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Vous le voyez tous les jours dans les publicités : des crèmes et des lotions pour réduire les rides, des teintures pour éliminer les cheveux blancs et des remèdes pour réduire les douleurs musculaires et articulaires. Parallèlement à ces changements au niveau de la surface, le vieillissement affecte également la physiologie interne du corps, notamment l'augmentation de l'inflammation dans le cerveau (Czirr & Wyss-Coray, 2012), la dégénérescence de la rétine (Hoh Kam et al, 2010) et la perméabilité de les parois intestinales (Ma et al, 1992). De nombreuses industries sont construites dans le but d'inverser les signes du vieillissement. Mais existe-t-il un moyen de contrer les effets du vieillissement sur le corps à un niveau plus profond que la teinture des cheveux ? Un groupe de scientifiques propose un moyen unique de revenir en arrière sur les conséquences cérébrales liées au vieillissement en utilisant le transfert de microbiote fécal (FMT ; Parker et al., 2022).

La FMT utilise les principes de la parabiose (Voir un article relatif à Knowing Neurons ici!) pour échanger les microbiomes intestinaux, définis comme l'ensemble des bactéries et des micro-organismes vivant dans l'intestin sain (Sommer et al, 2013), entre les souris âgées et les jeunes souris. Afin de tester leur hypothèse selon laquelle l'utilisation de la FMT pour modifier le microbiome intestinal modifie l'inflammation dans le cerveau et le corps, Parker et ses collègues ont utilisé un modèle de souris avec des souris de 3 mois (jeunes souris) et des souris de 24 mois (souris âgées). ). Avant le début de l'expérience, les chercheurs ont d'abord collecté des matières fécales pour établir la ligne de base des microbiomes de souris jeunes et âgées. Ensuite, les souris ont reçu des antibiotiques pendant trois jours pour réduire les bactéries présentes dans leurs intestins. Après le traitement antibiotique, les chercheurs ont prélevé un autre échantillon fécal. Après ces étapes initiales, deux cycles de FMT ont été effectués, où des matières fécales liquéfiées ont été administrées par voie nasale et les souris ont été placées dans des cages contenant des matières fécales en fonction de leur groupe expérimental. Les groupes expérimentaux de cette étude étaient des souris âgées recevant du FMT de jeunes souris et des jeunes souris recevant du FMT de souris âgées, tandis que les groupes témoins étaient des jeunes souris recevant du FMT d'autres jeunes souris ou une solution de contrôle non fécale (appelée jeunes souris témoins) et souris âgées recevant du FMT d'autres souris âgées ou d'une solution témoin non fécale (appelées souris témoins âgées). Après FMT, les matières fécales ont été recueillies cinq jours et deux semaines plus tard. Cette conception expérimentale a permis aux chercheurs d'étudier comment l'âge du microbiome intestinal affecte les processus dans le cerveau, la rétine et les intestins.

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Résumé graphique de Parker et al., 2022

… infuser une souris âgée avec un jeune microbiome annule la réponse immunitaire observée avec l'âge.

Les chercheurs ont d'abord étudié comment la FMT affecte la réponse inflammatoire de la microglie, les cellules immunitaires résidentes du cerveau, dans le cortex et le corps calleux (un énorme faisceau de neurones qui permet aux deux côtés du cerveau de communiquer entre eux) (Heneka et al, 2019 ; Erny et al, 2015). Les souris témoins âgées avaient plus de microglie activée que les jeunes souris témoins, ce qui reflète le processus de vieillissement normal. Cependant, les souris âgées avec de jeunes microbiomes avaient beaucoup moins d'activation de la microglie que les souris témoins âgées. Étonnamment, la réponse de la microglie était assez similaire à celle observée chez les jeunes souris témoins. Ce même schéma a également été montré dans la direction opposée, car les jeunes souris avec des microbiomes âgés avaient beaucoup plus d'activation de la microglie que les jeunes souris témoins, similaires aux niveaux d'activation observés chez les souris témoins âgées. Cela montre que l'âge du microbiome influence la réponse immunitaire dans le cerveau et que l'infusion d'un jeune microbiome à une souris âgée annule la réponse immunitaire observée avec l'âge. De même, donner à une jeune souris un microbiome âgé accélère l'effet de l'âge sur les cellules immunitaires du cerveau.

