Des chercheurs de l’Université du Nouveau-Mexique ont identifié la présence de bactéries dans le cerveau sain de poissons. Comprendre ce lien entre les bactéries et le cerveau des animaux pourrait avoir des implications futures pour l’étude de la maladie d’Alzheimer.
Le professeur Irene Salinas de l’UNM étudie depuis longtemps le système immunitaire des muqueuses chez les animaux vertébrés. Son laboratoire, qui travaille principalement avec la truite arc-en-ciel, étudie les interactions entre les systèmes immunitaire et nerveux, un domaine appelé neuroimmunologie. Elle se concentre sur les interactions hôte-microbiote, autrement dit sur la manière dont les microbes qui vivent en symbiose avec les animaux modulent les fonctions nerveuses et immunitaires.
Graphique réalisé par Thalia Stallings, étudiante de premier cycle.
L’idée des microbiomes internes est controversée car chez les humains, on pense que les bactéries ne pénètrent dans notre corps que lorsque nous sommes malades. Cependant, l’équipe a pensé que les poissons pourraient être différents : ils pourraient permettre aux bactéries de pénétrer dans leur corps sans provoquer de maladie. Cela a donné naissance à l’hypothèse selon laquelle les poissons pourraient également avoir des bactéries dans leur cerveau, même s’ils sont en parfaite santé.
“Notre hypothèse initiale était que nous pourrions trouver des bactéries dans la partie du cerveau appelée bulbe olfactif, qui est la seule partie du cerveau connectée au nez”, a déclaré Salinas. « Cependant, nous ne nous attendions pas à voir des bactéries dans d’autres parties du cerveau. En fait, le bulbe olfactif était la région où la charge bactérienne était la plus faible dans le cerveau.
Leur étude, «Un microbiome cérébral chez les salmonidés à l’homéostasie,» publié récemment dans Science Advances, décrit en détail cette communauté bactérienne vivante dans le cerveau de salmonidés en bonne santé. Les bactéries cérébrales des salmonidés sains sont présentes à une densité similaire à celle de la rate et, comme prévu, beaucoup plus faible dans l’intestin. Alors, d’où proviennent les communautés bactériennes du cerveau ? Grâce à des analyses informatiques, l’équipe a déterminé que plus de 50 pour cent de la diversité cérébrale peut être attribuée aux communautés bactériennes intestinales et sanguines. Puisque le sang circule constamment dans le cerveau, il n’est pas surprenant que les bactéries utilisent le sang comme moyen de transport pour atteindre le cerveau du poisson.
Dans l’étude, les auteurs ont pu visualiser des bactéries en utilisant la microscopie à fluorescence. Il est intéressant de noter que certains d’entre eux ont été observés traversant la barrière hémato-encéphalique. Cela conforte les prédictions selon lesquelles le sang est probablement une source très importante de bactéries atteignant le cerveau. Cela suggère également que les bactéries cérébrales peuvent être régulièrement reconstituées à partir de sources sanguines à l’état d’équilibre.
Même si les premières expériences ont détecté de l’ADN bactérien dans le cerveau de la truite, il était essentiel de montrer que ces bactéries sont vivantes. Grâce à la culturomique, qui vise à tester autant de conditions de croissance que possible, Amir Mani a obtenu plus de 50 isolats bactériens identiques provenant de cerveaux de truites en bonne santé dans le cadre de l’étude. Cette biobanque bactérienne, conservée dans un congélateur du laboratoire de Salinas, représente une ressource inestimable pour tout chercheur souhaitant approfondir les fonctions de ces isolats.
“Nous avons déployé beaucoup d’efforts pour optimiser cela afin de travailler sur le sang et les tissus microbiens afin d’étudier cette découverte”, a déclaré Mani. « Nous avons passé près de deux ans à optimiser les méthodes utilisées dans l’étude. Nous espérons donc que ce travail aidera l’ensemble du domaine dans les futures enquêtes basées sur notre travail de base.
Pour étayer leurs découvertes sur la truite arc-en-ciel de laboratoire, l’équipe de Salinas a cherché à échantillonner plusieurs autres espèces de salmonidés provenant de nombreux endroits différents à travers le monde, notamment la truite Gila du Nouveau-Mexique, le saumon chinook de l’Oregon dans son habitat naturel, le saumon atlantique de Norvège et la truite arc-en-ciel. de la République tchèque. Dans tous les cas, des bactéries ont été trouvées dans le cerveau de ces poissons sains, confirmant leur découverte.
Malgré les résultats encourageants obtenus chez les salmonidés, les chercheurs ne savent toujours pas si les microbiomes cérébraux sont présents à l’homéostasie chez d’autres poissons, d’autres vertébrés ou chez les humains.
“Beaucoup d’autres ont essayé de prétendre que les cerveaux humains malades contiennent des bactéries”, a déclaré Mani. “Et cela a été une véritable controverse dans le domaine de la maladie d’Alzheimer car de nombreux articles ont montré que les autopsies cérébrales des patients atteints de la maladie d’Alzheimer contenaient certaines séries de bactéries dans leur cerveau.”
Cependant, les études utilisant des autopsies de cerveau humain sont très difficiles à contrôler et il est donc impossible d’exclure des contaminations lors du prélèvement d’échantillons ou dues à des modifications post-mortem. Les chercheurs ont pris toutes les précautions nécessaires pour s’assurer que les bactéries qu’ils récupéraient du cerveau du poisson se trouvaient bien dans le cerveau et non dans un artefact de contamination.
“Je pense qu’il y a de nombreuses applications pour la santé humaine, mais il y a aussi beaucoup de questions vraiment intéressantes que nous pouvons poser sur l’importance de ce microbiote cérébral dans le comportement et la physiologie fondamentales des poissons”, a ajouté Salinas.
L’équipe tente actuellement de rechercher des fonds pour soutenir davantage cette ligne de travail et est également ravie de collaborer avec d’autres chercheurs pour continuer à répondre aux questions sur les microbiomes cérébraux.
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