L'exposition aux antibiotiques lors d'une fenêtre de développement clé de la petite enfance peut rallumer la croissance des cellules productrices d'insuline dans le pancréas et peut augmenter le risque de diabète plus tard dans la vie, suggèrent de nouvelles recherches chez la souris.
L'étude, publiée ce mois-ci dans la revue Scienceidentifie également des micro-organismes spécifiques qui peuvent aider ces cellules critiques à proliférer au début de la vie.
Les résultats sont les derniers à mettre en lumière l'importance du microbiome infantile humain – la constellation des bactéries et des champignons vivant sur et en nous pendant nos premières années. La recherche pourrait conduire à de nouvelles approches pour aborder une multitude de maladies métaboliques.
« Nous espérons que notre étude apprend davantage à l'importance du microbiome infantile pour façonner le développement », a déclaré le premier auteur Jennifer Hill, professeur adjoint en biologie moléculaire, cellulaire et développementale au Cu's Biofronttiers Institute. « Ce travail fournit également de nouvelles preuves importantes que les approches microbes pourraient un jour être utilisées non seulement pour prévenir mais aussi inverser le diabète. »
Sommaire
Quelque chose dans l'environnement
Plus de 2 millions d'adultes américains vivent avec un diabète de type 1, une maladie incurable dans laquelle le pancréas ne fait pas d'insuline (l'hormone qui transforme le glucose en énergie) et le sang se remplit de sucre.
La maladie émerge généralement dans l'enfance et la génétique joue un rôle fort. Mais les scientifiques ont découvert que, bien que des jumeaux identiques partagent l'ADN qui les prédispose au diabète de type 1, un seul jumeau obtient généralement la maladie.
« Cela vous dit qu'il y a quelque chose sur leurs expériences environnementales qui changent leur sensibilité », a déclaré Hill.
Pendant des années, elle s'est tournée vers les microbes pour obtenir des réponses.
Des études antérieures montrent que les enfants allaités ou nés par voie vaginale, ce qui peut à la fois favoriser un microbiome infantile en bonne santé, sont moins susceptibles de développer un diabète de type 1 que les autres. Certaines recherches montrent également que donner aux bébés des antibiotiques tôt peut tuer par inadvertance de bons bugs avec un mauvais risque de diabète.
Les questions persistantes: quels microbes ces nourrissons manquent-ils?
« Notre étude identifie une fenêtre critique au début de la vie lorsque des microbes spécifiques sont nécessaires pour promouvoir le développement des cellules pancréatiques », a déclaré Hill.
Une fenêtre d'opportunité clé
Elle a expliqué que les bébés humains naissent avec une petite quantité de «cellules bêta» pancréatiques, les seules cellules du corps qui produisent de l'insuline.
Mais un certain temps dans la première année d'un bébé, une augmentation unique de la croissance des cellules bêta se produit.
« Si, pour une raison quelconque, nous ne subissons pas cet événement d'expansion et de prolifération, cela peut être une cause de diabète », a déclaré Hill.
Elle a mené la présente étude en tant que chercheur postdoctoral à l'Université de l'Utah avec l'auteur principal June Round, professeur de pathologie.
Ils ont constaté que lorsqu'ils donnaient des antibiotiques à large spectre aux souris pendant une fenêtre spécifique (l'équivalent humain d'environ 7 à 12 mois de vie), les souris ont développé moins de cellules productrices d'insuline, des taux de glycémie plus élevés, des niveaux d'insuline plus faibles et généralement une fonction métabolique plus pire à l'adulte.
« Pour moi, cela était choquant et un peu effrayant », a déclaré Round. « Cela a montré à quel point le microbiote est important au cours de cette très courte période de développement. »
Leçons en merde de bébé
Dans d'autres expériences, les scientifiques ont donné des microbes spécifiques aux souris et ont constaté que plusieurs ils augmentaient leur production de cellules bêta et augmentaient les niveaux d'insuline dans le sang.
Le plus puissant était un champignon appelé Candida Dubliensis.
L'équipe a utilisé des échantillons fécaux des déterminants environnementaux du diabète dans la jeune étude (en peluche) pour faire de ce que Hill appelle des « slushies de caca » et les a nourris à la souris.
Lorsque les chercheurs ont inoculé des souris nouveau-nés avec du caca de nourrissons en bonne santé âgés de 7 à 12 mois, leurs cellules bêta ont commencé à croître. Le caca des nourrissons d'autres âges n'a pas fait de même.
Notamment, Candida Dublineinsis n'était abondant chez les bébés humains que pendant cette période.
« Cela suggère que les humains ont également une fenêtre de colonisation étroite par ces cellules bêta favorisant des microbes », a déclaré Hill.
Lorsque des souris mâles qui étaient génétiquement prédisposées au diabète de type 1 ont été colonisées avec le champignon de la petite enfance, ils ont développé un diabète moins de 15% du temps. Les hommes qui n'ont pas reçu le champignon ont obtenu le diabète 90% du temps.
Encore plus prometteur, lorsque les chercheurs ont donné le champignon à des souris adultes dont les cellules productrices d'insuline avaient été tuées, ces cellules se régénèrent.
Trop tôt pour les traitements
Hill souligne qu'elle n'est pas des «anti-antibiotiques».
Mais elle imagine un jour où les médecins pouvaient donner des médicaments ou des suppléments à base de microbes aux côtés d'antibiotiques pour remplacer les insectes de support du métabolisme qu'ils tuent par inadvertance.
Les slushies de merde (transplantations de microbiote fécal) ont déjà été utilisées expérimentalement pour essayer d'améliorer les profils métaboliques des personnes atteintes de diabète de type 2, ce qui peut également endommager les cellules bêta pancréatiques.
Mais de telles approches peuvent comporter un risque réel, car de nombreux microbes qui sont bénéfiques dans l'enfance peuvent nuire à l'adulte. Au lieu de cela, elle espère que les scientifiques pourront un jour exploiter les mécanismes spécifiques que les microbes utilisent pour développer de nouveaux traitements pour guérir un diabète inversant du pancréas endommagé.
Elle a récemment aidé à établir une installation de pointe « sans germe » pour étudier le microbiome nourrisson à Cu Boulder. Là, les animaux peuvent être élevés et élevés en « bulles » stériles entièrement sans microbes, et en les réintroduisant, les scientifiques peuvent apprendre qu'ils fonctionnent.
« Historiquement, nous avons interprété les germes comme quelque chose que nous voulons éviter, mais nous avons probablement des microbes beaucoup plus bénéfiques que les agents pathogènes », a-t-elle déclaré. « En exploitant leur pouvoir, nous pouvons faire beaucoup pour bénéficier à la santé humaine. »
