Rapport d’étude sur le Journal de Neuroinflammation : Effet neuro-rééducatif de la transplantation de Prevotella copri dans un modèle murin de lésion cérébrale traumatique

Contexte

Les lésions cérébrales traumatiques (TBI) affectent chaque année plus de 50 millions de personnes dans le monde et sont considérées comme un défi majeur de santé publique. Les dommages secondaires associés aux TBI sont principalement liés à l’inflammation neurogène et à la production excessive d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), conduisant à la neurodégénérescence et à l’inflammation chronique. Bien que des progrès aient été réalisés récemment dans la recherche sur les mécanismes pathologiques et les stratégies thérapeutiques des TBI, des modalités de traitement cliniquement efficaces restent rares. En outre, certaines études suggèrent que les maladies du système nerveux central, y compris les accidents vasculaires cérébraux ischémiques aigus, la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson, peuvent être traitées en modulant le microbiote intestinal.

Des études ont montré que les TBI entraînent une dysbiose intestinale, caractérisée par des changements significatifs dans la quantité et le type de bactéries comme Pseudomonas, Enterococcus, Firmicutes et Proteobacteria. Une étude antérieure par Gu et al. a révélé que les TBI peuvent causer une diminution significative du Prevotella copri (P. copri), et la référence [15] a également trouvé des résultats similaires. P. copri est une bactérie anaérobie Gram-négative, connue pour sa capacité à produire des acides gras à chaîne courte (SCFA) antioxydants. Cependant, il n’y a pas encore eu d’étude approfondie sur la prise en charge des TBI par la modulation de souches bactériennes spécifiques du microbiote intestinal. Par conséquent, cette étude explore l’impact de la transplantation de P. copri sur les TBI et sa relation avec la voie de signalisation Guanosine (Guo)-PI3K/AKT.

Sources de l’étude

Cette étude a été menée par Nina Gu et ses collaborateurs de l’Université médicale de Chongqing, et a été publiée en 2024 dans le Journal of Neuroinflammation. Les auteurs correspondants sont Chongjie Cheng, Xiaochuan Sun et Zhijian Huang, leurs courriels sont respectivement 358187887@qq.com, sunxiaochuan@cqmu.edu.cn et zhijian@cqmu.edu.cn.

Processus de l’étude

Modèle expérimental

Des souris mâles adultes C57BL/6J ont été utilisées, et un modèle de TBI a été établi à l’aide d’un appareil CCI standard (TBI-0310). L’expérience comprend huit grandes étapes :

1. Évaluation temporelle de l’abondance de P. copri : Utilisation de la PCR quantitative (qPCR) pour évaluer l’abondance de P. copri à différents moments avant et après la lésion (1 jour, 3 jours, 7 jours, 14 jours, 21 jours, 28 jours).

2. Évaluation de la fonction neurologique : Les souris ont été aléatoirement divisées en quatre groupes : groupe Sham, groupe TBI, groupe TBI+vecteur, et groupe TBI+P. copri. L’évaluation neurologique s’est faite par le score de gravité neurologique (NSS) et le test de suspension aux câbles. Les capacités d’apprentissage et de mémoire et les comportements anxieux ont été évalués par le test du labyrinthe de Morris et le test en champ ouvert.

3. Évaluation fonctionnelle de l’intestin : Estimation de l’effet de la transplantation de P. copri sur le poids corporel, l’apport alimentaire, la perméabilité intestinale, et la fonction intestinale. Le test de perméabilité à la FITC-dextran et l’imagerie par rayons X du sulfate de baryum ont été utilisés pour évaluer la fonction intestinale.

4. Analyse du microbiote intestinal : Séquençage 16S rDNA (régions V3+V4) pour analyser la composition des communautés bactériennes intestinales.

5. Analyse des métabolites sériques : Analyse des métabolites sériques à l’aide de l’UPLC-QQQ-MS/MS. Les métabolites ont été analysés à l’aide de modèles statistiques OPLS-DA et multivariés.

