Le microbiote intestinal constitue le plus grand réservoir de bactéries de l’organisme. La relation entre ce microbiote et l’organisme se fait via l’axe intestin-système nerveux central, plus communément appeler l’axe intestin-cerveau. Le microbiote intestinal, composé de milliards de micro-organismes vivant dans notre tube digestif, joue un rôle crucial dans la santé générale, y compris la santé du cerveau.
Plusieurs mécanismes sont proposés pour expliquer comment le microbiote intestinal peut influencer le cerveau. Ces mécanismes comprennent la production de neurotransmetteurs, la modulation de l’inflammation, la régulation de la perméabilité intestinale, et la communication directe avec le système nerveux central via le nerf vague, qui relie le cerveau à l’intestin. Plus précisément, l’analyse du récepteur NOD2 (Nucleotide Oligomerization Domain) présent à l’intérieur des cellules, en particulier des cellules immunitaires est particulièrement intéressant pour les études portant sur l’axe intestin-cerveau. Ce récepteur détecte la présence de muropeptides, des composés des parois bactériennes, qui peuvent être considérés comme les produits dérivés du microbiote intestinal.
De nombreuses études ont émis l’hypothèse que certains variants du gène codant pour le récepteur NOD2 sont associés à certaines maladies du système digestif, telles que la maladie de Crohn, mais aussi à certains troubles neurologiques comme la maladie de Parkinson, troubles psychatriques ou troubles de l’humeur (anxiété, dépression, autisme). Des recherches suggèrent que la manipulation du microbiote intestinal, par exemple par le biais de probiotiques, de prébiotiques ou de changements alimentaires, pourrait avoir un impact positif sur la santé mentale. Cependant, les données de ces études ne permettaient pas encore de conclure à un rapport direct entre le fonctionnement des neurones du cerveau et l’activité bactérienne de l’intestin. C’est chose faite grâce à une étude récente de 2022 par un groupe de chercheurs européens.
Grâce à des techniques d’imagerie cérébrale, les scientifiques ont tout d’abord observé, chez la souris, que le récepteur NOD2 est exprimé par des neurones de différentes régions du cerveau, et en particulier dans un centre nommé l’hypothalamus. Votre hypothalamus est une région clé du cerveau impliquée dans de nombreuses fonctions vitales, y compris la régulation de l’appétit, du métabolisme, du sommeil, de la température corporelle et du stress. Il joue également un rôle important dans la régulation du système endocrinien via la production et la libération d’hormones et donc dans la reproduction. Ces scientifiques ont ensuite découvert que ces mêmes neurones voient leur activité électrique arrêtée lorsqu’ils rencontrent des muropeptides bactériens issus de l’intestin. Les muropeptides sont libérés par les bactéries lorsqu’elles prolifèrent. À l’inverse, dans le cas où le récepteur NOD2 est défaillant, ces neurones ne sont plus réprimés par les muropeptides ; le cerveau perd alors le contrôle de la prise alimentaire et de la température corporelle. En conséquence, les souris prennent du poids et sont plus susceptibles à développer un diabète de type 2, en particulier chez les femelles âgées.
Ce qui est inhabituel dans leur découverte, c’est que ce sont les neurones qui perçoivent directement les muropeptides bactériens, alors que cette fonction est généralement réalisée par les cellules du système immunitaire. Ainsi, les neurones semblent détecter la prolifération ou la mort de l’activité bactérienne pour mesurer directement l’impact de la prise alimentaire sur l’écosystème intestinal. On peut donc supposer qu’une prise alimentaire excessive ou un aliment particulier favorise l’expansion exagérée de certaines bactéries ou de pathogènes mettant ainsi en danger l’équilibre intestinal.
Cette communication bidirectionnelle entre le microbiote intestinal et l’hypothalamus est donc importante pour la régulation de nombreuses fonctions physiologiques et peut jouer un rôle dans des conditions telles que l’obésité, le diabète, les troubles métaboliques, neurologiques et d’autres maladies liées à la dysfonction hypothalamique. Comprendre cette interaction complexe peut aider à développer de nouvelles approches thérapeutiques pour traiter ces conditions en ciblant le microbiote intestinal ou l’axe intestin-cerveau.
Référence: Ilana Gabanyi et al. Bacterial sensing via neuronal Nod2 regulates appetite and body temperature. Science376,eabj3986(2022).DOI:10.1126/science.abj3986