Microbiote et maladie métabolique

2024/03/01 Azkarate Irigoras, June - Biokimika eta Biologia Molekularra sailaEHU | Manzanares Gómez, Aitor - Biokimika eta Biologia Molekularra sailaEHU | Benito Vicente, Asier - Biokimika eta Biologia Molekularra sailaEHU Iturria: Elhuyar aldizkaria

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En 1914, le philosophe Ortega et Gasset dit la fameuse phrase « Je suis moi et mes circonstances ». Dans ce cas, la phrase « Je suis moi et mon microbiote » nous vient mieux.

Le microbiote est composé de tous les micro-organismes qui vivent dans notre organisme. Il se compose principalement de bactéries, mais il y a aussi des champignons, des levures et des virus, entre autres [1]. Comment les virus? Calme, la relation entre notre organisme et ces micro-organismes est généralement symbiotique, c'est-à-dire bénéfique pour les deux parties. En fait, ils maintiennent l’état physiologique normal du corps dans un équilibre dynamique [2] et participent à l’immunité [3].

Le microbiote se trouve dans notre corps n’importe où en contact avec le milieu externe: intestin (célèbre flore intestinale), bouche, peau et vagin [1]. Au total, il contient 38 milliards de micro-organismes, plus de 30 milliards de cellules humaines corporelles [4]. Autrement dit, les cellules microbiennes sont plus abondantes dans notre corps que les cellules humaines.

Le microbiote intestinal ou la flore intestinale est le microbiote le plus important et le plus variable. Elle se caractérise par sa complexité, son dynamisme et son hétérogénéité [2].

Complexe par la grande variété de micro-organismes. Cependant, comme pour les noms de famille, il existe de très nombreux groupes de bactéries: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinomycetes, et Proteus [2]. Il est dynamique car il peut varier selon le régime alimentaire ou le mode de vie. Enfin, il est hétérogène parce que la composition de la flore intestinale varie d’une zone à l’autre.

Comme déjà mentionné, dans notre corps se trouve un monde microbien passionné, de petits organismes qui jouent un rôle fondamental dans notre santé. Curieusement, cette communauté microbienne commence à se former avant la naissance, car sa mère la transmet au fœtus [5].

Cependant, il poursuit son développement postnatal, qui influe sur la méthode de l'accouchement, le régime alimentaire (allaitement maternel ou de formule), l'hygiène et l'utilisation d'antibiotiques. Il convient de noter que les trois premières années de vie sont indispensables à la formation d’un microbiote stable semblable à un adulte, une communauté microbienne qui, par la suite, influence considérablement notre système immunitaire et neurologique [5].

Cependant, tout au long de la vie, l’écosystème intestinal peut subir des altérations qui affectent l’équilibre délicat entre les microbes et notre corps, situation connue sous le nom de dysbiose. Ces altérations peuvent causer des problèmes tels que l’inflammation, les troubles métaboliques ou la résistance à l’insuline, ce qui augmente le risque de souffrir de maladies métaboliques (Figure 1) [5].

La communauté des micro-organismes vivant dans notre intestin a eu un intérêt scientifique croissant au cours des dernières décennies. Au fur et à mesure que l'on approfondit la compréhension de ce réseau biologique, on a trouvé des connexions clarifiantes entre la composition microbienne et différents états de santé, y compris le diabète, l'obésité et le syndrome métabolique.

Obésité

Nous savons tous ce qu’est l’obésité, mais comment l’Organisation mondiale de la santé la définit? L’obésité est une accumulation excessive de graisse, dangereuse pour la santé [6].

Et d'où sort cette graisse? En définitive, c’est le résultat d’un bilan énergétique positif [7]. C'est-à-dire qu'il se produit lorsque les calories que nous prenons de l'alimentation dépassent celles dont notre organisme a besoin pour remplir ses fonctions.

Mais pourquoi ne pas épaissir mon ami si elle ne fait pas de sport et mange beaucoup? L’obésité, comme la plupart des maladies, dépend également des gènes [8]. Mais récemment, on a vu que le microbe influe aussi.

Une étude a comparé les microbes de souris obèses et de souris minces [9]. Les polysaccharides (molécules de sucre grandes et complexes) que nous ne pouvons pas digérer et absorber les mammifères peuvent digérer les microbes des souris obèses en ayant des arceaux pour cela. Grâce à ces ciseaux appelés enzymes, les polysaccharides sont coupés et transformés en sucres simples qu'ils peuvent absorber.

En résumé, les souris obèses utilisent donc mieux les calories ingérées grâce à leur microbiote. En fait, les selles de souris obèses ont moins de calories. Par conséquent, bien que les souris obèses et les souris minces se nourrissent de la même façon, le bilan énergétique des souris obèses sera plus positif et accumulera de la graisse. En outre, en transplantant le microbiote des souris obèses sur des souris minces, les souris minces commencent à accumuler de la graisse.

