Comment les microbes intestinaux aident-ils les souris à éteindre les souvenirs de peur?
Une nouvelle recherche chez la souris montre comment les microbes dans les intestins peuvent influencer la capacité à désapprendre les réactions de peur. L'étude fournit des indices détaillés sur les mécanismes cellulaires et moléculaires qui relient l'intestin et le cerveau.
Au cours des 10 à 20 dernières années, les scientifiques ont observé comment les bactéries qui vivent dans et sur le corps humain influent sur la santé.
Des preuves ont émergé de la façon dont la perturbation de ces communautés microbiennes est liée à la maladie et même à des changements de comportement.
Ces associations sont également évidentes dans les relations entre certaines maladies auto-immunes et les conditions psychiatriques.
Les personnes atteintes de sclérose en plaques ou de maladie inflammatoire de l'intestin (MII), par exemple, peuvent avoir des bactéries intestinales perturbées et souffrir de troubles de l'humeur, d'anxiété et de dépression.
Cependant, bien que ces investigations aient confirmé l'existence d'un axe intestin-cerveau, les mécanismes qui le sous-tendent n'ont pas été clairs.
La nouvelle étude, qui figure dans un récent La nature papier, offre des détails sans précédent sur les processus cellulaires et moléculaires qui relient les microbes intestinaux et les cellules cérébrales.
«Personne n'a encore compris comment les MII et autres affections gastro-intestinales chroniques influencent le comportement et la santé mentale», déclare David Artis, co-auteur principal de l'étude, professeur d'immunologie et directeur de la recherche sur les MII à Weill Cornell Medicine à New York.
«Notre étude est le début d'une nouvelle façon de comprendre la situation dans son ensemble», ajoute-t-il.
Apprendre et oublier
Pour l'étude, le professeur Artis et ses collègues ont utilisé des souris pour découvrir comment la perturbation microbienne intestinale affecte les cellules cérébrales.
Ils se sont appuyés sur leur expertise du comportement animal, du séquençage des gènes et de la chimie cellulaire.
L'enquête s'est concentrée sur la capacité des animaux à apprendre et à oublier un déclencheur de peur à l'aide d'une expérience que les scientifiques appellent «le conditionnement de la peur et l'apprentissage de l'extinction».
Dans l'expérience, les souris apprennent à associer un choc électrique sur la patte avec le son simultané d'un ton.
Finalement, le ton en lui-même peut susciter la même réaction de peur que le choc électrique.
Après une exposition répétée au ton sans choc électrique d'accompagnement, les souris ont tendance à oublier l'association. C'est parce que leur cerveau se met à jour sur le fait que la menace n'existe plus.
Cependant, les chercheurs ont découvert que les souris dont les intestins étaient exempts de germes dès la naissance, ou dont les microbes intestinaux avaient été considérablement réduits en raison d'un traitement antibiotique, présentaient une réduction marquée de la capacité d'apprendre que la menace n'était plus présente. En d'autres termes, leurs cerveaux ne se mettaient pas à jour aux nouvelles conditions.
Gènes modifiés dans la microglie
Une étude génétique de la microglie dans le cerveau des animaux a mis en lumière le mécanisme moléculaire derrière cet effet.
Les chercheurs se sont penchés sur l'expression des gènes dans le cortex préfrontal médian (mPFC), «une zone du cerveau connue pour être cruciale pour l'apprentissage de l'extinction».
Les microglies sont des cellules immunitaires qui vivent dans le cerveau et jouent de nombreux rôles dans son développement et son fonctionnement.
L'une de leurs tâches consiste à aider à stimuler et à élaguer les connexions entre les neurones, ou cellules nerveuses, pour remodeler les circuits cérébraux.
Les chercheurs ont découvert que l’absence de microbes intestinaux modifiait l’expression génique de la microglie dans le mPFC de la souris de manière à perturber la façon dont les neurones se forment normalement et éliminent les connexions lors de l’apprentissage et de l’oubli.
L'équipe a également trouvé des changements substantiels dans les produits chimiques du cerveau chez les souris dépourvues de microbes intestinaux, tels que des niveaux modifiés de molécules qui jouent un rôle dans des conditions neuropsychiatriques telles que l'autisme et la schizophrénie.
La restauration des bactéries intestinales ne fonctionne que tôt dans la vie
Les chercheurs ont également mené des expériences dans lesquelles ils ont restauré des bactéries intestinales chez des souris exemptes de germes à différents âges.
Ils ont découvert qu'il était possible pour ces souris de désapprendre une réaction de peur conditionnée, mais seulement si elles restauraient leurs bactéries intestinales juste après la naissance.
Ils ont vu cela comme une découverte importante, car de nombreuses conditions psychiatriques associées à l'auto-immunité ont également des liens avec des problèmes qui surviennent aux premiers stades du développement cérébral.
«L'axe intestin-cerveau a un impact sur chaque être humain, chaque jour de sa vie», remarque le professeur Artis.
Bien qu'il soit trop tôt pour être sûr, le co-chercheur principal, le Dr Conor Liston, suggère qu'avec d'autres études, ces résultats mèneront éventuellement à de nouvelles cibles de traitement.
«C'est quelque chose que nous devrons tester à l'avenir», dit-il.
«Nous commençons à mieux comprendre comment l'intestin influence des maladies aussi diverses que l'autisme, la maladie de Parkinson, le syndrome de stress post-traumatique et la dépression.»
Professeur David Artis
