Microbiote et maladie métabolique
La relation entre le microbiote et le métabolisme a ouvert de nouvelles portes dans le monde de la recherche au cours des dernières décennies. Notre organisme est composé de milliards de micro-organismes inimaginables, dont la composition équilibrée joue un rôle vital dans la santé. L'obésité, le diabète et/ou le syndrome métabolique sont des maladies qui peuvent être causées par des déséquilibres dans cette composition, par exemple.
en 1914, le philosophe Ortega y Gasset a prononcé la célèbre phrase «Je suis moi et mes circonstances». Dans ce cas, l’expression « Je suis moi et mon microbiote » nous convient mieux.
Le microbiote est composé de tous les micro-organismes qui vivent dans notre organisme. Il est principalement composé de bactéries, mais il y a aussi des champignons, des levures et des virus, entre autres [1]. Comment les virus ? Rassurez-vous, la relation entre notre organisme et ces micro-organismes est généralement symbiotique, c'est-à-dire que cette relation est bénéfique pour les deux parties. En effet, ils maintiennent l’état physiologique normal du corps dans un équilibre dynamique [2] et participent à l’immunité [3].
Nous trouvons le microbiote dans notre corps partout où il est en contact avec l’environnement extérieur : dans l’intestin (la fameuse flore intestinale), dans la bouche, dans la peau et dans le vagin [1]. Au total, il contient 38 billions de micro-organismes, soit plus de 30 billions de cellules humaines du corps [4]. En d'autres termes, les cellules microbiennes sont plus abondantes dans notre corps que les cellules humaines.
Le microbiote intestinal ou flore intestinale est le microbiote le plus important et le plus variable. Ses trois caractéristiques principales sont la complexité, la dynamique et l’hétérogénéité [2].
Il est complexe car il se compose de nombreux micro-organismes différents. Cependant, comme pour les noms de famille, certains groupes bactériens sont très nombreux: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinomycetes, et Proteus [2]. Il est dynamique car il peut varier en fonction de votre alimentation ou de votre style de vie. Enfin, il est hétérogène parce que la composition de la flore intestinale diffère d'une zone de l'intestin à l'autre.
Comme nous l'avons déjà mentionné, il y a un monde tumultueux de microbes à l'intérieur de notre corps, et ces petits organismes sont d'une importance vitale pour notre santé. Curieusement, cette communauté microbienne commence à se former avant la naissance, car elle est transmise par la mère à l’enfant [5].
Cependant, il continue à se développer après la naissance, et ce développement est influencé par des facteurs tels que la méthode d'accouchement, le régime alimentaire (apport de lait maternel ou de lait de formule), l'hygiène et l'utilisation d'antibiotiques. Il est à noter que les trois premières années de la vie sont indispensables à la formation d'un microbiote stable, semblable à celui d'un adulte; par la suite, cette communauté microbienne a un impact significatif tant sur notre système immunitaire que sur notre système neurologique [5].
Cependant, tout au long de la vie, l'écosystème intestinal peut subir des changements qui affectent l'équilibre délicat entre les microbes et notre corps, un état qui est connu sous le nom de dysbiose. Ces altérations peuvent entraîner des problèmes tels que l’inflammation, les troubles métaboliques et/ou la résistance à l’insuline, ce qui augmente le risque de maladies métaboliques (Figure 1) [5].
La communauté des micro-organismes vivant dans nos intestins a connu un intérêt scientifique croissant au cours des dernières décennies. En approfondissant la compréhension de ce réseau biologique, des liens révélateurs ont été trouvés entre la composition du microbiote et certains 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 vient cette graisse ? Eh bien, après tout, c’est la conséquence d’un bilan énergétique positif [7]. C'est-à-dire que cela se produit lorsque les calories que nous prenons de l'alimentation dépassent celles dont notre organisme a besoin pour remplir ses fonctions.
Mais pourquoi mon ami ne s'embrouillerait-il pas s'il ne fait pas de sport et s'il mange beaucoup ? Parce que l’obésité, comme la plupart des maladies, dépend aussi des gènes [8]. Mais récemment, il a été observé que le microbiote a également un effet.
Une étude a comparé les microbiotes des souris obèses et des souris minces [9]. Les polysaccharides que les mammifères ne peuvent pas digérer et absorber (c'est-à-dire les grandes et complexes molécules de sucre) peuvent être digérés par le microbiote des souris obèses, car il contient des sortes de ciseaux pour cela. Ces ciseaux, appelés enzymes, permettent de couper les polysaccharides et de les transformer en sucres simples qu'ils peuvent absorber.
