Dans une étude récente publiée dans la revue Rapports scientifiques, les chercheurs ont étudié les impacts de l’inuline, un prébiotique, sur les assemblages microbiens intestinaux et, par conséquent, sur le catabolisme des muscles squelettiques à l’aide de modèles murins. L’inuline est un glucide de stockage naturel que l’on trouve dans plus de 36 000 espèces de plantes, telles que l’agave, les asperges, les bananes, la chicorée, l’ail, les topinambours, les oignons et le blé.
Les rats de laboratoire ont été soumis à des brûlures au troisième degré sur 30 % de leur surface corporelle totale (TBSA) et divisés en groupes fictifs, cas et témoins. La méthodologie expérimentale comprenait la coloration par immunofluorescence (IF), l’immunohistochimie (IH) et la coloration TUNEL pour la visualisation des brûlures et de l’atrophie, ainsi que le Western blot, la qRT-PCR et le séquençage métagénomique pour la caractérisation et l’évaluation du microbiome intestinal.
Les résultats de l’étude ont révélé que les brûlures entraînent une fonte musculaire persistante et grave, une perte de poids et une dégradation des protéines. Ces observations peuvent être attribuées au microbiote intestinal, en particulier aux altérations du rapport typique entre les abondances de Firmicutes et Bacteroidètes (F/B rapport). Il a été constaté que l’inuline soutient et augmente Firmicutes– et réduire Parabacteroides distasonis abondances, stabilisant le microbiome intestinal et inversant la perte de poids induite par les brûlures et l’atrophie des muscles squelettiques.
Étude : La supplémentation alimentaire en inuline améliore l’atrophie des muscles squelettiques induite par les brûlures en régulant les troubles du microbiote intestinal. Crédit d’image : Dorota Milej/Shutterstock
Sommaire
Le microbiome intestinal peut-il traiter les brûlures ?
Les brûlures, particulièrement celles graves du troisième degré, sont connues pour provoquer une dégénérescence importante et persistante des muscles squelettiques et, plus récemment, elles ont des effets profonds et à long terme sur les ensembles microbiens intestinaux. L’atrophie musculaire squelettique est l’un des principaux facteurs physiopathologiques des brûlures contribuant à la fois au temps de récupération et à la gravité des symptômes post-récupération. Cette émaciation est aggravée par le stress, la réponse inflammatoire systémique et la réduction des niveaux d’activité physique, entraînant un retard dans la guérison des brûlures.
Le microbiome intestinal, également appelé « flore intestinale » et « microbiote intestinal », fait référence à l’assemblage complet de bactéries, bactéries, archées, champignons et virus qui habitent le tube digestif des animaux. Le microbiome intestinal joue un rôle essentiel dans la santé, les modifications de la composition de la communauté entraînant des effets substantiels, en particulier sur les systèmes neuronal, digestif et cardiovasculaire. Des recherches récentes ont découvert le rôle des brûlures dans la modification de la diversité et de l’abondance du microbiote intestinal, entraînant une diminution notable des genres de probiotiques et une augmentation correspondante des agents pathogènes opportunistes.
Des expériences antérieures sur des modèles animaux ont montré que les brûlures peuvent contribuer à la dysbiose de la communauté microbienne et au dysfonctionnement de la barrière intestinale. Malheureusement, aucune étude n’a encore exploré le lien entre la dysbiose microbienne et l’atrophie musculaire induite par une brûlure, laissant inconnu le mécanisme qui sous-tend cette interaction.
Les inulines sont un clade de sucres naturels (polysaccharides) appartenant à la classe des fructanes (sucres de fruits). Des recherches antérieures ont rapporté les effets modulateurs de ces composés dans la régulation Bacteroidètes et Bifidobactéries populations du microbiome. Des travaux distincts ont élucidé les propriétés anti-inflammatoires et atténuantes potentielles de l’inuline, la soulignant comme une intervention probablement sûre et naturelle pour améliorer la qualité de vie (QdV) des victimes de brûlures.
