Les scientifiques, qui rapportent leurs conclusions dans Biotechnologie naturelle , a créé un ensemble de molécules appelées peptides qui peuvent ralentir la croissance d'espèces moins souhaitables de bactéries intestinales.
Chez les souris qui développent un taux élevé de cholestérol et d'athérosclérose à la suite d'un régime riche en graisses, les peptides ont avantageusement modifié l'équilibre des espèces dans le microbiome intestinal, qui fait référence aux billions de bactéries qui vivent à l'intérieur du système digestif.
Ce changement a réduit les niveaux de cholestérol et a considérablement ralenti l'accumulation de dépôts graisseux dans les artères - des symptômes qui sont les caractéristiques de l'athérosclérose.
L'athérosclérose est la maladie qui entraîne des crises cardiaques et des accidents vasculaires cérébraux, les deux principales causes de décès chez l'homme.
« Il était surprenant pour nous que le simple remodelage du microbiome intestinal puisse avoir un effet aussi étendu, " déclare le co-auteur principal de l'étude Reza Ghadiri, Doctorat., professeur au département de chimie de Scripps Research.
Le microbiome intestinal, qui comprend des centaines d'espèces bactériennes, évolué il y a longtemps dans le cadre d'une symbiose fondamentale :les bactéries ont un endroit où vivre et beaucoup à manger, et en retour, ils assistent leurs hôtes animaux, en grande partie en les aidant à digérer les aliments.
Au cours des deux dernières décennies, ces bactéries symbiotiques sont devenues un objet d'études intenses dans le monde entier, car les scientifiques ont découvert que les microbes - en partie par leur production de molécules appelées métabolites - non seulement aident à digérer les aliments, mais jouent également un rôle dans le métabolisme, l'immunité et d'autres fonctions importantes.
Les scientifiques ont également appris que cette symbiose peut avoir un inconvénient pour les hôtes humains de la bactérie. Lorsque les gens abusent des antibiotiques ou consomment des régimes « occidentaux » riches en glucides, graisses, et du sucre, le microbiome intestinal peut être modifié de manière à favoriser la maladie.
En effet, il apparaît maintenant que les risques accrus d'obésité, Diabète, hypertension, et l'athérosclérose qui sont conférées par le régime occidental sont dues en partie à des changements défavorables dans le microbiome.
Cette reconnaissance a conduit les chercheurs à rechercher des moyens de remodeler le microbiome, dans le but de faire reculer ces changements indésirables pour rétablir une bonne santé.
Ghadiri et son équipe ont travaillé sur une méthode qui consiste à administrer de petites molécules pour tuer ou ralentir la croissance des mauvaises bactéries intestinales sans affecter les bonnes bactéries intestinales.
Notre approche, en utilisant de petites molécules appelées peptides cycliques, s'inspire de la nature, Nos cellules utilisent naturellement une collection diversifiée de molécules, y compris des peptides antimicrobiens pour réguler nos populations de microbes intestinaux. »
Luc Léman, Doctorat, Co-auteur principal et professeur adjoint, Département de Chimie, Recherche Scripps
Avant les expériences, l'équipe disposait déjà d'une petite collection de peptides cycliques fabriqués à l'aide de techniques chimiques.
Pour l'étude, ils ont mis en place un système de criblage pour déterminer si l'un de ces peptides pouvait remodeler de manière bénéfique le microbiome intestinal des mammifères en supprimant les espèces bactériennes intestinales indésirables.
En utilisant des souris génétiquement sensibles à un taux de cholestérol élevé, ils ont nourri les animaux avec un régime de type occidental qui produit rapidement et de manière fiable un taux élevé de cholestérol sanguin et d'athérosclérose, ainsi que des changements défavorables dans le microbiome intestinal.
Les chercheurs ont ensuite échantillonné le contenu intestinal des animaux et appliqué un peptide cyclique différent à chaque échantillon.
Un jour plus tard, ils ont séquencé l'ADN bactérien dans les échantillons pour déterminer quels peptides avaient déplacé le bactériome intestinal dans la direction souhaitée.
Les scientifiques ont rapidement identifié deux peptides qui avaient considérablement ralenti la croissance des bactéries intestinales indésirables, déplacer l'équilibre des espèces plus près de ce qui est observé chez les souris qui sont nourries avec une alimentation plus saine.
En utilisant ces peptides pour traiter des souris sujettes à l'athérosclérose qui suivaient un régime occidental riche en graisses, ils ont trouvé des réductions frappantes des taux sanguins de cholestérol des animaux par rapport aux souris non traitées - environ 36 pour cent après deux semaines de traitement.
Ils ont également constaté qu'après 10 semaines, les plaques d'athérosclérose dans les artères des souris traitées avaient une surface réduite d'environ 40 %, par rapport à ceux des souris non traitées.
"Ce sont des effets vraiment remarquables, " dit Ghadiri.
Les peptides cycliques utilisés dans l'étude interagissent apparemment avec les membranes externes de certaines cellules bactériennes d'une manière qui ralentit ou arrête la croissance des cellules.
Ghadiri et son équipe étudient ces peptides depuis des années et ont rassemblé un ensemble de dizaines qui ne montrent aucune toxicité pour les cellules des mammifères.
Les molécules transitent également par l'intestin sans entrer dans la circulation sanguine. Dans l'étude, les peptides ont été administrés aux souris dans de l'eau potable et n'ont été associés à aucun effet secondaire indésirable.
Encouragé par la démonstration de preuve de principe, les chercheurs testent maintenant leurs peptides chez des souris qui modélisent le diabète, une autre condition courante qui a été liée à un microbiome malsain.
"Le remodelage dirigé du microbiome intestinal de la souris inhibe le développement de l'athérosclérose" a été écrit par Poshen Chen, Audrey Black, Adam Sobel, Yannan Zhao, Purba Mukherjee, Bhouvan Molparia, Nina Moore, Allemand Muench, Jiejun Wu, Weixuan Chen, Antonio Pinto, Bruce Maryanoff, Alain Saghatelian, Pejman Soroosh, Ali Torkamani, Luke Leman et Reza Ghadiri.
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