En résumé, les souris obèses utilisent mieux les calories consommées grâce à leur microbiote. En fait, les excréments de souris obèses contiennent moins de calories. Pour cette raison, même si les souris obèses et les souris minces sont nourries de la même manière, l'équilibre énergétique des souris obèses sera plus positif et accumuleront de la graisse. De plus, si le microbiote des souris obèses est transplanté dans les souris minces, les souris minces commencent à accumuler de la graisse.
Tout cela, bien sûr, peut être extrapolé à l'homme. Et oui, aussi répugnant que cela puisse paraître, la manipulation du microbiote peut devenir une stratégie thérapeutique importante pour réguler le bilan énergétique des personnes obèses [7].
Diabète et syndrome métabolique
Nous avons déjà vu ce qu’est l’obésité, mais comment définir le diabète et le syndrome métabolique ? Le syndrome métabolique est un ensemble d'anomalies métaboliques qui font référence à la coexistence de certains facteurs de risque pour le développement de la maladie cardiovasculaire. Parmi ces anomalies métaboliques, on trouve, entre autres, la résistance à l’insuline [10]. Le diabète, quant à lui, est une maladie chronique qui se produit lorsque la région ne sécrète pas suffisamment d’insuline ou lorsque le corps n’utilise pas efficacement l’insuline produite [11]. Mais de quoi parlons-nous quand nous parlons du mot insuline ? L'insuline est une hormone qui régule le taux de glucose dans le sang, la glycémie. Lorsque la concentration de glucose dans le sang est très élevée, l’hormone insuline est libérée et la concentration est réduite et la régulation appropriée est maintenue [12].
C'est clair, non ? Si c’est le cas, pour continuer cette histoire, il est temps de présenter les participants appelés TLR !
Les TLR ou récepteurs de type Toll sont des antennes microscopiques qui détectent les signaux dans notre corps. Ces récepteurs sont présents dans les cellules de l’épithélium intestinal et régulent la colonisation bactérienne, c’est-à-dire qu’ils maintiennent les quantités de différentes bactéries à un niveau approprié [13].
Bien qu'il existe de nombreux sous-groupes au sein de la famille TLR, le TLR2 est particulièrement important dans le diabète. Il a été observé que la flore intestinale des souris sans récepteur TLR2 contient moins de bactéries du genre Bifidobacterium. Ces bifidobacterium agissent comme un patch dans l'intestin, dont la carence conduit à une augmentation de la perméabilité intestinale. En conséquence, les toxines bactériennes traverseront l'épithélium intestinal et entreront dans la circulation, provoquant une inflammation et augmentant le risque de diabète sucré par l'inflammation. Ce mécanisme nous donne deux options de traitement. D'une part, les antibiotiques qui attaquent les bactéries d'autres genres peuvent être utilisés pour favoriser la prolifération des bactéries du genre Bifidobacterium. D’autre part, le microbiote des souris saines peut être transplanté dans la flore intestinale des souris sans TLR2 [7].
De même, le déséquilibre de certaines bactéries intestinales peut entraîner des problèmes directement liés à la résistance à l’insuline et donc au diabète. Comme déjà mentionné, 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 répondre correctement à l'insuline. En principe, le corps peut maintenir le taux de sucre dans le sang à son niveau normal en augmentant la production d'insuline. Mais, à mesure que la résistance à l'insuline s'aggrave et que le pancréas ne peut plus produire suffisamment d'insuline pour surmonter cette résistance, les niveaux de glucose dans le sang augmentent, ce qui entraîne un diabète de type II. Le diabète de type II peut donc être compris comme une hyperglycémie provoquée par une résistance à l’insuline [14].
Sur la base de ce qui précède, des liens entre la composition du microbiote et la résistance à l’insuline ont été découverts chez les personnes atteintes de diabète de type II [7]. Dans ces circonstances, la question du diabète de type II est claire, oui, 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 survient à un stade précoce de la vie. Une maladie auto-immune est une perturbation causée par le système immunitaire lui-même, qui attaque les cellules de l'organisme lui-même. Dans ce cas, le diabète de type I détruit sélectivement certaines cellules de la région et provoque une carence en insuline [15]. Des études sur des souris et des rats 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 entraîner un diabète de type I [7].
