Les études sont nombreuses à avoir illustré, à travers différentes pathologies, cet axe entre l’intestin et le cerveau. Cette équipe française de l’Institut Pasteur tente aujourd’hui de décrypter les processus en cause dans le dialogue direct entre le microbiote intestinal et le cerveau. Ces travaux, publiés dans la revue Science, soulignent le rôle clé des muropeptides, des éléments constitutifs de la membrane cellulaire bactérienne, dans la régulation à la fois de certains fonctions cérébrales et de certaines fonctions métaboliques.
Un nombre croissant de preuves révèle le degré d'interdépendance entre les hôtes et leur microbiote intestinal et illustre l'importance de l'axe intestin-cerveau, dans la santé humaine. On sait que les sous-produits du microbiote intestinal circulent dans la circulation sanguine, régulant les processus physiologiques de l'hôte, notamment l'immunité, le métabolisme mais aussi les fonctions cérébrales. C’est un premier lien, établi, entre le microbiote et le cerveau. L’équipe de l'Institut Pasteur avec des collègues de l'Inserm et du CNRS révèlent, sur un modèle animal, que les neurones hypothalamiques détectent directement les variations de l'activité bactérienne et adaptent l'appétit et la température corporelle en conséquence. Ces découvertes illustrent également le dialogue direct qui s’établit entre le microbiote intestinal et le cerveau et suggèrent de nouvelles approches thérapeutiques contre les troubles métaboliques tels que le diabète et l'obésité.
Un récepteur impliqué à la fois dans l'activité bactérienne dans l'intestin dans l'activité neuronale dans le cerveau
Les scientifiques se concentrent ici sur un récepteur, NOD2 présent à l'intérieur de la plupart des cellules immunitaires. Ce récepteur détecte la présence de muropeptides, des éléments constitutifs de la membrane cellulaire bactérienne. Par ailleurs, on sait que des variants du gène codant pour le récepteur NOD2 sont associés à des troubles digestifs, dont la maladie de Crohn, ainsi qu'à des maladies neurologiques et des troubles de l'humeur. Ainsi, NOD2 apparaît impliqué dans l'activité bactérienne dans l'intestin dans l'activité neuronale dans le cerveau.
L'étude : À l'aide de techniques d'imagerie cérébrale, les scientifiques observent, chez la souris, que :
- NOD2 chez la souris est exprimé par des neurones dans différentes régions du cerveau et notamment dans l’hypothalamus ;
- ces neurones hypothalamiques sont impliqués dans la régulation de l'appétit et de la température corporelle ;
- cependant, leur activité électrique est supprimée lorsqu'ils entrent en contact avec des muropeptides bactériens de l'intestin ;
- mais si le récepteur NOD2 est absent, l’activité de ces neurones n’est plus inhibée par les muropeptides et le cerveau perd alors le contrôle de l'apport alimentaire et de la température corporelle : l’étude montre que les souris prennent du poids et sont plus susceptibles de développer un diabète de type 2.
C’est donc la démonstration d'un dialogue direct entre neurones et bactéries : les neurones perçoivent directement les muropeptides bactériens et que ces fragments de bactéries agissent directement sur l'hypothalamus, une zone connue pour gérer des fonctions vitales telles que la température corporelle, la reproduction, la faim et la soif. L'activité bactérienne « sert » donc pour le cerveau d’indicateur direct de l'impact de la prise alimentaire sur l'écosystème intestinal.
Ces muropeptides qui pourraient exercer d’autres influences sur les neurones de l’hypothalamus et finalement sur d'autres fonctions cérébrales et métaboliques, vont conduire à nouvelles approches thérapeutiques …des maladies du cerveau et des troubles métaboliques.
Source: Science 15 April, 2022 DOI: 10.1126/science.abj3986 Bacterial sensing via neuronal Nod2 regulates appetite and body temperature
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