'homéostasie de l'hôte d'empêcher une absorption / translocation non régulée de ce microbiote, et le maintien d'une barrière épithéliale intacte joue un rôle central dans cette fonction. Il existe un intérêt important à identifier les facteurs et les conditions qui influent sur la fonction de barrière intestinale, car cela pourrait avoir un impact profond sur les pathologies telles que les maladies inflammatoires intestinales (IBS) et le cancer colorectal.
L'épithélium intestinal a évolué dans un environnement unique où les métabolites alimentaires, les bactéries et les métabolites dérivés de ces bactéries sont omniprésents. Cet environnement offre probablement une interaction synergique entre ce triumvirat qui influence potentiellement chaque composant. Par exemple, l'épithélium sécrète de la mucine et produit des facteurs antimicrobiens qui limitent la colonisation et l'adhérence bactériennes. En outre, les bactéries fournissent, en tant que sous-produits de leur métabolisme, divers composés (vitamines B12 et K, antioxydants, acides gras à chaîne courte (SCFA), etc.) qui affectent l'homéostasie de l'hôte. Enfin, la composition de l'apport alimentaire peut également avoir un impact significatif sur la barrière épithéliale intestinale et les communautés bactériennes.
Dans cet article, nous nous efforcerons de donner un aperçu des dernières recherches qui tentent d'unifier les éléments de ces trois domaines: la barrière épithéliale intestinale, le microbiome et l'apport alimentaire ; en particulier, comment ils interagissent.
Suite sur le post suivant.


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Re: Diète microbiome et SCFA : Un triumvirat gagnant !

Message  Luc le Sam 15 Avr 2017 - 22:29

2. Types et fonctions des cellules épithéliales
La cellule épithéliale, appelée aussi cellule absorbante ou entérocyte,  est la cellule la plus abondante au niveau de l’épithélium intestinal.  Elle a pour rôle principal l’assimilation de l’eau, des électrolytes et  des nutriments. Les cellules sont recouvertes d’une enveloppe formée de glycoprotéines, glycocalix, qui héberge de nombreuses hydrolases (enzymes)  impliquées dans la digestion. Il existe des cellules à mucus (cellules  caliciformes ou cellules en gobelet), des cellules de Paneth, des cellules endocrines et quelques lymphocytes intra-épithéliaux (LIE), dispersés parmi les entérocytes.
Les cellules à mucus (nombreuses au niveau du côlon) renferment des  granules intracytoplasmiques, les mucines, qui sont des glycoprotéines. Les mucines peuvent être sécrétées dans la lumière intestinale ou être membranaires ; elles déterminent les propriétés rhéologiques du mucus (élasticité, viscosité, filance et adhérence) qui recouvre l’épithélium. Les mucines membranaires sont aussi impliquées dans la signalisation cellulaire, les interactions cellule-cellule et cellules-matrice extracellulaire. Les cellules à mucus sécrètent également des peptides dits en feuille de trèfle (trefoil factors, TFF) codés par un gène situé sur le chromosome 21. Les TFF interagissent avec les mucines et participent à la formation du mucus. Ce sont des petites protéines agissant en conditions physiologiques comme des gardiens de l’intégrité de la muqueuse digestive. Lors des agressions bactériennes, virales ou médicamenteuses, ainsi que dans certaines pathologies inflammatoires ou ulcéreuses, elles jouent un rôle clé dans la restitution et la régénération des muqueuses. Ces peptides TFF voient donc leur niveau d’expression varier de manière considérable en réponse à des agressions ou à des modifications de l’environnement.
Source : « Rôle de la cellule épithéliale dans l’homéostasie intestinale et les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin ».
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La barrière intestinale
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien][Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]
Une barrière intacte est une condition préalable à une santé normale, et un rétablissement rapide après une blessure est essentiel pour la prévention de la maladie. Le transfert à travers un épithélium intact se fait par deux voies: (1) à travers la membrane plasmatique apicale via des canaux spécialisés (trans-cellulaires) et (2) à travers l'espace para-cellulaire entre les cellules épithéliales via des pores créés par les protéines de jonction para-cellulaire, que nous appelons jonctions serrées.
Les jonctions intercellulaires sont constituées par des Zonula Occludens (jonctions serrées) (JS) et des Zonula Adherens (AJ), collectivement connues sous le nom de complexe de jonction apicale (AJC), de jonctions d'intersection et de Desmosomes [10]. La formation d'AJC confère une polarité cellulaire et une perméabilité sélective à la barrière. Le maintien de l'homéostasie de barrière nécessite la coordination de (1) les protéines JS, (2) le cytosquelette d'actine, (3) l'endocytose et (4) les voies de signalisation intracellulaire. En plus de ces processus bien orchestrés, les bactéries commensales jouent un rôle actif dans le maintien de l'homéostasie de la barrière de l'hôte, probablement en régulant le renouvellement cellulaire, en favorisant la réparation de la guérison des plaies et en réorganisant les JS.
De toutes les protéines transmembranaires (claudines, occludines, MarvelD3, JAM-A, tricelluline et le récepteur à lipoprotéines stimulé par lipolyse, LSR) [11-13], les claudines déterminent la perméabilité sélective de la barrière. Ceci est obtenu par différents modèles d'acides aminés chargés dans les boucles extracellulaires des protéines individuelles de claudine, qui interagissent pour générer des pores de différentes tailles à travers lesquels le transfert de soluté se produit [14-17].
Alors que la stabilité des jonctions serrées (JS) est nécessaire pour la maintenance de l'intégrité de la barrière, la formation de JS doit être dynamique pour tenir compte du renouvellement des cellules épithéliales intestinales qui se produit tous les 4-5 jours [18].
(…)
Suite sur le post suivant.

