Le microbiote intestinal influence le stress et les performances cognitives

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    Cet article vient soutenir notre protocole de traitement des enfants présentant des symptômes de déficit d’attention avec hyperactivité prononcée, des traits autistiques, ou souffrant d’autisme modéré à sévère.

    La source de l’article est disponible en version originale et complète ici : https://academic.oup.com/nutritionreviews/article/73/suppl_1/28/1819270

    En résumé

    Les modifications du microbiote intestinal peuvent moduler les systèmes nerveux périphérique et central, entraînant une altération du fonctionnement du cerveau et suggérant l’existence d’un axe intestin microbiote-cerveau.

    Le régime alimentaire peut également modifier le profil du microbiote intestinal et, par conséquent, le comportement. Les effets des bactéries sur le système nerveux ne peuvent être dissociés des effets sur le système immunitaire car les deux sont en communication bidirectionnelle constante.

    Bien que la composition du microbiote intestinal varie considérablement d’un individu à l’autre, des altérations de l’équilibre et du contenu des microbes intestinaux courants peuvent affecter la production de molécules telles que les neurotransmetteurs, par exemple l’acide gamma-amino butyrique, et les produits de la fermentation, par exemple la chaîne courte. les acides gras butyrate, propionate et acétate.

    Les acides gras à chaîne courte, qui sont pléomorphes, en particulier le butyrate, influencent positivement le métabolisme de l’hôte en favorisant le glucose et l’homéostasie énergétique, en régulant les réponses immunitaires et la croissance des cellules épithéliales, et en favorisant le fonctionnement des systèmes nerveux central et périphérique.

    Introduction

    Le microbiote intestinal est composé de milliers de milliards de microbes qui influencent la physiologie normale et modifient la sensibilité de l’hôte aux maladies. Un nombre croissant de preuves chez les animaux soutient le concept selon lequel le microbiote intestinal influence le comportement émotionnel. Des changements dans le microbiote intestinal ou intestinal et l’exposition à des bactéries spécifiques peut moduler les systèmes nerveux périphérique et central (SNC) chez les animaux, entraînant une altération du fonctionnement cérébral et suggérant l’existence d’un axe microbiote intestin – cerveau.

    Des études sur les animaux montrent que les bactéries intestinales influencent la chimie du cerveau et son développement. Le système nerveux entérique, y compris le nerf vague sensoriel, semblent être capable de faire la différence entre les bactéries non pathogènes et potentiellement pathogènes. Cela peut jouer un rôle essentiel dans la médiation des effets des micro-organismes intestinaux sur le comportement. Parce que le système nerveux a une communication bidirectionnelle constante avec le système immunitaire, les effets des bactéries sur notre système nerveux ne peuvent être dissociées des effets sur le système immunitaire. Ce type de diaphonie se produit régulièrement et peut avoir des effets neurologiques et immunologiques profonds.

    PROBIOTIQUES ET SANTÉ

    Bien que la composition du microbiote intestinal varie considérablement d’un individu à l’autre, des modifications de l’équilibre des microbes intestinaux courants peuvent affecter la production des acides gras à chaîne courte (AGCC), du butyrate, du propionate et de l’acétate, qui sont des produits de la fermentation bactérienne intestinale qui régulent réponses immunitaires adaptatives intestinales et jouent un rôle clé dans la fonction du SNC. Le butyrate a des effets directs sur la croissance, la maturation et le fonctionnement des cellules épithéliales intestinales, sur les cellules Treg du système immunitaire (cellules T régulatrices qui jouent un rôle clé dans la prévention de l’auto-immunité), et sur le système nerveux.

    Une étude récente a également révélé que les AGCC, en particulier le butyrate, influençaient positivement le métabolisme de l’hôte en activant la gluconéogenèse intestinale, à la fois dans les états sensibles à l’insuline et insensibles à l’insuline, favorisant le glucose et l’homéostasie énergétique. Les régimes riches en glucides non digestibles abaissent le pH dans le côlon proximal , qui peut être un facteur important dans la production de butyrate. Il a également été démontré que le propionate et l’acétate favorisent la satiété. Les avantages métaboliques sur le poids corporel et le contrôle du glucose induits par les AGCC ou les fibres alimentaires chez les souris normales sont absents chez les souris déficientes en gluconéogenèse intestinale, malgré des modifications similaires dans la composition du microbiote intestinal. Cette constatation suggère que, bien que le régime alimentaire soit un facteur majeur dans la détermination de la composition du microbiote intestinal et la production de SCFA chez la souris, il existe une forte interaction avec le génotype qui influence les résultats.

