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Coopération entre l'intestin et le cerveau

Coopération entre l'intestin et le cerveau - modulation du psychisme, des muscles et du système immunitaire

Ces dernières années, nos colocataires microbiens de l'intestin ont connu une carrière sensationnelle grâce à une recherche intensive. Il y a quelques décennies encore, ils étaient peu connus et considérés au mieux comme des auxiliaires de la digestion et des fournisseurs de quelques vitamines. Cela a changé du tout au tout. La recherche sur le microbiome révèle chaque année à un public étonné des connaissances que personne ou presque n'aurait auparavant associées à la flore intestinale, appelée microbiome. Tout n'a pas encore été étudié en détail, loin s'en faut. Nous ne connaissons beaucoup de choses que par l'expérimentation animale, dont les résultats ne peuvent être appliqués qu'avec prudence à l'homme. Néanmoins, nous disposons aujourd'hui d'une vue d'ensemble assez complète de ce que fait et pourrait faire la flore intestinale.

La flore intestinale est variée et unique comme une empreinte digitale

Chaque être humain a une flore intestinale composée de manière typique pour lui, qui serait aussi unique qu'une empreinte digitale. C'est l'un des résultats fondamentaux du Human Microbiome Project, qui s'était fixé pour objectif d'analyser l'écosystème complexe appelé microbiome humain du plus grand nombre possible de personnes. Les chercheurs ont accordé une attention particulière à la flore intestinale, car il s'agit probablement de la partie la plus importante du microbiome. Elle abrite principalement des bactéries, mais aussi des virus et des champignons. Jusqu'à présent, environ 1000 espèces de bactéries différentes ont été identifiées. Comme les méthodes d'identification sont de plus en plus affinées, on peut s'attendre à ce que le nombre de nouveaux colocataires bactériens découverts continue d'augmenter. Malgré une grande variabilité, les chercheurs ont également identifié des modèles dans la composition de la flore intestinale, qui peuvent être regroupés en trois types de flore intestinale appelés entérotypes. Actuellement, les scientifiques travaillent à mettre en corrélation ces différents entérotypes avec certaines caractéristiques des personnes.

Le ventre parle au cerveau - ce que fait l'axe intestin-cerveau

Le terme "axe intestin-cerveau" décrit une voie de communication entre l'intestin et le cerveau qui est longtemps passée inaperçue et que l'on ne pensait pas possible. Il ne s'agit rien de moins que de la commande des fonctions cérébrales par l'intestin. Une nourriture encore aujourd'hui difficile à digérer pour beaucoup, car elle donne une toute nouvelle signification à la notion de "sentiment viscéral". Que se cache-t-il donc derrière l'axe intestin-cerveau et comment doit-on se représenter une commande des fonctions cérébrales par l'intestin ? Bien entendu, il ne faut pas s'imaginer la conversation entre l'intestin et le cerveau au sens littéral. Même si le type de communication n'est pas encore élucidé dans tous ses aspects ou a dépassé le stade des observations expérimentales sur les animaux, la recherche croit savoir aujourd'hui que l'intestin et sa flore intestinale peuvent entrer en contact avec le cerveau pour échanger des informations par au moins trois voies. Il s'agit notamment du nerf vague, qui relie l'intestin et le cerveau de manière communicative. Mais les hormones et les neurotransmetteurs comme la sérotonine, la dopamine ou la mélatonine jouent également un rôle important. Ils sont tous produits dans l'intestin pour agir sur les cellules nerveuses du cerveau. En outre, les produits métaboliques des bactéries intestinales participent à la communication. Ainsi, l'acide butyrique peut modifier les propriétés de la barrière hémato-encéphalique. Les molécules immunitaires et les cytokines produites par les bactéries intestinales peuvent également influencer la physiologie des cellules nerveuses.

Le microbiome intestinal influence le psychisme - il pourrait y avoir des psychobiotiques

Les études sur la composition et la fonction de la flore intestinale indiquent que la nature de sa composition influence la fonction cérébrale et l'équilibre mental. Si la flore intestinale est perturbée et que des bactéries à l'influence néfaste prennent le dessus, cela est en corrélation avec des troubles de l'état psychique, voire des maladies psychiatriques comme la dépression, comme a pu le démontrer un groupe de chercheurs belges. Les chercheurs ont analysé la composition microbienne de plus de 1000 échantillons de selles et les ont mis en corrélation avec la santé mentale de leurs propriétaires. Ils ont ainsi identifié des souches de bactéries plus fréquentes chez les personnes en bonne santé mentale. Inversement, l'absence de ces bactéries indiquait des troubles mentaux, y compris la dépression. La situation devient passionnante lorsqu'il s'agit de remédier à des troubles psychiques par l'administration ciblée de telles bactéries. Il n'existe pas encore de données suffisantes à ce sujet qui permettraient d'utiliser un cocktail de bactéries psychoactives à des fins thérapeutiques en tant que psychobiotiques. Ce serait en tout cas souhaitable, car les psychotropes actuellement disponibles ont leur part d'ombre.