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Effets des probiotiques sur les mécanismes

Message  Luc le Dim 16 Avr 2017 - 9:02

3. Produits microbiens et Barrière épithéliale intestinale
Un large éventail de récepteurs de reconnaissance, les PRR (PRR = pattern recognition receptors) sont impliqués dans la détection de divers microbes. Les récepteurs Toll-like (TLR) et les récepteurs Nod-like (NLR) sont probablement les PRR les plus étudiés dans l'intestin, et leur contribution à la fonction de barrière a été étudiée de près. Il y a aussi les molécules de signalisation en aval, tel le facteur nucléaire kappa B (NF-κB), et des kinases activées en cas de sensibilité accrue lors d’une colite.
Vocabulaire : Kinase : enzyme facilitant un transfert, en donnant un groupe phosphate (ADP or ATP) à une autre molécule (protéine, sucre, lipide ou autre kinase).
Bien que ces constatations mettent en évidence le rôle important joué par les microbes dans la régulation de la barrière, il y a aussi la relation d’interconnexion / de régulation de la fonction barrière et le potentiel bioactif. Qu’est-ce que cela signifie le « potentiel bioactif »? Les micro-organismes produisent des composés impliqués non seulement dans la modulation de la fonction de barrière, mais les micro-organismes et leur génome associé (~ 3 × 106 gènes) sont susceptibles de produire des composés qui façonnent la réponse de l'hôte. Exprimé encore plus simplement, les effets bénéfiques sur la santé, entraînés par des organismes producteurs d’acide lactique, comme dans les produits fermentés (Metchnikoff et les yaourts au bifidobactérium et lactobacillus), sont connus sous le nom de probiotiques. Pro = pour ; bio = vie ; qui favorise la vie. Certaines souches bactéries peuvent donc améliorer  la santé, en aidant à maintenir l’homéostasie intestinale et / ou en atténuant les pathologies spécifiques du tractus gastro-intestinal, et par-là même réduire la perméabilité intestinale (leaky gut). Certaines bactéries contribuent donc à faire baisser le niveau inflammatoire. Et c’est là que nous devrions focaliser notre attention, actuellement, sur les effets bénéfiques au niveau de l’inflammation.
En fait, Javier Rivera Guzman & Cie, dans son étude intitulée « Diète, microbiome et épithélium intestinal – le triumvirat gagnant ? », établit que certaines souches de microbes peuvent réduire la perméabilité intestinale par des effets directs sur les cellules épithéliales intestinales et réduire l'inflammation [5, 76-78]. Les probiotiques peuvent exercer une influence sur l’activité bénéfique à travers plusieurs mécanismes, y compris, je cite:
a) une exclusion concurrentielle de l'adhésion bactérienne et / ou de la translocation;
b) la libération de bacteriocidine et d'acide lactique, ce qui peut inhiber la croissance des agents pathogènes;
c) la production d'acide butyrique;
d) les effets antioxydants;
e) une amélioration de la fonction de barrière;
f) la modulation de la réponse des cellules immunitaires; et
g) l'inhibition de l'activation du facteur NF-κB
[79-87].
Nous discuterons plus loin de plusieurs des aliments probiotiques les plus en vue et des microorganismes qui ont une incidence sur la barrière intestinale.

