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The microbial degradation and utilization of mucin by Bacteroides in ulcerative colitis

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Microbiote et santé intestinale: amis ou ennemis?

Le tractus gastro-intestinal contient une barrière muqueuse qui le protège contre l’inflammation. Des chercheurs européens ont étudié le rôle du microbiote intestinal dans le maintien de cette couche muqueuse chez des patients sains et des patients malades.

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Le microbiote est séparé de l’épithélium intestinal par une barrière constituée d’une couche interne dense dépourvue de bactéries et d’une couche muqueuse externe. Le composant principal de cette couche muqueuse est la mucine 2, une glycoprotéine fortement glycosylée présentant plus de 100 structures O-glycanes complexes différentes – des sucres qui sont ajoutés aux acides aminés sérine ou thréonine.

Évaluation du rôle des enzymes du microbiote dans la composition de la muqueuse intestinale

Certaines bactéries intestinales possèdent la capacité de dégrader les mucines glycanes, contribuant au développement de maladies inflammatoires de l’intestin (MII), comme la colite ulcéreuse (CU). Le mécanisme précis de la dégradation de la mucine n’est toujours pas pleinement compris. Le projet MUC, entrepris avec le soutien du programme actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA), a étudié l’implication d’enzymes bactériennes spécifiques dans la dégradation de la mucine. «Comprendre comment le microbiote peut modifier la composition de la mucine dans l’intestin aura des ramifications importantes pour la santé humaine», souligne Ana Sofia Luis, chercheuse au MSCA. La recherche s’est concentrée sur Bacteroides thetaiotaomicron (B.theta) une bactérie qui persiste dans l’intestin en raison de sa capacité à utiliser les polysaccharides présents dans notre alimentation ainsi que différents glycanes hôtes endogènes. Les données précliniques ont indiqué que B.theta peut induire une colite ulcéreuse chez un modèle animal grâce à ses enzymes sulfatases. L’équipe de recherche a déterminé l’activité de 38 enzymes (sulfatases et glycoside hydrolases) nécessaires pour dégrader séquentiellement les O-glycanes. La plupart des travaux expérimentaux du projet ont été consacrés à la délimitation du rôle des B. thêta sulfatases spécifiques dans la dégradation de la mucine. La détermination de la structure de certaines de ces enzymes a fourni des informations importantes sur leur spécificité de substrat. L’analyse microbiologique combinée à la caractérisation biochimique et à l’analyse par spectrométrie de masse des O-glycanes complexes a permis à Ana Sofia Luis d’identifier des enzymes spécifiques qui stimulent B.theta pendant la colonisation intestinale. Il est intéressant de noter que près de la moitié de ces enzymes sont liées au métabolisme de la mucine.

Cibler les enzymes du microbiote pour la santé intestinale

Il ne fait aucun doute que l’état de la couche muqueuse du tractus gastro-intestinal a une incidence sur la progression de plusieurs maladies et peut être influencé, directement et indirectement, par l’activité des bactéries intestinales. Si la dégradation de la couche muqueuse dépasse la production de mucus, les bactéries peuvent atteindre l’épithélium et provoquer une inflammation. Le projet MUC a identifié une sulfatase unique qui joue un rôle critique dans l’utilisation de O glycane par B.theta. Cela a amélioré notre compréhension de la manière dont les bactéries intestinales modifient la couche muqueuse et éclairent le mécanisme de dégradation de la mucine. «Surtout, nos découvertes nous permettent de développer des inhibiteurs spécifiques de cette sulfatase pour bloquer l’activité du microbiote et empêcher la perturbation du mucus», souligne Ana Sofia Luis. Cela aura des ramifications importantes pour les MII et d’autres maladies inflammatoires dont l’incidence augmente dans les pays développés. De telles enzymes clés impliquées dans la dégradation de la mucine sont codées dans le génome d’autres membres du microbiote humain et méritent d’être étudiées de manière plus approfondie. En outre, la complexité des mucines glycanes suppose une activité enzymatique coordonnée par plusieurs bactéries. Les futures orientations de recherche de Ana Sofia Luis se concentreront sur la délimitation du mécanisme d’utilisation de la mucine O-glycane de l’hôte par différentes espèces de microbiote et l’association avec les MII.

Mots‑clés

MUC, mucine, microbiote, B.theta, O-glycane, sulfatase, IBD, CU, maladies inflammatoires de l’intestin, colite ulcéreuse

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