Pourquoi étudier le microbiote intestinal pourrait aider à mieux soigner ?

Explorer l’axe intestin-organe dans la santé humaine et les maladies

November, 2022 l Sylvie Maubant, Ph.D. 

L’intestin humain héberge diverses communautés microbiennes, les bactéries étant les membres les plus nombreux, qui jouent un rôle important dans le maintien de la santé et de l’homéostasie dans tout le corps. Mais comment les microbes intestinaux communiquent-ils avec différents organes ?

Les métabolites microbiens ont été identifiés comme médiateurs clés de la communication via de multiples voies, notamment les voies neuronales, métaboliques, endocriniennes et immunitaires. Les interactions complexes entre le microbiote intestinal et les différents organes aboutissent à la formation de l’axe intestin-organe. Au sein de ces axes, toute modification de la composition du microbiote intestinal peut non seulement avoir un impact local sur l’intestin, mais également influencer d’autres organes distants et ainsi être associée à diverses maladies. Nous explorons ici cinq de ces axes.

• Axe intestin-cerveau

Les preuves s’accumulent selon lesquelles l’axe intestin-cerveau joue un rôle important dans le risque et la progression de nombreuses tumeurs malignes telles que la maladie de Parkinson (MP), la maladie d’Alzheimer (MA), la sclérose en plaques, les troubles du spectre autistique, la dépression, l’anxiété, le stress et la schizophrénie. Ceci est étayé par plusieurs travaux issus d’études humaines et de modèles animaux utilisés pour décrypter les mécanismes d’action mettant en évidence un changement dans la composition du microbiote intestinal en situation pathologique versus condition contrôle. En effet, il a été démontré qu’une abondance accrue d’Helicobacter pylori et d’Escherichia coli, par exemple, induisait la progression de plusieurs troubles et symptômes neurologiques, notamment l’agrégation d’alpha-synucléine et une diminution des performances motrices (caractéristiques de la MP), une hyperphosphorylation de la protéine tau et de l’amyloïde. charge bêta (biomarqueurs de la MA)1. En outre, des modifications des niveaux de métabolites intestinaux potentiellement bénéfiques (par exemple, les acides gras à chaîne courte, les AGCC) pourraient également jouer un rôle dans les troubles de l’axe intestin-cerveau2.

• Axe intestin-rein

Les lésions rénales aiguës, les maladies rénales chroniques, la néphropathie à immunoglobuline A et la néphrolithiase font partie des maladies rénales associées à la dysbiose intestinale, mais sans montrer de tendance apparente. Selon des études récentes, des altérations microbiennes pourraient déclencher la production de métabolites nocifs tels que les toxines urémiques et la triméthylamine et une diminution des métabolites bénéfiques tels que les AGCC chez les patients présentant une pathologie rénale3.

• Axe intestin-foie

Des changements dans la composition du microbiote intestinal ont été observés de manière constante chez les individus atteints de diverses maladies du foie et à différents stades de leur développement : maladie du foie liée à l’alcool, stéatose hépatique non alcoolique (NAFLD), stéatohépatite non alcoolique, cirrhose et carcinome hépatocellulaire. Par exemple, plusieurs travaux ont trouvé des différences dans le microbiote intestinal des patients atteints de NAFLD par rapport aux témoins sains (par exemple, une abondance accrue de protéobactéries et de Firmicutes ainsi qu’une diminution des Bacteroidetes et des Prevotellaceae)4. De plus en plus de preuves ont montré que le triméthylamine-N-oxyde était corrélé à la NAFLD, ce qui explique son rôle négatif, tandis que les niveaux d’AGCC étaient réduits dans ce contexte5.

• Axe intestin-poumon

Certaines études ont rapporté une dysbiose intestinale dans plusieurs pathologies pulmonaires dont l’asthme, la maladie pulmonaire obstructive chronique, la mucoviscidose et le cancer du poumon ainsi que le Covid-19. À titre d’illustration, les taux d’Akkermansia muciniphila et de Faecalibacterium prausnitzii se sont révélés réduits dans le microbiote intestinal des enfants souffrant d’asthme allergique6. Il convient de noter que les maladies pulmonaires ont également été associées à des perturbations du microbiote pulmonaire, ajoutant ainsi un autre niveau de diaphonie entre l’intestin et les poumons. Des données supplémentaires ont souligné que les individus présentant des niveaux inférieurs d’AGCC étaient plus sensibles aux infections pulmonaires7.