Enfin, et en poursuivant avec les souris, les études menées sur ces animaux ont montré que ceux élevés dans un environnement exempt de germes (avec tous les récepteurs TLR à un niveau approprié) étaient protégés contre la résistance à l'insuline, l'obésité et d'autres maladies, bien que le régime alimentaire fourni soit riche en graisses. En revanche, en colonisant ces souris protégées avec le microbiote intestinal de souris présentant un déficit en récepteur TLR5 concret, elles ont rapidement développé un syndrome métabolique. Ce récepteur particulier connaît les schémas microbiens, de sorte que l'étude a mis en évidence la relation du syndrome métabolique avec le microbiote. Comme si cela ne suffisait pas, certaines communautés spécifiques de bactéries intestinales associées au syndrome métabolique ont également été identifiées chez l’homme [7].
Il reste encore beaucoup à découvrir sur le microbiote. Les progrès techniques permettent de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents de l'obésité, du diabète, du syndrome métabolique et d'autres maladies, ainsi que leurs relations. Cela ouvre la porte à la création de nouvelles possibilités de prévention et de traitement à l'avenir, tout en permettant d'alléger la charge 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, et Zhe Sheng Chen. 2022. “Microbiota in Health and Diseases.” Signal Transduction and Targeted Therapy 7(1).
[2] Chen, Yinwei, Jinghua Zhou, et 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. « L’immunité homéostatique et la microbiote. » Immunité 46(4):562–76.
[4] Sender, Ron, Shai Fuchs, et Ron Milo. 2016. “Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body.” PLoS Biology 14(8). doi : 10.1371/journal.pbio.1002533.
boulangé, Claire L., Par Ana Luisa Neves, Julien Chilloux, Jeremy K. Nicholson, et 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, et Lucero Dra Lau. 2013. “Traducciones Seleccionadas Del Clinical Chemistry La Microbiota Intestinal Humana et le Métabolisme Corporel: Implicaciones Con La Obesidad y La Diabetes`Sridevi Diabetes`diabetes`Sridevi.” Acta Bioquím Clín Latinoam 47(2):617–45.
[8] Singh, Rajan Kumar, Permendra Kumar, et Kulandaivelu Mahalingam. 2017. “Molecular Genetics of Human Obesity: Comptes rendus rendus récents - Biologies 340(2):87–108.
[9] Turnbaugh, Peter J., Ruth E. Michael A. Mahowald, Vincent Magrini, Elaine R. Mardis et Jeffrey I. Gordon. 2006. « An Obesity-Associated Gut Microbiome with Increased Capacity for Energy Harvest. » Nature 444(7122):1027–31. doi : 10.1038/nature05414.
[10] Huang, Paul L. 2009. « A Comprehensive Definition for Metabolic Syndrome. » Disease Models & Mechanisms 2(5–6):231–37. doi : 10.1242/dmm.001180.
[11] Darenskaya, M. Ah, L. I. Kolesnikova, and S. I. Kolesnikov. 2021. “Oxydative Stress: Pathogenetic Role in Diabetes Mellitus and Its... and Therapeutic Approaches to Correction.» Bulletin of Experimental Biology and Medicine 171(2):179–89. doi : 10.1007/s10517-021-05191-7.
[12] Andrali, Sreenath S., Megan L. Sampley, Nathan L. Vanderford et Sabire Özcan. 2008. “Glucose Regulation of Insulin Gene Expression in Pancreatic β-Cells.” Biochemical Journal 415(1):1-10. doi : 10.1042/BJ20081029.
[13] Yiu, Jensen H. C., Bernhard Dorweiler, et Connie W. Woo ! 2017. “Interaction between Gut Microbiota and Toll-like Receptor: From Immunity to Métabolism.” Journal of Molecular Medicine 95(1):13–20. doi : 10.1007/s00109-016-1474-4.
[14] Ta, Azeez. 2020. “Hypomagnésémie et Insulin Resistance: Gaining Better Understanding of the Pathophysiology of Type 2 Diabetes. Insights Biomed 5(4):12. doi: 10.36648/2572-5610.4.4.76.
[15] Chellappan, Dinesh Kumar, Nandhini S. Sivam, Kai Xiang Teoh, Wai Pan Leong, Tai Zhen Fui, Kien Chooi, Nico Khoo, Fam Jia Yi, Jestin Chellian, Lim Lay Cheng, Rajiv Dahiya, Gaurav Gupta, Gautam Singhvi, Sras Inivi, Michael Shanal et Brdo. 2018. “Gene Therapy and Type 1 Diabetes Mellitus.” Biomedicine & Pharmacotherapy 108:1188–1200. doi : 10.1016/j.biopha.2018.09.138.
Buletina
Bidali zure helbide elektronikoa eta jaso asteroko buletina zure sarrera-ontzian