Les bactéries intestinales sont minuscules mais peuvent jouer un rôle démesuré non seulement dans la santé digestive de l’animal hôte, mais aussi dans son bien-être général. Selon une nouvelle étude publiée dans Nature, des bactéries intestinales spécifiques présentes dans le ver peuvent modifier le comportement de l’animal et orienter ses décisions alimentaires. Cette recherche a été financée en partie par les National Institutes of Health.
« Nous continuons à trouver des rôles surprenants pour les bactéries intestinales qui vont au-delà de l’estomac », a déclaré Robert Riddle, directeur de programme à l’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux (NINDS) des NIH, qui a soutenu l’étude. « Ici, les bactéries intestinales influencent la façon dont l’animal perçoit son environnement et le poussent à se diriger vers une source externe de ces mêmes bactéries. Les bactéries intestinales rendent littéralement leur espèce plus savoureuse pour l’animal ».
Les chercheurs de l’université Brandeis, Waltham, Massachusetts, dirigés par Michael O’Donnell, Ph.D., et Piali Sengupta, Ph.D., se sont intéressés à la possibilité pour les bactéries intestinales de contrôler le comportement d’un animal hôte. Le groupe a étudié les effets des bactéries intestinales sur la façon dont les vers, appelés C. elegans, reniflent et choisissent leur prochain repas.
Les bactéries sont la nourriture principale des vers. Dans cette étude, les chercheurs ont mesuré comment les vers nourris avec différentes souches de bactéries réagissaient à l’octanol, une grosse molécule d’alcool sécrétée par certaines bactéries, que les vers évitent normalement lorsqu’elle est présente à des concentrations élevées.
Le Dr O’Donnell et ses collègues ont découvert que les vers élevés sur Providencia alcalifaciens (JUb39) étaient moins susceptibles d’éviter l’octanol que les animaux élevés sur d’autres bactéries. Curieusement, ils ont découvert que des bactéries JUb39 vivantes étaient présentes dans l’intestin des vers qui se déplacent vers l’octanol, ce qui suggère que le comportement peut être déterminé en partie par une substance produite par ces bactéries.
Ensuite, les chercheurs ont voulu savoir comment les bactéries exerçaient un contrôle sur les vers.
« Nous avons pu relier les points, du microbe au comportement, et déterminer toute la voie qui pourrait être impliquée dans ce processus », a déclaré le Dr O’Donnell.
La tyramine chimique du cerveau pourrait jouer un rôle important dans cette réponse. Chez les vers, la tyramine est transformée en octopamine chimique, qui cible un récepteur sur les neurones sensoriels qui contrôle le comportement d’évitement. Les résultats de cette étude suggèrent que la tyramine produite par les bactéries augmente les niveaux d’octopamine, ce qui rend les vers plus tolérants à l’octanol en supprimant l’évitement de l’octanol qui est conduit par ces neurones.
En utilisant d’autres tests comportementaux, les chercheurs ont découvert que le fait de modifier génétiquement les vers pour qu’ils ne produisent pas de tyramine n’avait pas d’effet sur la suppression de l’évitement de l’octanol lorsque les vers étaient élevés sur JUb39. Cela suggère que la tyramine produite par les bactéries pourrait compenser la tyramine endogène manquante chez ces animaux.
Des expériences supplémentaires ont indiqué que les vers élevés sur JUb39 préféraient manger ce type de bactéries plutôt que d’autres sources alimentaires bactériennes. La tyramine produite par la bactérie s’est également avérée nécessaire pour cette décision.
« De cette façon, les bactéries peuvent prendre le contrôle du processus de décision sensoriel de l’animal hôte, ce qui affecte leurs réponses aux odeurs et peut influencer les choix alimentaires », a déclaré le Dr Sengupta.
Des études futures permettront d’identifier d’autres substances chimiques produites par les bactéries dans le cerveau qui pourraient être impliquées dans le changement d’autres comportements des vers. En outre, on ignore si des combinaisons spécifiques de souches bactériennes présentes dans l’intestin entraîneront des réponses différentes aux signaux environnementaux. Bien que les vers et les mammifères partagent de nombreux gènes et processus biochimiques, on ne sait pas si des voies et des résultats similaires existent chez les animaux de rang supérieur.
Gwénola Le Dref
Références
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2395-5