Les études scientifiques et les connaissances sur le microbiome intestinal et le deuxième cerveau (intestin) augmentent rapidement. Et leur influence cruciale sur de nombreux aspects de la santé est déjà prouvée. L'état des recherches à suivre.
Le deuxième cerveau c'est le système nerveux entérique. Un réseau dense de neurones (une centaine de millions, dans les parois internes du tractus intestinal) qui est étroitement lié au système nerveux autonome et pourtant fonctionne de manière indépendante. Le microbiome transmet des informations au deuxième cerveau (intestin), qui interagit avec le premier cerveau (système nerveux central). En fait, les deux cerveaux communiquent de manière interactive, selon un axe bidirectionnel (axe gut-cerveau).
Microbiome, deuxième cerveau et santé. De la grossesse à suivre
La communauté microbienne présent dans le tractus intestinal - comme la recherche scientifique l'a amplement démontré - joue un rôle fondamental dans la modulation des réponses métaboliques et du système immunitaire.
Il microbiote intestinal et les métabolites bactériens ont été associés à la régulation de la pression artérielle, aux maladies rénales chroniques et aux maladies cardiovasculaires. Des modifications de la composition microbienne intestinale ont également été liées à des pathologies cognitives liées au vieillissement, par ex. changements dans le statut immunitaire et par conséquent aux maladies inflammatoires de l'intestin, aux allergies et à l'asthme.
De nombreuses études ils ont également confirmé le rôle important que joue le microbiote intestinal dans l'homéostasie énergétique. A savoir donc dans la modulation du poids corporel (perte ou augmentation) et les troubles liés à l'obésité et au surpoids.
Le microbiote maternel il peut à son tour avoir un effet indirect sur le fœtus. Par des facteurs, tels que les réponses immunitaires maternelles ou les métabolites microbiens, qui peuvent traverser le placenta. Ou, plus indirectement, à travers des facteurs qui peuvent médier la programmation épigénétique chez le fœtus tels que l'alimentation, le stress, l'exposition à des facteurs neuroendocriniens qui affectent également le microbiote maternel.
Accouchement et naissance représentent la première exposition majeure au microbiote et c'est le mécanisme primordial par lequel, chez les mammifères, le microbiote se transmet entre les générations. Nous avons hérité du microbiote primordial de notre mère et de notre grand-mère le long de la lignée matriarcale s'étendant aux ancêtres précédents avec une transmission microbienne verticale.
Microbiome et santé, transmission atavique et interférence évolutive
L'environnement intestinal humain cependant, il a radicalement changé au cours de l'évolution humaine et environnementale, les changements alimentaires et la famine étant les principales pressions sélectives. L'industrialisation et urbanisation ils ont aussi radicalement modifié le mode de vie. Les changements sont complexes, y compris la densité humaine, le plan urbain, les maisons, l'architecture de la maison, la ventilation, l'alimentation, les vêtements, l'exercice, les produits de soins personnels et les médicaments.
Les pressions sélectives qui façonnent les caractéristiques du microbiome dans les pays à revenu élevé comprennent l'exposition aux antibiotiques, la période pré et postnatale, le dentifrice, le savon et peut-être même la consommation d'eau chlorée. L'urbanisation est associée à des risques accrus de maladies immunitaires et métaboliques, dont l'obésité, le diabète, les pathologies intestinales, l'asthme, les troubles du comportement et une diversité réduite du microbiote intestinal y est liée.
Dans la petite enfance les fonctions du microbiote sont probablement fondamentales pour comprendre l'étiologie des maladies immunitaires chroniques urbaines. Le risque d'obésité, par exemple, a été épidémiologiquement associé à l'accouchement par césarienne et exposition précoce aux antibiotiques. L'utilisation gestationnelle d'antibiotiques affecte également la colonisation du microbiote chez les enfants. Aussi bien que 'lait de croissance'dans la formule altère le microbiote des bébés, par rapport à ceux allaités.
Recherche sur les fonctions prébiotiques et les probiotiques humains issus du lait maternel pourraient conduire à la conception de formules synthétiques qui respectent la biologie évolutive du bébé et contribuent à la santé intestinale du nourrisson. Même s'il faudra des années pour produire du lait maternel « synthétique » biologiquement approprié, qui peut contenir des hormones, des cellules, des anticorps et des molécules comme les glycanes, les glucides complexes et les HMO (oligosaccharides du lait maternel), qui sont affectés par les niveaux circadiens.
Microbiome, le rôle de l'alimentation. Étude scientifique
Le régime c'est le facteur externe le plus important dans la modulation du microbiote intestinal et la capacité de l'alimentation à modifier l'écologie microbienne a été reconnue il y a déjà un siècle. Des changements transitoires induits par l'alimentation dans le microbiome se produisent indépendamment du poids corporel et de l'adiposité et sont détectables chez l'homme dès 24 à 48 heures après la manipulation alimentaire.
