Ramnik Xavier, MD, PhD, du Département de biologie moléculaire du Massachusetts General Hospital, est l'auteur principal d'un article publié dans Science« Codage régional des réponses du système nerveux entérique au microbiote et à l'inflammation de type 2. »
Q : Comment résumeriez-vous votre étude pour un public profane ?
Le système nerveux entérique (ENS) est un vaste réseau de nerfs construit dans les parois de l'intestin. S’il est bien connu pour son rôle dans la régulation de la digestion et du mouvement des aliments dans l’intestin, les chercheurs apprennent que son influence s’étend bien plus loin.
Notre étude s’ajoute aux preuves accumulées montrant que l’ENS travaille en étroite collaboration avec le système immunitaire pour aider l’organisme à répondre aux bactéries, parasites et allergènes. Loin de servir uniquement de centre de contrôle de l'intestin pour la digestion et le mouvement, l'ENS joue également un rôle clé dans la façon dont le corps maintient son équilibre et se protège des dangers.
Q : Quelle lacune en matière de connaissances votre étude contribue-t-elle à combler ?
Le tractus gastro-intestinal est constamment mis à l’épreuve par les changements provoqués par le microbiote, les agents pathogènes et le système immunitaire. Cependant, les scientifiques savent encore peu de choses sur la façon dont le réseau de nerfs de l’intestin qui comprend l’ENS répond à ces conditions changeantes, en partie parce qu’il a été difficile d’étudier ces neurones en détail.
Pour résoudre ce problème, nous avons étudié des modèles de souris présentant des microbiomes intestinaux distincts et soigneusement sélectionnés et d’autres exposés à des allergènes ou à des infections parasitaires. Dans chaque cas, nous avons profilé l’ENS dans différentes régions de l’intestin afin de définir ses réponses à ces conditions.
Q : Quelles méthodes ou approches avez-vous utilisées ?
Nous avons utilisé un type spécial de modèle de souris doté d’un système de marquage fluorescent qui faisait briller les noyaux des neurones entériques. Cela nous a permis d’identifier et de trier les neurones du reste du tissu intestinal et d’étudier les noyaux de ces cellules un par un pour comprendre leur activité génétique. Notre approche nous a permis de voir quels gènes étaient actifs dans chaque cellule. En fait, nous avons détecté en moyenne plus de 6 000 gènes par neurone, y compris des gènes faiblement exprimés qui peuvent être difficiles à détecter avec les méthodes standard.
De plus, pour étudier comment ces neurones s’adaptent à différentes conditions, nous avons utilisé un outil viral pour supprimer des gènes d’intérêt spécifiques. Ce processus nous a aidé à avoir une idée plus claire des gènes qui contrôlent le comportement et la réponse des neurones.
Q : Qu’avez-vous trouvé ?
En étudiant l’activité des gènes dans des neurones individuels de l’intestin, nous avons découvert deux modèles principaux qui révèlent la diversité et l’adaptabilité de l’ENS. Un groupe de neurones sensoriels a montré de grandes variations du nombre de cellules selon les sites et les conditions. Ces neurones sensoriels se distinguaient par leur communication spécialisée, notamment les signaux de réponse à de nombreuses molécules immunitaires produites lors de réponses allergiques ou d’infections parasitaires. Un autre groupe, les motoneurones qui contrôlent le mouvement intestinal, ont montré des changements plus progressifs dans les gènes qu'ils exprimaient dans différentes conditions tout en maintenant un nombre stable.
Étonnamment, ces modèles ont été observés dans des conditions très différentes – de l'allergie à l'infection parasitaire en passant par les états sans germes – ce qui suggère que le système nerveux de l'intestin coordonne son activité pour maintenir l'équilibre de l'intestin, quel que soit le défi.
Q : Quelles sont les implications ?
Ensemble, ces résultats créent la feuille de route la plus détaillée à ce jour sur la manière dont le système nerveux intestinal répond aux différents défis environnementaux. Notre étude montre que les changements dans l’activité des neurones entériques sont étroitement liés au fonctionnement de l’intestin, reliant le comportement cellulaire à la physiologie intestinale plus large. En révélant ces liens, nous avons jeté les bases de recherches futures sur la manière dont l'ENS soutient la santé intestinale, ainsi que sur ce qui se passe lorsque cet équilibre est perturbé en cas de maladie.
Q : Quelles sont les prochaines étapes ?
En retraçant la manière dont les neurones entériques changent au cours de l'inflammation, nous sommes maintenant prêts à explorer si et comment le système nerveux de l'intestin peut influencer directement réponses inflammatoires. Pour faire progresser les progrès thérapeutiques, nous étudierons également des échantillons de patients et des modèles intestinaux développés en laboratoire afin de déterminer comment ces résultats s'appliquent aux humains.
Enfin et surtout, parce que les neurones entériques communiquent également avec d'autres nerfs qui se connectent au cerveau – influençant l'appétit, la prise alimentaire et bien plus encore – comprendre comment les changements liés à l'inflammation dans l'ENS affectent ces réseaux nerveux plus larges pourrait en révéler davantage sur le rôle de l'intestin dans la santé globale et la maladie.
