Objectifs:

• Illustrer le rôle du microbiote intestinal dans le fonctionnement de système nerveux.
• Mettre l’accent sur le rôle des probiotiques et des prébiotiques dans les troubles neuropsychiatriques.

Sommaire

1- Introduction au  microbiote intestinale et au concept de l’axe intestin-cerveau 

2- Le rôle du nerf vague

3- Rôle de microbiote intestinal dans la production des neurotransmetteurs

4- Rôle des post biotiques et des  produits intermédiaires du microbiote sur la santé

5- Rôle de microbiote intestinale dans le maintien de la fonction immunitaire 

6- Les bienfaits des probiotiques et des prébiotiques dans les troubles neuropsychiatriques

7-Le rôle de certains nutriments dans l’axe intestin cerveau

• Les acides gras oméga 3
• Les aliments fermentés
• Les aliments riches en polyphénols
• Les aliments riches en tryptophanes

Points forts à retenir

Références

Auteurs

1- Introduction au  microbiote intestinale et au concept de l’axe intestin-cerveau

Le tractus gastro-intestinal constitue la plus grande surface du corps humain (250–400) m²   et  il est colonisé par plus 10¹⁴ cellules  et de plus de 1000 espèces bactériennes  impliquées dans l’absorption des minéraux, le contrôle de la multiplication d’autres bactéries pathogènes ainsi que le maintien de la structure et la perméabilité intestinale. Le microbiote intestinal est principalement constitué de quatre phylums (Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria et Proteobacteria)[1]. Il est estimé que le nombre de cellules bactériennes dans le tractus gastro-intestinal est équivalent au nombre de cellules humaines. Ce qui prouve que notre microbiote participe à plusieurs réactions métaboliques que nous ne pouvons pas l’accomplir tout seul comme la digestion des polysaccharides[2]. Ces bactéries sont capables de transférer entre eux des gènes par recombinaison homologue. Ces gènes ont plusieurs fonctions, ils  peuvent être des gènes  de résistances aux antibiotiques [3]  ou des gènes ayant d’autres fonctions métaboliques et énergétiques.  La compétition des bactéries envers les nutriments et les substrats énergétiques va favoriser une pression de sélection qui va favoriser l’émergence de certains types de bactéries qui vont accomplir l’homéostasie et empêcher la multiplication des souches pathogènes  impliquées dans la physiopathologie de plusieurs maladies chroniques comme le diabète, le syndrome métabolique, les maladies neurodégénératives et neuropsychiatriques. Le développement de la microflore intestinale commence à la naissance, plusieurs études ont souligné que  le développement précoce du microbiote intestinal du nourrisson joue un rôle important dans la maturation du système immunitaire, la protection contre les agents pathogènes, et l’absorption  des nutriments (minéraux et vitamines).

Certaines bactéries probiotiques comme Akkermansia Muciniphila jouent un rôle crucial dans le métabolisme énergétique, le fonctionnement de système nerveux et immunitaire [4], pas seulement ça le microbiote intestinale peut contrôler notre niveau d’inflammation qui est une composante impliquée dans la physiopathologie de plusieurs maladies. Il a été démontré dans une étude clinique randomisée publiée dans le journal de Nutrition que  la consommation des probiotiques  contenant  bifidobacterium lactis permet de diminuer le taux de cholestérol, triglycérides et les marqueurs inflammatoires comme (IFN gamma, IL 6) [5]. Les bactéries probiotiques peuvent influencer notre physiologie par la production des produits intermédiaires appelé post biotique, l’exemple le plus concret de ces molécules sont les acides gras de chaîne courte (SCFA, l’acide butyrique, l’acide propionique, l’acide acétique) qui sont impliqués dans  l’homéostasie énergétique. Par l’intermédiaire de ces effets bénéfiques, les bactéries pro biotiques de notre microbiote intestinal peuvent contrôler le fonctionnement de  notre cerveau par plusieurs mécanismes complexes :

• Le contrôle de l’inflammation,
• La production de neurotransmetteurs,
• La production des acides gras à chaîne courte,
• La stimulation du nerf vague .

Ce concept est appelé l’axe intestin cerveau ( Gut brain axis ) .C’est la relation entre l’état et la diversité de notre microbiote intestinal et le fonctionnement de notre système nerveux .

