L'exposition du microbiome associé à l'hôte à des conditions riches en nutriments peut conduire à la dysbiose et au développement de maladies - une perspective évolutive
Tim Lachnit mBIO 2919
Les maladies inflammatoires, telles que les maladies inflammatoires de l'intestin, augmentent considérablement dans le monde, mais les facteurs sous-jacents manquent. Nous présentons ici une perspective éco-évolutive sur l’émergence de maladies inflammatoires. Nous pensons que l'adaptation a conduit à des interactions ajustées hôte-microbe maintenues par des métabolites de l'hôte sécrétés nourrissant les microbes associés.
Une élévation constante des nutriments dans l'environnement intestinal entraîne une activité accrue et une modification de la fonctionnalité du microbiote, perturbant ainsi les interactions hôte-microbe et conduisant à une dysbiose et au développement de maladies.
Dans le passé, la famine et les infections par des agents pathogènes, causant la diarrhée, étaient des cas fréquents qui rétablissaient la communauté bactérienne intestinale à son niveau de référence «spécifique à l’homme».
Ces mécanismes d'élimination naturels ont été pratiquement éradiqués dans les pays développés, permettant une croissance constante et incontrôlée de bactéries. Cela conduit à une augmentation des produits bactériens qui stimulent le système immunitaire et pourraient éventuellement déclencher des réactions inflammatoires.
Chez l’homme, l’alimentation en bactéries intestinales est également réduite pendant le jeûne, ce qui limite la croissance incontrôlée de microbiote intestinal non spécifique, non adapté au mucus. Au lieu de cela, les microbes préférés sont hautement adaptés à l'environnement intestinal en ce qu'ils sont capables de dégrader la mucine ou existent sur les sécrétions dérivées de l'hôte ( 65 , 66 ). Au cours du siècle dernier, la nourriture est devenue disponible en permanence et la quantité de nourriture disponible par habitant a été multipliée par 10 dans les pays développés d'ici la fin du siècle ( 67 ). Ces circonstances ont présenté une nouvelle situation dans laquelle les nutriments étaient continuellement disponibles non seulement pour les humains modernes mais également pour leurs bactéries associées aux intestins.
Alors que les disponibilités alimentaires excessives ont entraîné la perte de jeûnes au 20ème siècle, les conditions d'assainissement se sont améliorées parallèlement dans les pays développés. L’introduction d’agents nettoyants, la purification de l’eau de boisson et l’invention des machines à laver et des réfrigérateurs ont permis de réduire le risque d’infections pathogènes gastro-intestinales. Cela contraste avec les pays en développement, où les mauvaises conditions d'hygiène et un risque plus élevé de contracter des maladies diarrhéiques pour la population sont observés ( 68).
Les infections pathogènes gastro-intestinales récurrentes s'accompagnent de périodes de diarrhée et réduisent donc régulièrement la population du microbiote luminal non spécifique. Au cours de l'évolution humaine, cet effet de «nettoyage» aurait pu jouer un rôle important dans le maintien de la santé, car il permettait au microbiote adapté aux muqueuses de proliférer. Il a été démontré que les infections diarrhéiques étaient suivies d’un changement rapide, reproductible et réversible de la structure de la communauté microbienne ( 69), l’effet des bouffées vasomotrices diarrhéiques sur l’abondance totale des bactéries n’est pas connu.
Bien que les formes légères et à court terme de diarrhée puissent être bénéfiques pour la santé humaine, la diarrhée provoquée par un agent pathogène peut également avoir de graves conséquences, en particulier chez les enfants, entraînant une morbidité et une mortalité importantes. Non seulement la diarrhée, mais également le nettoyage artificiel de l'intestin par la préparation de l'intestin en vue d'une coloscopie ont un impact sur la communauté microbienne de l'intestin. Grâce à cette procédure, la charge microbienne dans l’intestin est réduite d’environ 30 fois ( 70 ) et la diversité bactérienne est réduite à court terme, mais rétablie après environ 14 jours ( 70 - 72). Une autre nouveauté cruciale de ces dernières décennies est l'utilisation des antibiotiques, qui sont devenus une arme essentielle dans la lutte contre les bactéries malignes. Malgré leurs avantages dans la lutte contre les maladies, ils posent un défi massif à notre microbiome, ce qui entraîne la perte de microbes bénéfiques ( 73 ) et nuit probablement à la restauration d'un microbiome en bonne santé.
