Le cerveau est le centre d’information central et surveille en permanence l’état de chaque organe présent dans un corps. Des recherches antérieures ont montré que le cerveau reçoit également des signaux du microbiote intestinal.
dans un nouveau Immunité étude de journal, les chercheurs discutent du travail de Gabanyi et coll. (2022), publié dans un numéro récent de La sciencequi révèle que les neurones hypothalamiques de l’acide gamma-aminobutyrique (GABAergiques) reconnaissent les muropeptides microbiens via le récepteur cytosolique NOD2, qui régule la prise alimentaire et la température corporelle.
Étude: Quand le cerveau ressent les insectes. Crédit d’image : Inkoly/Shutterstock.com
Sommaire
Le cerveau et le microbiote intestinal
Des recherches antérieures indiquent que les composants structurels des bactéries intestinales peuvent déclencher des réponses pro-inflammatoires dans le corps et, par conséquent, avoir un effet indirect sur le cerveau. Ce phénomène se produit par l’intermédiaire de neurones périphériques ou de molécules qui sont libérées par les cellules immunitaires après exposition à des cellules bactériennes circulant dans le sang.
En 2022 La science étude, Gabanyi et ses collègues discutent de la communication microbiome-cerveau. Ici, les chercheurs rapportent que certains neurones du cerveau peuvent identifier directement les composants de la paroi cellulaire bactérienne et initier par la suite un comportement alimentaire et une régulation de la température modifiés.
L’hypothalamus est une région du cerveau qui relie le système nerveux central (SNC) au système endocrinien par l’intermédiaire de l’hypophyse. De plus, l’hypothalamus régule diverses fonctions telles que la soif, la faim, la reproduction, le sommeil, la température corporelle et les rythmes circadiens en inhibant ou en stimulant les neurones. À ce jour, il existe peu de recherches sur la façon dont l’hypothalamus reconnaît l’état de la lumière gastro-intestinale et perçoit les microbes qu’il abrite.
Les micro-organismes commensaux sont généralement reconnus par les récepteurs de reconnaissance de formes (PRR) du système immunitaire inné. Par exemple, NOD2 est impliqué dans l’identification du muramyl dipeptide (MDP), qui est un fragment de peptidoglycane de la paroi cellulaire bactérienne.
Des études antérieures ont mis en évidence les fonctions de NOD2 au-delà de celles qui sont liées à l’immunité innée. Cependant, les mécanismes responsables de la connexion entre les peptidoglycanes bactériens et les fonctions neuronales du cerveau restent largement méconnus.
Que se passe-t-il lorsque des composants microbiens atteignent le cerveau ?
Gabanyi et son équipe ont comblé cette lacune dans la recherche en étudiant le gène rapporteur NOD2-GFP chez la souris, ce qui les a aidés à étudier la fonction de NOD2 dans différentes parties du SNC. Bien que la microglie et les cellules endothéliales se soient avérées exprimer NOD2 dans toutes les zones du cerveau, l’expression de NOD2 dans les neurones ne s’est produite que dans des régions spécifiques, telles que le striatum, le thalamus et l’hypothalamus.
Les chercheurs ont également observé que les muropeptides étaient capables de traverser la barrière intestinale et d’atteindre le système de circulation systémique chez la souris. Ces peptides ont ensuite été détectés dans les tissus cérébraux de toutes les souris. Notamment, l’étendue de leur expression était plus élevée chez les souris femelles que chez les mâles.
Les chercheurs ont également généré un nouveau modèle de souris dépourvu de NOD2 dans les neurones GABAergiques inhibiteurs (souris VgatDNod2) et les neurones excitateurs exprimant la protéine kinase II dépendante du calcium/calmoduline (souris CamKIIDNod2). Les souris femelles âgées VgatDNod2 ont pris du poids, avaient une température corporelle modifiée et une alimentation accrue. Ces événements phénotypiques ont été causés par le MDP, car les souris traitées avec le MDP ont présenté une réduction de l’apport alimentaire par rapport aux souris qui ont reçu un traitement aux isomères du MDP, qui ne peuvent pas activer NOD2.
Les scientifiques ont également identifié les régions du cerveau qui ont été affectées par le MDP. Dans ce contexte, ils ont cartographié l’expression du marqueur d’activité neuronale Fos dans différentes zones du cerveau chez des souris mâles et femelles de différents groupes d’âge et les ont traitées avec du MDP ou l’isomère de contrôle. Le noyau arqué de l’hypothalamus présentait une expression réduite de Fos chez les souris femelles âgées par rapport aux mâles.
Des études ont montré qu’au sein du noyau arqué, la population GABAergique est responsable de la prise alimentaire, qui est constituée de neurones AgRP+ NPY+. Ces gènes sont actifs pendant le jeûne et sont réduits au silence lors de l’exposition à la nourriture.
Fait intéressant, Gabanyi et coll. ont observé que ces neurones expriment NOD2 et que l’exposition au MDP supprime leur activité. Une diminution de l’activité des neurones GABAergiques du noyau arqué a également été identifiée chez les deux souris.
Comment l’expression de NOD2 régule-t-elle la prise alimentaire ?
Les chercheurs ont également infecté des souris NOD2fl/fl avec un virus exprimant Cre dans leur hypothalamus pour cibler localement les neurones GABAergiques NOD2+. Les phénotypes modifiés, tels que l’apport alimentaire différentiel et la prise de poids dans les deux groupes de souris, qui comprenaient un groupe traité avec le MDP et l’autre avec le contrôle, sont revenus à la normale une fois traités avec des antibiotiques à large spectre.
Cette découverte implique qu’une diminution du microbiome intestinal s’est produite après un traitement antibiotique. Cela a entraîné une réduction du nombre de muropeptides circulants qui ont ensuite altéré la détection neuronale par son activité sur NOD2.
conclusion
Dans cette étude, Gabanyi et son équipe de recherche mettent en évidence la possibilité que des composants bactériens puissent réguler directement l’appétit des individus. Ces découvertes ont présenté le potentiel de la biologie PRR dans le cerveau, qui pourrait être exploité pour lutter contre le problème mondial croissant de l’obésité.
