Le développement précoce de notre intestin offre les moyens de mettre un terme aux maladies futures et de les traiter
On sait que les bactéries intestinales (appelées collectivement microbiote intestinal) jouent un rôle important dans la santé humaine. L’activité métabolique du microbiote intestinal influence directement la digestion des aliments, le fonctionnement de la barrière intestinale et la régulation immunitaire. Les aberrations du microbiote (résultant entre autres d’une mauvaise alimentation ou de traitements médicamenteux) peuvent entraîner des problèmes de santé, notamment une diminution de la résistance aux agents pathogènes, de l’obésité et le diabète de type 2. Le programme actions Marie Skłodowska-Curie a soutenu le projet BESIDE et étudié comment le développement précoce du tractus gastro-intestinal est influencé par la colonisation bactérienne. Le projet s’est spécifiquement concentré sur l’influence de l’activité de la bile sel hydrolase (BSH) — la capacité des bactéries à modifier la chimie des acides biliaires. En identifiant les voies et mécanismes exacts impliqués, les résultats du projet ont montré que la BSH bactérienne a un impact sur la différenciation épithéliale intestinale.
Signalisation des bactéries vers l’hôte
Des recherches antérieures menées par le groupe de l’University College Cork ont montré que la BSH est un trait associé à un large éventail de bactéries intestinales, notamment celles qui colonisent l’intestin peu après la naissance. «La BSH est présentée comme un critère de sélection potentiel utilisé par les bactéries lors de la colonisation», déclare María Ángeles Núñez Sánchez, boursière du programme MSCA et chercheuse principale à l’University College Cork (hôte du projet). Les travaux de laboratoire du projet BESIDE ont montré que les bactéries BSH-positives altèrent le potentiel de signalisation des acides biliaires chez l’hôte. On sait également que les cellules hôtes de l’organisme sont dotées de mécanismes pour détecter les acides biliaires en tant que signaux chimiques, comparables à la signalisation hormonale. Par conséquent, l’activité de la BSH profite aux bactéries intestinales en améliorant leur environnement intestinal, tout en régulant le métabolisme de l’hôte en modifiant les fonctions de signalisation des acides biliaires. Le projet BESIDE a développé des modèles 3D qui ont ensuite été exposés à une gamme d’acides biliaires produits par l’activité BSH. Il a ensuite examiné comment ces changements affectaient la fonction cellulaire. Pour y parvenir, l’équipe a isolé des cellules souches intestinales avec des techniques de cytométrie en flux de pointe, puis a cultivé ces cellules souches dans les modèles 3D qui imitaient la couche intestinale épithéliale du tractus gastro-intestinal. L’imagerie cellulaire a permis à l’équipe de déterminer les mécanismes exacts impliqués dans cette interaction entre l’hôte et les bactéries produisant la BSH. Elle l’a fait en détectant les marqueurs spécifiques impliqués dans la différenciation et la maturation des cellules. L’équipe a également utilisé des modèles de souris sans germes, dans lesquels le composant BSH du microbiote intestinal a été manipulé avec des modifications de l’hôte observées et évaluées. «La maturation du tractus gastro-intestinal implique une réponse très complexe de l’hôte. Non seulement le développement est affecté par l’activité de la BSH, mais le système immunitaire de l’hôte est également engagé à ces stades précoces», explique María Ángeles Núñez Sánchez. «Nos tests nous ont permis d’identifier les voies de l’hôte qui pourraient être ciblées par le métabolisme bactérien de la bile.»
Des impacts sur la santé publique
Les déséquilibres du microbiote au début de la vie ont été liés au développement de troubles à long terme, notamment l’asthme et certaines allergies, qui font partie des maladies infantiles les plus courantes. «Ce projet pourrait avoir des implications majeures sur la santé publique, étant donné le coût du traitement des maladies associées aux déséquilibres du microbiote. La correction précoce de ces problèmes, par des interventions bactériennes ou biochimiques, pourrait fournir de nouveaux traitements efficaces ou permettrait de prévenir une série de troubles», ajoute-t-elle. L’équipe va maintenant étudier comment le processus complexe de colonisation microbienne entraîne également une réponse immunitaire coordonnée de l’hôte. Elle se concentrera sur les métabolites, qui sont également essentiels pour prédire et prévenir les problèmes de santé liés aux déséquilibres du microbiote intestinal au début de la vie.
Mots‑clés
BESIDE, bactéries intestinales, microbiote, gastro-intestinale, système immunitaire, signalisation hormonale, pathogène, obésité, diabète de type 2, hydrolase des sels biliaires, cytométrie, cellules souches, asthme, allergies