Les bactéries intestinales sont minuscules mais peuvent jouer un rôle démesuré non seulement dans la santé digestive de l'animal hôte, mais dans leur bien-être général. Selon une nouvelle étude La nature, des bactéries intestinales spécifiques du ver peuvent modifier le comportement de l'animal et orienter ses décisions alimentaires. La recherche a été financée en partie par les National Institutes of Health.
Nous continuons à trouver des rôles surprenants pour les bactéries intestinales qui vont au-delà de l'estomac. Ici, les bactéries intestinales influencent la façon dont l'animal détecte son environnement et l'amènent à se déplacer vers une source externe des mêmes bactéries. Les bactéries intestinales rendent littéralement leur espèce plus savoureuse pour l'animal. «
Robert Riddle, Ph.D., directeur de programme, National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) des NIH
Des chercheurs de l'Université Brandeis, Waltham, Massachusetts, dirigés par Michael O'Donnell, Ph.D., boursier postdoctoral et premier auteur de l'article, et Piali Sengupta, Ph.D., professeur de biologie et auteur principal de l'étude, ont été intéressé à voir s'il était possible pour les bactéries intestinales de contrôler le comportement d'un animal hôte. Le groupe a étudié les effets des bactéries intestinales sur la façon dont les vers, appelés C. elegans, reniflent et choisissent leur prochain repas.
Les bactéries sont la principale nourriture des vers. Dans cette étude, les chercheurs ont mesuré comment les vers nourris par différentes souches de bactéries réagissaient à l'octanol, une grosse molécule d'alcool sécrétée par certaines bactéries, que les vers évitent normalement lorsqu'ils sont présents à des concentrations élevées.
Le Dr O'Donnell et ses collègues ont découvert que les vers cultivés sur Providencia alcalifaciens (JUb39) étaient moins susceptibles d'éviter l'octanol que les animaux cultivés sur d'autres bactéries. Curieusement, ils ont découvert que des bactéries JUb39 vivantes étaient présentes dans l'intestin des vers qui se sont déplacés vers l'octanol, ce qui suggère que le comportement peut être déterminé en partie par une substance produite par ces bactéries.
Ensuite, les chercheurs ont voulu savoir comment les bactéries exerçaient un contrôle sur les vers.
« Nous avons pu relier les points, du microbe au comportement, et déterminer l'ensemble de la voie qui pourrait être impliquée dans ce processus », a déclaré le Dr O'Donnell.
La tyramine chimique du cerveau peut jouer un rôle important dans cette réponse. Dans les vers, la tyramine est transformée en octopamine chimique, qui cible un récepteur sur les neurones sensoriels qui contrôle le comportement d'évitement. Les résultats de cette étude ont suggéré que la tyramine produite par les bactéries augmentait les niveaux d'octopamine, ce qui rendait les vers plus tolérants à l'octanol en supprimant l'évitement de l'octanol entraîné par ces neurones.
En utilisant d'autres tests comportementaux, les chercheurs ont découvert que les vers génétiquement modifiés afin qu'ils ne produisent pas de tyramine n'affectent pas la suppression de l'évitement de l'octanol lorsque les vers sont cultivés en JUb39. Cela suggère que la tyramine produite par les bactéries pourrait compenser la tyramine endogène manquante chez ces animaux.
Des expériences supplémentaires ont indiqué que les vers cultivés sur JUb39 préféraient manger ce type de bactéries plutôt que d'autres sources alimentaires bactériennes. La tyramine produite par la bactérie s'est également avérée nécessaire pour cette décision.
« De cette façon, les bactéries peuvent prendre le contrôle du processus de prise de décision sensorielle de l'animal hôte, ce qui affecte leurs réponses aux odeurs et peut influencer les choix alimentaires », a déclaré le Dr Sengupta.
Des études futures identifieront des produits chimiques cérébraux supplémentaires produits par des bactéries qui pourraient être impliqués dans la modification d'autres comportements des vers. De plus, on ne sait pas si des combinaisons spécifiques de souches bactériennes présentes dans l'intestin entraîneront des réponses différentes aux signaux environnementaux. Bien que les vers et les mammifères partagent bon nombre des mêmes gènes et processus biochimiques, on ne sait pas s'il existe des voies et des résultats similaires chez les animaux d'ordre supérieur.
La source:
NIH / Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux
Référence de la revue:
O’Donnell, député, et al. (2020) Modulation du comportement olfactif par un neurotransmetteur produit par des bactéries intestinales. La nature. doi.org/10.1038/s41586-020-2395-5.
