Une avancée qui réinvente la façon dont l'intestin et le cerveau communiquent

Dans une étude révolutionnaire qui repense la façon dont l’intestin et le cerveau communiquent, les chercheurs ont découvert ce qu’ils appellent un « sens neurobiotique » — un nouveau système qui permet au cerveau de répondre en temps réel aux signaux des microbes vivant dans notre intestin.

Une nouvelle étude menée par les neuroscientifiques Diego Bojorquez et M. Maya Kelberer de la faculté de médecine de l'université Duke, et publiée dans la revue Nature, porte sur les neuropodes, de minuscules cellules sensorielles tapissant l'épithélium du côlon. Ces cellules reconnaissent une protéine microbienne courante et envoient des signaux rapides au cerveau qui contribuent à supprimer l'appétit.

Mais ce n'est qu'un début. L'équipe pense que ce sens neurobiotique pourrait servir de plateforme plus large pour comprendre comment l'intestin perçoit les microbes, influençant ainsi tout, des habitudes alimentaires à l'humeur, et même comment le cerveau peut façonner le microbiome en réponse.

« Nous voulions savoir si le corps pouvait reconnaître les signaux microbiens en temps réel, non seulement comme une réponse immunitaire ou inflammatoire, mais comme une réponse neuronale qui influence immédiatement le comportement »,
a déclaré Diego Bojorquez, PhD, professeur de médecine et de neurobiologie à la Duke University School of Medicine et auteur principal de l'étude.

L'ingrédient clé est la flagelline, une protéine ancienne qui compose le flagelle bactérien, la structure en forme de queue que les bactéries utilisent pour se déplacer. Lorsque nous mangeons, certaines bactéries intestinales libèrent de la flagelline. Les neuropodes la détectent grâce à un récepteur appelé TLR5 et envoient un signal via le nerf vague, principale voie de communication entre l'intestin et le cerveau.

L’équipe, soutenue par les Instituts nationaux de la santé des États-Unis, a avancé une hypothèse audacieuse: la flagelline des bactéries du côlon pourrait activer les neuropodes et déclencher un signal de suppression de l’appétit au cerveau – une influence microbienne directe sur le comportement.

Les chercheurs ont testé ce phénomène en faisant jeûner des souris pendant la nuit, puis en leur injectant une petite dose de flagelline directement dans le côlon. Ces souris ont mangé moins.

Lorsque les chercheurs ont répété la même expérience sur des souris dépourvues du récepteur TLR5, rien n'a changé. Les souris ont continué à manger et ont pris du poids, ce qui suggère que cette voie contribue à réguler l'appétit. Les résultats suggèrent que la flagelline envoie un signal « assez » via TLR5, permettant à l'intestin d'indiquer au cerveau qu'il est temps d'arrêter de manger. Sans ce récepteur, le message ne passe pas.

Cette découverte a été rendue possible grâce aux auteurs principaux de l'étude, Winston Liu, docteur en médecine et titulaire d'un doctorat, et Emily Olway, tous deux étudiants diplômés du Programme de formation des scientifiques de la santé, ainsi que la chercheuse postdoctorale Naama Reicher. Leurs expériences ont montré que la perturbation de cette voie de signalisation modifie le comportement alimentaire des souris, suggérant un lien plus profond entre la flore intestinale et le comportement.

« À l'avenir, je pense que ces travaux seront particulièrement utiles à la communauté scientifique au sens large pour expliquer l'influence des microbes sur notre comportement », déclare Bojorquez.
« La prochaine étape consistera évidemment à étudier comment des régimes alimentaires spécifiques modifient la composition microbienne intestinale. Cela pourrait être un élément clé pour résoudre des problèmes comme l'obésité ou les troubles mentaux. »