Le microbiote intestinal communique aussi par l’intermédiaire des hormones intestinales

Lorsque nous mangeons, l'intestin ne se contente pas de digérer et d'absorber les nutriments. En quelques minutes, il identifie les aliments ingérés, en évalue la quantité et la composition, puis envoie une série de signaux au pancréas, à l'estomac, au foie et au cerveau.

Ces signaux contribuent à déterminer la quantité d'insuline à sécréter, la vitesse de progression des aliments dans le tube digestif, le ralentissement de la vidange gastrique et le moment où apparaît la sensation de satiété.

Une grande partie de cette réponse est coordonnée par les hormones intestinales. Ces dernières années, il est apparu que le microbiote intestinal constitue l'un de leurs principaux régulateurs. En influençant leur production et leur libération, il participe à la régulation de la digestion, du métabolisme, de la glycémie, de la motricité intestinale et même du comportement alimentaire.

 

Le microbiote régule les cellules entéroendocrines

Une partie des aliments, notamment les fibres alimentaires et certains glucides non digestibles, traverse l'intestin grêle sans être absorbée et atteint le côlon.

Ils deviennent alors le substrat des fermentations bactériennes.

Le microbiote intestinal possède des enzymes que l'organisme humain est incapable de produire. Grâce à ces enzymes, les bactéries intestinales peuvent dégrader des composés autrement inutilisables et les transformer en molécules biologiquement actives appelées métabolites microbiens. Parmi les plus étudiés figurent les acides gras à chaîne courte (AGCC) : l'acétate, le propionate et le butyrate.

Chacun de ces AGCC exerce des fonctions biologiques spécifiques, mais tous peuvent également agir comme de véritables molécules de signalisation en activant des récepteurs présents sur différents types de cellules de l'organisme.

La muqueuse intestinale contient des cellules spécialisées appelées cellules entéroendocrines, responsables de la production d'un grand nombre d'hormones intestinales. Bien qu'elles représentent moins de 1 % des cellules de l'épithélium intestinal, elles sont réparties de manière stratégique tout au long du tube digestif.

À leur surface ainsi qu'à l'intérieur de la cellule, elles possèdent des récepteurs capables de détecter aussi bien les signaux nutritionnels que les signaux microbiens, notamment les AGCC produits par les bactéries intestinales.

Lorsqu'elles sont stimulées par des métabolites microbiens tels que les AGCC, les cellules entéroendocrines libèrent différentes hormones en fonction de leur localisation dans l'intestin, du type de stimulation reçu et de la population cellulaire concernée.

Parmi les principales hormones produites par les cellules entéroendocrines figurent :

• le GLP-1, qui stimule la sécrétion d'insuline après les repas et ralentit la vidange gastrique ;
• le PYY, qui réduit la motricité intestinale et participe à l'apparition de la satiété ;
• le GIP, impliqué dans la réponse insulinique aux nutriments ;
• la cholécystokinine (CCK), qui favorise la digestion des lipides, la sécrétion des enzymes pancréatiques et la régulation de l'appétit ;
• la ghréline, principalement associée à la sensation de faim et à l'équilibre énergétique ;
• la sérotonine intestinale, essentielle à la motricité intestinale, à la sensibilité viscérale et à la communication entre l'intestin et le système nerveux.

Les cellules entéroendocrines agissent ainsi comme de véritables « traductrices biologiques ». Elles reçoivent les informations générées par le microbiote intestinal et les transforment en signaux hormonaux capables d'influencer l'ensemble de l'organisme.

La réponse endocrinienne dépend non seulement de la présence des AGCC, mais aussi de leur concentration, de l'équilibre entre acétate, propionate et butyrate, du site intestinal où ils sont produits et de la sensibilité des récepteurs exprimés par les cellules entéroendocrines.

Ainsi, un même métabolite peut exercer des effets physiologiques différents selon le contexte. Une production élevée d'AGCC peut simplement refléter une fermentation normale des fibres alimentaires, tandis que, dans d'autres situations, elle peut être associée à une plus grande extraction d'énergie à partir des aliments ou à une diminution de la réponse métabolique à ces molécules de signalisation.

 

Au-delà des fibres : les acides biliaires et les métabolites issus des protéines

Les acides gras à chaîne courte ne représentent qu'une partie de la communication entre le microbiote intestinal et le système endocrinien intestinal.

Les acides biliaires participent eux aussi à ce dialogue.

Produits par le foie et libérés dans l'intestin afin de faciliter la digestion des lipides, ils sont ensuite modifiés par les enzymes bactériennes, donnant naissance à des acides biliaires secondaires dont les propriétés biologiques diffèrent de celles des molécules initiales.

Ces composés sont reconnus par des récepteurs spécifiques présents sur les cellules entéroendocrines et contribuent ainsi à la régulation de la sécrétion hormonale et du métabolisme énergétique.

En modifiant la composition des acides biliaires, le microbiote intestinal peut donc modifier les signaux reçus par les cellules entéroendocrines.

Un autre niveau de régulation concerne le métabolisme des protéines et des acides aminés. Lors de la transformation bactérienne du tryptophane, par exemple, sont produits des composés tels que l'indole, capables de moduler l'activité des cellules intestinales et de participer à la régulation de la fonction endocrinienne ainsi qu'à la communication entre le microbiote et son hôte.

La réponse endocrinienne de l'intestin résulte donc de l'intégration de nombreux signaux provenant des glucides, des lipides, des protéines, des fibres alimentaires, des acides biliaires et des métabolites microbiens.

 

Lorsque la communication se déséquilibre

Des modifications du microbiote intestinal peuvent altérer la production des métabolites microbiens, le métabolisme des acides biliaires, l'activation des récepteurs intestinaux ainsi que la sécrétion des hormones entéroendocrines.

Ces modifications ont été associées à l'obésité, à l'insulinorésistance et au diabète de type 2. Toutefois, établir une relation directe de cause à effet demeure complexe.

Un microbiote déséquilibré peut contribuer aux dysfonctionnements métaboliques, mais l'alimentation, l'obésité et les modifications du métabolisme de l'hôte peuvent également remodeler l'écosystème microbien intestinal.

Il se met ainsi en place une boucle dynamique dans laquelle l'alimentation, le microbiote, les hormones intestinales et le métabolisme s'influencent mutuellement.

 

Une nouvelle façon de considérer le microbiote

Grâce aux métabolites qu'il produit, le microbiote intestinal contribue à déterminer la manière dont les cellules intestinales perçoivent un repas et les signaux qu'elles transmettent au pancréas, au cerveau, au système nerveux et aux autres organes impliqués dans le métabolisme.

Pour comprendre pleinement le rôle du microbiote intestinal, il ne suffit pas d'identifier les microorganismes qui le composent. Il est également essentiel de comprendre ce qu'ils produisent, quelles cellules ils atteignent et quelles réponses physiologiques ils déclenchent.

Le microbiote intestinal est bien plus qu'un simple ensemble de microorganismes vivant dans notre intestin. Il constitue un élément essentiel d'un vaste réseau de communication biologique dans lequel les nutriments, les bactéries, les cellules endocrines, le système nerveux et le métabolisme interagissent en permanence afin de maintenir l'équilibre physiologique de l'organisme.