À propos de l’étude
La présente étude vise à étudier les impacts de la supplémentation en inuline sur la dysbiose du microbiote intestinal et l’atrophie musculaire chez les rats brûlés. Rats Sprague‒Dawley mâles (âge moyen = sept semaines; poids moyen = 195 g). Les rats ont été divisés en quatre groupes expérimentaux, à savoir 1. Brûlure fictive (S), 2. Brûlure (B), 3. Intervention (I) et 4. Validation (V). Tous les groupes (sauf S) ont été soumis à une anesthésie, après quoi 30 % de la surface corporelle totale (TBSA) des plaies par échaudure au troisième degré ont été administrées.
Quatre jours après l’expérience, les rats ont été euthanasiés pour permettre des évaluations histochimiques. Ces évaluations comprenaient une coloration par immunofluorescence (IF) pour détecter les bordures des myofibres dans les muscles du tibal antérieur (TA), du long extenseur des orteils (EDL) et du gastrocnémien (GAS). Des investigations d’immunohistochimie (IH) ont ensuite été menées pour estimer les niveaux d’expression relatifs des protéines ZO-1, occludine et claudine à partir d’échantillons de tissus excisés.
Le test de coloration TUNEL (terminal deoxynucléotidyl transférase dUTP nick end labeling) a été utilisé pour détecter les cassures de l’ADN formées lorsque la fragmentation de l’ADN se produit dans la dernière phase de l’apoptose. Les caractéristiques des cellules apoptiques ont été enregistrées et analysées à l’aide de photographies haute résolution et d’ImageJ, respectivement.
Des analyses de séquençage protéique et métagénomique ont été utilisées pour caractériser en temps réel la composition microbienne intestinale et les sécrétions de métabolites et surveiller tout changement au cours de la période d’étude. Ceux-ci comprenaient la réaction en chaîne par polymérase quantitative en temps réel (qRT‒PCR), le Western blot et le test immuno-enzymatique (ELISA).
Résultats de l’étude
Les examens du poids quotidien des rats, de la consommation alimentaire, du poids musculaire et du poids de la graisse ont révélé que les groupes B et V présentaient une perte de poids corporelle significative au cours des six premiers jours suivant les procédures de brûlure, après quoi le poids augmentait progressivement. La perte de poids était la plus élevée dans le groupe B, représentant 7,28 % du poids de base. En revanche, il a été démontré que l’inuline avait un effet protecteur contre la perte de poids, le groupe I n’ayant connu qu’une réduction de poids de 2,94 % au cours de la même période. Après une (non) brûlure simulée, le groupe S a présenté une lente tendance à la hausse de la prise de poids.
Analyse taxonomique du microbiote intestinal dans différents groupes de traitement. (un) Analyse de la courbe de raréfaction en quatre groupes. (b) Diversité alpha des quatre cohortes au niveau de l’espèce, mesurée en termes d’indice Chao1. (c) Diversité bêta des quatre cohortes au niveau des espèces. (d) Graphique à barres de l’analyse taxonomique entre quatre groupes dans les niveaux taxonomiques du phylum. (e) Graphique à barres de l’analyse taxonomique entre quatre groupes aux niveaux taxonomiques des espèces. L’axe horizontal représente le groupe et l’axe vertical représente l’abondance relative de certaines espèces. (f, g) LEfSe analyse les informations sur la valeur LDA à chaque niveau taxonomique entre différents groupes. L’ordonnée montre les espèces présentant des différences significatives dans les valeurs de LDA supérieures à la valeur actuelle (2,0) dans différents groupes, c’est-à-dire les biomarqueurs présentant des différences significatives. La longueur de la barre dans le graphique représente l’impact d’espèces très différentes. (h) Abondance relative des espèces de P. distasonis dans différents groupes. La valeur P a été déterminée par un test bilatéral de somme de rangs de Wilcoxon et les données sont présentées sous forme de moyennes ± SEM ; * p < 0,05. S sham, B burn, I intervention, V validation, taille de l'effet de l'analyse discriminante linéaire LEfSe, analyse de régression linéaire LDA, P. distasonis Parabacteroides_distasonis, erreur type SEM de la moyenne.