Chacun des principaux macronutriments et il a été démontré que de nombreux micronutriments modifient le microbiome intestinal. Parmi les macronutriments, les glucides (CHO) sont les mieux caractérisés. En particulier, les plus simples comme le saccharose, seuls ou dans le cadre d'un régime riche en graisses, provoquent un remodelage rapide du microbiote (chez les animaux de laboratoire) et des dysfonctionnements métaboliques conséquents.
Glucides complexesd'autre part, ils sont constitués de nombreuses molécules de monosaccharides liées entre elles. Parmi eux, il existe de nombreux monosaccharides non digestibles pour l'homme, les soi-disant fibres, qui représentent un principale source d'énergie des bactéries intestinales équipés d'enzymes capables de les dégrader.
Les fibres qui peuvent être métabolisés par les microbes intestinaux sont définis MAC, « glucides accessibles au microbiote » (d'autres fibres, comme la cellulose, sont par contre inutilisables). Le MAC le plus connu est l'inuline, une fibre soluble présente dans la nature dans de nombreux légumes et fruits (notamment dans les bulbes comme les oignons, dans Topinambur et tubercules). Autres MAC trouvé dans les légumineuses, en choux (chou, chou-fleur, navet, radis, roquette, moutarde, colza) et en betonic (plantes herbacées vivaces à pâturage).
Les régimes riches en MAC modifient la composition du microbiote humain en quelques semaines, tandis qu'un régime pauvre en MAC diminue la diversité microbienne.
I prébiotiques - nom avec lequel à l'origine une classe d'oligosaccharides a été décrite qui augmentait sélectivement la croissance de Bifidobacterium e Lactobacillus - ils sont un sous-groupe spécifique de MAC. Ces prébiotiques « canoniques » sont des polysaccharides (fructo- et galacto-oligosaccharides) de longueurs différentes, qui modifient la composition du microbiote intestinal.
Les acides gras à chaîne courte (SCFA) - les principaux produits finaux de la fermentation bactérienne, qui représentent un exemple fantastique de mutualisme entre les humains et leurs symbiotes bactériens - sont à leur tour formés à partir de MAC. Les AGCC, via les récepteurs intestinaux, envoient des "signaux" au système nerveux central. Dans le but de moduler l'homéostasie énergétique (c'est-à-dire le bon métabolisme physiologique des glucides et des lipides) et de supprimer les signaux inflammatoires.
Les deux SCFA les plus importants, le butyrate et le propionate, pourraient même influencer épigénétiquement l'expression du gène de l'hôte. L'état du bilan énergétique d'un individu est donc « contrôlé » par des signaux médiés par les SCFA, qui sont produits par des bactéries intestinales.
Le concept de prébiotique il a été étendu, ces derniers temps, grâce aux avancées technologiques qui permettent l'analyse des réponses microbiennes aux composants de l'alimentation. La liste des candidats prébiotiques comprend donc désormais, par exemple, des molécules de polysaccharides non présentes dans l'alimentation, des acides gras polyinsaturés comme l'acide linoléique, des phytocomposés et des composés phénoliques.
Polyphénols ils peuvent moduler le microbiote intestinal dans un processus appelé « effet prébiotique ». L'effet prébiotique des polyphénols a été étudié dans des essais in vitro, utilisant le microbiote humain, et dans des études précliniques et cliniques avec des régimes alimentaires riches en polyphénols.
Les polyphénols du thé vert et noir, étudiés in-vitro sur des échantillons de microbiote intestinal, ont montré la capacité d'augmenter significativement l'abondance de Bifidobacterium e Lactobacillus, ainsi que l'amélioration de la production de SCFA.
Ils sont riches en polyphénols L 'huile d'olive extra vierge et quelques fruits, comme les agrumes e grenade.
Niveaux élevés de graisse dans l'alimentation, en revanche, ils altèrent négativement la composition du microbiote, notamment la population bactérienne de l'intestin grêle qui s'est récemment révélée très sensible à la charge en graisses (et plus généralement aux processus digestifs et à l'absorption des lipides ).
Les acides biliaires primaires, produits dans le foie par le cholestérol et sécrétés dans l'intestin grêle pour faciliter la solubilisation et l'absorption des lipides alimentaires, sont en effet modifiés par le microbiote par hydroxylation (c'est-à-dire par insertion de groupements hydroxyles).
