Un nouvel outil puissant pour dévoiler la communication entre les microbes intestinaux et le cerveau
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Au cours de la dernière décennie, les chercheurs ont commencé à apprécier l’importance d’une communication bidirectionnelle qui se produit entre les microbes du tractus gastro-intestinal et le cerveau, connue sous le nom d’axe intestin-cerveau. Ces “conversations” peuvent modifier le fonctionnement de ces organes et impliquer un réseau complexe de signaux chimiques dérivés des microbes et du cerveau qu’il est difficile pour les scientifiques de découpler afin de mieux comprendre.
“Actuellement, il est difficile de déterminer quelles espèces microbiennes entraînent des altérations cérébrales spécifiques dans un organisme vivant”, a déclaré le premier auteur, le Dr Thomas D. Horvath, instructeur de pathologie et d’immunologie au Baylor College of Medicine et au Texas Children’s Hospital. “Nous présentons ici un outil précieux qui permet d’enquêter sur les connexions entre les microbes intestinaux et le cerveau. Notre protocole de laboratoire permet l’identification et l’évaluation complète des métabolites – les composés produits par les microbes – aux niveaux cellulaire et animal entier.”
Le tractus gastro-intestinal abrite une communauté riche et diversifiée de micro-organismes bénéfiques connus collectivement sous le nom de microbiote intestinal. En plus de leur rôle dans le maintien de l’environnement intestinal, les microbes intestinaux sont de plus en plus reconnus pour leur influence sur d’autres organes distants, dont le cerveau.
“Les microbes intestinaux peuvent communiquer avec le cerveau par plusieurs voies, par exemple en produisant des métabolites, tels que des acides gras à chaîne courte et des peptidoglycanes, des neurotransmetteurs, tels que l’acide gamma-aminobutyrique et l’histamine, et des composés qui modulent le système immunitaire ainsi que d’autres. “, a déclaré le co-premier auteur, le Dr Melinda A. Engevik, professeur adjoint de médecine régénérative et cellulaire à l’Université médicale de Caroline du Sud.
Le rôle que jouent les microbes dans la santé du système nerveux central est mis en évidence par les liens entre le microbiome intestinal et l’anxiété, l’obésité, l’autisme, la schizophrénie, la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer.
“Les modèles animaux ont joué un rôle primordial dans la liaison des microbes à ces processus neuronaux fondamentaux”, a déclaré la co-auteure, le Dr Jennifer K. Spinler, professeure adjointe de pathologie et d’immunologie à Baylor et au Texas Children’s Hospital Microbiome Center. “Le protocole de l’étude actuelle permet aux chercheurs de prendre des mesures pour démêler l’implication spécifique de l’axe intestin-cerveau dans ces conditions, ainsi que son rôle dans la santé.”
Une feuille de route pour comprendre le système de circulation complexe dans l’axe intestin-cerveau
Une stratégie utilisée par les chercheurs pour mieux comprendre comment un seul type de microbe peut influencer l’intestin et le cerveau consistait d’abord à cultiver les microbes en laboratoire, à collecter les métabolites qu’ils produisaient et à les analyser à l’aide de la spectrométrie de masse et de la métabolomique. La spectrométrie de masse est une technique de laboratoire qui peut être utilisée pour identifier des composés inconnus en déterminant leur poids moléculaire et pour quantifier des composés connus. La métabolomique est une technique d’étude à grande échelle des métabolites.
“L’effet des métabolites a ensuite été étudié dans les mini-intestins, un modèle de laboratoire de cellules intestinales humaines qui conserve les propriétés de l’intestin grêle et est physiologiquement actif”, a déclaré Engevik. “De plus, les métabolites du microbe peuvent être étudiés sur des animaux vivants.”
“Nous pouvons étendre notre étude à une communauté de microbes”, a déclaré Spinler. “De cette façon, nous étudions comment les communautés microbiennes travaillent ensemble, se synergisent et influencent l’hôte. Ce protocole donne aux chercheurs une feuille de route pour comprendre le système de circulation complexe entre l’intestin et le cerveau et ses effets.”
“Nous avons pu créer ce protocole grâce à de grandes collaborations interdisciplinaires impliquant des cliniciens, des scientifiques du comportement, des microbiologistes, des scientifiques en biologie moléculaire et des experts en métabolomique”, a déclaré Horvath. “Nous espérons que notre approche aidera à créer des communautés de créateurs de microbes bénéfiques qui peuvent contribuer au maintien d’un corps sain. Notre protocole offre également un moyen d’identifier des solutions potentielles lorsqu’une mauvaise communication entre l’intestin et le cerveau entraîne une maladie.”
Lisez tous les détails de ce travail dans Protocoles naturels.
Parmi les autres contributeurs à ce travail figurent Sigmund J. Haidacher, Berkley Luck, Wenly Ruan, Faith Ihekweazu, Meghna Bajaj, Kathleen M. Hoch, Numan Oezguen, James Versalovic et Anthony M. Haag. Les auteurs sont affiliés à une ou plusieurs des institutions suivantes : Baylor College of Medicine, Texas Children’s Hospital et Alcorn State University.
Cette étude a été soutenue par une subvention NIH K01 K12319501 et le Global Probiotic Council 2019-19319, des subventions du National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (Grant P30-DK-56338 to Texas Medical Center Digestive Disease Center, Gastrointestinal Experimental Model Systems) , subvention NIH U01CA170930 et soutien à la recherche sans restriction de BioGaia AB (Stockholm, Suède).