Tout cela peut évidemment être extrapolé aux êtres humains. Et oui, même s’il semble ennuyeux, la manipulation microbienne peut devenir une stratégie thérapeutique importante pour réguler le bilan énergétique des personnes obèses [7].

Diabète et syndrome métabolique

Nous avons déjà vu l'obésité, mais comment pouvez-vous définir le diabète et le syndrome métabolique? Le syndrome métabolique est un ensemble d'anomalies métaboliques qui font référence à la coexistence de divers facteurs de risque pour le développement de la maladie cardiovasculaire. Parmi ces anomalies métaboliques se trouve la résistance à l’insuline, entre autres [10]. Le diabète est une maladie chronique qui se produit lorsque la région ne sécrète pas suffisamment d’insuline ou que le corps n’utilise pas efficacement l’insuline produite [11]. Mais de quoi parlons-nous quand nous parlons d’insuline? L'insuline est une hormone qui régule la concentration de glucose dans le sang, la glycémie. Lorsque la concentration de glucose dans le sang est très élevée, on obtient de libérer l’hormone insuline et de diminuer la concentration, tout en maintenant une régulation adéquate [12].

Bien sûr, non? Ainsi, pour avancer dans cette histoire, il est temps de présenter les participants TLR !

Les TLR ou les récepteurs Toll sont des antennes microscopiques qui détectent des signaux dans notre corps. Ces récepteurs apparaissent dans les cellules de l’épithélium intestinal et régulent la colonisation bactérienne, c’est-à-dire qu’ils assurent le maintien des quantités des différentes bactéries à un niveau approprié [13].

Bien qu'il existe de nombreux sous-groupes au sein de la famille TLR, l'TLR2 est particulièrement important dans le diabète. Il est observé que la flore intestinale des souris sans récepteur TLR2 contient moins de bactéries du genre Bifidobacterium. Ces bifidobacterium agissent comme des patchs dans l'intestin et leur carence provoque une augmentation de la perméabilité intestinale. Cela conduira les toxines bactériennes à traverser l'épithélium intestinal et à entrer en circulation, provoquant une inflammation qui augmentera le risque de diabète sucré. Ce mécanisme nous permet deux possibilités de traitement. D'une part, on peut utiliser des antibiotiques qui attaquent des bactéries d'autres genres pour favoriser la prolifération de bactéries du genre Bifidobacterium. En outre, le microbiote de souris en bonne santé peut être transplanté dans la flore intestinale de souris sans TLR2 [7].

En outre, le déséquilibre de certaines bactéries intestinales peut causer des problèmes directement liés à la résistance à l'insuline et donc au diabète. Comme on l'a déjà dit, l'insuline régule la concentration de glucose dans le sang. Si la résistance à l'insuline se développe, les cellules du corps ne pourront pas réagir correctement à l'insuline. En principe, le corps peut maintenir les niveaux de sucre dans le sang à un niveau normal, augmentant la production d'insuline. Cependant, à mesure que la résistance à l'insuline s'aggrave et que le pancréas ne peut plus produire suffisamment d'insuline pour la surmonter, les niveaux de glucose sanguin augmentent, ce qui entraîne un diabète de type II. Le diabète de type II peut donc être considéré comme une hyperglycémie causée par la résistance à l’insuline [14].

Confirmant ce qui précède, des relations ont été établies entre la composition microbienne et la résistance à l’insuline chez les personnes atteintes de diabète de type II [7]. Ainsi, le problème du diabète de type II est devenu clair, mais qu’en est-il du diabète de type I ? Le microbiote peut également être associé au diabète de type I, une maladie auto-immune qui se produit aux stades précoces de la vie. Une maladie auto-immune est une altération produite par le système immunitaire lui-même qui affecte les cellules de l'organisme lui-même. Dans ce cas, le diabète de type I détruit sélectivement certaines cellules de la région et provoque un déficit d’insuline [15]. Des études portant sur des souris et des souris ont montré que certaines bactéries intestinales affectent l’incidence de cette maladie et que le déséquilibre des TLR et la composition modifiée du microbiote peuvent provoquer le diabète de type I [7].

Enfin, et en suivant avec les souris, les études effectuées sur ces animaux ont montré que les personnes élevées dans un environnement exempt de germes (avec tous les récepteurs TLR à un niveau approprié) étaient protégées de la résistance à l'insuline, à l'obésité et à d'autres maladies, même si le régime alimentaire fourni était riche en graisses. Au contraire, la colonisation de ces souris protégées par la microbiose intestinale de souris présentant une déficience de récepteur spécifique TLR5 a conduit à un développement rapide du syndrome métabolique. L'étude a révélé le rapport du syndrome métabolique avec le microbe. Comme si peu, les humains ont également identifié des communautés spécifiques de bactéries intestinales liées au syndrome métabolique [7].

