Une étude explore les connexions moléculaires entre la génétique,

microbiome intestinal et mémoire Une nouvelle étude est parmi les premières à retracer les connexions moléculaires entre la génétique, le microbiome intestinal et la mémoire dans un modèle de souris élevé pour ressembler à la diversité de la population humaine.

Alors que des liens alléchants entre le microbiome intestinal et le cerveau ont déjà été trouvés, une équipe de chercheurs de deux laboratoires nationaux du département américain de l'Énergie a découvert de nouvelles preuves de connexions tangibles entre l'intestin et le cerveau. L'équipe a identifié du lactate, une molécule produite par toutes les espèces d'un microbe intestinal, en tant que messager moléculaire clé stimulant la mémoire. Les travaux ont été publiés le 17 avril dans la revue BMC Microbiome.

Notre étude montre que le microbiome pourrait s'associer à la génétique pour affecter la mémoire."

Janet Jansson, écologiste microbien au Pacific Northwest National Laboratory et auteur correspondant de l'étude

Les scientifiques savent que les souris qui ont été nourries avec des microbes bénéfiques pour la santé, appelés probiotiques, profiter de plusieurs avantages positifs. Les scientifiques savent également que les microbes produisent des molécules qui voyagent dans le sang et agissent comme des messagers chimiques qui influencent d'autres parties du corps, y compris le cerveau. Cependant, Jusqu'à présent, il n'était pas clair quels micro-organismes et messagers moléculaires microbiens spécifiques pourraient influencer la mémoire.

"Le défi est que la constitution génétique unique d'une souris et les conditions environnementales ont également un impact sur sa mémoire et son microbiome, " a déclaré Antoine Snijders, un bioscientifique au Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) et auteur co-correspondant. "Pour savoir si une molécule microbienne a influencé la mémoire, nous devions comprendre l'interaction entre la génétique et le microbiome."

L'impact du microbiome sur la mémoire est désormais un domaine de recherche très actif, il ajouta, avec plus de 100 articles publiés au cours des cinq dernières années sur les liens entre les probiotiques courants et la mémoire.

La génétique de la souris influence la mémoire et le microbiome intestinal

Avant de pouvoir commencer à rechercher des molécules susceptibles d'être impliquées dans l'amélioration de la mémoire, Jansson, Snijders et leurs collègues devaient déterminer comment la génétique influence la mémoire.

Les chercheurs ont commencé avec une collection de souris appelée Collaborative Cross. Ils ont élevé 29 souches différentes de souris pour imiter la diversité génétique et physique d'une population humaine. Il comprend des souris de différentes tailles, couleurs et disposition du pelage (p. timide ou audacieux). Les chercheurs connaissent également les séquences du génome de chaque souche.

D'abord, l'équipe a donné à chaque souche de souris un test de mémoire. Ensuite, ils ont examiné chaque souche pour les variations génétiques et ont corrélé ces variations aux résultats de la mémoire. Ils ont trouvé deux ensembles de gènes associés à la mémoire. L'un était un ensemble de nouveaux gènes candidats pour influencer la cognition, tandis que l'autre ensemble de gènes était déjà connu.

Prochain, les chercheurs ont analysé le microbiome intestinal de chaque souche afin de pouvoir établir des liens microbiens avec les liens génétiques et mémoriels qu'ils avaient déjà. Ils ont identifié quatre familles de microbes associés à une meilleure mémoire. Le plus commun d'entre eux était une espèce de Lactobacillus, L. reuteri.

Pour tester cette association, les chercheurs ont nourri L. reuteri à des souris exemptes de germes sans aucun microbe intestinal, puis ont testé la mémoire des souris. Ils ont constaté une amélioration significative par rapport aux souris sans germes non nourries de microbes. Ils ont également trouvé la même amélioration lorsqu'ils ont nourri des souris sans germe l'une des deux autres espèces de Lactobacillus.

"Alors qu'un lien entre Lactobacillus et la mémoire a été précédemment rapporté, nous l'avons également trouvé indépendamment dans ce criblage génétique impartial, " a déclaré Snijders. " Ces résultats suggèrent que la variation génétique contrôle en grande partie la mémoire, ainsi que les différences dans la composition du microbiome intestinal entre les souches."

L'alimentation et les probiotiques stimulent la mémoire

Finalement, les chercheurs voulaient identifier quelles molécules liées aux microbes pourraient être impliquées dans l'amélioration de la mémoire. Ils ont analysé les selles, le sang et le tissu cérébral de souris exemptes de germes nourris chacun avec une espèce spécifique de Lactobacillus. Le lactate était l'un des sous-produits moléculaires métaboliques courants; c'est aussi une molécule que produisent toutes les souches de Lactobacillus.

L'équipe a donné du lactate à des souris précédemment identifiées comme ayant une mauvaise mémoire et a remarqué que leur mémoire s'améliorait. Les souris nourries au lactate ou aux microbes Lactobacillus présentaient également des niveaux accrus d'acide gamma-aminobutyrique (GABA), un messager moléculaire lié à la formation de la mémoire dans leur cerveau.

Pour voir si le même mécanisme moléculaire pourrait également s'appliquer chez l'homme, les chercheurs ont contacté Paul Wilmes, à l'Université du Luxembourg, qui a développé une minuscule puce qui imite où les microbes interagissent avec le tissu intestinal humain. Lorsque Wilmes et ses collègues ont testé L. reuteri dans cette puce, ils ont vu que le lactate produit par les microbes voyageait à travers le tissu intestinal humain, indiquant qu'il pourrait entrer dans la circulation sanguine et potentiellement voyager jusqu'au cerveau.

"Bien que cette recherche renforce l'idée que l'alimentation, la génétique, et les comportements - comme la mémoire - sont connectés, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour montrer si Lactobacillus peut améliorer la mémoire chez l'homme, " a déclaré Jansson.

Snijders a accepté, ajoutant qu'il serait peut-être possible un jour d'utiliser des probiotiques pour améliorer la mémoire dans des populations ciblées, comme les personnes ayant des troubles d'apprentissage et des troubles neurodégénératifs.

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