Découvrir la diversité cachée dans l’anatomie de l’intestin humain

Dans cette interview, nous avons parlé à des chercheurs impliqués dans une étude récente qui a révélé une variation significative dans l’anatomie des intestins humains.

Pouvez-vous vous présenter et nous parler de votre parcours professionnel ?

Roxanne Larsen : Je suis professeur agrégé au Collège de médecine vétérinaire de l’Université du Minnesota. Ma formation en recherche et en enseignement est en anatomie et physiologie comparées. J’ai enseigné dans des programmes professionnels humains et vétérinaires au cours de la dernière décennie. Ma recherche est collaborative et s’est concentrée sur la diversité des mammifères et la surveillance des maladies, la biomécanique et les troubles neurodégénératifs.

Erin McKenney : Je suis professeur adjoint et directeur des programmes de premier cycle du département d’écologie appliquée de la North Carolina State University. J’étudie comment les communautés microbiennes se forment au fil du temps et comment elles s’adaptent à leur environnement dans les tripes et les aliments fermentés. Dans tous les systèmes animaliers et alimentaires, j’ai établi un partenariat avec des scientifiques citoyens pour engager et autonomiser des personnes de tous âges et de tous horizons dans le monde entier.

Amanda Hale : Je suis anthropologue médico-légal, SNA International pour la Defense POW/MIA Accounting Agency (DPAA); doctorat Candidat, Université d’État de Caroline du Nord. Avant mon poste actuel, j’ai enseigné au premier cycle des laboratoires d’anatomie humaine et animale pendant dix ans. Ma recherche est en grande partie interdisciplinaire, avec ma spécialité en anthropologie médico-légale axée sur la décomposition humaine et la variation du squelette humain. Actuellement, je me concentre sur les dossiers impliquant des restes humains, en mettant l’accent sur l’identification humaine et les aspects du profil biologique.

Que savait-on auparavant de la variation de l’anatomie de l’intestin humain et quelle attention ce domaine d’étude particulier a-t-il reçu ces dernières années ?

Vigoureux: La variation a été saluée dans les sciences biologiques depuis les années 1800, mais la plupart des études sur la variation intestinale après 1885 se sont concentrées sur la moyenne ou la « norme ».

Les variations morphologiques chez l’homme sont courantes et peuvent donc sembler sans importance. Pourquoi les variations de la morphologie gastro-intestinale sont-elles importantes ?

Vigoureux: Toute variation morphologique est importante. Je pense que c’est le message le plus important ici; dans la recherche anatomique moderne, il y a eu un manque d’intérêt pour la variation morphologique au sein des espèces depuis plus d’un siècle en termes d’effet sur les problèmes médicaux, et cela nous rappelle qu’elle a le potentiel d’avoir un impact plus significatif sur la physiologie qu’on ne le pensait auparavant .

Pourriez-vous décrire brièvement comment vous avez mené votre recherche et souligner vos principales conclusions ?

Vigoureux: Au début, Colleen Grant et moi-même avons reconnu qu’en essayant d’enseigner l’anatomie aux étudiants de premier cycle, nous n’avions pas de programme qui démontrait la variation de première main, même si en biologie, la variation est la clé de presque tout. Deuxièmement, nous effectuons une tonne de dissections dans les laboratoires d’anatomie du monde entier, mais c’est généralement pour illustrer à quoi les structures DEVRAIENT ressembler et non la gamme de ce à quoi elles PEUVENT ressembler. Ensuite, nous avons pensé, est-ce vrai? Existe-t-il un moyen d’instituer un nouveau programme qui permet aux étudiants de contribuer à l’ensemble des données dont nous avons besoin pour comprendre cette question ?

Notre recherche dans cette étude avait quelques objectifs : 1) ce programme pourrait-il être intégré de manière significative dans la salle de classe du laboratoire ? 2) les élèves pourraient-ils collecter des données précises et précieuses pour comprendre les variations intestinales entre les espèces ? 3) cette variation est-elle significative ?

