Le microbiome intestinal est une population complexe de micro-organismes habitant le tractus gastro-intestinal. Au cours de milliers d’années, le microbiome intestinal humain a co-évolué avec son hôte, établissant une relation symbiotique qui profite aux deux. La communication bidirectionnelle entre le cerveau et le microbiote, via l’axe microbiote-intestin-cerveau, régule le développement, le comportement et les fonctions neuronales du cerveau. En cas de perturbation de la relation microbe-cerveau, des maladies neuropsychiatriques, neurodéveloppementales ou neurodégénératives peuvent survenir.
Étude : Fenêtres critiques de la perturbation du microbiote en début de vie sur le comportement, la fonction neuro-immune et le développement neurologique. Crédit d’image : Design_Cells / Shutterstock
Les études précliniques associées à des modèles de souris ont joué un rôle déterminant dans la découverte de l’importance du microbiome intestinal dans la formation des processus neurodéveloppementaux, tels que la neurogenèse, la neuroplasticité, la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique (BBB), la myélinisation, l’axonogenèse, l’activation de la microglie et la neuroinflammation. Bien que la dysbiose microbienne entraîne une altération des fonctions neurales, cette condition peut être inversée en restaurant le microbiote intestinal avec un groupe complexe de microbes ou une bactérie potentielle.
À la naissance, il existe une très petite communauté microbienne instable dans l’intestin, mais au moment où un individu atteint l’âge adulte, la communauté est robuste. Au cours du stade de développement, la spéciation du microbiote intestinal dépend de facteurs génétiques et environnementaux (par exemple, les médicaments, les antibiotiques, l’alimentation et la maladie). Les scientifiques ont identifié une fenêtre critique au début de la vie, au cours de laquelle le microbiote intestinal régule le processus de développement associé au comportement et à la fonction cérébrale.
La plupart des études précliniques disponibles ont examiné l’impact de la réduction à long terme du microbiote intestinal. Cependant, ces études n’ont pas réussi à mettre en évidence les effets spécifiques au temps des microbes au cours de la phase de développement. Des études précliniques ont révélé que la période péri-sevrage est une fenêtre sensible aux perturbations précoces du microbiote, qui influencent le développement du cerveau et du système immunitaire.
Il a été démontré dans des études épidémiologiques que la période postnatale immédiate a une influence significative sur le développement de notre microbiote. Un changement dans le microbiote postnatal a des implications à long terme sur les résultats neurocognitifs et la santé mentale. Actuellement, on sait peu de choses sur les mécanismes moléculaires sous-jacents aux fenêtres critiques d’influence microbienne.
À propos de l’étude
Une récente Cerveau, comportement et immunité Une étude a étudié le rôle du microbiote intestinal au début de la vie dans la détermination des résultats neurodéveloppementaux. L’étude actuelle a utilisé un modèle de souris pour évaluer l’impact à long terme de la perturbation microbienne de l’intestin pendant les fenêtres critiques du développement.
Cette étude a traité des souris mâles et femelles avec un cocktail antibiotique (ABX) ou un groupe de solution saline à 0,9 % (Veh) pendant l’une des trois fenêtres de développement, c’est-à-dire postnatal (PN), pré-sevrage (PreWean) ou post-sevrage ( Sevrer). Ces délais ont été sélectionnés en fonction des périodes de développement critiques pour les interactions microbiote-intestin-cerveau.
Résultats de l’étude
La stratégie de réduction microbienne induite par ABX, au cours des trois fenêtres de développement critiques, a révélé le rôle critique du microbiome intestinal spécifique au temps. De plus, des effets marginaux dépendant du sexe et du temps sur les cellules immunitaires circulantes et la neurophysiologie (par exemple, microglie malformée dans l’amygdale basolatérale) ont été observés pendant l’adolescence.
L’exposition précoce à l’ABX s’est avérée affecter la diversité et la composition microbiennes caecales. La découverte de la présente étude est cohérente avec des études antérieures qui ont révélé qu’une brève exposition aux antibiotiques au début de la vie provoquait une perte significative de diversité à l’adolescence, quelle que soit la période d’exposition. Fait intéressant, cette étude a également révélé que les animaux traités à l’ABX possédaient un niveau élevé de taxons spécifiques, tels que Erysipelatclostridium, Blautia, Parabacteroides, Bifidobacteriumet Anaérostripesqui a été liée à la manifestation de la dépression.
Les souris traitées à l’ABX présentaient de faibles niveaux de Alistipes, Odoribacter, Lachnospiracée, et Bacteroides, qui sont d’importants producteurs d’acides gras à chaîne courte (SCFA), tels que le butyrate et l’acétate. Les AGCC jouent un rôle essentiel dans la signalisation de l’axe intestin-cerveau et dans la régulation de la fonction de barrière intestinale. Une réduction des taxons producteurs de SCFA a également entraîné une augmentation des troubles de l’humeur et de l’état inflammatoire.
L’effet global le plus spectaculaire sur la composition microbienne a été constaté dans le groupe d’adolescents exposés à l’ABX pendant la période de sevrage. Cette observation était basée sur l’analyse du groupe Wean ABX regroupé le plus éloigné des groupes Veh. Étant donné que les animaux Postnatal-ABX et PreWean-ABX étaient continuellement nourris au lait maternel, une récupération partielle du microbiote s’est produite.
Les animaux de laboratoire soumis à une brève exposition à l’ABX en début de vie ont indiqué des altérations mineures et spécifiques au temps dans les populations de cellules myéloïdes en circulation. Une altération de la morphologie microgliale de l’amygdale basolatérale à l’adolescence a été observée. Fait intéressant, les souris sans germes (GF) et traitées avec ABX ont révélé des altérations contrastées, qui pourraient être dues à des différences dans les modèles, le moment et la durée de l’intervention.
Les cellules immunitaires innées sont essentielles au maintien de l’homéostasie cérébrale. Des niveaux accrus de monocytes LY6C- et CX3CR1 + dans les groupes PN et Wean pourraient constituer un effet compensatoire pour les perturbations précoces.
conclusion
Ici, les auteurs ont montré que même une brève période d’exposition à l’ABX au début de la vie affecte de manière significative la composition et la structure du microbiome intestinal en développement. L’épuisement microbien au début de la vie, en particulier dans les périodes de développement PN et pré-sevrage, influence le comportement, le développement neurologique et les fonctions neuro-immunitaires. À l’avenir, davantage de recherches doivent être menées pour comprendre les résultats psychopathologiques ultérieurs de l’épuisement microbien au début de la vie.
