Comment nos aliments pourraient nous coûter de contrôler les bactéries intestinales

Comment nos aliments pourraient nous coûter de contrôler les bactéries intestinales
Crédit image: flickr

Les scientifiques ont découvert que les hôtes affamaient leurs nutriments microbiens, forçant essentiellement les microbes de notre intestin à accomplir leur tâche.

Chacun de nous n'est qu'à moitié humain. L'autre moitié est microbienne. Des milliards de virus, champignons, bactéries et autres organismes microscopiques recouvrent notre peau et tapissent nos organes vitaux. Nous dépendons de ces communautés microbiennes pour digérer les aliments, synthétiser des vitamines, renforcer le système immunitaire et même maintenir la santé mentale.

Les nouvelles découvertes indiquent que le régime alimentaire moderne et la surconsommation d'antibiotiques pourraient miner notre position en tant que suzerains bienveillants, plaçant les probabilités en faveur des microbes.

Paradis des nutriments

«Il semble que la bactérie et nous-mêmes ayons un picotement naturel», a déclaré Lawrence A. David, professeur adjoint de génétique moléculaire et de microbiologie à la Duke University School of Medicine. "D'une certaine manière, il n'est pas surprenant que nous, l'hôte, devrions détenir davantage de cartes."

Par gramme, il y a plus de bactéries résidant dans l'intestin que dans n'importe quel autre écosystème du monde.

Cependant, David affirme que la vision dominante du microbiome, dans les intestins en particulier, est celle d'un paradis riche en nutriments «où abondent les aliments et les ressources, comme la chocolaterie de Willy Wonka». Par gramme, il y a plus de bactéries dans le intestin que dans tout autre écosystème du monde.

Au total, ces microbes intestinaux pèsent environ trois livres chez l’homme, environ autant que le foie ou le cerveau. Il n’est donc pas surprenant que de nombreux scientifiques pensent que ces microbes sont si nombreux parce que leur intestin est un environnement particulièrement hospitalier.

Mais récemment, certains chercheurs ont remis en question cette théorie, notamment Aspen Reese, un doctorant du laboratoire de David qui est récemment devenu chercheur principal à l'Université Harvard.

Toutes sortes de merde

En tant qu'écologiste de formation, Reese a compris que pratiquement tous les autres écosystèmes de la planète comportent des membres en concurrence pour les ressources. Pourquoi le tube digestif serait-il différent? Des éléments nutritifs tels que l'azote ou le phosphore contraignent souvent les bactéries dans les cours d'eau ou les lacs. Reese se demandait si l'azote était également une ressource limitée dans l'intestin.

Elle a décidé de mesurer les niveaux d'azote dans le microbiome intestinal. Parce que les microbes intestinaux vivent dans la merde, cela impliquait de prélever des échantillons de selles. Avec l'aide de collègues, notamment Rob Pringle de l'Université de Princeton, Reese a réussi à se procurer des selles auprès de différents types de mammifères appartenant à 30, notamment des zèbres sauvages, des girafes et des éléphants du Kenya; moutons, bovins et chevaux domestiques du New Jersey; et les humains de la Caroline du Nord.

Elle broya les échantillons et compta le nombre d'atomes d'azote et de carbone disponibles pour les microbes.

"Les bactéries sont des organismes individuels, essayant juste de s'en sortir - et il n'y a que trop de nourriture à distribuer."

Reese a découvert que les microbes dans l'intestin humain n'avaient accès à une moyenne que d'un atome d'azote pour dix atomes de carbone, alors que la plupart des microbes libres ont un régime alimentaire composé d'un atome d'azote pour quatre carbones.

Pour vérifier que les niveaux d'azote pouvaient effectivement contrôler le microbiome, Reese a également nourri des souris avec un régime alimentaire riche en protéines, contenant naturellement beaucoup d'azote. Lorsqu'elle a augmenté la quantité de protéines, le nombre de bactéries dans l'intestin des souris a été multiplié par dix.

J'essaie juste de me débrouiller

De plus, lorsqu'elle injectait de l'azote dans le sang des souris, une partie de cet azote se retrouvait dans les bactéries intestinales, suggérant que l'hôte pouvait sécréter de l'azote à travers les cellules qui tapissent son intestin pour sauver les microbes de la famine. Les résultats apparaissent dans Nature de microbiologie.

