Recherche sur le microbiome et application aux maladies

"Le microbiote intestinal forme des relations complexes avec l'organisme hôte, modulant de larges aspects de la physiologie de l'hôte, y compris le métabolisme et la neurobiologie. Souvent, les liens entre le microbiote intestinal et la physiologie de l'hôte sont plus faciles à déchiffrer par la présence ou l'absence de vastes secteurs de la communauté microbienne, mais dans certains cas, des caractéristiques microbiennes et/ou des taxons spécifiques jouent un rôle important dans la biologie de l'hôte."

Lynch, J.B., Gonzalez, E.L., Choy, K. et al.
Gut microbiota Turicibacter strains differentially modify bile acids and host lipids. Nat Commun 14, 3669 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-39403-7 Disponible sous CC BY 4.0

L'équilibre énergétique humain est un facteur crucial pour le maintien de la santé et du bien-être. Il s'agit de l'équilibre entre l'apport énergétique (calories consommées), la dépense énergétique (calories brûlées par les processus métaboliques) et la production d'énergie (énergie excrétée par les selles et l'urine à partir des aliments non digérés). Le maintien d'un équilibre énergétique sain est essentiel pour divers aspects de la santé, notamment la gestion du poids, la santé cardiovasculaire et la fonction immunitaire. Le microbiome intestinal apparaît comme un modulateur clé de l'équilibre énergétique humain. Malgré ces connaissances, les études réalisées à ce jour manquent d'une évaluation quantitative complète de la contribution du microbiome intestinal à l'ensemble de l'équation de l'équilibre énergétique. La connaissance des facteurs modifiables du microbiome pourrait aider à gérer les conditions liées à l'équilibre énergétique. Pour combler cette lacune, cette étude a utilisé une approche multi-omique pour établir le profil d'échantillons fécaux et de sérums provenant d'individus placés dans un service métabolique. Les résultats de cette étude révèlent l'intersection complexe des facteurs hôte-alimentation-microbiome intestinal qui modulent l'équilibre énergétique et, éventuellement, la santé humaine.

Le groupe de recherche a utilisé le panel ciblé d'acides gras à chaîne courte de Metabolonpour établir le profil d'échantillons fécaux et sériques d'individus soumis à un régime alimentaire occidental (WD) ou à un régime amélioré par le microbiome (MBD)^.1 En utilisant les résultats de la technologie de Metabolon, les chercheurs ont pu mieux comprendre la relation entre le microbiome intestinal et l'équilibre énergétique humain.

Cette équipe de recherche a mené une étude alimentaire contrôlée pour détecter les changements de l'équilibre énergétique en réponse à l'intervention alimentaire. Ils ont utilisé un MBD, un régime conçu pour nourrir et moduler le microbiome intestinal du côlon. Ils ont constaté que, par rapport au régime WD, le régime MBD augmentait la production quotidienne d'énergie fécale constituée d'aliments non digérés. Par conséquent, le MBD a entraîné une diminution significative de l'énergie métabolisable de l'hôte par rapport au WD, réduisant ainsi l'énergie disponible pour l'hôte.

Figure 1. Les réserves d'énergie de l'hôte et la dépense énergétique en réponse aux interactions entre l'alimentation et le microbiome intestinal.

a-c Changements de poids, de masse grasse et de masse maigre entre le régime WD et le régime MBD ; n= 16 par régime. d Dépense énergétique (taux métabolique du sommeil extrapolé à 24 heures) ; e, f Temps de transit colique et pH colique médian ; n= 17 par régime pour tous les panneaux. Les valeurs P proviennent de modèles de régression linéaire à effets mixtes et indiquent un effet statistiquement significatif de l'alimentation sur chaque critère d'évaluation. Les données sources sont fournies dans un fichier Source Data.

Ensuite, ils ont évalué le phénotype microbien associé à l'équilibre énergétique de l'hôte. Le séquençage de l'ARNr 16S du microbiome intestinal des participants a révélé que le MDB modifiait la composition du microbiome, en augmentant l'abondance des bactéries productrices d'acides gras saturés. Ils ont constaté qu'une augmentation de la teneur en AGCS dans les selles et dans le sérum, y compris l'acide acétique, l'acide propionique et l'acide butyrique, était parallèle aux changements de la composition microbienne induits par le régime alimentaire. Inversement, le WD a affamé les microbes intestinaux parce que l'hôte avait digéré et absorbé plus d'énergie métabolisable dans le tractus gastro-intestinal. Les modifications du microbiome dues au MBD se sont accompagnées d'un changement modeste du poids et de la composition corporelle et de changements significatifs dans le système entéroendocrinien de l'hôte.

Cette étude a intégré la métabolomique et le profilage du microbiome intestinal pour comprendre comment le microbiome intestinal module l'équilibre énergétique. Metabolon a permis d'élucider l'interaction complexe entre l'hôte, l'alimentation et le microbiome qui module l'équilibre énergétique chez l'homme. L'équipe de recherche a découvert que le microbiome intestinal peut servir de cible pour la médecine personnalisée. Dans ce cas, l'optimisation de la production de SCFA par l'alimentation pourrait favoriser un équilibre énergétique favorable et améliorer l'état de santé général.

Corbin, K.D., Carnero, E.A., Dirks, B. et al. Host-diet-gut microbiome interactions influence human energy balance : a randomized clinical trial. Nat Commun 14, 3161 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38778-x

Metabolon a largement contribué à des publications allant de la recherche fondamentale aux essais cliniques.