La flore intestinale contrôle la croissance musculaire - les bactéries intestinales agissent comme des anabolisants

Des activités d'entraînement ciblées favorisent le développement musculaire et peuvent compenser une perte musculaire pathologique ou liée à l'âge. On ne sait pas encore si le microbiome intestinal joue un rôle décisif dans ce processus. Des études expérimentales sur des souris indiquent que le microbiome dans son ensemble soutient l'entraînement de la musculature des animaux. Pour ce faire, on a d'abord détruit complètement la flore microbienne de souris à l'aide d'antibiotiques. Ensuite, les animaux se sont entraînés sur la roue de course, tout comme leurs congénères non traités. Chez les animaux dont le microbiome était intact, l'effet d'entraînement, mesuré en termes de masse musculaire formée, était nettement plus important que chez les animaux sans microbiome. D'autres études devraient permettre de déterminer si des souches bactériennes spécifiques ou des anabolisants qu'elles produisent sont responsables de l'effet anabolisant.

Le microbiome module l'immunité - Les défenses immunitaires non spécifiques sont activées

Comment le système immunitaire peut-il réagir rapidement aux agents pathogènes et protéger l'homme contre les infections ? Le microbiome fournit une réponse. En gros, le système immunitaire se compose de deux parties : le système immunitaire inné, non spécifique, et le système immunitaire adaptatif, spécifique. Le microbiome communique avec les structures appelées cellules dendritiques du système immunitaire inné et les met en permanence en état de réaction. Ainsi activé, le système immunitaire inné est rapidement en mesure de réagir aux intrus provenant des voies respiratoires, de l'intestin ou de la peau et, dans un deuxième temps, d'alerter le système immunitaire spécifique. Si l'activation fait défaut en raison de perturbations du microbiome, les défenses immunitaires ne peuvent pas repousser l'agresseur aussi rapidement, comme l'ont montré des expériences menées sur des souris exemptes de germes. L'alerte du système immunitaire spécifique s'en trouve également retardée. Les immunologistes de la Charité de Berlin étudient actuellement quelles biomolécules sont responsables de la communication entre le microbiome et le système immunitaire.

Résistance à la colonisation - les bactéries intestinales protègent contre les agents pathogènes

Une flore intestinale saine, faisant partie du microbiome humain, est composée d'une multitude de micro-organismes. Les méthodes d'analyse modernes révèlent sans cesse de nouvelles espèces de bactéries jusqu'alors inconnues. Actuellement, la recherche estime qu'il existe au moins 1000 bactéries intestinales différentes et un nombre largement inconnu de virus et de champignons. Cette multitude microbienne est un élément important de la résistance à la colonisation, qui supprime l'apparition d'autres bactéries et protège des agents pathogènes. Ainsi, une flore intestinale saine veille à ce que les agents pathogènes ne puissent pas se multiplier dans l'intestin et passer dans la circulation sanguine via la muqueuse intestinale.

Le microbiome est un bioréacteur - les bactéries produisent des biomolécules importantes

La communication entre l'intestin et le cerveau est à la fois nerveuse, via le nerf vague, et humorale, via les neurotransmetteurs et les neurohormones. La plupart des neurotransmetteurs humoraux sont produits dans l'intestin par des bactéries intestinales, mais aussi dans le cerveau. Une communication réciproque est ainsi assurée. La sérotonine, la noradrénaline et la dopamine sont impliquées dans la communication humorale. La sérotonine est également appelée "hormone du bonheur" et contribue dans une large mesure au bien-être psychique.
Les acides gras à chaîne courte, également produits par les bactéries intestinales, sont moins connus. Il s'agit notamment de l'acide butyrique (butanoate) et de l'acide valérique (pentanoate) qui, selon une étude des universités de Würzburg et de Marburg, confèrent une plus grande agressivité aux cellules immunitaires. Si l'on parvenait à utiliser de manière ciblée l'effet de ces deux acides gras à des fins thérapeutiques, les thérapies contre le cancer pourraient être plus efficaces. C'est ce qu'espèrent les chercheurs.
Les bactéries de la flore intestinale produisent également des vitamines. Il s'agit notamment de la biotine, de l'acide folique, des vitamines B2 et B12 ainsi que de la vitamine K. On sait que la vitamine B12 est produite en grande partie par les bactéries intestinales.

Conclusion : ceux qui pensent que tout est connu sur l'intestin et sa flore intestinale et qu'il n'y a plus rien de nouveau à découvrir se trompent. Les programmes de recherche actuels cherchent très activement des possibilités de traiter certaines maladies par des modifications ciblées de la flore intestinale. Cela va jusqu'au remplacement complet d'une flore intestinale pathologiquement modifiée par une flore saine aux propriétés souhaitées.

Source : Valles-Colomer, M., et al. The neuroactive potential of the human gut microbiota in quality of life and depression. Nat Microbiol 4, 623-632 (2019). https://doi.org/10.1038/s41564-018-0337-x
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Laura Schaupp et al. Microbiota-Induced Type I Interferons Instruct a Poised Basal State of Dendritic Cells, Cell Volume 181, ISSUE 5, P1080-1096.e19, May 28, 2020DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.022
Maik Luu, et al. Microbial short-chain fatty acids modulate CD8+ T cell responses and improve adoptive immunotherapy for cancer. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-021-24331-1

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