Comment les microbes intestinaux façonnent la santé et combattent les maladies

Dans un article de synthèse publié dans la revue Biomédicamentsles scientifiques ont fourni un aperçu détaillé de la variation interindividuelle du microbiote intestinal et de son association avec l’alimentation et la santé.

Examen: Liens entre alimentation, anaérobies intestinaux, métabolites microbiens et santé. Crédit d’image : POLIGOONE / Shutterstock

Microbiote intestinal humain

Le microbiote intestinal humain fait référence à une collection diversifiée de micro-organismes, notamment des bactéries, des champignons, des archées et des virus. Les organismes anaérobies qui n’ont pas besoin d’oxygène pour leur croissance et leur survie constituent la plus grande biomasse microbienne du gros intestin.

Bien que certains organismes soient dominants et répandus dans l’intestin humain sain, une variation considérable de la composition et de la diversité du microbiote intestinal est couramment observée entre les individus. Le microbiote intestinal produit un certain nombre de métabolites primaires et secondaires qui jouent un rôle crucial dans le maintien de l’homéostasie corporelle, tels que les acides gras à chaîne courte (AGCC).

Le régime alimentaire est considéré comme un facteur important de modulation de la composition et des activités du microbiote intestinal, qui à son tour est associé à des effets positifs et négatifs sur la santé. Un déséquilibre dans la communauté microbienne intestinale, également connu sous le nom de dysbiose intestinale, est connu pour être associé à une gamme de maladies, notamment les maladies métaboliques et le cancer colorectal.

Relation entre alimentation, microbiote intestinal et santé

Les macro et micronutriments alimentaires jouent un rôle important dans la formation de la composition et des fonctions du microbiote intestinal humain. L’effet de l’alimentation sur le microbiote intestinal commence dès la naissance. Chez les bébés allaités, le microbiote intestinal est principalement constitué d’une population bifidobactérienne, nécessaire à l’utilisation des oligosaccharides non digestibles du lait maternel. En revanche, les bébés nourris au lait maternisé présentent une composition plus complexe du microbiote intestinal de type adulte.

L’introduction d’aliments solides chez les nourrissons conduit à l’expansion de populations bactériennes obligatoirement anaérobies capables de métaboliser des polysaccharides plus complexes. L’alimentation modifie la production de métabolites par la communauté microbienne intestinale. Les personnes résidant dans les zones rurales présentent généralement des niveaux plus élevés d’AGCC, probablement en raison d’une consommation plus élevée de fibres alimentaires.

La communauté microbienne intestinale tire son énergie de composés alimentaires qui échappent à la digestion par les enzymes de l’hôte, tels que l’amidon résistant, les polysaccharides non amylacés, les oligosaccharides et les protéines.

L’amidon résistant est le principal polysaccharide alimentaire dégradé par le microbiote intestinal. Les populations bactériennes contenant une structure extracellulaire complexe dégradant l’amidon (amylosome) sont capables de dégrader l’amidon résistant qui ne peut pas être digéré par les enzymes de l’hôte.

Les deuxièmes principaux polysaccharides alimentaires dégradés par le microbiote intestinal sont les polysaccharides non amylacés, tels que la cellulose, la pectine et l’insuline. L’insuline et les oligosaccharides sont principalement utilisés par les organismes anaérobies pour soutenir la croissance. Ces composés sont également utilisés comme prébiotiques pour favoriser la communauté bifidobactérienne.

Concernant les graisses alimentaires, seulement 7% de la quantité ingérée atteint le gros intestin pour l’utilisation du microbiote intestinal. Les graisses alimentaires peuvent influencer la composition du microbiote intestinal de plusieurs façons, par exemple en réduisant la diversité microbienne et en augmentant la sécrétion d’acides biliaires. Les régimes alimentaires contenant des niveaux élevés de graisses saturées sont connus pour altérer le fonctionnement immunitaire, induire une inflammation, perturber l’intégrité de la barrière intestinale et déclencher des maladies systémiques.

Les protéines alimentaires sont dégradées par les protéases et les peptidases dérivées de l’hôte et de la bactérie pour produire des peptides et des acides aminés. Selon l’apport, environ 3 à 18 g de protéines alimentaires atteignent le gros intestin chaque jour pour l’utilisation du microbiote. Les peptides et les acides aminés produits à partir des protéines alimentaires sont soit directement incorporés dans les protéines microbiennes, soit fermentés pour produire de l’énergie pour le microbiote.

La fermentation des acides aminés conduit à la production d’ammoniac, d’AGCC majeurs et d’acides gras à chaîne ramifiée (BCFA), qui sont couramment utilisés comme marqueurs fécaux de la fermentation des protéines. De plus, la désamination bactérienne des acides aminés aromatiques conduit à la production de divers composés phénoliques.

L’augmentation de la consommation d’un régime riche en protéines est connue pour causer de nombreux problèmes de santé, notamment des maladies inflammatoires et certains types de cancers. On a constaté qu’une consommation excessive d’un régime riche en graisses et en protéines augmentait les métabolites toxiques bactériens, qui sont associés à de nombreux problèmes de santé, notamment la migraine, le syndrome d’hypersensibilité, l’encéphalopathie systémique porte et le cancer colorectal.

Relation entre alimentation, microbiote intestinal et système immunitaire

Le système immunitaire joue un rôle majeur dans la médiation de la diaphonie entre l’alimentation, le microbiote intestinal et la santé. La communauté microbienne anaérobie présente dans l’intestin fermente les glucides et les protéines alimentaires pour former des SCFA et de nombreux autres produits de dégradation, qui se lient ensuite aux récepteurs couplés aux protéines G présents sur les cellules épithéliales intestinales ainsi que sur les cellules T régulatrices, conduisant à l’inhibition de l’effecteur T réponse cellulaire.

Le microbiote intestinal fait fermenter les fibres alimentaires pour produire du butyrate SCFA, qui joue un rôle vital dans le maintien des fonctions régulatrices des lymphocytes T. Ces cellules immunitaires augmentent la production de cytokines anti-inflammatoires par les cellules T, nécessaires à l’activation immunitaire contre les antigènes courants dérivés des produits alimentaires et des bactéries commensales.

Les SCFA dérivés du microbiote intestinal augmentent les réponses immunitaires de l’hôte aux agents pathogènes. En particulier, les SCFA empêchent la colonisation des agents pathogènes en augmentant la capacité des macrophages intestinaux à éliminer de manière persistante les agents pathogènes.

Outre les SCFA, d’autres métabolites dérivés du microbiote intestinal peuvent influencer le système immunitaire de l’hôte de plusieurs manières, telles que l’expansion des lymphocytes T régulateurs dans l’intestin grêle et la prévention de l’inflammation intestinale.