…le microbiome a un impact sur les processus liés à l'âge dans la rétine…

En plus d'examiner le cerveau, les chercheurs ont également exploré comment l'âge du microbiome intestinal affecte la rétine. En général, il a été démontré que par rapport aux jeunes souris, les souris âgées présentaient une inflammation accrue de la rétine. Cependant, après FMT, les souris âgées avec de jeunes microbiomes présentaient des niveaux d'inflammation rétinienne similaires à ceux des jeunes souris témoins. Conformément aux découvertes dans le cerveau, le contraire était également vrai. Les jeunes souris avec des microbiomes âgés avaient une inflammation rétinienne qui ressemblait à des souris témoins âgées. Le microbiome intestinal affecte également une autre partie du système visuel : la capacité des photorécepteurs à se régénérer dans la rétine à l'aide de la protéine RPE65, dont la production est également connue pour diminuer avec l'âge (Cai et al, 2009). Chez les souris âgées avec de jeunes microbiomes, il y avait une quantité accrue de la protéine RPE65 par rapport aux souris témoins âgées. En fait, ces niveaux de protéines étaient similaires aux niveaux chez les jeunes souris. De plus, les jeunes souris avec des microbiomes âgés avaient beaucoup moins de RPE65 que les jeunes souris témoins, avec des niveaux de protéines comparables aux niveaux observés chez les souris âgées. Dans l'ensemble, cela montre que le microbiome a un impact sur les processus liés à l'âge dans la rétine, les jeunes microbiomes inversant et les microbiomes âgés accélérant les processus associés au vieillissement.


graphique d'abonnement intérieur


Autre organe important, les intestins ne sont pas non plus épargnés par les effets du vieillissement : la couche cellulaire qui forme la paroi des intestins devient perméable avec le temps (Cui et al, 2019 ; Thevaranjan et al, 2017). Au cours du vieillissement, la stabilité de la paroi intestinale diminue et devient plus perméable, ce qui permet aux bactéries de s'infiltrer dans la périphérie, ce qui augmente l'inflammation globale (Cui et al, 2019 ; Thevaranjan et al, 2017). Dans cette étude, les chercheurs ont montré que l'âge du microbiome affecte la stabilité des parois intestinales. Chez les souris âgées avec un microbiome jeune, les intestins étaient moins perméables que les souris témoins âgées. En fait, la perméabilité intestinale chez les souris âgées avec un jeune microbiome était similaire à la perméabilité observée chez les jeunes souris. Les souris âgées avec de jeunes microbiomes présentaient également des niveaux d'inflammation et des signes de bactéries dans le sang similaires à ceux des jeunes souris. Une fois de plus, les intestins de jeunes souris avec des microbiomes âgés se sont comportés de la même manière que les souris âgées avec des microbiomes âgés en ayant un intestin plus perméable et plus d'inflammation que les jeunes souris avec de jeunes microbiomes. Ces résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle les microbiomes âgés contribuent à l'augmentation de la perméabilité intestinale, ce qui facilite une augmentation de l'inflammation en permettant aux bactéries de s'infiltrer dans la circulation sanguine. Il est important de noter que l'introduction d'un jeune microbiome par FMT inverse ces effets liés à l'âge.

… L'âge du microbiome intestinal a un impact sur les fonctions du cerveau, de la rétine et de l'intestin.

Les résultats de l'étude montrent que l'âge du microbiome intestinal a un impact sur les fonctions du cerveau, de la rétine et de l'intestin. Mais en quoi les microbiomes jeunes et âgés diffèrent-ils les uns des autres ? Pour répondre à cette question, les chercheurs ont séquencé l'ADN du microbiome trouvé dans les échantillons fécaux collectés au cours de l'expérience. Le microbiome jeune et âgé avait déjà des constitutions génétiques différentes avant l'apparition de la FMT, mais la FMT a considérablement modifié la composition génétique des deux microbiomes. Les jeunes souris avec des microbiomes âgés avaient une composition très similaire à celle des souris témoins âgées, tandis que la composition génétique des souris âgées avec de jeunes microbiomes était différente de celle des souris témoins âgées et différait également des jeunes souris avec de jeunes microbiomes – elles se situaient quelque part entre les deux. Les souris témoins âgées et les jeunes souris avec des microbiomes âgés avaient des bactéries principalement du Oscillibactérie et Prevotella genre, Firmicutes phylum, et Lactobacillus johnsonii espèces, tandis que les jeunes souris témoins et les souris âgées avec de jeunes microbiomes avaient des bactéries principalement du Bifidobacterium, Ackermansie, Parabactéroïdes, Clostridiumet Entérocoque groupes. En étudiant la cause potentielle de ces changements liés à l'âge, les chercheurs ont découvert que les voies impliquées dans la production de lipides et de vitamines (qui reposent sur des métabolites produits par des bactéries) différaient entre les microbiomes âgés et jeunes. Il y a un inconvénient à cette observation - les changements dans l'abondance de différents types de bactéries et leur fonction potentielle dans l'intestin n'ont pas duré longtemps, car il n'y avait pas de grandes différences entre la composition du microbiome deux semaines après la FMT.