Il reste encore beaucoup à étudier sur le microbiote. Les progrès techniques permettent de mieux comprendre les mécanismes sous l'obésité, le diabète, le syndrome métabolique et d'autres maladies, ainsi que leurs interrelations. Cela ouvre la voie à de nouvelles possibilités de prévention et de traitement à l'avenir, tout en espérant pouvoir alléger le fardeau de ces maladies dans les systèmes de santé.

Bibliographie

[1] Hou, Kaijian, Zhuo Xun Wu, Xuan Yu Chen, Jing Quan Wang, Dongya Zhang, Chuanxing Xiao, Dan Zhu, Jagadish B. Koya, Liuya Wei, Jilin Li, and Zhe Sheng Chen. 2022. “Microbiota in Health and Diseases.” Signal Transduction and Target Therapy 7(1).
[2] Chen, Yinwei, Jinghua Zhou, and Li Wang. 2021 “Role and Mechanism of Gut Microbiota in Human Disease.” Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 11.
[3] Belkaid, Yasmine, and Oliver J. Harrison. 2017 Immunty 46(4):562–76.
[4] Sender, Ron, Shai Fuchs, and Ron Milo. 2016 “Review ed Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body.” PLoS Biology 14(8). juste: 10.1371/journal.pbio.1002533.
[5] Boulangé, Claire L., Ana Luisa Neves, Julien Chilloux, Jeremy K. Nicholson, and Marc Emmanuel Dumas. 2016 “Impact of the Gut Microbiota on Inflammation, Obesity, and Metabolic Disease.” Genome Medicine 8(1).
[6] https://www.who.int/health-topics/obesity#tab=tab_1
[7] Hemarajata, Peera, James Versalovic, and Lucero Dra Lau. 2013 « Traductions Politiques du Clinical Chemistry La Microbiote Intestinale Humaine et Le Métabolisme Corporel : Assomption de l'obésité et du diabète`Sridevi Diabète`Sridevi." Biochim Clín Latam 47(2):617–45.
[8] Singh, Rajan Kumar, Permendra Kumar, and Kulandaivelu Mahalingam. 2017 “Molecular Genetics of Human Obesity: A Comprehensive Review.” Comptes rendus Rendus - Biologies 340(2):87–108.
[9] Turnbaugh, Peter J., Ruth E. Loi, Michael A. Mahowald, Vincent Magrini, Elaine R. Mardis, and Jeffrey I. Gordon. 2006 “An Obesity-Associated Gut Microbiome with Increased Capacity for Energy Harvest.” Nature 444(7122):1027–31. juste: 10.1038/nature05414.
[10] Huang, Paul L. 2009 “A Comprehensive Definition for Metabolic Syndrome.” Disease Models & Mechanisms 2(5-6):231–37. juste: 10.1242/dmm.001180.
[11] Darenskaya, M. A. L. I. Kolesnikova, and S. I. Colesnikov. 2021 “Oxydative Stress: Pathogenetic Role in Diabetes Mellitus and Its Complications and Therapeutic Approaches to Correction.” Bulletin of Experimental Biology and Medicine 171(2):179–89. juste: 10.1007/s10517-021-05191-7
[12] Andrali, Sreenath S., Megan L. Sampley, Nathan L. Vanderford, and Sabire Öten. 2008 “Glucose Regulation of Insulin Gene Expression in Pancreatic β-Cells.” Biochemical Journal 415(1):1-10. juste: 10.1042/BJ20081029.
[13] Yiu, Jensen H. C. Bernhard Dorweiler, and Connie W. Woo. 2017 “Interaction between Gut Microbiota and Toll-like Récepteur: From Immunty to Metabolism.” Journal of Molecular Medicine 95(1):13-20. juste: 10.1007/s00109-016-1474-4.
[14] Ta, Azez. 2020 “Hypomagnesemia and Insulin Resistance: Gaining Better Understanding of the Pathophysiology of Type 2 Diabète. » Insights Biomed 5(4):12. réglage: 10.36648/2572-5610.4.76
[15] Chellappan, Dinesh Kumar, Nandhini S. Sivam, Kai Xiang Teoh, Wai Pan Leong, Tai Zhen He, Kien Chooi, Nico Khoo, Fam Jia Yi, Jestin Chellian, Lim Lay Cheng, Rajiv Dahiya, Gaurav Guamvi, Sbramvi, Singnmi, 2018 “Gene Therapy and Type 1 Diabète sucré.” Biomedicine & Pharmacotherapy 108:1188–1200. juste: 10.1016/j.biopha.2018.09.138.