Les évaluations de l’apport alimentaire ont signalé des tendances de consommation croissantes dans les groupes B, I et V. Les avantages de l’inuline étaient encore plus évidents, la consommation alimentaire la plus élevée étant observée dans la cohorte I, ce qui suggère que les sucres peuvent indirectement accélérer la guérison des brûlures. Les analyses au niveau des gènes et des protéines ont révélé une expression presque trois fois plus élevée de la F-box liée à l’atrophie musculaire (MAFbx) et de la F-box liée à l’atrophie musculaire (MuRF1) dans les groupes brûlés par rapport à la cohorte fictive. Cependant, le groupe I présentait des niveaux de MuRF1 et de MAFbx significativement inférieurs à ceux des autres cohortes de brûlures, ce qui suggère que l’inuline atténue l’expression des protéines dans la voie de signalisation ubiquitine-protéasome.
Les niveaux d’expression des cytokines et des jonctions serrées (TJ) intestinales ont été encore modifiés par la supplémentation en inuline. Il a été constaté que les brûlures graves entraînaient des niveaux d’expression intestinale considérablement plus faibles de TJ, d’occludine et de ZO-1, mais ces valeurs étaient significativement atténuées et comparables aux scores S H dans le groupe I. L’analyse de la raréfaction a élucidé ce phénomène en soulignant que l’inuline augmente la diversité alpha des communautés microbiennes intestinales et aide les personnes souffrant de dysbiose à revenir à la ligne de base.
« Par rapport au groupe brûlé, l’inuline a augmenté l’abondance relative des Firmicutes et des Actinobactéries (30 % et 3,3 %, respectivement) dans le groupe d’intervention et a diminué l’abondance des protéobactéries (9,7 %). Nous avons observé des différences significatives dans l’abondance relative des espèces. à travers les groupes de traitement. Ces résultats indiquent les différences dans les communautés microbiennes intestinales des rats dans différents groupes de traitement.
L’analyse fonctionnelle des communautés microbiennes intestinales comparée à la base de données de l’Encyclopédie des gènes et génomes de Kyoto (KEGG) a montré que l’inuline était capable de modifier l’annotation fonctionnelle du microbiote intestinal, entraînant ainsi des expressions plus élevées des voies métaboliques impliquées dans la biosynthèse des acides aminés. L’inuline a en outre favorisé la synthèse des protéines des muscles squelettiques grâce à une signalisation altérée de la phosphatidylinositol 3-kinase/protéine kinase B (PI3K/AKT).
Conclusions
La présente étude examine l’association entre les communautés microbiennes intestinales et l’atrophie des muscles squelettiques suite à de graves brûlures. Les résultats de l’étude indiquent que les brûlures ont un puissant effet perturbateur sur les assemblages microbiens intestinaux, entraînant une modification de l’expression des protéines au niveau systémique. Il a été démontré que l’inuline, un polysaccharide d’origine végétale, inverse ces effets néfastes, favorise la guérison des brûlures et atténue l’atrophie des muscles squelettiques.
« Ces informations représentent une première étape cruciale et mettent en évidence la nécessité d’évaluer si les interventions ciblant le microbiote intestinal pourraient constituer une stratégie de traitement de l’atrophie des muscles squelettiques brûlés. Compte tenu de l’efficacité limitée des thérapies actuelles et de l’impact considérable de l’atrophie des muscles squelettiques sur le pronostic et qualité de vie des patients brûlés, des stratégies innovantes pour atténuer l’atrophie des muscles squelettiques sont nécessaires de toute urgence.