6. Détection des niveaux de Guo : Les niveaux de Guo dans les côtés lésés du cerveau, le sérum et les fèces ont été détectés par ELISA.

7. Analyse du stress oxydatif et de la barrière hémato-encéphalique (BBB) : Évaluation de la perméabilité de la BBB et de l’apoptose des neurones par surveillance des indicateurs tels que CAT, SOD, et ROS, via Western blot, immunofluorescence et microscopie électronique à transmission.

8. Voie de signalisation PI3K/AKT : Analyse par Western blot des niveaux d’expression de p-PI3K et p-AKT dans les groupes expérimentaux pour évaluer le rôle médiateur de la voie Guo-PI3K/AKT dans l’effet protecteur de P. copri contre les TBI.

Principaux résultats de l’étude

Abondance de P. copri et fonction neurologique

• Abondance de P. copri : L’abondance de P. copri a significativement diminué après la TBI, atteignant un minimum à 7 jours, puis récupérant progressivement sans atteindre les niveaux avant la lésion.
• Évaluation de la fonction neurologique : Le traitement avec P. copri a significativement amélioré les scores NSS, les résultats du test de suspension aux câbles et les comportements anxieux dans le test en champ ouvert chez les souris TBI.

Fonction intestinale

• Poids corporel et apport alimentaire : Après la TBI, le poids corporel et l’apport alimentaire des souris ont diminué de manière significative, avec une récupération progressive après le traitement avec P. copri.
• Perméabilité intestinale et motilité : Les concentrations de FITC et le temps de motilité intestinale ont augmenté de manière significative dans le groupe TBI, alors que le traitement avec P. copri a considérablement amélioré ces changements et restauré l’intégrité de la barrière intestinale et la fonction motrice.

Microbiote intestinal et métabolites

• Analyse par séquençage 16S rDNA : Après traitement avec P. copri, les abondances relatives de Akkermansia, Lactobacillus, et Lachnospiraceae dans le microbiote intestinal des souris ont augmenté, indiquant une reconfiguration du microbiote intestinal.
• Analyse des métabolites sériques : Comparé aux groupes Sham et TBI, les niveaux de Guo dans le sérum des souris du groupe TBI+P. copri ont significativement augmenté.

Stress oxydatif et neuroprotection

• Niveaux de Guo : Les résultats ELISA ont montré que les niveaux de Guo dans les fèces, le sérum et le cerveau ont significativement augmenté après le traitement avec P. copri.
• Stress oxydatif : Le traitement avec P. copri et Guo a significativement augmenté l’activité de la CAT et SOD, réduit les niveaux de ROS et GSSG, et augmenté le ratio GSH/GSSG, indiquant que P. copri pouvait atténuer les dommages oxydatifs causés par la TBI.
• Perméabilité de la BBB : Le traitement avec P. copri et Guo a significativement augmenté l’expression de Occludin et ZO-1, améliorant les dommages causés par la TBI à la BBB.

Apoptose neuronale et voie PI3K/AKT

• Apoptose neuronale : Les neurones positifs TUNEL ont considérablement augmenté chez les souris TBI, tandis que le traitement avec P. copri a réduit ces cellules positives. En parallèle, les résultats Western blot ont montré que P. copri augmentait significativement l’expression de Bcl-2 et diminuait l’expression de Bax.
• Voie de signalisation PI3K/AKT : Le traitement avec P. copri et Guo augmentait significativement l’expression de p-PI3K et p-AKT. L’inhibiteur LY294002 a bloqué cette augmentation et ses effets neuroprotecteurs.

Conclusion

Cette étude démontre pour la première fois que la transplantation de P. copri peut améliorer la fonction gastro-intestinale, reconfigurer le microbiote intestinal, et atténuer les dommages de la BBB et l’apoptose neuronale après une TBI chez la souris. Ces améliorations pourraient être attribuées à la voie de signalisation Guo-dépendante PI3K/AKT. Les résultats de cette étude soutiennent l’importance de P. copri en tant que stratégie potentielle pour le traitement des TBI et soulignent l’importance de l’axe intestin-cerveau dans la rééducation neurologique.