Axe intestin↔cerveau
Le microbiote a-t-il un effet sur la santé du cerveau?
Vous est-il déjà arrivé d’éprouver un malaise abdominal avant un examen final, un rendez-vous ou une entrevue d’emploi importante? Cette réaction physiologique ne se produit pas entièrement au hasard et suggère qu’il existe un lien entre le cerveau et l’intestin.
En fait, il existe une communication bidirectionnelle constante entre l’intestin et le cerveau, dirigée par l’entremise de connexions physiques et d’interactions biochimiques qui servent à réguler des aspects spécifiques de l’homéostasie. L’axe intestin-cerveau est impliqué dans différentes voies de communication, y compris celles des mécanismes endocriniens, immunitaires et neuraux.1 L’utilisation de composés chimiques portant le nom de neurotransmetteurs en est un exemple. Les neurotransmetteurs produits dans le cerveau, comme la sérotonine, contrôlent les sentiments et les émotions. La sérotonine contribue aux sentiments de bonheur et aide à contrôler l’horloge biologique. Il est intéressant de noter que les cellules qui tapissent l’intestin et les billions de microbes qui y vivent produisent une grande partie de la sérotonine.2
Cet ensemble de microbes — également connu sous le nom de microbiote — nous protège des infections et maintient l’homéostasie intestinale. De plus, il agit sur le système nerveux central en stimulant la libération d’hormones et de peptides intestinaux.
En plus d’influer sur le système endocrinien, le microbiote intestinal joue également un rôle dans notre signalisation nerveuse.1 Plus de 500 neurones (cellules qui aident le cerveau à communiquer à l’organisme ce qu’il doit faire) relient l’intestin au cerveau et constituent la plus grande connexion nerveuse. Le nerf vague s’étend du cerveau à l’abdomen en passant par le visage et le thorax.3 En plus de réguler les fonctions des organes internes, telles que la digestion, le rythme cardiaque et la fréquence respiratoire, le nerf vague peut également réguler certaines actions réflexes comme la toux, la déglutition et les vomissements.
La découverte du lien entre les neurones vagaux intestinaux et la santé mentale ainsi que les troubles de l’humeur remonte au début du 20e siècle, époque où les chirurgiens pratiquaient une gastrectomie pour traiter les ulcères gastro-duodénaux. L’un des effets secondaires de cette intervention était l’élimination de l’activité du nerf vague depuis l’estomac vers le bas, perturbant ainsi la communication entre le tractus gastro-intestinal inférieur et le cerveau.
Des études ont démontré que le microbiote intestinal a une incidence sur le nerf vague. Par exemple, le microbiote intestinal produit beaucoup d’acides gras à chaîne courte (AGCC), tels que le butyrate, le propionate et l’acétate, en digérant les fibres alimentaires. Les AGCC influent sur la fonction cérébrale de bien des façons. Une étude a montré que l’ingestion de propionate peut réduire la consommation alimentaire ainsi que l’activité cérébrale liée à la récompense parvenant des aliments riches en énergie.4 Le butyrate, et les microbes qui le produisent, sont également importants dans la création de la barrière entre le cerveau et le sang. Les métabolites produits par le microbiote intestinal peuvent :
- activer les cellules entéroendocrines pour libérer des hormones intestinales;
- être absorbés à travers la couche des cellules épithéliales afin de s’introduire dans la circulation sanguine;
- activer le nerf vague pour agir sur le système nerveux central.
