Dans la plupart des cas, la présence de toxines dans les aliments peut provoquer des nausées et des vomissements. Ce sont des défenses corporelles visant à minimiser la durée d’exposition à la toxine. Les voies par lesquelles le cerveau détecte la présence de telles toxines et synchronise diverses défenses restent mal comprises.
Étude: L’axe intestin-cerveau pour les réponses défensives induites par la toxine. Crédit d’image : Drawlab19 / Shutterstuck.com
Un nouveau Journal cellulaire décrit un système par lequel les voies intestin-cerveau se coordonnent avec les circuits cérébraux pour initier ces réactions défensives. Il s’agit d’un ensemble de cellules nerveuses appelées Htr3a+, qui agissent sur le complexe vagal dorsal (DVC) pour provoquer des nausées et un évitement réflexe de certaines saveurs.
Les résultats de l’étude indiquent que ces réponses sont déclenchées à la fois par la chimiothérapie et l’intoxication alimentaire, ces toxines agissant par le biais d’un ensemble commun de circuits.
Sommaire
Introduction
Les haut-le-cœur et les vomissements impliquent des réponses motrices qui sont déclenchées par réflexe, bien qu’initiées par le cerveau. Celles-ci s’accompagnent d’une sensation de nausée, aidant ainsi l’individu à identifier la substance toxique afin de pouvoir l’éviter à l’avenir. Ce phénomène est connu sous le nom d’évitement de saveur conditionné (CFA).
Les nausées et les vomissements sont les effets indésirables les plus fréquemment associés à la chimiothérapie. Cela a stimulé des recherches intenses sur le mécanisme par lequel ces réponses surviennent. Certaines études ont suggéré un axe intestin-cerveau comme cause sous-jacente des deux réponses lorsque le corps est exposé à une entérotoxine ou à un médicament chimiothérapeutique.
La vagotomie, ainsi que l’utilisation de bloqueurs des récepteurs de la 5-hydroxytryptamine 3 (5-HT3R) et des récepteurs de la neurokinine 1 (NK1R), empêchent avec succès les vomissements et les nausées. Cependant, cela laisse plusieurs questions sans réponse, notamment les cellules spécifiques impliquées, leurs projections et les signaux moléculaires qui interviennent dans cette réponse.
À propos de l’étude
L’étude actuelle utilise des souris de laboratoire pour répondre à ces questions. Bien que les souris n’aient pas de réponse de vomissement aux émétiques, elles peuvent démontrer un évitement conditionné de la saveur et sembler vomir, ce qui en fait un modèle animal approprié.
Des souris ont été exposées à l’entérotoxine staphylococcique A (SEA), qui provoque des intoxications alimentaires et des vomissements. Cela s’est avéré induire une réponse particulière d’ouverture de la bouche qui a duré environ cinq fois plus longtemps, ainsi qu’un étirement plus large de la mâchoire, que les réponses spontanées. Cela ressemblait à un comportement de haut-le-cœur et s’accompagnait de découvertes électromyographiques synchrones du diaphragme et des muscles abdominaux.
Même s’il s’agit respectivement de réponses inspiratoires et expiratoires, elles ont montré des poussées d’activité simultanées, contrairement à l’activité alternée typique de la respiration normale chez la souris. De plus, le diaphragme présentait une activité plus robuste et plus rapide lors de la phase d’ouverture par rapport à la phase de fermeture de la bouche lors de cette action musculaire, soutenant ainsi l’hypothèse qu’il s’agit d’un comportement de type retching-like.
Le SEA a également induit le CFA chez la souris, le CFA et les nausées étant réduits par le granisétron, un antagoniste du 5HT3R, et le CP-99994, un bloqueur du NK1R. Ceci indique que SEA agit par des circuits impliquant ces récepteurs.
Résultats de l’étude
Comme suggéré par des recherches antérieures, les scientifiques ont découvert que le nerf vague médie les vomissements en réponse aux toxines. De plus, couper les branches diaphragmatiques du nerf vague des deux côtés a considérablement réduit les nausées et le CFA chez la souris.
En utilisant des méthodes de marquage génétique, une population de neurones Hrt3a+ a été identifiée. Ces neurones vagaux sensoriels transportent des signaux déclenchés par des toxines lorsqu’ils rencontrent des cellules entérochromaffines. Ces signaux finissent par atteindre les neurones Tac1+ dans le DVC.
