Dans une percée qui réinvente la façon dont l'intestin et le cerveau communiquent, les chercheurs ont découvert ce qu'ils appellent un «sens neurobiotique», un système nouvellement identifié qui permet au cerveau de répondre en temps réel aux signaux des microbes vivant dans notre intestin.
La nouvelle recherche, dirigée par la Duke University School of Medicine Neuroscientists Diego Bohórquez, PhD, et M. Maya Kaelberer, PhD, et publié dans Naturese concentre sur les neuropodes, de minuscules cellules de capteurs qui tapissent l'épithélium du côlon. Ces cellules détectent une protéine microbienne commune et envoient des messages rapides au cerveau qui aident à freiner l'appétit.
Mais ce n'est que le début. L'équipe pense que ce sens neurobiotique peut être une plate-forme plus large pour comprendre comment l'intestin détecte les microbes, influençant tout, des habitudes alimentaires à l'humeur – et même comment le cerveau pourrait façonner le microbiome en retour.
Nous étions curieux de savoir si le corps pouvait détecter les schémas microbiens en temps réel et pas seulement comme une réponse immunitaire ou inflammatoire, mais comme une réponse neuronale qui guide le comportement en temps réel. «
Diego Bohórquez, PhD, professeur de médecine et de neurobiologie, Duke University School of Medicine et auteur principal de l'étude
L'acteur clé est la flagelline, une ancienne protéine trouvée dans les flagelles bactériennes, une structure en forme de queue que les bactéries utilisent pour nager. Lorsque nous mangeons, certaines bactéries intestinales libèrent de la flagelline. Les neuropodes le détectent, avec l'aide d'un récepteur appelé TLR5, et tirent un message à travers le nerf vague – une ligne de communication de communication majeure entre l'intestin et le cerveau.
L'équipe, soutenue par les National Institutes of Health, a proposé une idée audacieuse: que la flagelline bactérienne dans le côlon pourrait déclencher des neuropodes pour envoyer un signal d'assistance à l'appétit au cerveau – une influence microbienne directe sur le comportement.
Les chercheurs ont testé cela par des souris à jeun pendant la nuit, puis leur donnant une petite dose de flagelline directement au côlon. Ces souris mangeaient moins.
Lorsque les chercheurs ont essayé la même expérience à la souris manquant le récepteur TLR5, rien n'a changé. Les souris ont continué à manger et à prendre du poids, un indice selon lequel la voie aide à réguler l'appétit. Les résultats suggèrent que la flagelline envoie un signal « Nous avons assez » à travers TLR5, permettant à l'intestin de dire au cerveau qu'il est temps d'arrêter de manger. Sans ce récepteur, le message ne passe pas.
La découverte a été guidée par les auteurs de l'étude principaux Winston Liu, MD, PhD, Emily Alway, tous deux étudiants diplômés du programme de formation des scientifiques médicaux, et la boursier postdoctoral Naama Reicher, Ph.D. Leurs expériences révèlent que la perturbation des habitudes alimentaires modifiées de la voie chez la souris a souligné un lien plus profond entre les microbes intestinaux et le comportement.
« Pour l'avenir, je pense que ce travail sera particulièrement utile à la communauté scientifique plus large pour expliquer comment notre comportement est influencé par les microbes », a déclaré Bohórquez. « Une prochaine étape claire consiste à étudier comment les régimes spécifiques modifient le paysage microbien dans l'intestin. Cela pourrait être une pièce clé du puzzle dans des conditions comme l'obésité ou les troubles psychiatriques. »
