Comment et pourquoi notre corps affame les bactéries intestinales
Les bactéries ont-elles un apport illimité de nutriments dans l'intestin? Dans le passé, les scientifiques avaient tendance à croire que l'intestin est une sorte de paradis pour ces micro-organismes; mais, en fin de compte, cette hypothèse est incorrecte - ce qui est une bonne nouvelle pour nous.
Selon des recherches récentes, notre corps peut contenir plus de bactéries que nous n'aurions pu l'imaginer.
En fait, au moins la moitié des cellules du corps sont microbiennes et un nombre important de celles-ci peuplent nos intestins.
Nous avons une relation symbiotique avec nos bactéries. Ces micro-organismes ont une forte influence sur l'état de notre santé globale - à la fois physique et mentale.
Cependant, les bactéries dépendent également de notre corps pour se nourrir, vivre et se développer, et il s'avère que notre corps est plutôt apte à contrôler ces micro-organismes.
Comment cela peut-il arriver? En contrôlant le nombre de nutriments auxquels les microbes peuvent accéder. C'est ce qu'une nouvelle étude menée par des scientifiques de la Duke University School of Medicine à Durham, Caroline du Nord, a découvert.
«Il semble y avoir un ordre hiérarchique naturel entre les bactéries et nous. D'une certaine manière, il n'est pas surprenant que nous, l'hôte, ayons plus de cartes en main », déclare le co-auteur de l'étude, Lawrence A. David, Ph.D.
Cela contredit les idées précédentes sur le microbiome intestinal humain, qui le considèrent comme un environnement «où de la nourriture et des ressources abondantes affluent, comme la chocolaterie de Willy Wonka», comme le dit David.
David et ses collègues rapportent leurs conclusions dans le document d'étude qui apparaît dans la revue Microbiologie de la nature.
L'avantage de l'intestin sur les bactéries
Les prémisses de cette étude sont originaires d'Aspen Reese, qui est maintenant basée à l'Université Harvard de Cambridge, MA, alors qu'elle était inscrite en doctorat. candidat à l'Université Duke.
Grâce à sa formation en écologie, Reece a pensé aux bactéries intestinales dans le contexte de la compétition naturelle pour les ressources. Dans pratiquement tous les écosystèmes, a-t-elle estimé, les habitants ont tendance à se faire concurrence pour les ressources limitées.
Alors, elle s'est demandé si cela pouvait être la même chose pour les habitants de l'intestin microbien. Les bactéries présentes dans les plans d'eau, a-t-elle ajouté, sont limitées par un accès limité à des éléments nutritifs tels que l'azote ou le phosphore. L'azote pourrait-il également être disponible en quantités limitées dans l'intestin?
Pour trouver la réponse à cette question, Reese et ses collègues ont étudié des échantillons de selles qu'ils ont prélevés sur de nombreux animaux et humains. Ils ont étudié les excréments de zèbres, de girafes, d'éléphants, de moutons et de chevaux, pour n'en citer que quelques-uns. Les échantillons de selles humaines provenaient de volontaires basés en Caroline du Nord.
Les résultats de l’analyse de Reese et de ses collègues ont révélé que les bactéries sont tenues en laisse courte dans l’intestin humain: elles ont accès à environ 1 atome d’azote pour 10 atomes de carbone. C'est beaucoup moins que ce que les microbes vivant librement obtiennent: 1 atome d'azote pour 4 atomes de carbone, en moyenne.
Afin de confirmer que des niveaux limités d'azote dans l'environnement contrôlaient en fait la «liberté» des bactéries, les chercheurs ont mené une expérience sur des souris. Ils ont nourri les souris avec des aliments riches en protéines, car ceux-ci ont des niveaux élevés d'azote.
Plus les chercheurs ont donné de protéines aux souris, plus le nombre de bactéries intestinales a augmenté. De plus, lorsque Reese a injecté de l'azote aux animaux, elle a remarqué qu'une partie de l'azote atteignait les bactéries intestinales.