    Une altération du microbiote intestinal peut également être responsable de la physiopathologie du côlon. La mauvaise adaptation du microbiote intestinal à l’hôte (dysbiose) a été impliquée dans l’augmentation de l’incidence des maladies inflammatoires telles que la maladie inflammatoire de l’intestin. Les patients atteints d’une maladie inflammatoire de l’intestin ou d’un syndrome du côlon irritable connaissent des niveaux réduits d’espèces de Lactobacillus et de Bifidobacterium dans l’intestin. Les modèles animaux indiquent un rôle pour les bactéries dans l’adéquation de la régulation immunitaire et le développement de l’inflammation intestinale. Il est probable que le nombre réduit et la diversité des commensaux bénéfiques normaux tels que les lactobacilles et les bifidobactéries jouent un rôle important en permettant aux microbes nuisibles tels que Citrobacter rodentium et Escherichia coli d’accéder à la surface épithéliale.

    Des résultats encourageants sur la réponse immunitaire et le stress

    Les animaux auxquels B. fragilis ou même du PSA ont été administrés, qui déclenchent des réponses immunitaires bénéfiques, peuvent être protégés contre la colite expérimentale. Les probiotiques peuvent également améliorer le dysfonctionnement intestinal induit par le stress, en partie, par la normalisation des hypothalamos – hypophyse– activité de l’axe surrénalien (HPA).

    PROBIOTIQUES ET COMPORTEMENT

    Le microbiote influence le stress

    La réaction de HPA au stress est programmée en début de vie (au moins chez les rongeurs). Une étude historique du Japon a démontré qu’une exposition précoce au microbiote intestinal réduit les réponses exagérées de HPA des souris sans germes à l’âge adulte, mais pas si elles sont administrées à des animaux adultes. Les taux plasmatiques d’ACTH et de corticostérone étaient plus élevés en réponse au stress des souris sans germes par rapport à avec des souris spécifiques exemptes d’agents pathogènes. Des études ont montré des résultats similaires chez des souris et des rats normaux et sains, c’est-à-dire que l’alimentation d’un probiotique peut atténuer la réponse de l’axe HPA au stress. Enfin, il est important de reconnaître que le stress elle-même a une conséquence majeure sur la composition et la fonction du microbiote intestinal.

    Les souris nourries de L. rhamnosus JB-1 pendant 28 jours ont connu des changements dans certains récepteurs de l’acide gamma amino butyrique (GABA) dans différentes régions du cerveau, une augmentation du comportement anxiolytique et une inhibition de la réponse de la corticostérone au stress aigu.23 Ces changements étaient compatibles avec la benzodiazépine effets. Les effets neurochimiques et comportementaux n’ont cependant pas été trouvés chez les animaux vagotomisés, ce qui indique que le nerf vague est une voie de communication majeure entre de telles bactéries dans l’intestin et le cerveau.23 Le dépistage de ce type d’activité du système nerveux entérique pourrait éventuellement fournir des traitements potentiels pour l’anxiété et le stress.

    Des recherches récentes non publiées montrent que la quantité de neurotransmetteurs GABA et de glutamate peut être augmentée dans le cerveau en nourrissant les animaux avec des bactéries probiotiques. Cependant, les effets sont limités, dépendent du temps et dépendent de la présence continue du probiotique de départ.

    Une amélioration des apprentissages et de la cognition

    Il a également été démontré que lorsque les animaux sont nourris avec la bactérie L. rhamnosus, des effets peuvent être observés non seulement sur le système nerveux local, mais également sur le plan systémique. En effet, le microbiote intestinal peut clairement influencer la chimie et le comportement du cerveau chez la souris indépendamment du système nerveux autonome, des neurotransmetteurs gastro-intestinaux, ou d’une inflammation. Des greffes fécales de souris suisses NIH exemptes de pathogènes spécifiques, qui ne sont relativement pas anxieuses, à des souris BALB / c, qui sont relativement anxieuses, ont montré de manière surprenante que le comportement des animaux dépendait de la source de matière fécale / microbiote. La colonisation de souris BALB / c exemptes de germes avec le microbiote de souris NIH Swiss a augmenté le comportement exploratoire, suggérant une diminution de l’anxiété et une augmentation des niveaux hippocampiques de facteur neurotrophique dérivé du cerveau, ce qui est important pour la croissance, la différenciation et la maturation des neurones. À son tour, la colonisation de souris NIH Swiss sans germes avec le microbiote BALB / c a réduit le comportement exploratoire, suggérant une augmentation de l’anxiété. Ces changements n’ont pas été affectés par la vagotomie.

    Le régime alimentaire peut également modifier le profil du microbiote intestinal et, par conséquent, le comportement de l’hôte. Li et al. ont montré que la modification de la composition du régime alimentaire des rongeurs altérait la mémoire spatiale des receveurs, indiquant que la nutrition et le régime alimentaire devaient être pris en compte dans de telles études.