Des études utilisant des souris sans germes (souris élevées sans aucune exposition aux microbes) démontrent également le rôle du lien intestin-cerveau. Les souris sans germes présentent des modifications au chapitre de la sociabilité, de l’activité locomotrice et des comportements répétitifs et stéréotypés. Cela démontre le rôle essentiel du microbiote intestinal dans la réaction normale au stress, la sociabilité, la cognition et le maintien de l’homéostasie du système nerveux central.5 Les chercheurs ont constaté que l’administration d’antibiotiques à large spectre à des souris pour épuiser leur microbiote intestinal après le sevrage a un effet sur l’anxiété, le comportement cognitif et les principaux neuromodulateurs (tryptophane, monoamines et neuropeptides) de l’axe intestin-cerveau. Cela suggère qu’une dérégulation de cet axe pourrait contribuer à la pathogenèse des troubles associés à une altération de l’anxiété et de la cognition.6
Au cours des dernières années, un nombre croissant de preuves montrent qu’un microbiome déréglé a une incidence sur la santé gastro-intestinale et les troubles liés au cerveau.7 Les connaissances actuelles sur la façon dont le microbiote intestinal est associé à des pathologies telles que les troubles anxieux, le trouble du spectre de l’autisme, la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et la sclérose latérale amyotrophique ont beaucoup évolué.
Troubles de l’anxiété
L’anxiété et la dépression sont des affections diverses et complexes qui peuvent avoir des effets dévastateurs sur le fonctionnement humain et la qualité de vie.8,9 Lorsque l’organisme est soumis à un stress, il modifie sa réponse physiologique normale en interrompant des activités non essentielles (comme la digestion) et dirige ses ressources et son énergie vers le cerveau et les muscles. Pendant une réaction au stress, le nerf vague pourrait ne pas fonctionner correctement. Cela entraîne une hausse dans le niveau de cytokines proinflammatoires et des modifications à la barrière intestinale, provoquant une inflammation accrue qui peut modifier le microbiote intestinal. La dysbiose qui en résulte pourrait avoir un impact sur la production de neurotransmetteurs tels que la sérotonine. En outre, une étude menée sur des rongeurs a révélé que les genres des familles bactériennes Clostridiaceae et Clostridiales étaient nettement plus nombreux chez les souris très anxieuses que chez les souris peu anxieuses.10
Trouble du spectre de l’autisme (TSA)
L’autisme est le trouble du développement connaissant la croissance la plus rapide au monde.11 Il perturbe la communication, les compétences sociales et interactives, et donne lieu à des comportements répétitifs. Bien que l’étiologie sous-jacente demeure incertaine, de nombreuses personnes atteintes du TSA connaissent également une inflammation intestinale inhabituelle. Certaines recherches montrent que chez les personnes atteintes du TSA, il y a souvent une modification des microbes intestinaux et une perturbation de l’homéostasie de la muqueuse en comparaison aux personnes non atteintes du TSA. Il a été systématiquement observé que les enfants aux prises avec le TSA présentent de plus faibles niveaux des bactéries intestinales Veillonellaceae, Coprococcus et Prevotella que les enfants non atteints.12 Dans le cadre d’une étude, les souris sans germe évitaient les autres souris, fuyaient les nouvelles situations sociales et se toilettaient excessivement.5 Dans une autre étude, les chercheurs ont donné à des souris sans germe des microbes intestinaux provenant de personnes atteintes du TSA et, à l’âge de six semaines, la progéniture de ces souris était moins sociale, produisait moins de sons vocaux et démontrait un comportement plus répétitif, comparativement aux souris descendantes d’animaux ayant reçu des microbes intestinaux de donneurs ne souffrant pas du TSA.13 Les souris présentant des symptômes analogues à ceux du TSA avaient de plus faibles niveaux de Bifidobacterium et de Blautia, donnant lieu à une baisse de la production de tryptophane et d’acide biliaire, composés nécessaires à la production de la sérotonine. Ces diverses études démontrent clairement que la composition du microbiote intestinal entre en jeu dans le TSA.
Maladie d’Alzheimer
La maladie d’Alzheimer constitue la forme la plus courante de démence et, plus que tout autre facteur, contribue à l’invalidité et à la dépendance chez les personnes âgées partout au monde.14 Il s’agit d’une affection dégénérative caractérisée par une agrégation de plaques amyloïdes qui entraînent la perte progressive de neurones. Le microbiote intestinal est une source de protéines liées à l’amyloïde. Chez des rongeurs utilisés comme modèles de la maladie d’Alzheimer, les animaux sensibles présentaient un changement remarquable dans la diversité de leur microbiote intestinal comparativement aux souris non sensibles. De plus, les animaux sans germes démontraient une atténuation du niveau de pathologie amyloïde dans le cerveau comparativement aux souris saines ayant un microbiote intestinal.15
Le transfert de microbiote fécal provenant de souris donneuses saines réduisait la formation de plaques amyloïdes et atténuait les troubles cognitifs chez les souris receveuses sensibles.16 De plus, une étude récente a démontré que le microbiote intestinal de patients atteints de la maladie d’Alzheimer peut provoquer une inflammation intestinale chez les souris.17 Alors que l’âge demeure le principal facteur de risque, le microbiote intestinal joue également un rôle important dans la pathogenèse de la maladie d’Alzheimer.
