Interaction entre le microbiote intestinal et les cellules endocrines coliques régule le métabolisme de l'hôte

Interaction entre le microbiote intestinal et les cellules entéroendocrines du côlon pour réguler le métabolisme de l’hôte

Contexte de la recherche

L’obésité est un problème de santé majeur au 21ème siècle et un facteur important dans de nombreuses conséquences néfastes pour la santé comme le diabète, les maladies du foie gras et les maladies cardiovasculaires. Par conséquent, l’exploration des mécanismes biologiques sous-jacents de l’obésité revêt une importance cruciale. Des recherches récentes ont montré que le microbiote intestinal joue un rôle clé dans la régulation du poids corporel de l’hôte. Cependant, le rôle des cellules entéroendocrines du côlon (EEC, enteroendocrine cells) dans la régulation du métabolisme de l’hôte n’a pas encore été étudié en profondeur. L’équipe de recherche s’est efforcée de révéler les fonctions spécifiques des EEC du côlon dans la régulation du métabolisme et le développement de l’obésité chez l’hôte, dans le but de résoudre cette importante question scientifique.

Source de l’article

Ces résultats de recherche ont été publiés dans Nature Metabolism. Les principaux auteurs incluent Shuai Tan, Jacobo L. Santolaya, Tiffany Freeney Wright, etc., provenant de différentes institutions de recherche telles que l’Université Médicale de Chongqing, le UT Southwestern Medical Center, etc. L’article a été accepté et publié en ligne le 9 avril 2024 et a approfondi la compréhension des relations entre les EEC du côlon et le microbiote intestinal.

Conception et méthodes de recherche

Flux de travail expérimental

L’équipe de recherche a utilisé un modèle murin pour étudier le rôle des EEC du côlon dans la régulation du métabolisme. Les méthodes spécifiques comprenaient :

1. Construction du modèle : en supprimant spécifiquement le gène neurog3 dans le côlon, ils ont construit un modèle de souris dépourvu d’EEC dans le côlon (EECδcol), et ont vérifié la déficience en EEC du côlon par séquençage d’ARN.
2. Études sur l’obésité et le métabolisme : en utilisant différents régimes (riche en graisses et normal), ils ont surveillé et comparé les changements de poids corporel, le pourcentage de masse grasse, les modifications pathologiques du foie et du tissu adipeux, etc. chez les souris EECδcol et les souris de type sauvage à différents âges.
3. Expériences d’apport alimentaire et de bilan énergétique : en utilisant des cages métaboliques, ils ont mesuré la consommation alimentaire des souris, la dépense énergétique, le niveau d’activité et la sortie calorique des selles, etc.
4. Tests de tolérance au glucose : en injectant du glucose et de l’insuline par voie intrapéritonéale, ils ont évalué la tolérance au glucose et la sensibilité à l’insuline des souris.

De plus, l’étude a également exploré le rôle du microbiote intestinal dans l’obésité des souris EECδcol en utilisant des traitements antibiotiques, le co-logement de souris et les transplantations de selles.

Traitement des échantillons et applications techniques

L’étude a utilisé des techniques telles que le séquençage d’ARN, la spectrométrie de masse, la GC-MS pour analyser les échantillons de tissus, de selles et de sang des souris. Des techniques de marquage par anticorps, d’imagerie microscopique, etc. ont également été utilisées pour observer les changements dans les tissus. Pour la dynamique intestinale, des enregistrements des contractions du côlon ex vivo et une cartographie temporo-spatiale ont été effectués pour évaluer l’impact de la déficience en EEC du côlon sur la motilité intestinale.

Résultats de la recherche

1. La déficience en EEC du côlon conduit à l’obésité : les souris EECδcol ont présenté des caractéristiques d’obésité sous régimes normal et riche en graisses, principalement une hypertrophie du tissu adipeux et une stéatose hépatique.
2. Augmentation de la prise alimentaire : les souris EECδcol ont montré une hyperphagie significative, c’est-à-dire une augmentation de la consommation alimentaire, sans changement significatif de la dépense énergétique ou du niveau d’activité.
3. Diminution de la tolérance au glucose : après injection intrapéritonéale de glucose, les souris EECδcol ont montré une réponse nettement réduite en insuline et GLP-1 (glucagon-like peptide-1), suggérant une intolérance au glucose.
4. Rôle du microbiote intestinal : les expériences avec des antibiotiques, des ré-implantations bactériennes et des transplantations de selles ont montré que le microbiote intestinal joue un rôle nécessaire et suffisant dans l’obésité des souris EECδcol. La composition des selles des souris EECδcol a changé, avec une augmentation spécifique du glutamate qui a pu significativement augmenter la prise alimentaire des souris.
5. Dysfonctionnement de la motilité intestinale : les souris EECδcol ont montré une motilité colique désordonnée, suggérant que les EEC du côlon jouent également un rôle important dans la coordination de la motilité intestinale.

Conclusion et signification

Cette étude a démontré le rôle important des EEC du côlon dans la régulation de la prise alimentaire, du poids corporel et du métabolisme de l’hôte. Elle a particulièrement souligné que les EEC du côlon influencent le métabolisme de l’hôte en régulant le microbiote intestinal, avec le glutamate comme molécule clé. Cette découverte non seulement révèle le rôle du côlon dans la régulation du métabolisme de l’hôte, mais ouvre également de nouvelles perspectives pour le traitement de l’obésité - en modulant l’interaction entre les EEC du côlon et leur microbiote, on pourrait contrôler le poids corporel et gérer la santé métabolique.

Points forts de la recherche

1. Découverte d’une voie de régulation métabolique négligée : révélation du mécanisme par lequel les EEC du côlon influencent le métabolisme de l’hôte via le microbiote.
2. Application de techniques expérimentales étendues : utilisation de diverses techniques telles que l’édition génétique, les modèles murins, l’analyse par spectrométrie de masse, les cages métaboliques, etc., apportant une approche complète et rigoureuse.
3. Potentiel de valeur clinique : les résultats fournissent une nouvelle cible moléculaire pour la régulation de l’obésité et des troubles métaboliques associés par le microbiote intestinal, avec un potentiel d’application important.

Informations supplémentaires

L’étude a inclus certaines méthodes innovantes, comme la suppression spécifique du gène neurog3 dans le côlon pour étudier la fonction des EEC du côlon, et la conception d’expériences de contrôle en parallèle pour assurer la fiabilité et la reproductibilité des résultats. L’étude a également souligné les problèmes à résoudre à l’avenir, comme l’exploration des mécanismes détaillés et le développement de méthodes thérapeutiques potentielles. Ce type de recherche contribue de manière importante à la compréhension des mécanismes pathologiques de l’obésité et à l’exploration de stratégies d’intervention clinique correspondantes.