    La recherche avec une bactérie mutante dépourvue de PSA suggère que ce composant est nécessaire et suffisant pour l’activation aiguë des neurones sensoriels intestinaux, c’est-à-dire que le PSA peut imiter les effets de l’organisme parent sur le système nerveux, tout comme il peut imiter ses effets immunologiques. Ainsi, les composants des bactéries peuvent eux-mêmes avoir la capacité d’affecter les fonctions du système nerveux. Ces résultats soutiennent le concept selon lequel le contenu luminal de l’intestin et les bactéries qu’ils contiennent sont des facteurs importants pour déterminer le comportement et même la cognition chez les animaux.

    LA RECHERCHE SUR LES HUMAINS

    La forte évidence chez les animaux d’un lien direct entre le microbiote intestinal et le cerveau a conduit à suggérer que l’effet pourrait être similaire chez l’homme. Bercik et al. ont suggéré que la dysbiose intestinale pourrait contribuer aux troubles psychiatriques chez les patients souffrant de troubles intestinaux. Cependant, à ce jour, il y a très peu de preuves chez l’homme que les probiotiques auront les mêmes effets neurochimiques et comportementaux observés chez les animaux.

    Dans une étude en double aveugle, randomisée et contrôlée par placebo, Messaoudi et al. ont administré une formule probiotique (L. helveticus et Bifidobacerium longum) à des femmes en bonne santé pendant 30 jours, puis évalué le niveau d’anxiété et de dépression des bénéficiaires et 24- h taux de cortisol sans urine. Chez les volontaires féminines, l’administration quotidienne de la formule probiotique a atténué la détresse psychologique, comme indiqué dans 3 évaluations comportementales, et le cortisol urinaire sur 24 heures a été réduit chez les femmes traitées.

    Stress et anxiété

    Dans une autre étude pilote clinique, 39 patients avec un diagnostic de syndrome de fatigue chronique ont été sélectionnés pour recevoir Lactobacillus casei Shirota ou un placebo quotidiennement pendant 2 mois. Il y avait une diminution significative des symptômes d’anxiété dans le groupe traité.

    Une étude clinique plus récente a été réalisée chez 23 femmes volontaires saines sans symptômes gastro-intestinaux ou psychiatriques. Les femmes ont été réparties au hasard dans des groupes ayant reçu soit un produit laitier fermenté (Bifidobacterium animalis, Streptococcus thermophilus, L. bulgaricus et Lactococcus lactis) soit un placebo, qui consistait en un produit laitier non fermenté ajusté en fonction du goût et de la texture, deux fois par jour pendant 4 semaines. La consommation du produit laitier fermenté a eu un effet robuste sur l’activité des régions cérébrales qui contrôlent le traitement central des émotions et des sensations, comme observé avec l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle avant et après la consommation du produit laitier fermenté.

    Troubles autistiques

    Certaines personnes diagnostiquées avec des troubles du spectre autistique présentent également un spectre d’anomalies gastro-intestinales. Une étude récente a examiné un modèle animal pour les troubles du développement neurologique de l’autisme dans lequel des souris enceintes ont reçu une injection de mime viral (POLY I: C). Cela a produit des comportements autistiques stéréotypés typiques chez la progéniture qui ont duré jusqu’à l’âge adulte. L’administration orale de B. fragilis à des souris gravides avant et immédiatement après la naissance a entraîné le développement de comportements autistiques considérablement réduits. Dans ce modèle, l’administration de PSA n’a pas empêché toutes les anomalies. Cependant, les résultats suggèrent que l’incidence d’une infection virale au cours de la grossesse peut produire des effets durables, qui sont potentiellement réversibles par l’administration orale de bactéries particulières.

    Les résultats de ces études cliniques sont cohérents avec ceux observés chez le rat et la souris et suggèrent que la communication entre le microbiote intestinal et le cerveau est modifiable et peut fournir des cibles pour le traitement des patients présentant une réponse au stress accrue associée à une dysbiose intestinale.

    CONCLUSION

    Les changements qui se produisent dans le contenu microbien de l’intestin à la suite de l’ingestion de bactéries probiotiques ou de la modification de l’équilibre du microbiote intestinal d’une autre manière peuvent déclencher une variété de mécanismes. Ceux-ci incluent des effets sur les systèmes immunitaire, nerveux et endocrinien de l’hôte, qui à leur tour s’influencent mutuellement, démontrant un rôle important de la diaphonie entre l’intestin et l’hôte. Le comportement, l’humeur et la réponse au stress peuvent tous être affectés par l’ingestion de bactéries probiotiques. Ces données sont très prometteuses et ont suscité un grand intérêt populaire et scientifique. Il existe actuellement un écart important entre les données expérimentales et cliniques. Le défi consiste maintenant à traduire ces découvertes animales en applications cliniques. À l’avenir, la composition, la diversité et la fonction de probiotiques spécifiques, associées à une connaissance plus détaillée de la composition du microbiote intestinal, pourraient potentiellement aider à développer des régimes alimentaires et des thérapies médicamenteuses plus efficaces.

    Traduit de l’anglais par Google Translate, vérification et corrections par J. Frère. Les références des études citées dans cet article sont disponibles dans la version originale en anglais.