La dysbiose intestinale qui est l’altération de la diversité de notre microbiote intestinal et la baisse du taux de bactéries probiotiques peut affecter notre cerveau de plusieurs manières. L’utilisation abusive et non contrôlé des antibiotiques engendre une dysbiose intestinale qui  induit un état de neuro-inflammation et une baisse dans la production des facteurs neurotrophiques comme le BDNF (brain derived neurotrophic factor) ce qui augmente le risque de déclin cognitif et l’apparition des maladies neuro psychiatriques comme la dépression et l’anxiété (ce processus est illustré dans le schéma ci-dessous)[6].

2- Le rôle du nerf vague 

Il existe environ 100 milliards de neurones dans le cerveau humain et 500 millions dans notre intestin. Le nerf  Vague (appelé aussi pneumogastrique ou parasympathique)  et l’un des plus gros nerfs qui relient l’intestin à notre cerveau. Le vague naît dans le bulbe rachidien, puis il chemine dans le cou, à travers le médiastin et se termine au niveau du thorax et de l’abdomen, il joue un rôle crucial dans la contraction du cœur, la régulation de la pression artérielle, dans la sécrétion des glandes surrénales. Ce nerf est capable de transmettre des messages nerveux  de l’intestin vers le cerveau et dans le sens contraire.

Des études ont montré que ce nerf joue un rôle important dans la satiété,  et dans la réponse au stress.

Ce nerf est capable de détecter les métabolites du microbiote à travers ses afférences, de transférer ces informations vers le  système nerveux central où elles sont intégrées dans le réseau autonome central.  Les nutriments ingérés peuvent aussi influencer le nerf vague,  après ingestion des glucides complexes et des protéines, les cellules entéro-endocrines  par exemple sécrètent la sérotonine qui va activer les récepteurs HT3 au niveau du nerf vague. L’interaction entre le  nerf vague et notre microbiote intestinale  a été décrite dans plusieurs études scientifiques qui ont montré que  ce dernier  est capable d’activer  une réponse anti-inflammatoire cholinergique, qui est capable d’atténuer l’inflammation périphérique et de diminuer la perméabilité intestinale, modulant aussi la composition du microbiote[7]. 

Il est connu que le stress inhibe le nerf vague  et exerce  des effets délétères sur le tractus gastro-intestinal et sur le microbiote[7]. Certaines pathologies comme le syndrome d’intestin irritable et la colopathie fonctionnelle sont corrélées avec un dysfonctionnement du nerf vague[8].

3- Rôle de microbiote intestinal dans la production des neurotransmetteurs

Savez-vous que notre microbiote intestinal est capable de produire et de moduler la production des neurotransmetteurs qui régulent notre humeur et nos émotions. La sérotonine par exemple est produite à 95 pourcent par les cellules entérochromaffines qui est influencée profondément par la diversité de notre microbiote intestinal [9]. La sérotonine intestinale exerce un rôle important dans la régulation de la motilité intestinale ainsi que dans le métabolisme osseux.

Il faut noter que  la sérotonine intestinale ne passe pas la barrière hémato-encéphalique. Mais l’état de notre microbiote peut influencer profondément la sérotonine cérébrale. La dysbiose intestinale entraîne un déclenchement de l’inflammation accompagné par une altération de la réparation de la muqueuse intestinale par le GLP 1 et la production de plusieurs métabolites dérivé de  kynurenine comme  kynurenic acid (KYNA), xanthurenic acid (XA), 3-hydroxykynurenine.  Chez les personnes souffrant de troubles neuropsychiatriques. Ce processus entraîne  une diminution de la biodisponibilité  de 5 hydroxy tryptophane dans le cerveau  et par conséquence une diminution dans la production de la sérotonine cérébrale. Ci-joint un schéma qui résume le métabolisme du tryptophane en cas de dysbiose[16].

L’acide gamma-amino butyrique par exemple est un neurotransmetteur impliqué dans le contrôle du stress et de sommeil qui  est produit par les bactéries probiotiques (en particulier lactobacillus) du microbiote intestinal [10,11].

La dopamine est le neurotransmetteur impliqué dans la motricité, la contraction musculaire, l’excitation et la motivation, la mémoire et la concentration.  Ce dernier est produit à 50 pourcent par les intestins. L’émergence des bactéries pathogènes  comme(Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa) dans le contexte de la dysbiose intestinale entraîne une réduction significative  dans la production de dopamine[12]. La sérotonine intestinale ne passe pas la barrière hémato méningée. La sérotonine intestinale  intervient dans la régulation du métabolisme osseux.

