Une étude révèle une molécule liant la prise de poids aux bactéries intestinales

Des chercheurs de l'UT Southwestern ont trouvé un facteur clé de la diaphonie qui aide à synchroniser l'absorption des nutriments dans l'intestin avec les rythmes du cycle lumineux jour-nuit de la Terre.

Leurs résultats pourraient avoir des implications de grande envergure pour l'obésité dans les pays riches et la malnutrition dans les pays pauvres.

Dans l'étude, publié cette semaine par Science , La Dre Lora Hooper et son équipe de recherche ont découvert que le commensal, ou bien, les bactéries qui vivent dans les intestins des mammifères programment les rythmes métaboliques qui régissent l'absorption des graisses alimentaires par l'organisme. Dr Hooper, Président d'immunologie et chercheur au Howard Hughes Medical Institute, est l'auteur principal de l'étude.

L'étude a également révélé que les microbes programment ces soi-disant rythmes circadiens en activant une protéine nommée histone désacétylase 3 (HDAC3), qui est fabriqué par les cellules qui tapissent l'intestin. Ces cellules agissent comme intermédiaires entre les bactéries qui aident à la digestion des aliments et les protéines qui permettent l'absorption des nutriments.

L'étude, fait chez la souris, a révélé que HDAC3 active les gènes impliqués dans l'absorption des graisses. Ils ont découvert que HDAC3 interagit avec la machinerie de l'horloge biologique dans l'intestin pour affiner le flux et le reflux rythmiques des protéines qui améliorent l'absorption des graisses. Cette régulation se produit pendant la journée chez l'homme, qui mange le jour, et la nuit chez les souris, qui mange la nuit.

Le microbiome communique en fait avec notre machinerie métabolique pour rendre l'absorption des graisses plus efficace. Mais quand la graisse est surabondante, cette communication peut entraîner l'obésité. Que ce soit la même chose chez d'autres mammifères, y compris les humains, fait l'objet d'études futures."

Dr Zheng Kuang, stagiaire postdoctoral au laboratoire Hooper et auteur principal

Pour remonter le temps, l'histoire commence vraiment avec quelques souris et une diaphonie entre deux laboratoires de l'UT Southwestern.

Dr Hooper, qui dirige la colonie de souris sans germes de l'Université, qui sont élevés dans des environnements dépourvus de microbes, est également professeur d'immunologie et de microbiologie et membre du Centre de génétique de la défense de l'hôte. Elle détient le Jonathan W. Uhr, Chaire distinguée M.D. en immunologie, et est un boursier Nancy Cain et Jeffrey A. Marcus en recherche médicale, en l'honneur de Bill S. Vowell.

Les modifications des histones - qui sont produites par des enzymes comme HDAC3 - contrôlent l'expression des gènes qui à leur tour fabriquent des protéines qui effectuent le travail de la cellule. Il n'y a pas longtemps, le laboratoire Hooper a décidé de faire une étude sur la souris des modifications des histones qui semblaient monter et descendre avec les rythmes circadiens.

En comparant la normale, des souris chargées de bactéries avec des souris sans germes, les chercheurs ont découvert que certaines modifications des histones - y compris celles apportées par HDAC3 - étaient circadiennes chez des souris normales, mais est resté stable à un niveau plat chez les souris sans germe.

C'est alors que le Dr Hooper a contacté le Dr Eric Olson, Chaire de biologie moléculaire et directrice du Hamon Center for Regenerative Science and Medicine, qui avait fait des études sur HDAC3 dans un tissu différent, le cœur. Les deux laboratoires ont collaboré pour développer une souris dépourvue de HDAC3 uniquement dans la muqueuse intestinale.

Les souris qu'ils ont générées semblaient banales tout en suivant un régime alimentaire normal. Cependant, lorsque les chercheurs ont nourri les souris avec une teneur élevée en graisses, régime riche en sucre similaire à celui couramment consommé aux États-Unis - ils ont trouvé quelque chose de très différent.

"Nous l'appelons le régime de malbouffe. Je le décris comme comme conduire dans un restaurant de restauration rapide pour un hamburger et des frites, puis s'arrêter à la boutique de beignets, " dit-elle. " La plupart des souris qui suivent ce régime deviennent obèses. À notre surprise, ceux qui n'avaient pas de HDAC3 dans leur muqueuse intestinale étaient capables de manger une teneur élevée en graisses, régime riche en sucre et rester mince."

Prochain, ils ont comparé les souris déficientes en HDAC3 aux souris sans germe. Les chercheurs ont découvert que les deux groupes de souris présentaient le même plat, modifications des histones non rythmiques, confirmant l'importance de HDAC3 dans les rythmes circadiens.

Chaque cellule du corps possède une horloge moléculaire qui régit les processus corporels. L'étude sur la souris a révélé que HDAC3 s'attache à cette machinerie d'horloge cellulaire pour garantir que l'absorption des graisses est la plus élevée lorsque les mammifères sont éveillés et mangent.

"Nos résultats suggèrent que le microbiome et l'horloge circadienne ont évolué pour travailler ensemble pour réguler le métabolisme, " elle a dit.

Pourquoi un système évoluerait-il pour nous faire grossir ? Le Dr Hooper pense qu'il aurait pu évoluer pour permettre aux mammifères d'utiliser efficacement l'énergie afin de renforcer l'immunité dans un environnement où la nourriture est rare.

"Cette interaction réglementaire n'a probablement pas évolué pour nous rendre obèses, mais lorsqu'il est combiné avec les régimes riches en calories d'aujourd'hui, l'obésité survient, " elle a dit, ajoutant qu'il s'agit de spéculations et que l'équipe travaille toujours à comprendre toutes les composantes de la voie.

"Nos résultats suggèrent également que perturber les interactions entre le microbiote et l'horloge biologique pourrait nous rendre plus susceptibles de devenir obèses. Ces perturbations se produisent fréquemment dans la vie moderne lorsque nous prenons des antibiotiques, travailler des quarts de nuit, ou voyager à l'étranger. Mais nous pensons que nos découvertes pourraient éventuellement conduire à de nouveaux traitements contre l'obésité - et peut-être la malnutrition - en modifiant les bactéries dans nos intestins."

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