Cela, explique-t-elle, suggère qu'un mammifère hôte est capable de sécréter de l'azote via les cellules qui tapissent son intestin afin de nourrir les bactéries.
"Nos découvertes", dit David, "soutiennent l'idée que nous avons développé un moyen de garder nos bactéries en laisse en les laissant affamées d'azote."
Trouver un équilibre délicat
David explique que cela «explique également pourquoi le régime occidental pourrait être mauvais pour nous. Lorsque les gens mangent trop de protéines, cela nuit à la capacité de l'hôte à absorber cet azote dans l'intestin grêle, et une plus grande partie de celui-ci finit par se diriger vers le gros intestin, éliminant ainsi notre capacité à contrôler nos communautés microbiennes. "
«Il pourrait être plus facile», dit Reese, «d'imaginer que l'intestin est moins« rouge en dents et en griffes »que d'autres parties de la nature, parce que le microbiote peut être si bénéfique pour les humains», commentant l'idée précédente suggérant que le l'intestin est un refuge pour les bactéries.
«Mais les bactéries sont des organismes individuels, qui essaient juste de s'en sortir - et il n'y a qu'une quantité limitée de nourriture», note-t-elle.
Les scientifiques, cependant, ont également exploré les dangers d'essayer de contrôler les bactéries en les combattant avec des antibiotiques. Pour ce faire, ils ont à nouveau mené une expérience chez la souris, dont ils ont publié les résultats dans la revue eLife plus tôt cette année.
Dans le cadre de cette étude, les scientifiques ont administré des antibiotiques à 10 souris sur une période de 5 jours, et ils ont collecté des échantillons de selles - qu'ils ont analysés - quotidiennement sur les animaux.
Cette expérience a démontré qu'en l'absence de bactéries pour les «manger», des substances telles que le nitrate ou le sulfate suraccumulaient dans l'intestin.
Lorsqu'ils ont arrêté de nourrir les souris avec des antibiotiques, leurs tripes ont rétabli l'équilibre microbien; bien que, explique Reese, «nous ne savons pas vraiment quel est le« bon »nombre de bactéries à avoir dans l'intestin.»
«Certes, zéro, c'est trop peu, et ne contenir que des bactéries serait trop», poursuit-elle. De plus, alors que les souris peuvent être capables de récupérer assez facilement même après une exposition agressive à des médicaments anti-bactériens, il n'en est pas de même pour les humains, explique David.
L'importance de la concurrence
C’est en partie parce que les rongeurs réacquièrent certaines bactéries en se nourrissant mutuellement des excréments. David note: "Les gens ne voudront probablement pas faire ça."
Lorsque le microbiome d’une personne est déstabilisé, cela peut en fait permettre aux agents pathogènes de s’installer plus facilement, mettent en garde les chercheurs.
«Normalement, les agents pathogènes vont avoir du mal à coloniser l'intestin. Il y a des milliards d'autres bactéries à éliminer pour survivre. Mais si nous supprimons soudainement la compétition microbienne pour les ressources, nous perdons le contrôle, et les mauvaises bactéries qui causent des maladies désagréables […] ont un chemin plus clair. »
Lawrence A David, Ph.D.
Il existe peut-être un moyen d'aider à maintenir le délicat équilibre bactérien, notent les auteurs. Actuellement, l'équipe examine comment l'alimentation - en particulier la présence de prébiotiques et de probiotiques - peut contribuer à la santé intestinale.
«Au cours de l'histoire de l'évolution, nos corps ont eu la chance de tout comprendre et de construire des systèmes pour contrôler le microbiote», explique Reese.
«Mais en tant que chercheurs vivant à l'ère moderne, je pense que nous essayons toujours de comprendre ce qu'est la bonne valeur intermédiaire et comment nous y maintenir», ajoute-t-elle.
