Une étude détermine l'impact de la perturbation antibiotique du microbiome intestinal sur la santé du squelette

Les microbes sont souvent considérés comme des agents pathogènes qui causent des maladies et les antibiotiques ont été utilisés avec succès pour lutter contre ces envahisseurs étrangers. En réalité, l'image est plus complexe. La plupart du temps, nous vivons en harmonie avec notre microbiote intestinal commensal, qui est la collection de micro-organismes colonisant l'intestin sain. Les bactéries commensales régulent les fonctions biologiques de l'hôte, y compris la santé squelettique. Des chercheurs de la Medical University of South Carolina (MUSC) étudiant l'ostéoimmunologie, l'interface des systèmes squelettique et immunitaire, ont examiné l'impact de la perturbation du microbiome intestinal sain avec des antibiotiques sur le développement squelettique post-pubère. leurs résultats, publié en ligne le 16 janvier 2019 dans le Journal américain de pathologie , ont montré que la perturbation antibiotique du microbiote intestinal induisait une réponse pro-inflammatoire qui conduisait à une activité accrue des ostéoclastes.

"Ce rapport présente les antibiotiques en tant que modulateur exogène critique de la réponse ostéo-immune du microbiote intestinal au cours du développement squelettique post-pubère, " dit Chad M. Novince, D.D.S., Doctorat., professeur adjoint aux facultés de médecine et de médecine dentaire qui étudie l'impact du microbiome sur l'ostéoimmunologie et le développement squelettique. « Les gens ont montré que les antibiotiques perturbent le microbiote, mais il s'agit de la première étude connue évaluant comment cela a des effets en aval sur les cellules immunitaires qui régulent les cellules osseuses et le phénotype squelettique global. Ce travail rassemble toute l'histoire."

La phase de développement post-pubère est une fenêtre critique de plasticité qui prend en charge l'accumulation d'environ 40 pour cent de notre masse osseuse maximale. Des travaux récents du laboratoire Novince et d'autres ont montré que le microbiote intestinal contribue à la santé du squelette. Déterminer l'impact de la perturbation antibiotique du microbiote intestinal sur le développement squelettique post-pubère, Novince a travaillé avec des membres de l'équipe de MUSC et a traité des souris avec un cocktail de trois antibiotiques. En collaboration avec le scientifique du microbiome Alexander V. Alekseyenko, Doctorat., professeur agrégé au Centre d'informatique biomédicale et directeur fondateur du programme MUSC pour la recherche sur le microbiome humain, ils ont pu montrer que le traitement antibiotique entraînait des altérations majeures du microbiote intestinal, entraînant des modifications spécifiques à de grands groupes de bactéries.

« Avoir le Dr Alekseyenko dans l'équipe est une force unique, " dit Novince.

Suite à une perturbation antibiotique du microbiote, le laboratoire Novince a examiné l'intégrité du système squelettique. Les modifications du microbiote induites par les antibiotiques ont eu peu d'impact sur l'os cortical; cependant, il y avait des changements significatifs à l'os trabéculaire, le type d'os qui subit des taux élevés de métabolisme osseux. Alors que des travaux antérieurs portaient sur la densité des cellules osseuses dans l'ensemble du squelette lors d'un traitement antibiotique, ce travail s'est concentré sur les détails cellulaires sous-jacents à la maintenance osseuse. Le métabolisme osseux est contrôlé par un équilibre entre les cellules de résorption osseuse (ostéoclastes) et de construction osseuse (ostéoblastes). De façon intéressante, il n'y a pas eu de modifications des ostéoblastes, tandis que le nombre de cellules d'ostéoclastes, la taille et l'activité ont été augmentées.

Pour déterminer ce qui a causé l'augmentation de l'activité des ostéoclastes, le laboratoire Novince a évalué les niveaux de plusieurs molécules de signalisation des ostéoclastes. Ils ont découvert que les niveaux de molécules de signalisation pro-ostéoclastiques étaient augmentés dans la circulation des animaux traités aux antibiotiques, suggérant que l'augmentation de l'activité des ostéoclastes est le résultat d'une réponse immunitaire spécifique à une modification du microbiote.

La question principale suivante était de savoir comment les antibiotiques ont un impact sur les cellules immunitaires dans l'environnement de la moelle osseuse.

"Notre étude est en fait capable de plonger dans des mécanismes spécifiques de cellules immunitaires adaptatives et innées au sein de l'environnement de la moelle osseuse pour montrer qu'il y a un effet sur les cellules osseuses, " dit Jessica D. Hathaway-Schrader, Doctorat., chercheur post-doctoral et premier auteur de cette étude.

L'examen des populations de cellules immunitaires dans la moelle osseuse a révélé de manière surprenante une augmentation significative des cellules suppressives dérivées des myéloïdes (MDSC) des animaux traités aux antibiotiques. Les MDSC sont connues pour réguler la réponse immunitaire innée et adaptative au cours de diverses maladies, mais n'ont pas été largement étudiés dans le domaine de la santé. En outre, la présentation et le traitement de l'antigène ont été supprimés dans la moelle osseuse lors d'un traitement antibiotique.

En résumé, Le groupe de Novince a montré que la perturbation antibiotique du microbiote intestinal dérègle la communication entre les cellules immunitaires et les cellules osseuses. Alors que la présente étude utilisait un cocktail d'antibiotiques à large spectre destiné à perturber considérablement la composition des bactéries intestinales, les résultats justifient une enquête plus approfondie. Les études futures visent à incorporer un régime antibiotique qui se traduit mieux par des traitements antibiotiques humains. Ces études pourraient conduire à des essais cliniques visant à définir l'impact d'antibiotiques spécifiques sur le microbiome intestinal. Cette recherche soutiendrait le développement d'interventions thérapeutiques non invasives dans le microbiome destinées à prévenir et à traiter la détérioration du squelette.

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