L’inactivation chimiogénétique des neurones DVC a provoqué une réduction des nausées en réponse à SEA. Ces résultats indiquent la présence d’un axe intestin-cerveau médiant les haut-le-cœur induits par l’AES et l’AFC.
Plus d’un tiers des neurones DVC Tac1 + ont été activés par SEA. Ces neurones sont connus pour produire des neurotransmetteurs comme le glutamate et des neuropeptides spécifiques codés par Tac1+.
Des neuropeptides spécifiques codés par Tac1+ se lient à NK1R, qui est un signal émétique clé, soutenant ainsi la théorie selon laquelle ces protéines, ainsi que le glutamate, sont la clé des nausées et des haut-le-cœur lorsque l’animal est exposé à l’ASE. Cela n’a pas été trouvé avec d’autres neurones DVC ou d’autres émétiques comme le chlorure de lithium.
Une longue voie à synapse unique s’est avérée être directement liée aux neurones Tac1 + à des neurones sensoriels vagaux Hrt3a + spécifiques du même côté et de plusieurs zones cérébrales. Ces neurones vagaux semblent répondre à la 5-HT provenant des cellules entérochromaffines, les terminaisons nerveuses de la 5-HT étant à proximité immédiate des cellules entérochromaffines. De plus, les cellules entérochromaffines induisent probablement une réponse sélective à SEA.
Ce circuit Tac1+-Hrt3a+-enterochromaffin forme la voie intestin-cerveau qui médie les nausées défensives, les vomissements et les nausées en réponse à l’EAS. Les neurones Tac1 + déterminent la durée et l’intensité de chaque mouvement de haut-le-cœur en réponse aux signaux transportés par les neurones sensoriels vagaux Hrt3a + dans l’intestin.
La stimulation de ces neurones par des signaux optogénétiques a conduit à un comportement de type vomissements de manière dose-dépendante. Cela a été confirmé par l’activation chimiogénétique qui a conduit au CFA.
Ces données suggèrent que l’activation des neurones Tac1+ DVC est suffisante pour induire des réponses défensives chez la souris.”
Les neurones DVC se projettent dans différentes zones du cerveau, en fonction de leur emplacement dans le DVC. En conséquence, différents sous-ensembles ont provoqué des nausées sélectives ou CFA en réponse à SEA.
En fait, l’activation chimiogénétique a confirmé que chacune de ces réponses était sélective pour un sous-ensemble particulier. Celles-ci sont représentées par les voies Tac1+ DVC-rVRG et DVC-LPB, respectivement.
Le premier d’entre eux est peut-être dû au recrutement de neurones respiratoires qui conduit ensuite à des réponses de type vomissements. La seconde peut impliquer des neurones CGRP + qui interviennent dans l’apprentissage de l’aversion gustative conditionnée (CTA), provoquant ainsi l’AFC.
Les neurones Tac1 + semblent également contribuer aux réponses de type vomissement et CFA induites par la chimiothérapie, avec la même sélectivité de réponse observée pour différents sous-ensembles de neurones après l’injection intrapéritonéale du médicament chimiothérapeutique, la doxorubicine.
De façon intéressante, in vitro des expériences ont suggéré une activation indirecte du circuit intestin-cerveau par SEA et la doxorubicine, car le contact direct avec ces toxines n’a pas réussi à activer les cellules nasogastriques (NG) ou les cellules entérochromaffines. Les toxines semblent agir par l’inflammation qu’elles provoquent, ce qui provoque la libération d’interleukine 33 (IL-33). Cette molécule d’alarmine se lie à son récepteur sur les cellules entérochromaffines, provoquant ainsi la libération de 5HT qui stimule les cellules sensorielles vagales.
Quelles sont les implications ?
L’étude actuelle rapporte la présence d’une voie intestin-cerveau médiant les vomissements et les nausées induits par la toxine à travers deux systèmes de circuits cérébraux différents chez la souris. En expulsant les aliments de l’estomac, ces réponses défendent l’hôte des toxines présentes dans les aliments.
L’existence de cellules Tac1+, qui sont un sous-ensemble de cellules DVC essentielles à ces défenses induites par les toxines, a été révélée. Un autre sous-ensemble de cellules connu sous le nom de neurones AP peut également participer à ces réponses.
D’autres études devraient examiner la raison du comportement résiduel de type vomissement après ablation de l’innervation vagale diaphragmatique, qui pourrait être due au rôle des nerfs spinaux efférents. Les effets de l’ablation de plusieurs gènes dans la population de neurones Tac1+ sur les défenses induites par les toxines restent également à étudier.
