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Notre intestin abrite l’une des plus fortes densités de microbes, ou organismes microscopiques, que l’on puisse trouver sur Terre. Ensemble, ces microbes forment ce qu’on appelle le microbiome, jouent un rôle considérable pour notre bien-être, et exercent un impact global, notamment sur le métabolisme, la physiologie, la nutrition et notre système immunitaire. À vrai dire, toute modification du microbiome de l’intestin peut avoir des conséquences importantes sur notre santé générale.
«Le microbiome intestinal est façonné et régulé par de multiples facteurs, en particulier par notre composition génomique, par la niche intestinale locale et par la nutrition», explique Eran Elinav, professeur d’immunologie à l’Institut Weizmann des sciences, en Israël, et directeur de la division Cancer et microbiome du Centre allemand de recherche sur le cancer (DKFZ). «Des recherches récentes indiquent qu’une perturbation du microbiome intestinal peut entraîner des pathologies telles que l’obésité, le diabète, les maladies inflammatoires de l’intestin et la maladie de Crohn, voire le cancer.»
Grâce au projet META-BIOME, financé par l’UE et soutenu par le Conseil européen de la recherche (CER), Eran Elinav et son laboratoire s’efforcent de mieux comprendre ces perturbations. «Notre objectif consiste à comprendre ce qui pousse notre microbiome à mal communiquer avec le reste de notre organisme», ajoute-t-il. «Ce faisant, nous espérons ouvrir la voie à de nouveaux traitements ciblant le microbiome, qui pourraient mieux le réguler et, au final, prévenir le développement de maladies chroniques.»
Une question de mauvaise communication
Cette étude est axée sur un récepteur qui joue un rôle central dans la régulation de la composition du microbiome intestinal: l’inflammasome NLRP6. Au cours de recherches antérieures, le laboratoire d’Eran Elinav a utilisé des souris pour démontrer que lorsque ce récepteur est absent, les communications entre le microbiome et l’hôte sont perturbées. «Ce problème de communication modifie la composition du microbiome, affecte sa capacité à fonctionner correctement et induit une grande variété de maladies», fait remarquer Eran Elinav.
Dans le cadre du projet META-BIOME, les chercheurs sont allés au-delà de ces résultats en examinant les causes de cette mauvaise communication. «Nous avons découvert que les bactéries commensales, autrement dit les bonnes bactéries apportant des nutriments essentiels, libèrent de petites molécules qui sont détectées par le NLRP6 et transmises à l’hôte», indique Eran Elinav.
L’hôte utilise ces informations pour s’assurer que les microbes reçoivent tout ce dont ils ont besoin, tout en prenant des mesures pour que d’autres microbes n’entrent pas en concurrence avec ces précieuses bactéries commensales. «Cela se traduit par un intestin sain qui fonctionne bien», ajoute Eran Elinav. «Cependant, lorsque le récepteur NLRP6 est absent, ces informations importantes ne sont pas correctement transmises, et c’est là que les problèmes commencent à se développer.»
Un grand bond conceptuel
Malgré le caractère absolument révolutionnaire de cette découverte, qui constitue l’un des tout premiers exemples d’un mécanisme moléculaire capable d’expliquer les forces à l’origine d’une perturbation du microbiome intestinal, les chercheurs ne se sont pas arrêtés là. Ils sont allés plus loin et ont découvert qu’un microbiome altéré ne se contente pas d’accroître le risque de maladie chez la souris concernée: il peut également être transféré à des souris qui ne présentent aucune carence au niveau de ce récepteur.
Pour mettre en évidence ce transfert phénotypique fascinant mais peu étudié, Eran Elinav et son équipe ont exploité le fait que les souris en captivité affichent un comportement «coprophage», c’est-à-dire une tendance à manger les excréments des autres. C’est grâce à cette caractéristique que le microbiome et les traits qu’il régule sont transférés entre les souris. Eran Elinav précise que le microbiome peut également être transféré à des souris exemptes de germes, c’est-à-dire à des souris placées dans des isolateurs stériles spécialisés, dépourvues de tout microbiome aussi bien interne qu’externe à leur organisme.
Une fois le microbiome déficient transféré, les microbes sécrètent de petites molécules qui suppriment le récepteur NLRP6 chez le receveur génétiquement intact. Cela simule alors un état fonctionnel de déficience en NLRP6 chez leur nouvel hôte, ce qui permet au microbiome défectueux de supplanter les microorganismes commensaux sains et de rendre la souris plus vulnérable aux maladies.
«Bien que des recherches supplémentaires s’avèrent nécessaires, cette découverte suggère que, dans certains cas, des maladies a priori non transmissibles telles que l’obésité et le diabète pourraient être transmises d’un individu à l’autre par le biais de leur microbiome», explique Eran Elinav.
Selon Eran Elinav, cette découverte constitue un changement radical dans notre compréhension de la biologie. «Le projet META-BIOME marque un véritable bond conceptuel dans notre compréhension de la relation qui unit notre corps et nos microbes», conclut-il. «En connaissant la façon dont ces microbes communiquent avec notre corps, et les facteurs susceptibles de rompre ces communications, nous pouvons désormais commencer à nous pencher sur toute la palette de maladies causées par un dysfonctionnement du microbiome.»