Bien que les expériences probiotiques soient relativement sûres chez les humains, certaines études ont soulevé des inquiétudes concernant l'introduction de milliards de bactéries dans un hôte [88, 89]. Dans le but de contourner ce danger potentiel pour la santé, l'attention a été dirigée sur l'identification des molécules bénéfiques dérivées de probiotiques qui peuvent être utilisées en lieu et place des microorganismes entiers et vivants.
Et c’est là qu’interviennent les prébiotiques. Au lieu de jouer à l’apprenti-chimiste – tous les individus ne réagissent pas de la même manière à tel type de souche bactérienne – nous allons concentrer notre attention sur le substrat qui favorise le milieu : Les prébiotiques.
En effet, les probiotiques ne sont pas toujours opportuns (en cas de fermentation / dysbiose, il y a pullulement) ou ne sont pas bien ciblés. Pour corriger à court terme (8 jours), ce sera plutôt efficace mais à long terme, il faudra quand même passer par la voie alimentaire en vue d’équilibrer les espèces bactériennes  …
Suite sur le post suivant.

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Effets des SCFA sur la motilité intestinale

Message  Luc le Dim 16 Avr 2017 - 9:04

4. La production de SCFA par les bactéries et la barrière intestinale
L'environnement anaérobie de l'intestin permet à certains microbes de profiter des éléments nutritifs émanant de la fermentation, ce qui entraîne la génération d'un grand nombre de métabolites. Parmi les métabolites produits par ce procédé, on trouve des vitamines essentielles telles que la vitamine K et la plupart des vitamines B hydrosolubles telles que la biotine (B8), la cobalamine (B12) et la riboflavine (B2) [101], qui sont ensuite absorbées par l'hôte [102]. Parmi ces métabolites figurent également les SCFA, tel que le propionate, l'acétate et le butyrate dérivés de fibres alimentaires, des hydrates de carbone fermentescibles et des amidons résistants, qui ne se décomposent pas dans le tube digestif supérieur [103]. La fermentation des fibres alimentaires est importante pour l'homéostasie intestinale, car ce processus induit la motilité gastro-intestinale supérieure [104] et les hormones de satiété comme le peptide-1 du glucagon (GLP-1) et le peptide YY (PYY) [105-108]. En outre, non seulement ces SCFA montrent un potentiel thérapeutique dans le traitement des patients atteints de MII [109, 110], mais ces dérivés bactériens semblent également améliorer la santé du côlon [111]. (MII = maladies inflammatoires de l'intestin). Il est intéressant de noter que les patients atteints de colite ulcéreuse (UC) semblent avoir une diminution du métabolisme des butyrates [112]. En tant que tel, les mécanismes moléculaires d'action de ces SCFA sont devenus un sujet d'investigation croissante.

La présence de SCFA dans l'intestin affecte directement la perméabilité de la barrière. Le butyrate, par exemple, a permis de protéger contre l'invasion et la translocation de la bactérie Campylobacter jejuni, de manière dépendante de la concentration, en augmentant la résistance électrique transépithéliale (TEER) [113]. De même, le butyrate, mais pas un mélange de butyrate, d'acétate et de propionate, a révélé de manière significative la capacité à renverser la perméabilité intestinale, la translocation bactérienne et les dommages histologiques causés par l'exposition à l'agent chimio-thérapeutique 5-Fluorouracil, chez la souris [114]. (…)


Les SCFA renforcent la barrière grâce à l'augmentation de la production de protéines TJ et en augmentant la résistance trans-épithélaile (TEER)
TEER = Trans Epithelial Electrical Resistance
TJ = Tight junction (jonctions serrées de la barrière en brosse)
Schéma : Effets des SCFA sur la motilité intestinale
=> Voir plus bas, sur le post suivant.