McKenney : Amanda Hale et Colleen Grant ont initialement révisé un laboratoire de dissection de zoologie à la NC State University pour engager des étudiants de premier cycle dans une analyse comparative de la morphologie intestinale d’animaux avec différentes stratégies d’alimentation. Après avoir rejoint le laboratoire de Rob Dunn en tant que post-doctorant en 2017, j’ai contacté Roxy Larsen (qui enseignait alors les laboratoires d’anatomie humaine à l’Université Duke) pour avoir accès à des cadavres humains, qu’Amanda et moi avons mesurés en 2018 avec l’aide de Janiaya Anderson.

Dans l’ensemble, nous avons trouvé moins de variation chez les grenouilles, les rats et les porcs que chez les humains. Nous pensons que c’est parce que les animaux élevés en captivité sont nourris avec des régimes standards, alors que les humains ont tendance à manger ce qu’ils veulent. Chez les humains, nous avons constaté que les femelles ont des intestins grêles systématiquement et significativement plus longs que les mâles.

Au cours des dernières années, l’intestin a été bien connu comme un système d’organes ayant des impacts significatifs sur la santé humaine. Comment vos découvertes pourraient-elles influencer la compréhension de ce qui motive une gamme de problèmes liés à la santé ?

McKenney : L’intestin héberge le microbiome intestinal, qui contribue à la santé de l’hôte grâce à la fermentation des fibres (ou à la production d’autres sous-produits lorsque les fibres sont rares). Les produits de fermentation des fibres (acides gras à chaîne courte) aident à satisfaire les besoins énergétiques de l’hôte ; et augmentent également la sensation de satiété, favorisent le développement de l’intestin et sont anti-inflammatoires (en particulier le butyrate) – ce qui signifie qu’ils peuvent prévenir le développement du cancer du côlon. En ce qui concerne l’axe intestin-cerveau, les microbes influencent également indirectement l’humeur et les comportements de l’hôte (via les acides gras à chaîne courte et d’autres produits de fermentation) et directement (par l’interaction physique avec les cellules de type dendrite dans l’intestin).

Vigoureux: cela soulève la valeur de la question : « La variation morphologique dans l’intestin contribue-t-elle à l’éventail des problèmes liés à la santé ?

De même, le microbiome intestinal a fait la une des journaux pour ses implications sur la santé physique et mentale. Comment la variation morphologique peut-elle impacter notre étude et notre compréhension du microbiome intestinal ?

McKenney : Différentes morphologies peuvent supporter différentes diversités de microbes et fournir plus (ou moins) de temps pour la fermentation microbienne et l’absorption des produits de fermentation (qui contribuent aux besoins énergétiques de l’hôte et offrent également d’autres avantages pour la santé comme les propriétés anti-inflammatoires).

En plus d’informer sur l’avenir de la compréhension anatomique et médicale, que nous disent vos découvertes sur le passé et l’évolution de l’intestin humain ?

Larsen : Quelque chose a changé, en particulier dans les régimes alimentaires occidentaux. Nous avons tendance à supprimer tous les nutriments des aliments (pour augmenter la production/l’offre/la croissance de différents aliments) et à fournir ensuite des suppléments pour ajouter ce qui a été supprimé.

McKenney : La composition nutritionnelle nette peut rester la même lorsque nous transformons et complétons les aliments. Cependant, un aliment plus facilement digéré par les humains (ou d’autres animaux) laisse moins de nutriments pour la fermentation des microbes. Cela signifie que nous ne fournissons pas la même grande diversité de microbes qui fermentent les fibres. En mangeant des aliments plus faciles à digérer, nous pourrions sélectionner des microbes plus opportunistes ou compétitifs.