Dans l'ensemble, cette étude a montré que le microbiome intestinal influence les processus liés à l'âge dans le cerveau, les yeux et les intestins. Les microbiomes âgés, indépendamment de l'âge de la souris receveuse, ont entraîné plus d'inflammation dans le cerveau, la rétine et les intestins, moins de potentiel de régénération dans les photorécepteurs de la rétine et plus de bactéries s'échappant des intestins. D'autre part, l'introduction de jeunes microbiomes chez des souris âgées a inversé ces effets du vieillissement. Cela peut être dû aux différences dans la composition bactérienne des microbiomes âgés et jeunes, et à l'effet que ces altérations peuvent avoir sur les voies responsables de la production de lipides et de vitamines. Une question qui n'a pas été abordée dans cette étude était de savoir comment l'âge du microbiome affecte les performances cognitives, car ni les souris témoins ni les souris FMT ne se sont comportées différemment dans les tests de mémoire comportementale. Les recherches futures devraient également se concentrer sur cette question, car la cognition et la mémoire sont connues pour diminuer avec l'âge, et la compréhension du rôle du microbiome dans le déclin cognitif lié à l'âge pourrait fournir des informations importantes sur les fondements biologiques possibles. Une autre direction que les futures questions de recherche devraient poursuivre serait l'impact de l'alimentation sur la composition du microbiome intestinal. Des études antérieures ont montré que différents régimes modifient les types de microbes dans l'intestin à la fois à court terme (David et al., 2014) et à long terme (Wu et al., 2011). Si des changements de régime alimentaire peuvent modifier la composition du microbiote intestinal, que se passerait-il si cela pouvait également réduire ces signes de vieillissement dans le cerveau, la rétine et les intestins ?

Si des changements de régime alimentaire peuvent modifier la composition du microbiote intestinal, que se passerait-il si cela pouvait également réduire ces signes de vieillissement dans le cerveau, la rétine et les intestins ?

À propos des auteurs

Écrit par Houx Korthas, Illustré par Federica Raguseo, Édité par Johanna Pop, Sarah Wadeet Lauren Wagner

Bibliographie

Cai, X., Conley, SM et Naash, MI (2009). RPE65 : rôle dans le cycle visuel, la maladie rétinienne humaine et la thérapie génique. Génétique ophtalmique, 30(2), 57-62. https://doi.org/10.1080/13816810802626399

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Erny, D., Hrab? de Angelis, AL, Jaitin, D., Wieghofer, P., Staszewski, O., David, E., Keren-Shaul, H., Mahlakoiv, T., Jakobshagen, K., Buch, T., Schwierzeck, V ., Utermöhlen, O., Chun, E., Garrett, WS, McCoy, KD, Diefenbach, A., Staeheli, P., Stecher, B., Amit, I. et Prinz, M. (2015). Le microbiote hôte contrôle en permanence la maturation et la fonction des microglies dans le SNC. Nature Neuroscience, 18(7), 965-977. https://doi.org/10.1038/nn.4030

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Hoh Kam, J., Lenassi, E., & Jeffery, G. (2010). Visualisation des yeux vieillissants : divers sites d'accumulation de bêta-amyloïde dans la rétine de souris vieillissante et la régulation à la hausse des macrophages. PloS One, 5(10), EX13127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127

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Parker, A., Romano, S., Ansorge, R., Aboelnour, A., Le Gall, G., Savva, GM, Pontifex, MG, Telatin, A., Baker, D., Jones, E., Vauzour , D., Rudder, S., Blackshaw, LA, Jeffery, G., & Carding, SR (2022). Le transfert de microbiote fécal entre les souris jeunes et âgées inverse les caractéristiques du vieillissement de l'intestin, des yeux et du cerveau. Microbiome, 10(1), 68.
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Thevaranjan, N., Puchta, A., Schulz, C., Naidoo, A., Szamosi, JC, Verschoor, CP, Loukov, D., Schenck, LP, Jury, J., Foley, KP, Schertzer, JD, Larché, MJ, Davidson, DJ, Verdú, EF, Surette, MG, & Bowdish, DME (2017). La dysbiose microbienne associée à l'âge favorise la perméabilité intestinale, l'inflammation systémique et le dysfonctionnement des macrophages. Hôte de cellule et microbe, 21(4), 455-466.e4. https://doi.org/10.1016/j.chom.2017.03.002

Wu, GD, Chen, J., Hoffmann, C., Bittinger, K., Chen, YY, Keilbaugh, SA, Bewtra, M., Knights, D., Walters, WA, Knight, R., Sinha, R. , E. Gilroy, K. Gupta, R. Baldassano, L. Nessel, H. Li, FD Bushman et JD Lewis (2011). Relier les habitudes alimentaires à long terme aux entérotypes microbiens intestinaux. Sciences (New York, NY), 334(6052), 105-108. https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344

Cet article a paru sur Connaissant les neurones