Incidence concomitante de la diète et du pH sur le type de bactérie
Le microbiome humain est dominé par deux phylas, les Firmicutes (~ 75%) et les Bacteroidetes (~ 20%), avec des contributions moindres de Proteobactéries et Actinobactéries [124-126]. Les Firmicutes trouvés dans les tissus muqueux sont principalement composés de groupes Clostridium XIVa et IV, qui sont des producteurs actifs de SCFA. Il est intéressant de noter que les niveaux d'acides acétique, butyrique et propionique ont diminué dans les échantillons de matières fécales des patients atteints d’IBS par rapport aux témoins sains normaux [127, 128]. De même, un certain nombre de rapports ont montré que les groupes Clostridium XIVa et IV ont diminué chez les patients atteints de la maladie de Crohn [129, 130]. Ces observations suggèrent que les conditions environnementales (alimentation, inflammation, etc.) pourraient influencer leur capacité de production de SCFA. En outre, différents niveaux de pH se retrouvent dans tout le côlon et la fermentation de fibres alimentaires qui produit des SCFA est censée être responsable du faible pH trouvé dans le côlon proximal [131]. Une étude récente a révélé que la majorité des espèces de Bacteroides et Proteobactéries étaient inhibées par la croissance à un pH de 5,5, un niveau représentatif du pH proximal du côlon. En revanche, la majorité des espèces Gram-positives, à la fois Actinomycètes et Firmicutes, étaient tolérantes au pH inférieur. Ce dernier point est important car les grappes de Firmicutes étudiées comprenaient des bactéries productrices de butyrate de la classe Clostridia telles que Eubacterium rectale et Roseburia inulinivorans. De plus, en utilisant des échantillons de matières fécales humains, il a été démontré que le maintien de chambres de fermentation à un pH différent entraînait des profils bactériens tout à fait différents. Alors qu'à pH 5,5, la majorité des bactéries détectées étaient des Firmicutes, principalement des espèces de Clostridia, à un pH de 6,5, la majorité des bactéries détectées étaient des espèces de Bacteroides. Par conséquent, les niveaux de pH peuvent façonner les communautés microbiennes intestinales en permettant la croissance de bactéries tolérantes à faible pH, telles que les espèces Firmicutes productrices de butyrate [132].
(…)

Selon que vous appartenez à un groupe mangeant principalement des légumes et des fruits, comme source de glucides, et peu de viande, ou si vous appartenez à un groupe qui aime manger régulièrement de la viande (et des céréales), vos intestins ne seront pas colonisés par le même type de phylum. Mais c’est sur la durée qu’il faut envisager le changement, car le microbiote peut changer en 3 à 5 jours, selon le contexte. Et ce n’est pas parce que vous êtes colonisés par davantage de Firmicutes que des Bacteroides que cela posera obligatoirement un problème de santé. Tout dépend de la communication de votre cerveau avec les bactéries et si le milieu est en bon état (inflammation et dysbiose).
Suite sur le post suivant.

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Les lipides du lait modifient la flore intestinale

Message  Luc le Dim 16 Avr 2017 - 9:12

5. Le lait, les bactéries et la barrière intestinale
Bien que la consommation de lait fermenté ait été historiquement associée à des effets bénéfiques [68], il est clair que le lait lui-même peut avoir des effets différents selon la source à partir de laquelle il est dérivé. Par exemple, contrairement au lait humain, le lait animal, qui fait partie du régime typique de l'Ouest, ne contient pas d'enzymes antimicrobiennes lactoferrine et lysozyme, qui contribuent à façonner la composition du microbiote intestinal. (…)
Contrairement aux effets néfastes que les lipides du lait ont sur les souris génétiquement modifiées, sensibles à la colite, il a été démontré que le lait fermenté (kéfir) peut avoir des effets bénéfiques sur cette colite. (…) L'amélioration de la colite a été caractérisée par une augmentation de la population d'espèces bactériennes productrices de butyrate se nourrissant du lactate, ainsi que par une présence accrue d'autres SCFA. (…)
Ces études représentent un point intéressant, montrant comment un produit alimentaire apparemment inoffensif tel que le lait peut avoir des conséquences importantes sur le microbiote de l'intestin d'un individu.