Les acides biliaires modifiés dans l'intestin agissent comme des molécules de signalisation (de manière similaire aux AGCC). Le microbiote intestinal - en modifiant la composition des acides biliaires - régule l'homéostasie énergétique, le métabolisme du glucose et l'immunité innée. Ce mode d'interaction microbiote/hôte pourrait avoir des implications non seulement dans la digestion et l'absorption des lipides, mais aussi dans le développement et la prévention des maladies métaboliques.
Le protéine à leur tour, ils modulent la composition microbienne, car les acides aminés fournissent du carbone et de l'azote essentiels aux microbes intestinaux. La contribution des acides aminés dans la production totale d'AGCC n'est pas claire et d'autres molécules formées à partir du métabolisme des acides aminés (par exemple, les indoles, les phénols, l'ammoniac et les amines) pourraient également affecter la santé humaine à la fois positivement et négativement.
Tryptophane - acide aminé qui regorge de lait et produits laitiersi, sésame et tournesol, cacahuètes, œufs, avoine - est utilisé par les bactéries microbiennes intestinales pour former des métabolites tels que l'acide indole-propionique, dont il a été démontré qu'il joue un rôle dans le maintien de l'homéostasie intestinale et la protection contre la colite (induite expérimentalement dans des modèles animaux). Et l'indole-3-acétate, dont il a récemment été démontré qu'il réduit l'inflammation des hépatocytes et des macrophages.
Carnitine, un acide aminé abondant dans la viande, conduit à l'inverse à la formation d'un métabolite "négatif", l'oxyde de triméthylamine (TMAO). Des niveaux élevés de TMAO sont prédictifs d'événements cardiovasculaires, en plus d'être impliqués dans développement de la stéatose hépatique.
Conclusions et perspectives
Le régime méditerranéen il est sans aucun doute idéal pour favoriser un microbiote sain et stable. UN régime riche en fibres et des glucides, avec une abondance et une variété de légumes et de fruits et un apport modéré en protéines animales. Conformément, entre autres, au modèle de 'Des régimes alimentaires sains issus de systèmes alimentaires durables'récemment proposé sur Lancette par une commission d'experts aux compétences pluridisciplinaires.
Caractérisation du « microbiome sain » elle reste extrêmement complexe du fait des redondances fonctionnelles et des profils taxonomiques (la diversité des organismes vivants), qui peuvent conduire à des écosystèmes microbiens aux comportements similaires. Il est donc nécessaire de mener des recherches qui doivent également tenir compte des modes de vie et des contextes socio-environnementaux.
La "découverte" du microbiote intestinal en tant que régulateur clé de la physiologie humaine a déjà suscité un énorme intérêt dans la communauté scientifique, comme en témoigne l'augmentation exponentielle ces dernières années des publications sur le sujet. Dans le même temps, réveil de l'intérêt industriel pour le marché des prébiotiques et probiotiques, avec une impulsion supplémentaire pour la recherche.
L'holobionte humain ('l'hôte plus de tous ses symbiotes microbiens, y compris les membres transitoires et stables') est progressivement compris et sa relation avec le client et son état de santé et/ou de maladie sont de plus en plus caractérisés. Les efforts de standardisation de la préparation des échantillons et des protocoles analytiques, et la multiplication des projets internationaux, permettront de plus en plus d'élucider les points encore obscurs.
Quelques projets cofinancé par l'Union européenne - comme MetaHIT, qui recherche une association entre les gènes exprimés par le microbiote et l'état de santé de l'hôte, comme dans le cas des MICI (Maladie inflammatoire de l'intestin), ou METAMAPPER, qui étudiera le rôle du microbiote dans les processus inflammatoires et dans l'étiologie de l'obésité des maladies cardiovasculaires et neurodégénératives - offrira des stimuli supplémentaires.
Paola Palestini et Dario Dongo
Bibliographie
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Professeur associé de biochimie au Département de médecine et de chirurgie, depuis 2000 à l'Université de Milan-Bicocca, depuis 2014, il coordonne le master en nutrition et diététique appliquées (ADA) et est titulaire de la biochimie dans de nombreux cursus et écoles de spécialisation .
Il est membre du conseil scientifique du centre POLARIS (Dust in the Environment and Health Risk) de l'Université de Milan-Bicocca, pour l'étude des nano et microparticules environnementales et de leur impact sur la santé humaine.
Auteur de 75 articles - publiés dans des revues internationales à comité de lecture - sur l'impact des facteurs environnementaux (pollution alimentaire et atmosphérique) sur la santé. Co-auteur du livre 'Mamma mia diet' (éd. Hatherleigh, 2018), visant à promouvoir le régime méditerranéen dans le monde.
Dario Dongo, avocat et journaliste, docteur en droit alimentaire international, fondateur de WIISE (FARE - GIFT - Food Times) et Égalité.
