Cellulose acétylée: un nouveau prébiotique contre la prise de poids via le microbiote

Des scientifiques du RIKEN, en collaboration avec des groupes de l'Université de Tokyo et de l'Université de Kyoto dirigés par le Dr Tadashi Takeuchi, ont publié dans Cell Metabolism la première évaluation complète de la cellulose acétylée (AceCel) en tant que prébiotique qui peut limiter considérablement la prise de poids chez la souris grâce à la modulation du microbiote intestinal et du métabolisme des nutriments.

Pourquoi AceCel?

Les prébiotiques traditionnels (inuline, oligofructose) nourrissent une grande variété de bactéries, mais de manière non sélective. AceCel est une cellulose à laquelle des substituants acétyles sont liés de manière covalente à 1/3 des groupes hydroxyles, créant ainsi un substrat réservé à certaines bactéries herméneutiques, principalement Bacteroides thetaiotaomicron, capables de cliver les liaisons acétylées.

Conception expérimentale

1. Composition du régime alimentaire: les souris soumises à un régime à 60 % de matières grasses (modèle DIO) ont reçu soit 5 % d'AceCel, soit une charge cellulosique non traitée équimolaire, soit aucun additif.
2. Surveillance du poids et du métabolisme: le poids corporel, le comportement alimentaire, les mesures de l'OGTT et de la résistance à l'insuline ont été surveillés pendant 8 semaines.
3. Microbiote: séquençage de l'ARNr 16S des selles à 2, 4 et 8 semaines.
4. Mécanisme: Des souris gnotobiotiques privées de microbiote ont ensuite été colonisées avec B. thetaiotaomicron, avec et sans AceCel.
5. Métabolomique et transcriptomique hépatiques et intestinales: mesure des acides gras à chaîne courte (AGCC), de l'acétate et des transcrits des gènes clés impliqués dans le métabolisme des glucides et des lipides.

Résultats clés

• Limitation de la prise de poids: sur une période de 8 semaines, les souris sous AceCel n'ont gagné que 8 % de leur poids corporel, contre 30 % chez les témoins et 28 % chez les souris sous cellulose ordinaire.
• Amélioration du profil glycémique: l'ASC a diminué de 25 % (p<0,01), l'HOMA-IR a diminué de 30 % (p<0,05).
• Microbiote:
  • AceCel a induit une augmentation de 10 fois de B. thetaiotaomicron à la semaine 4 et a inhibé la croissance de Firmicutes.
  • Les expériences gnotobiotiques ont confirmé que sans B. thetaiotaomicron, l'effet d'AceCel est perdu, soulignant le rôle critique de cette espèce.

• AGCC et anion acétate:

  • Les niveaux d’acétate fécal ont augmenté de 40 % (p < 0,01), mais les concentrations systémiques ont diminué, indiquant une absorption bactérienne accrue.

• Métabolisme hépatique:

  • La transcriptomique a montré une diminution de l'expression de Gck et Pklr (enzymes glycolytiques) et une augmentation de Cpt1a et Ppara (β-oxydation des graisses).
  • Le profil lipidique hépatique était caractérisé par une diminution de 35 % des triglycérides (p<0,05).

« AceCel démontre une nouvelle façon non seulement de nourrir le microbiote, mais aussi de lui faire « voler » les glucides de l'hôte et ainsi rediriger l'équilibre énergétique », commente le Dr Takeuchi.

Sécurité et perspectives

• Les données expérimentales n’ont pas révélé de réponse inflammatoire dans l’intestin ou le foie et n’ont pas modifié les paramètres de la fonction organique (ALT, AST).
• Prochaines étapes: études cliniques humaines pour évaluer la tolérance, les effets sur le microbiote et le métabolisme des glucides.
• Optimisation de la préparation: le niveau d'acétylation, la taille des fractions et la combinaison avec des probiotiques ( consommation de B. thetaiotaomicron?) font l'objet d'études plus approfondies.

Dans l’article, les auteurs font plusieurs commentaires clés:

• Sélectivité du mécanisme
  « AceCel présente un effet prébiotique unique: au lieu de nourrir un large groupe de microbes, il sélectionne une souche spécifique de Bacteroides thetaiotaomicron, redirigeant les glucides de l'hôte vers le métabolisme microbien », note le Dr Tadashi Takeuchi, auteur principal de l'étude.

• Le rôle du microbiote comme « concurrent »
  « Nos expériences gnotobiotiques ont clairement montré que sans B. thetaiotaomicron, AceCel ne fonctionne pas. Cela souligne que les prébiotiques peuvent agir en augmentant la compétition pour les nutriments dans l'intestin », explique le co-auteur, le Dr Ikeda.

• Potentiel pour l'humain
  : « Bien que nous observions un effet puissant chez la souris, il est important de tester la tolérance et la dynamique métabolique d'AceCel chez l'humain », déclare le Dr Sato. « Les prochains essais cliniques devraient inclure une analyse approfondie du microbiote et de la métabolomique des patients. »

• Sécurité
  « Il n’y avait aucune preuve d’inflammation ou de lésion tissulaire dans les intestins ou le foie dans nos modèles précliniques, ce qui justifie de passer aux essais sur l’homme », ajoute le Dr Nakamoto.

Ces commentaires soulignent qu’AceCel est un prébiotique prometteur de nouvelle génération, mais sa traduction clinique nécessite une évaluation minutieuse de la sécurité et des mécanismes d’action chez l’homme.

AceCel ouvre la voie à une nouvelle génération de prébiotiques qui agissent non seulement en stimulant les bactéries bénéfiques, mais également en capturant de manière compétitive les substrats nutritifs, ouvrant la perspective d'une thérapie microbienne-nutritive de précision pour l'obésité et le syndrome métabolique.