4- Rôle des post biotiques et des  produits intermédiaires du microbiote sur la santé 

Plusieurs produits intermédiaires sont produits par notre microbiote intestinal, en particulier les acides gras à chaîne courte (SCFA) : butyrate, propionate, acide acétique, qui sont importants pour le maintien de l’intégrité de la barrière intestinale ainsi que le maintien de l’acidité qui nous protège contre l’émergence des souches pathogènes[13].  Ces SCFA sont produits particulièrement après la dégradation des fibres alimentaires par ces bactéries probiotiques, chaque type de bactérie possède une source de carbone  préférable. Par exemple, le bifidobactérium  utilise l’inuline pour produire des acides gras à chaîne courte. C’est pourquoi que la diversité  en fibre est importante pour  optimiser la production des post biotiques.  Certaines bactéries sont en interaction constante et elles  ne sont capables d’utiliser certains substrats qu’en cas d’association avec d’autres types de bactéries Roseburia sp Par exemple, n’est capable d’utiliser le lactate  et produire de butyrate que lorsque B. adolescentis est présente dans un milieu contenant les fructooligosaccharides FOS [14].

Les bactéries intestinales sont aussi capables de métaboliser les acides aminés et les sels biliaires pour produire d’autres molécules qui peuvent affecter notre cerveau et nos émotions[15].

Ci-joint un tableau qui résume les sous métabolites produits par notre microbiote intestinal et leur rôle dans le corps et le système nerveux [16 ]:

D’autres métabolites nocifs  sont produits en cas de dysbiose intestinale comme les lipopolysaccharides LPS , le triméthylamine qui est par la suite oxydé dans le foie pour former le TMAO et les  endotoxines qui peuvent entraîner une hyperperméabilité intestinale et une hyper activation du système immunitaire associé à une  inflammation chronique.

5- Rôle de microbiote intestinale dans le maintien de la fonction immunitaire

La fonction principale du système immunitaire intestinal est de contrôler la multiplication des souches pathogènes.  La littérature scientifique récente montre que la composition et la diversité  bactérienne influencent les réponses immunitaires innées et adaptatives.  En cas d’altération de cette diversité bactérienne un état inflammatoire peut s’installer et cela conduit à l’affaiblissement du système immunitaire[17].

Certaines bactéries du microbiote intestinal  transmettent des signaux qui affectent les fonctions du système immunitaire inné et adaptatif, par exemple l’augmentation de nombre des bactéries filamenteuses segmentées (SFB) est associée à l’augmentation de nombre de lymphocytes T auxiliaires 17 (TH17) dans l’intestin grêle [18]. Une étude a montré que quelques espèces de Bifidobacterium  peuvent augmenter l’effet antitumoral en augmentant le nombre de lymphocytes T [19]. Cette augmentation du nombre de lymphocytes T induite par ces bactéries exerce des propriétés anti-inflammatoires. Certaines bactéries du microbiote peuvent activer les cellules TH17 et par conséquence augmenter leurs productions de cytokines, l’interleukine (IL) -17A, IL-17 F et l’IL-22, qui stimulent la production de protéines antimicrobiennes par les cellules épithéliales intestinales ainsi que la formation de jonctions serrées entre ces cellules[20]. Ce type de lymphocytes est très important dans la prévention contre la dysbiose par  le contrôle de la multiplication des souches pathogènes.

On sait que l’inflammation est une composante importante dans la physiopathologie des maladies neuropsychiatrique et que certains troubles comme la dépression et la schizophrénie sont souvent accompagnés d’une perturbation de l’axe intestin cerveau qui se manifeste par des souches bactériennes anormales, une inflammation dans la muqueuse intestinale et un dérèglement de système immunitaire [21].