Maladie de Parkinson
La maladie de Parkinson est la deuxième maladie neurodégénérative la plus courante au monde, la maladie d’Alzheimer étant la première.18 Ses signes et symptômes sont en grande partie attribuables à la perte des neurones qui contrôlent l’équilibre et le mouvement. Cependant, avant l’apparition des symptômes moteurs, les patients présentent souvent des symptômes gastro-intestinaux, tels que la difficulté à avaler et la constipation, un signe que la maladie de Parkinson est liée à l’intestin.
Les recherches montrent une réduction significative de plusieurs des produits métaboliques provenant de microorganismes chez les patients atteints de la maladie de Parkinson, ce qui peut contribuer à la constipation.19 Des modifications dans la composition du microbiote intestinal et une diminution dans la production d’AGCC ont été régulièrement signalées chez les patients atteints de la maladie de Parkinson, mais non chez les personnes en bonne santé. En particulier, les biopsies prélevées de selles et de tissus de ces patients contiennent moins de bactéries productrices de butyrate, comme celles de la famille taxonomique Lachnospiraceae et de l’espèce Faecalibacterium prausnitzii. Il est fascinant et probablement important de noter que l’une des caractéristiques du microbiote dysbiotique dans la maladie de Parkinson est le manque d’abondance des producteurs d’AGCC, ce qui correspond à une neuroinflammation accrue.
Sclérose latérale amyotrophique
La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative mortelle caractérisée par la perte progressive de neurones moteurs.20 La cause de la SLA est largement inconnue. Les patients atteints de cette affection ne présentent généralement aucune complication gastro-intestinale en début de maladie. Cependant, une étude chez des rongeurs a établi un lien entre le tractus gastro-intestinal et la SLA. Alors que les chercheurs étudiaient une mutation génétique par la création d’un modèle de souris, ils ont constaté le développement de caractéristiques inflammatoires chez les souris d’une seule de deux installations.21 En recherchant les différences environnementales entre les souris, ils ont découvert que le microbiote intestinal était en cause. Les animaux malades présentaient des niveaux réduits de la bactérie productrice de butyrate, Butyrivibrio fibrisolvens.22 Dans une étude ultérieure, une supplémentation en butyrate chez des souris a provoqué une amélioration de leur homéostasie intestinale et a retardé la perte de poids et la mort en comparaison aux témoins non traités. Pourtant, les études se penchant sur le microbiote intestinal humain dans la SLA n’ont pas généré de preuves concluantes.
Conclusion
Il est clair que l’axe intestin-cerveau joue un rôle important dans notre santé globale. Le microbiote intestinal influe sur les fonctions corporelles par l’entremise des neurotransmetteurs, de la production hormonale et de l’homéostasie des muqueuses. Les changements qui en résultent sont liés à des pathologies telles que le trouble du spectre de l’autisme, la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et la sclérose latérale amyotrophique. Comprendre le lien qui existe entre le microbiote intestinal et le cerveau grâce à l’axe intestin-cerveau permettra de mettre au point de nouvelles interventions thérapeutiques. La recherche a montré des résultats prometteurs découlant d’une variété de traitements, notamment les prébiotiques, les probiotiques, les changements au régime alimentaire et la transplantation de microbiote fécal. Cependant, d’autres recherches, notamment celles utilisant des essais contrôlés randomisés, sont requises pour mieux comprendre l’effet causal du microbiote intestinal sur la santé du cerveau.