«Nos résultats corroborent l'idée selon laquelle nous avons mis au point un moyen de garder nos bactéries en laisse en les laissant affamés d'azote», déclare David. «Cela explique également pourquoi le régime occidental pourrait être mauvais pour nous. Lorsque les gens mangent trop de protéines, l'hôte ne peut plus absorber cet azote dans l'intestin grêle. Une plus grande partie de cet azote finit par atteindre le gros intestin, éliminant ainsi notre capacité de contrôler nos communautés microbiennes. "

La situation est analogue à ce que les écologistes appellent l'eutrophisation, un phénomène provoqué par le déversement d'engrais dans des étangs ou des lacs, augmentant les concentrations d'azote ou de phosphore de l'eau et stimulant la croissance excessive d'algues ou la prolifération d'algues.

«Il est peut-être plus facile d’imaginer que l’intestin est moins« rouge de dent et de griffe »que d’autres parties de la nature, car le microbiote peut être tellement bénéfique pour les humains», déclare Reese, jeune boursier de la Harvard Society of Fellows. . "Mais les bactéries sont des organismes individuels, essayant juste de s'en sortir - et il n'y a que trop de nourriture à distribuer."

Quel est le bon numéro?

Si la théorie veut que les hôtes humains perdent le contrôle de nos sous-jacents microbiens, il pourrait sembler que l'utilisation d'antibiotiques pour éliminer des populations entières de microbes serait un excellent moyen de leur montrer qui est le patron. Mais une autre étude de Reese et David indique que cette tactique serait peu judicieuse.

L’équipe a administré aux souris 10 un traitement de cinq jours aux antibiotiques par voie orale et analysé leurs échantillons de selles quotidiennement. Leurs conclusions, publiées en juin dans eLife, a montré que de nombreuses sources d’énergie utilisées par les microbes - comme les produits chimiques nitrate ou sulfate - ont commencé à s’accumuler au fur et à mesure de l’épuisement des microbes.

«Nous ne savons pas vraiment quel est le« bon »nombre de bactéries dans l'intestin. Certes, zéro, c'est trop peu, et ne contenir que des bactéries, ce serait trop. ”

Peu de temps après la fin du traitement aux antibiotiques, l'environnement chimique dans l'intestin des souris est revenu au statu quo et les microbes ont recommencé à prospérer.

«Nous ne savons pas vraiment quel est le« bon »nombre de bactéries dans l'intestin», explique Reese. "Certainement zéro est trop peu, et être plein de bactéries serait trop."

David ajoute une mise en garde selon laquelle beaucoup des plus de mille espèces de bactéries intestinales éliminées par les antibiotiques ne reviendront probablement jamais. Au cours de leurs expériences, son équipe a découvert que la seule façon pour ces microbes de retrouver leur chemin dans le ventre des souris était de les laisser faire ce qu’ils font normalement: manger les selles de l’autre. «Les gens ne voudront probablement pas faire ça», dit-il.

De nombreuses études ont montré qu'après le traitement antibiotique, les microbiomes des personnes peuvent être altérés pendant des mois, voire des années. Cette modification peut créer un terrain favorable pour les agents pathogènes.

«Normalement, les agents pathogènes vont avoir du mal à coloniser l’intestin», explique David. «Il y a des milliards d'autres bactéries à battre 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 comme C. difficile la colite ont un chemin plus clair. "

David et son équipe étudient comment nos choix alimentaires, y compris les prébiotiques et les probiotiques, peuvent maintenir notre relation avec notre microbiome et, finalement, notre santé.

«Au cours de l'histoire de l'évolution, nos corps ont eu l'occasion de tout comprendre et de construire des systèmes pour contrôler le microbiote», explique Reese. "Mais en tant que chercheurs vivant dans l'ère moderne, je pense que nous essayons toujours de déterminer quelle est la juste valeur entre les deux et comment nous y maintenir."

La National Science Foundation, la Fondation Hartwell, la Fondation Alfred P. Sloan, le programme Searle Scholars, le Conseil européen de la recherche et le Fonds scientifique autrichien ont soutenu les travaux.

La source: Duke University

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