Dans une revue récente publiée dans Nutriments, les chercheurs explorent les relations potentielles entre la schizophrénie, le microbiome intestinal, l’axe intestin-cerveau et les acides gras à chaîne courte (AGCC).
Étude: L’axe intestin-cerveau dans la schizophrénie : les implications du microbiome intestinal et de la production d’AGCC. Crédit d’image : Photo au sol/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Le microbiome intestinal est crucial pour la physiologie et les maladies humaines, car il facilite la formation de mucus gastrique, favorise la fonction des enzymes digestives et la synthèse des vitamines, et module le système immunitaire. Un déséquilibre entre les micro-organismes bénéfiques et pathogènes dans l’intestin et de faibles niveaux d’AGCC peuvent provoquer une inflammation et une altération de la production de neurotransmetteurs.
La schizophrénie est un trouble psychiatrique grave qui peut provoquer des délires, des hallucinations, des troubles cognitifs, des difficultés d’interaction sociale, de l’anxiété et de la dépression. Les personnes affectées peuvent présenter des déficits de connectivité neuronale, un dysfonctionnement sous-cortical de la dopamine, une dérégulation du locus coeruleus-norépinéphrine et un fonctionnement plus lent du système nerveux autonome (SNA), ainsi que des taux élevés de sérotonine et de glucocorticoïdes.
La schizophrénie a été associée à Toxoplasma gondii infections, qui ont modifié le microbiome intestinal chez la souris. Cependant, les données sur les associations entre le microbiome intestinal, les AGCC et la schizophrénie sont limitées. Des recherches plus approfondies dans ce domaine pourraient contribuer au développement de thérapies ciblées pour améliorer la qualité des soins destinés aux patients schizophrènes.
L’axe intestin-cerveau et les SCFA
Le microbiome intestinal est un élément essentiel dans la régulation de l’activité cérébrale par l’intermédiaire de l’axe intestin-cerveau, qui comprend le nerf vague, le système nerveux entérique (ENS), l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA), le système immunitaire, les voies métaboliques et le système neuroendocrinien. . Le nerf vague renforce l’intégrité de la barrière intestinale, réduit l’inflammation et freine la régulation positive des cytokines pro-inflammatoires. L’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien produit des glucocorticoïdes, ayant ainsi un impact sur le comportement et la fonction cérébrale.
Le stress, médié par l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien, peut influencer le microbiome intestinal et vice versa. Les microbes intestinaux sont essentiels à la normalisation et à la maturation des microglies, une perturbation du microbiote intestinal pouvant conduire à des troubles du système nerveux central (SNC).
Chez le rat, le microbiome intestinal peut avoir un impact sur l’expression du facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) via les hormones intestinales et le développement microglial. Les microbes intestinaux jouent un rôle crucial dans la régulation du SNC en produisant plusieurs métabolites, notamment les SCFA, les acides biliaires, la noradrénaline, le glutamate, la dopamine, l’acide gamma-aminobutyrique (GABA), l’histamine et la sérotonine.
Les SCFA, tels que les acides acétate, propionate et butyrate, sont libérés pendant la fermentation dans l’intestin et peuvent traverser la barrière hémato-encéphalique (BBB) pour interagir avec les microglies. De plus, les SCFA stimulent les récepteurs couplés aux protéines G (GPCR), régulent les réponses immunologiques, les voies anti-inflammatoires, la signalisation cellulaire et l’induction d’espèces réactives de l’oxygène (ROS).
L’acide butyrique, un SCFA, influence la libération de facteurs comme le BDNF, favorisant ainsi la synthèse des neurotransmetteurs dans le SNC. Les SCFA affectent également la production de sérotonine dans l’intestin. Il est important de noter que les AGCC ont également été associés à des troubles mentaux comme la neuropathie, car ils entraînent une réduction des niveaux de GABA, de sérotonine, de dopamine, d’acétate, de propionate et de butyrate.
Déséquilibre microbien intestinal et schizophrénie
Les patients schizophrènes présentent un métabolisme anormal des lipides et du glucose, avec des bactéries libérant des SCFA moins abondantes dans le microbiome intestinal et une abondance accrue de bactéries anaérobies et liées à la cavité buccale par rapport aux individus indemnes de maladie. Transplantation Streptocoque vestibulaire chez la souris a entraîné un comportement semblable à celui de la schizophrénie, avec une augmentation des taux de plusieurs cytokines observée chez les patients schizophrènes par rapport aux individus en bonne santé.
Parmi les cytokines étudiées, l’interleukine 1β (IL-1β), l’IL-4, l’IL-6, l’IL-8, le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) et la protéine inflammatoire des macrophages 1 alpha (MIP-1α) étaient significativement élevés. chez les patients schizophrènes par rapport aux témoins. Comparativement, expression réduite d’autres cytokines comme la protéine chimioattractante des monocytes-1 (MCP-1), régulée lors de l’activation, les cellules T normales exprimées et sécrétées (RANTES), l’IL-1ra, l’IL-9, l’IL-13, l’interféron gamma ( IFN-γ) et MIP-1b ont été observés chez des patients schizophrènes.
Les personnes atteintes de schizophrénie présentent des corrélations négatives entre la diminution des niveaux de bactéries productrices de butyrate telles que Butyricicoccus, Roseburieet Faecalibactérie et des cytokines élevées, alors que les corrélations positives avec les cytokines montraient une expression réduite.
Une diversité réduite du microbiote intestinal a également été observée chez les patients schizophrènes. La dysbiose intestinale entraîne une activité réduite des protéines réceptrices du facteur neurotrophique dérivé des cellules gliales (GDNF), du facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) et du N-méthyl-d-aspartate (NMDA), qui contrôlent la plasticité cérébrale.
Les expressions des neurotransmetteurs dans les cellules hippocampiques ont été affectées chez les souris exposées à des transplantations fécales provenant de patients schizophrènes, ce qui a entraîné une réduction des taux de glutamate et une augmentation des taux de GABA et de glutamine.
Parmi les SCFA produits par les micro-organismes intestinaux, l’acide valérique protégeait le cerveau des excitotoxines et de la mort cellulaire, tandis que l’acide caproïque affectait les performances cognitives. Les niveaux d’acide isovalérique ont montré une association forte mais inverse avec des scores RBANS (Repetited Battery for Neuropsychological Status) inférieurs en ce qui concerne la mémoire immédiate et retardée chez les patients schizophrènes.
Conclusions
Les SCFA, qui peuvent traverser la BHE, affectent l’activité du SNC en impactant la production de cytokines et la fonction microgliale. Cependant, les recherches sur les mécanismes sous-jacents à l’impact de l’intestin sur la santé mentale, notamment dans la schizophrénie, sont limitées en raison de la variabilité de la composition du microbiote intestinal et de la sécrétion d’AGCC. Ainsi, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour élucider les mécanismes et développer des approches thérapeutiques innovantes pour la schizophrénie.
