Dans une étude récente publiée dans Molecular Metabolism, les chercheurs ont évalué l'impact de Bifidobacterium breveLa présence de s dans l'intestin maternel pendant la grossesse sur le métabolisme cérébral du fœtus.
Étude: Bifidobacterium breve, une bactérie intestinale maternelle, modifie le métabolisme cérébral du fœtus chez des souris sans germesCrédit photo : Prostock-studio/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Le retard de croissance intra-utérin (RCIU) est un trouble grave dans lequel le fœtus ne parvient pas à atteindre son développement complet en raison d'une insuffisance placentaire pendant la grossesse. Le RCIU peut entraîner des anomalies du développement neurologique postnatal, notamment des troubles moteurs et cognitifs, des troubles de l'apprentissage et une paralysie cérébrale.
Les traitements pharmacologiques comme l'aspirine, l'héparine et le citrate de sildénafil ont des effets variables sur l'issue de la grossesse. Des traitements efficaces sont donc nécessaires pour éviter ou atténuer les effets indésirables du RCIU.
Le microbiote intestinal peut avoir un impact sur la fonction cérébrale et le comportement, et cibler le microbiote intestinal maternel avec des probiotiques peut entraîner des altérations particulières du développement cérébral tout au long de la période périnatale.
Des chercheurs ont précédemment démontré que l’administration de trois doses de Bifidobacterium breve à des souris sans germes enceintes et non enceintes entraînait une colonisation intestinale soutenue, un développement fœtal amélioré et des altérations structurelles du placenta.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné si la quantité de Bifidobacterium breve L’UCC2003 dans l’intestin maternel correspondait à des altérations de la croissance cérébrale et du métabolisme du fœtus.
Les chercheurs ont colonisé des souris enceintes sans germes avec et sans Bifidobacterium breve UCC2003. Les jours 10, 12 et 14 de la gestation, les souris C57BL/6J ont reçu 100 ml de solution lyophilisée reconstituée B. brève (groupe BIF) ou un contrôle (groupe PBS, GF) par gavage oral.
L’équipe a isolé l’acide ribonucléique (ARN) du cerveau fœtal pour la transcription inverse, la réaction en chaîne par polymérase en temps réel (PCR) et la mesure de l’expression des gènes cellulaires, métaboliques et d’axonogenèse.
Pour analyser les processus moléculaires de B. brèveLes chercheurs ont utilisé leurs échantillons de biobanque précédents pour quantifier les expressions d’ARN messager (ARNm) de gènes critiques impliqués dans le cycle cellulaire, la croissance, l’activité microgliale et la neurogenèse.
Ils ont mesuré les niveaux d'ARNm des transporteurs impliqués dans l'absorption et le métabolisme des acides aminés à chaîne ramifiée dans le cerveau embryonnaire et les gènes de la famille des transporteurs de solutés membres 1 (Slc2a1) et Slc2a3 qui codent respectivement la protéine de transport du glucose de type 1 (GLUT1) et GLUT3, dans le tissu cérébral embryonnaire.
Les protéines cérébrales ont été isolées, puis transférées par Western blot, et les métabolites cérébraux fœtaux ont été analysés par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN). La détection du gène de la région Y déterminant le sexe (SRY) a permis de connaître le sexe du fœtus.
Les chercheurs ont étudié les voies de signalisation impliquées dans les activités cérébrales telles que la croissance cellulaire, la prolifération, la survie, l’absorption des nutriments, la structure dendritique, le développement et la différenciation neuronaux, l’astrogliogenèse et la transition du destin cellulaire.
Ils ont examiné les niveaux de facteur inductible par l’hypoxie-1alpha (HIF-1α) et de HIF-2α et l’abondance de la pyruvate déshydrogénase kinase 1 (PDHK1) dans les lysats obtenus à partir du cerveau fœtal.
Ils ont évalué la capacité de génération d'adénosine triphosphate (ATP) mitochondriale en analysant les complexes de phosphorylation oxydative (OXPHOS). Ils ont utilisé des modèles linéaires généraux et des modèles mixtes linéaires pour les analyses.
Résultats
Colonisation maternelle avec Bifidobacterium breve Les modifications métaboliques ont été profondes dans le cerveau embryonnaire. En particulier, sept métabolites, dont la carnitine, le citrate et le 3-hydroxyisobutyrate, ont diminué dans le cerveau embryonnaire. Ces changements ont été accompagnés d'une augmentation des taux de transporteurs de glucose et d'une meilleure absorption des acides aminés à chaîne ramifiée.
En outre, Bifidobacterium breve La supplémentation a stabilisé HIF-2α et accéléré l'activité des voies métaboliques telles que la phosphatidylinositol 3-kinase-protéine kinase B (PI3K-AKT), la protéine kinase activée par l'AMP (AMPK), le transducteur de signal et activateur de la transcription 5 (STAT5) et la signalisation du site d'intégration apparenté à Wingless (Wnt)-β-caténine, y compris son récepteur Frizzled-7.
Les résultats indiquent une augmentation de la ramification dendritique, de la prolifération cellulaire et de l’hypertrophie neuronale avec des altérations de la stabilité des protéines, de l’efficacité de la traduction et des taux de dégradation chez les fœtus de souris traités.
Les cerveaux fœtaux des souris traitées ont révélé une diminution des niveaux de protéines de la boîte à fourche M1 (Foxm1) et des gènes de la kinase cycline-dépendante 1 (Cdk1), une régulation négative de la plexine A3 (Plxna3) et du ligand de guidage de fente 1 (Slit1), et une expression accrue des transporteurs de glucose et du transporteur d'acides aminés de type L 1 (LAT1).
Le niveau d'ARNm de Slc37a4 et des membres 1, 2, 4 et 8 de la famille des transporteurs de solutés était également plus élevé dans le cerveau embryonnaire du groupe BIF.
Les fœtus du groupe traité présentaient des niveaux plus élevés de teneur totale en protéines et de complexe II de la chaîne respiratoire. Les niveaux d'homologue 1 d'Achaete-scute (Ascl1) ont également augmenté dans le cerveau des fœtus des souris traitées au BIF. Bifidobacterium breve dans les intestins maternels, augmentation de la phosphorylation oxydative dans les mitochondries du cerveau fœtal.
B. brève produit des acides gras à chaîne courte qui peuvent avoir un impact sur la perméabilité du nerf vague et de la barrière hémato-encéphalique chez la mère et le fœtus. De plus, la libération de vésicules extracellulaires bactériennes (BEV) influence l'immunité de l'hôte. Les changements du développement fœtal pourraient être associés à des altérations structurelles et fonctionnelles dans la région du labyrinthe de transport placentaire chez les souris BIF.
Conclusion
L'étude a montré que la consommation orale maternelle de probiotiques, en particulier Bifidobacterium brevependant la grossesse, a eu un impact significatif sur l'organogenèse fœtale, affectant le métabolisme cérébral, le développement cellulaire et les voies d'axonogenèse.
La bifidobactérie peut améliorer la santé gestationnelle et le développement fœtal grâce à des thérapies axées sur le microbiote.
Des études in vitro et sur des animaux pourraient élucider les mécanismes, tandis que des analyses structurelles et histologiques pourraient déterminer les changements dans la division cellulaire, la mort cellulaire et le développement des axones. Des investigations postnatales, notamment des études comportementales, pourraient évaluer les implications de B. breve sur la neurocognition.