En général, l'absence de mécanismes de nettoyage naturels semble entraîner une perte de l'avantage concurrentiel des bactéries adaptées au mucus, tout en favorisant simultanément les bactéries microbiennes intestinales non adaptées au mucus qui vivent des aliments ingérés par leur hôte. Au cours de la décomposition microbienne des résidus alimentaires, de petites molécules capables de traverser la frontière épithéliale et de se disperser dans le sérum sont produites. Ces molécules peuvent être nocives (toxines urémiques, par exemple) ou bénéfiques (antioxydants, par exemple) pour l'hôte ( 74 ). En fonction de la composition des aliments, le rapport entre les composés nocifs et bénéfiques peut varier. Ainsi, une fermentation protéique accrue, par exemple, augmente les quantités de composés potentiellement toxiques, tels que l'ammoniac, les phénols, les amines, les indoles et les thiols ( 75). Fait intéressant, les changements alimentaires dans la qualité des aliments dans un régime de type occidental, facilement assimilable par les humains et les microbes, étant riches en sucres, en lipides et en protéines, mais présentant de petites quantités de fibres, peuvent avoir des effets néfastes sur la santé, les régimes riches en fibres sont bénéfiques ( 76 ). Un modèle de souris a initialement montré que la DST altère la composition du microbiome et entraîne donc une plus grande pénétrabilité de la couche de mucus ( 77 ). En ajoutant des fibres au régime, les auteurs ont pu préserver la fonction de barrière du mucus ( 77 ).
Une alimentation excessive peut perturber l'homéostasie et entraîner la modification du microbiome, entraînant ainsi le développement de la maladie: l'hypothèse de la suralimentation. Nous proposons ici que la suralimentation de la communauté bactérienne associée à l'hôte, en particulier avec des aliments faciles à digérer, riches en énergie et à faible teneur en fibres, est susceptible de provoquer une dysbiose et le développement d'une maladie. La suralimentation dissocie les associations naturelles hôte-microbe, ce qui conduit à une activité accrue et à une modification de la fonctionnalité du microbiote associé.
Auparavant, la famine et les infections par des agents pathogènes menant à la diarrhée étaient des cas fréquents qui auraient pu contribuer à ramener la communauté microbienne de l'intestin à son «niveau de référence spécifique à l'homme». Cependant, ces mécanismes de défrichage naturel ont été presque totalement éradiqués dans les pays développés, permettant une croissance incontrôlée de bactéries qui ne sont pas spécifiquement adaptées à l'environnement muqueux de l'hôte humain. Cela peut entraîner une modification de la composition et une augmentation des sous-produits bactériens dans l'intestin.
De plus, la suralimentation provoquée par la consommation de TMS peut également nuire à l'équilibre naturel des nutriments dans l'intestin (rapport C / N / P), entraînant une dégradation microbienne accrue de la barrière de mucus.
Pris ensemble, la réduction de la fonction de barrière muqueuse et la libération accrue de sous-produits bactériens dans l’intestin augmentent la reconnaissance de l’hôte par l’autre et stimulent le système immunitaire. La reconnaissance et l'auto-stimulation supplémentaires du système immunitaire n'importe où dans le corps déclenchent probablement une réponse immunitaire susceptible de contribuer au développement de maladies complexes telles que la dermatite atopique, l'asthme ou le diabète. conduisant à une dégradation microbienne accrue de la barrière de mucus.