Bien que le paysage de la barrière intestinale soit un environnement très complexe, tout pris ensemble, nous pouvons maintenant affirmer que cet environnement est affecté par la diète de deux manières différentes. D'une part, la diète peut affecter l'intestin en favorisant l'augmentation des bactéries pathogènes ou opportunistes et endommager ainsi la barrière via  une augmentation de la perméabilité intestinale et la translocation bactérienne ;  elle peut  diminuer les protéines TJ (tight junction) et TEER, ce qui entraîne une pathologie telle que l'inflammation. D'autre part, un régime qui comprend des espèces bactériennes probiotiques ou des fibres prébiotiques qui aboutissent à la formation de SCFA renforcerait la barrière épithéliale en augmentant les protéines TJ et le TEER (Trans Epithelial Electrical Resistance), ainsi que la diminution de la perméabilité et une baisse de la translocation bactérienne, contribuant ainsi à éviter ou à améliorer la pathologie (figure 1).
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Réponses épithéliales intestinales à l'alimentation et aux microbes
Les régimes contenant des fibres fermentescibles, des amidons résistants et analogues entraînent une augmentation de la fermentation intestinale et une production de SCFA. Un régime alimentaire contenant régulièrement ces éléments modifierait le microbiome intestinal de l'hôte et augmenterait la proportion de bactéries productrices de SCFA. À son tour, l'augmentation de la production de SCFA augmenterait également la protection de l'épithélium en renforçant la barrière, médiée par l'augmentation de la production de protéines TJ et le renforcement TEER (Trans Epithelial Electrical Resistance) ; cela entrainerait une diminution de la perméabilité et de la translocation bactérienne. De même, un régime contenant des bactéries probiotiques augmenterait avec le temps la fonction et l'intégrité des barrières. À l'inverse, le régime alimentaire qui favorise l'augmentation des populations de bactéries pathogènes ou opportunistes (comme via l'apport de matières grasses du lait) dans ce paysage aurait des effets opposés, en réduisant la production de protéines TJ et en modifiant leur distribution, ainsi qu’en diminuant la résistance TEER, compromettant ainsi l'intégrité de la barrière. Cela entraînerait une augmentation de la perméabilité de la barrière, entraînant une translocation bactérienne étendue, aggravant ainsi la pathologie, via une inflammation intestinale accrue.
Suite et fin sur le post suivant.


Dernière édition par Luc le Dim 16 Avr 2017 - 11:31, édité 1 fois

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Les bonnes bactéries protègent la barrière intestinale

Message  Luc le Dim 16 Avr 2017 - 9:29

6. Perspective
L'impact des bactéries sur la fonction de barrière intestinale est clairement illustré par l'action de bactéries entériques pathogènes spécifiques qui ont développé des moyens remarquables pour pénétrer et contourner cet important mécanisme de défense de l'hôte. Les bactéries entériques pathogènes telles que les espèces de Salmonella, Shigella et Yersinia ont utilisé des protéines effectrices spécifiques pour modifier les protéines de jonction serrée de la barrière intestinale et affaiblir cette fonction de barrière. D'autre part, des millions d'années d'évolution ont conduit à l'acquisition d'un microbiote intestinal complexe qui a été « sélectionné » pour sa capacité à maintenir une relation symbiotique avec l'hôte. Ce biote s'est formé au départ d’un ensemble complexe de facteurs environnementaux, y compris les habitudes alimentaires. Les conclusions des études suggèrent que ce biote non seulement empêche les bactéries pathogènes d'accéder à la barrière épithéliale, mais aussi favorise activement l'état d'une barrière saine par l'action de leur métabolisme. (Il faut donc occuper la place. La nature a horreur du vide, ndlr).

 Certaines bactéries telles que Lactobacillus plantarum semblent moduler la barrière épithéliale par l'action de la protéine sécrétée LGG p40, tandis que d'autres bactéries, comme le Clostridium, influencent vraisemblablement la barrière par la production de métabolites (SCFA). Compte tenu de la richesse et de la diversité du microbiote, il serait important de  creuser / approfondir ce biote et d'identifier les microorganismes ayant une fonction protectrice de barrière. En raison de l'interaction entre le régime alimentaire et la composition microbienne, l'identification des composants nutritionnels qui contribuent à la fonction barrière devrait également être une priorité de pointe. L'intégration de la technologie génomique, métabolomique et transcriptomique microbienne serait essentielle pour mener à bien cette mission. La compréhension de la relation complexe entre la barrière épithéliale, les microbes et le régime contribuerait indéniablement aux connaissances clés thérapeutiques.


Vocabulaire :
Métabolomique: étude des processus chimiques impliquant des métabolites. Elle étudie les empreintes chimiques que les processus cellulaires spécifiques laissent derrière eux (biologie cellulaire).
Transcriptome: le transcriptome reflète les gènes qui s'expriment activement à tout moment. Le transcriptome peut varier selon les conditions environnementales externes.
Fin de l’article.

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Re: Diète microbiome et SCFA : Un triumvirat gagnant !

Message  Luc le Dim 16 Avr 2017 - 9:43

Achive docu.rar auto-extractible pour lire à tête reposée. Passages clés surlignés.

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Re: Diète microbiome et SCFA : Un triumvirat gagnant !

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