Un article publié dans la revue PNAS décrit les causes écologiques de la dysbiose intestinale et ses effets sur les maladies humaines.
Étude : Dysbiose intestinale : causes écologiques et effets causals sur les maladies humaines. Crédit d’image : Kateryna Kon/Shutterstock
Sommaire
Arrière-plan
Le microbiote intestinal fait référence au grand nombre de communautés microbiennes présentes dans le côlon humain. Les métabolites secondaires produits par ces communautés microbiennes jouent un rôle essentiel dans la santé et la maladie.
La dysbiose intestinale fait référence à un déséquilibre dans la composition du microbiote intestinal, connu pour être associé à diverses maladies chroniques, notamment les maladies cardiovasculaires, le diabète, les maladies rénales chroniques, les maladies inflammatoires de l’intestin et le cancer colorectal.
Dans cet article, les auteurs ont fourni un aperçu détaillé des causes écologiques de la dysbiose intestinale. Ils ont également analysé en profondeur le lien causal entre la dysbiose intestinale et les maladies humaines.
Association entre la physiologie de l’hôte et la dysbiose du microbiote intestinal
Le criblage génomique à haut débit est la méthode la plus largement utilisée pour étudier la composition et la diversité microbiennes intestinales. Cependant, cette méthode n’est pas suffisamment adaptée pour comprendre pleinement les facteurs responsables associés à la dysbiose intestinale, car elle ne s’intéresse qu’aux microbes intestinaux et à leurs gènes, mais n’analyse pas l’impact de l’environnement hôte.
Dans des conditions physiologiques normales, le microbiote intestinal est dominé par des communautés bactériennes bénéfiques (Clostridies et Bacteroidia). Cependant, les infections induites par des agents pathogènes entériques, notamment Salmonella Typhimurium, Citrobacter rodentium et Toxoplasma gondii, peut provoquer une inflammation intestinale, qui peut par la suite augmenter l’abondance des communautés bactériennes pathogènes (Gammaprotéobactéries et Bacilles).
Des études révolutionnaires portant sur le mécanisme de croissance induite par la colite Salmonelle Typhimurium ont découvert que les phagocytes recrutés dans la lumière intestinale lors d’une inflammation intestinale fournissent des accepteurs d’électrons respiratoires pour l’agent pathogène en oxydant les composés soufrés endogènes en tétrathionate.
Une analyse collective de la génétique bactérienne et de l’hôte a permis de comprendre comment le tétrathionate dérivé de l’hôte lors de colites peut faciliter la croissance d’agents pathogènes au sein du microbiote intestinal.
Le nitrate a également été identifié comme accepteur d’électrons respiratoires dérivé de l’hôte lors de colites induites par des agents pathogènes. Il a été constaté qu’une concentration accrue de nitrates dans l’intestin lors du recrutement des phagocytaires facilite la respiration anaérobie des bactéries commensales, notamment Salmonelle Typhimurium et Escherichia coli.
La colite induite par un agent pathogène augmente la diffusion de l’oxygène dérivé de l’hôte dans l’intestin, entraînant une perte d’anaérobiose. Les antimicrobiens libérés par les phagocytes luminaux réduisent la densité microbienne et modifient la composition du microbiote en réduisant l’abondance des bactéries qui produisent le butyrate d’acides gras à chaîne courte.
Une réduction de la concentration de butyrate entraîne une réduction de la consommation d’oxygène mitochondrial par les cellules épithéliales intestinales et un déplacement de la production d’énergie vers la glycolyse aérobie et, par la suite, l’induction de l’oxygénation épithéliale. Cela augmente le flux d’oxygène depuis la surface épithéliale, facilitant ainsi la croissance de l’agent pathogène dans l’intestin grâce à la respiration aérobie.
La dysbiose intestinale induite par la colite ulcéreuse se caractérise par une abondance accrue de Gammaprotéobactéries et une abondance réduite de Clostridies. Les données cliniques disponibles et les données d’expérimentation animale indiquent que l’abondance accrue de bactéries anaérobies pathogènes dans la colite ulcéreuse est causée par l’oxygène et les nitrates dérivés de l’hôte. En d’autres termes, ces observations indiquent que la disponibilité accrue d’accepteurs d’électrons respiratoires dérivés de l’hôte est une cause écologique de dysbiose intestinale dans la colite ulcéreuse.
Concernant l’association entre l’antibiothérapie et la dysbiose intestinale, des données probantes indiquent que la déplétion induite par les antibiotiques en acides gras à chaîne courte dérivés du microbiote intestinal provoque une reprogrammation métabolique dans les cellules épithéliales intestinales, ce qui augmente par la suite la disponibilité d’oxygène et d’azote dérivés de l’hôte dans l’intestin. .
Cette disponibilité accrue d’accepteurs d’électrons respiratoires est associée à une abondance accrue de pathogènes. Escherichia coli pendant un traitement antibiotique.
Association entre la dysbiose du microbiote intestinal et la maladie
La physiopathologie de nombreuses maladies chroniques est associée à des modifications de la composition et de l’activité du microbiote intestinal au cours de la dysbiose.
Dans les maladies inflammatoires de l’intestin, la dysbiose du microbiote se caractérise par une abondance accrue de pro-inflammatoires. Entérobactéries. Dans des modèles murins de colite, l’administration de tungstate de sodium réduit sélectivement l’expression de Entérobactéries et supprimer l’inflammation intestinale. Ces observations indiquent qu’une forte abondance de Entérobactéries en tant que signature de la dysbiose, elle est associée de manière causale à une inflammation intestinale accrue lors d’une maladie inflammatoire de l’intestin.
De même, des études ont montré que la dysbiose déclenche la tumorigenèse du microbiote intestinal en augmentant spécifiquement l’abondance de substances productrices de colibactine. Escherichia coli. La colibactine est une génotoxine et produite Escherichia coli joue un rôle direct dans le déclenchement de mutations oncogènes chez les patients atteints d’un cancer colorectal.
Métabolisme microbien lors de la dysbiose
La triméthylamine (TMA) est un métabolite nocif produit par le microbiote intestinal lors du catabolisme des nutriments dérivés de la viande rouge, la choline et la carnitine. Le TMA est absorbé et métabolisé par l’hôte pour produire de la triméthylamine-N-oxyde (TMAO).
Le TMAO est une toxine urémique et les patients atteints de maladies cardiovasculaires, de maladies rénales chroniques et de diabète de type 2 présentent des taux plasmatiques élevés de TMAO. Il a été démontré que l’inhibition ciblée de la production de TMA induite par le microbiote atténue l’athérosclérose et les maladies rénales chroniques chez la souris. Ces observations mettent en évidence le lien de causalité entre les métabolites dérivés du microbiote intestinal et la morbidité et la mortalité humaines.
Dans l’ensemble, cet article décrit que la disponibilité accrue d’accepteurs d’électrons respiratoires dérivés de l’hôte peut modifier la composition et la fonction du microbiote intestinal en contrôlant les ressources de croissance microbienne.