L'influence du microbiote intestinal sur les rythmes circadiens pourrait être la clé pour comprendre comment les réponses au stress varient au cours de la journée, offrant potentiellement de nouvelles perspectives pour le traitement des troubles liés au stress.
Étude: Le microbiote intestinal régule la réactivité au stress via le système circadien. Crédit d’image : Shutterstock AI/Shutterstock.com
Dans une étude récente publiée dans la revue Métabolisme cellulaire, les chercheurs étudient le rôle du microbiote intestinal dans la régulation de la rythmicité de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) et ses effets sur les réponses au stress à différents moments de la journée.
Sommaire
Comment le microbiote intestinal affecte-t-il le stress ?
Les systèmes de stress et circadiens, tout en remplissant des rôles distincts, sont interconnectés via l’axe HPA et le système nerveux autonome. La réponse au stress permet de réagir rapidement aux menaces, tandis que les rythmes circadiens anticipent les changements environnementaux.
Les glucocorticoïdes, qui sont des hormones centrales dans les deux systèmes, suivent un rythme quotidien contrôlé par l'horloge centrale du cerveau, le noyau suprachiasmatique (SCN). Cette sécrétion rythmique peut affecter les réponses au stress en fonction de l’heure de la journée, avec une résilience plus élevée au pic circadien qu’au creux.
Le microbiote intestinal influence le fonctionnement cérébral via l’axe HPA, en particulier dans des régions comme l’hippocampe et l’amygdale, qui régulent toutes deux le stress. Les bactéries intestinales subissent également des cycles quotidiens qui soutiennent la santé métabolique, et la perturbation de ces cycles entraîne des niveaux irréguliers de glucocorticoïdes et une altération des réponses au stress.
Bien que des études antérieures aient exploré ces liens séparément, le rôle intégré du microbiote intestinal dans la coordination du stress et des rythmes circadiens reste largement inexploré. Par conséquent, dans la présente étude, les chercheurs étudient comment le microbiote intestinal régule l’interaction entre les rythmes circadiens et la réponse au stress.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, l’influence du microbiote intestinal sur la fonction de l’axe HPA a été évaluée en comparant la composition microbienne chez des souris présentant une déplétion du microbiote due à un traitement antibiotique (ABX) ou à des conditions sans germes (GF). De plus, certaines souris ont reçu une transplantation de microbiote fécal (FMT) de souris GF ou ABX.
Le stress de contention aigu a été utilisé pour évaluer les réponses au stress, au cours desquelles les niveaux de glycémie et de corticostérone ont été mesurés. Les tests comportementaux comprenaient des interactions sociales réciproques et des tests sur le terrain.
Des échantillons d'hippocampe, d'amygdale, d'hypophyse et de glande surrénale ont été prélevés pour l'extraction de l'acide ribonucléique (ARN). L'expression des gènes a été quantifiée par un test quantitatif de réaction en chaîne par polymérase en temps réel (RT-PCR).
Les taux plasmatiques de corticostérone, d'hormone adrénocorticotrope (ACTH) et de catécholamines ont été mesurés par test immuno-enzymatique (ELISA) à différents moments de la journée pour évaluer les rythmes circadiens. Le séquençage par fusil de chasse de l'ADN microbien a été réalisé pour l'analyse taxonomique et fonctionnelle, tandis que le séquençage de l'ARN et la métabolomique ont été utilisés pour évaluer les réponses tissulaires.
Les données ont été intégrées à l’aide d’une analyse multi-omique. L'analyse statistique impliquait des modèles linéaires, une analyse en composantes principales et une analyse d'enrichissement pour examiner les interactions intestin-cerveau.
Résultats de l'étude
Le microbiote intestinal, en particulier Lactobacilles des espèces comme Limosilactobacillus reuteriinfluencent les variations quotidiennes des taux de corticostérone. Chez les souris GF et ABX, le moment et l’intensité de la sécrétion de corticostérone ont été modifiés.
Plus spécifiquement, les souris GF ont présenté un déplacement des niveaux maximaux de corticostérone vers la phase sombre, tandis que les souris ABX présentaient des niveaux de corticostérone plus élevés à différents moments, indiquant ainsi des perturbations dans les rythmes naturels du corps. Ces changements se sont également reflétés dans des zones cérébrales telles que l’hypothalamus (SCN), l’hippocampe et l’amygdale, qui régulent les rythmes circadiens et le stress.
L'expression de gènes clés liés au rythme circadien et au stress a été altérée dans ces régions, tout comme la perte de rythme dans ces zones, corrélée aux modifications de la libération de corticostérone. L'hippocampe et l'amygdale présentaient des schémas perturbés dans les gènes liés à la réponse au stress, ce qui pourrait augmenter la susceptibilité à des troubles comme la dépression.
L'épuisement microbien a entraîné des modifications du métabolisme cérébral, en particulier des voies liées au glutamate, qui sont cruciales pour les réponses au stress. L'expression altérée des gènes dans l'hypothalamus et l'hypophyse a également réduit la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique.
Sur le plan comportemental, les souris ABX présentaient moins d'interactions sociales après une exposition au stress, en particulier à certains moments de la journée. Cependant, le comportement des souris s'est normalisé lorsque les niveaux de corticostérone ont suivi des schémas typiques plus tard dans la journée. Ces changements comportementaux ont été confirmés par l'utilisation d'un bloqueur de la synthèse de corticostérone, qui a permis d'éviter les troubles du comportement induits par le stress.
Les expériences de transfert du microbiote fécal ont indiqué que Lactobacillus reuteri pourrait influencer directement les niveaux de corticostérone, renforçant ainsi le rôle de bactéries intestinales spécifiques dans la modulation des réponses au stress.
Ces résultats mettent en évidence le rôle intégré du microbiote intestinal dans la régulation du rythme circadien et de la réponse au stress, avec des implications potentielles pour la compréhension des troubles liés au stress et l'amélioration de la santé.
Conclusions
Le microbiote intestinal module la réactivité au stress grâce à la rythmicité diurne, dans laquelle il influence les régions clés du cerveau impliquées dans les systèmes circadiens et de stress. L'épuisement microbien peut entraîner une modification des schémas de libération de corticostérone et des comportements liés au stress en fonction du moment de la journée.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour identifier les signaux microbiens qui affectent les rythmes de corticostérone, leur impact sur le cerveau et la manière de traduire ces résultats à des cohortes humaines d'origines diverses.