Vigoureux: Au niveau le plus élémentaire, cela nous indique qu’il y a une raison à cette variation et qu’il existe des morphologies intestinales qui pourraient être sélectionnées à mesure que les régimes alimentaires ont changé et qu’ils continuent à changer à l’avenir. En ce qui concerne nos découvertes importantes pour l’intestin grêle entre les hommes et les femmes, cela souligne que d’autres systèmes (par exemple, l’intestin) ont peut-être évolué pour soutenir la reproduction féminine.

Alors que le domaine médical évolue vers une médecine individualisée pour améliorer les résultats des patients, leur santé et leur bien-être en général, quelle est l’importance d’enseigner la variation anatomique aux étudiants en médecine ?

Larsen : Les étudiants et les médecins n’ont pas besoin de connaître toutes les variations, mais les variations peuvent être la raison sous-jacente de certaines des maladies/troubles que nous voyons. Des recherches supplémentaires sont nécessaires, et un plan corporel « typique » ou « par défaut » peut être un guide mais ne devrait pas être la seule version enseignée

McKenney : J’imagine qu’il serait extrêmement utile pour les étudiants de comprendre que nous différons tous (parfois légèrement, parfois plus radicalement) et que ces différences pourraient changer la façon dont un médecin aborde une chirurgie ou la façon dont la maladie se manifeste.

Quelle est la prochaine étape pour vous et votre recherche ?

McKenney : J’aimerais travailler en partenariat avec des chasseurs pour mesurer les entrailles de différentes espèces sauvages ! J’espère également que les étudiants en médecine pourront collecter et comparer leurs mesures pour continuer à sensibiliser et à apprécier la variation.

Vigoureux: Espérons que cela fasse mieux connaître le programme d’études et constitue un plus grand ensemble de données pour étudier plus en profondeur les points soulevés dans notre article.

Où les lecteurs peuvent-ils trouver plus d’informations ?

• A Diversity of Guts – protocole développé par les co-auteurs Amanda Hale et Colleen Grant pour impliquer les étudiants du secondaire et de l’université dans la collecte de mesures intestinales pendant les laboratoires de dissection.

À propos de Roxanne Larsen

La formation et la recherche font partie intégrante de ma vie professionnelle. Je mène des recherches dans le domaine de l’érudition de l’enseignement et de l’apprentissage et des sciences fondamentales. Mes recherches scientifiques fondamentales portent sur les chauves-souris en Amérique du Nord et du Sud, ainsi que sur le mauvais repliement des protéines impliquées dans la neurodégénérescence.

À propos d’Erin McKenney

Ma recherchearch intègre l’écologie microbienne, la nutrition et la morphologie intestinale comparative pour étudier de nouvelles questions en utilisant des systèmes parfaits et inhabituels. Pendant plus d’une décennie, j’ai étudié l’adaptation évolutive à travers les échelles et les espèces, entre les primates non humains et les carnivores voyous (herbivores) et leurs microbes intestinaux. Plus récemment, j’ai engagé le public, en particulier les étudiants, à étudier les microbes dans les levains et autres aliments fermentés.

En classe, je cultive l’esprit critique par l’apprentissage actif. Les étudiants de la génération Y ne sont pas limités par l’accès au contenu ; Je me concentre plutôt sur la pratique des techniques actuelles pour collecter et analyser de nouveaux ensembles de données. En concevant mes cours autour d’expériences de recherche authentiques, j’encourage l’autonomie des étudiants et encourage les scientifiques en exercice.

À propos d’Amanda Hale

Instructeur d’anatomie expérimenté et candidat au doctorat en anthropologie médico-légale avec une formation en ostéologie, en travail de cas médico-légal et en récupération médico-légale. Qualifié dans l’évaluation et la numérisation de la densité minérale osseuse, la morphométrie géométrique, l’histologie, une suite de logiciels, l’édition professionnelle et la prise de parole en public. Professionnel de l’éducation solide avec un doctorat en recherche axé sur la biologie / les sciences biologiques, l’écologie et l’évolution de la North Carolina State University.