• Axe intestin-peau

Le microbiote joue un rôle important dans une grande variété de troubles cutanés tels que le psoriasis, la dermatite atopique (MA) et l’acné. Comme prévu, le microbiote cutané est altéré dans ce contexte, mais étonnamment, de nombreuses maladies de la peau s’accompagnent également d’un déséquilibre du microbiote intestinal (par exemple une plus faible abondance de Firmicutes et une augmentation des taux de Bacteroides chez les patients acnéiques ; un enrichissement en Faecalibacterium prausnitzii, Clostridium et Escherichia et niveaux inférieurs d’Akkermansia, Bacteroidetes et Bifidobacterium chez les individus atteints de MA) et production de métabolites (par exemple, diminution des niveaux de butyrate et de propionate, c’est-à-dire d’AGCC chez les patients atteints de MA)8.

Une dysbiose du microbiote intestinal a été associée à plusieurs maladies ciblant des organes distants

Même si l’on reste souvent confronté au dilemme de la poule ou de l’œuf, force est de constater que le microbiote intestinal est désormais reconnu comme la pierre angulaire de la physiopathologie de l’hôte. Ce domaine a reçu une attention croissante au cours de la dernière décennie, aidant à démêler partiellement les réseaux complexes de l’axe intestin-organe. Bien qu’il n’existe pas encore de consensus sur la signature dérivée du microbiome intestinal dans un contexte pathologique, ces avancées majeures devraient encourager le développement de nouvelles approches diagnostiques et de thérapies personnalisées innovantes.

Par exemple, Akkermansia muciniphila est considérée comme un candidat prometteur, une histoire qui a débuté en 20049. L’absence ou la diminution de l’abondance de cette bactérie commensale intestinale a été associée à de multiples maladies chez les modèles murins et humains, ce qui a incité à des investigations plus approfondies. Les effets bénéfiques d’Akkermansia muciniphila ont notamment été démontrés dans le cancer avec une amélioration de la réponse aux immunothérapies comme le blocage de PD-1. Le chemin vers le succès est souvent long mais il offre de nouveaux espoirs aux patients.

A propos de l’auteur

Ce blog a été rédigé par Sylvie Maubant, Ph.D., scientifique en biologie chez Oncodesign Services. Dans son rôle actuel, Sylvie participe à des programmes de R&D sur le microbiome pour des clients dans divers domaines (oncologie, immuno-oncologie, maladies inflammatoires, maladies infectieuses, dermocosmétique et nutrition).

Si vous souhaitez en savoir plus sur les études du microbiome et comment Oncodesign Services peut vous aider dans vos projets, contactez notre équipe via le formulaire de contact ici.

EN SAVOIR PLUS SUR NOS SERVICES LIES AU MICROBIOME

References : 

1. Liu et al (2022). Microbiota and the gut-brain-axis: implications for new therapeutic design in the CNS. EBioMedicine, 77: 103908.
2. O’Riordan et al (2022). Short chain fatty acids: microbial metabolites for gut-brain axis signaling. Mol Cell Endocrinol, 546: 111572. 
3. Stavropoulou et al (2021). Focus on the gut-kidney axis in health and disease. Front Med, 7: 620102.
4. Forlano et al (2022). Gut microbiota – A future therapeutic target for people with non-alcoholic fatty liver disease: a systematic review. Int J Mol Sci, 23 (15): 8307. 
5. Dai et al (2020). Microbial metabolites: critical regulators in NAFLD. Front Microbiol, 11: 567654. 
6. Demirci et al (2019). Reduced Akkermansia muciniphila and Faecalibacterium prausnitzii levels in the gut microbiota of children with allergic asthma. Allergol Immunopathol, 47 (4): 365.
7. Machado et al (2021). Short-chain fatty acids as a potential treatment for infections: a closer look at the lungs. Infect Immun, 89 (9): e0018821. 
8. De Pessemier et al (2021). Gut-skin axis: current knowledge of the interrelationship between microbial dysbiosis and skin conditions. Microorganisms, 9 (2): 353. 
9. Cani et al (2022). Akkermansia muciniphila: paradigm for next-generation beneficial microorganisms. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 19: 625.