6- Les bienfaits des probiotiques et des prébiotiques dans les troubles neuropsychiatriques

Plusieurs stratégies ont été décrites dans la littérature qui aide  à augmenter  le taux de bactéries probiotiques dans l’intestin pour diminuer les symptômes de dépression et de l’anxiété. Selon une étude clinique  publiée dans le journal de Frontiers in Psychiatry et qui porte sur des patients atteints de dépression, les résultats ont montré que la prise de complément alimentaire de probiotique  qui contient Lactobacillus helveticus R0052, Bifidobacterium longum améliore les symptômes dépressifs et la qualité de sommeil d’une manière significative[22]. Un  Review publié dans le journal Annals of psychiatry et qui résume plusieurs études cliniques et méta-analyse conclut que les probiotiques constituent un outil très efficace dans le traitement des symptômes dépressifs [23]. Selon une autre méta-analyse publiée dans le journal Frontiers in neurology et qui résume 10 études cliniques randomisées  qui portent sur des patients âgés plus que 16 ans et qui souffrent d’anxiété et de dépression. Les résultats montrent que le  traitement avec les probiotiques  diminue les scores de dépression par rapport au placébo, concernant l’anxiété les résultats n’ont pas montré une différence significative [24].

Selon un article publié dans le Journal of pharmacy and bioallied science. Les personnes qui souffrent de troubles psychotiques et schizophréniques souffrent souvent  de dysbiose intestinale et d’intolérances alimentaires qui peuvent être corrigées par la prise des probiotiques[25].

Les prébiotiques  sont des glucides et des fibres  indigestes  qui sont fermenté par les bactéries intestinales, ils stimulent la multiplication des probiotiques en leur fournissant des substrats énergétiques sélectifs pour les différents phylums du microbiote. L’association d’un probiotique et d’un prébiotique dans un supplément porte le nom de symbiotique. Les prébiotiques le plus fréquemment sont l’oligofructose, l’inuline qui appartient aux fructanes, les galacto-oligosaccharides, les trans-galactooligosaccharides, les xylooligosaccharides, le lactulose et les oligosaccharides. Une fois fermentée les prébiotiques sert à diminuer le PH intestinal par la stimulation de la production des acides gras à chaînes courtes par les probiotiques ce qui forme un environnement difficile pour la multiplication des bactéries pathogène qui ne supportent pas cette acidité.

 Les  prébiotiques se trouvent dans les fruits, les légumes, les céréales et d’autres plantes comestibles. On peut citer comme sources : les tomates, artichauts, bananes, asperges, baies, ail, oignons, chicorée, légumes verts, légumineuses, ainsi sous forme d’avoine, de lin, d’orge. La conclusion avoir une alimentation diverse riche en prébiotique contribue à la diversité de votre microbiote intestinal !

7- Le rôle de certains nutriments dans l’axe intestin cerveau 

Plusieurs nutriments ( vitamines et sels minéraux et acides gras essentiels )  et aliments jouent un rôle important dans le maintien de la santé du microbiote intestinale :

• Les acides gras oméga 3 :

Qui se trouvent essentiellement dans les poissons gras ( sardine , saumon , etc..) sont bénéfiques pour notre , microbiote .Ils entrent dans la composition des gaines de myéline : la membrane qui protège les neurones de cerveau contre les maladies neurodégénératives plusieurs études ont montré que la prise de complément d’acides gras oméga 3 permet de diminuer les symptômes de troubles neuropsychiatriques [26] , [27] .

• Les aliments fermentés :

Comme le Miso , le vinaigre de kombucha , la choucroute , le kimchi , le Nato , les légumes lacto fermentées , le kéfir  sont riches en probiotiques ce qui  exerce des effets bénéfiques sur la flore intestinale  . Une étude publiée dans le journal de gastroentérologie a montré que la consommation du lait fermenté module l’activité du cerveau à travers  la communication entre les entérochromaffines  et le nerf vague [28].

• Les aliments riches en polyphénols :

  La consommation des aliments riches en polyphénols comme le thé vert, le cacao, l’huile d’olive  contribue à la diversité de microbiote intestinal ce qui améliore la cognition [29].

•   Les aliments riches en tryptophanes :

  Il a été démontré que les aliments riches en tryptophanes viandes et volailles, produits laitiers, œufs et poisson. Légumineuses et  oléagineux   améliorent l’interaction entre  l’intestin et le cerveau par l’intermédiaire de  la production de la sérotonine [30].

Références 

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Auteurs 

 

DR. Ben Rejeb Charfeddine

MD , Nutritionist, Naturopathe, Fondateur Ecole Panafricaine de Naturopathie Holistique Integrative (EPN)

Chibani Salim

Chercheur en biologie moléculaire et cellulaire

Ecole Panafricaine de Naturopathie Holistique Integrative (EPN)