Faire progresser la recherche sur l’axe intestin-poumon

Des milliards de micro-organismes vivant dans l’intestin humain pourraient être la clé de la guérison de certaines maladies pulmonaires graves ou chroniques. Il est théorisé que la communauté dans les intestins – ou microbiote intestinal – a une communication bidirectionnelle avec le système respiratoire dans le concept connu sous le nom d’axe intestin-poumon.

Le lien entre les infections respiratoires, les maladies chroniques comme l’asthme et le rôle du microbiome intestinal dans la régulation immunitaire pousse les chercheurs à découvrir exactement comment les deux systèmes interagissent, dans le but ultime que démêler ces liens pourrait conduire à des traitements plus efficaces et ciblés pour les maladies chroniques. ou des maladies pulmonaires aiguës.

« Les insectes fabriquent les drogues »

Le microbiote intestinal humain, plus communément appelé microbiome intestinal, est un écosystème complexe, dépassant même le corps humain en termes de diversité génétique, a expliqué Joseph H. Skalski, MD, médecine pulmonaire et de soins intensifs à la clinique Mayo de Rochester, Minnesota. .

Il se compose d’un ensemble de microbes qui coexistent et rivalisent dans la lumière intestinale, un tube de 25 pieds qui absorbe les nutriments et abrite des cellules immunitaires qui réagissent aux activités microbiennes, jouant ainsi un rôle dans la santé globale du corps.

Autrefois considérés comme des systèmes fonctionnant de manière totalement séparée, les chercheurs ont découvert que des changements dans cette composition microbienne intestinale peuvent influencer les maladies pulmonaires. Les poumons sont affectés par l’intestin via le système immunitaire lorsqu’il détecte ces microbes et déclenche une réponse cytokinique. De plus, certains microbes peuvent produire des sous-produits qui, une fois absorbés dans la circulation sanguine, peuvent potentiellement affecter directement la fonction pulmonaire.

« Il existe plusieurs exemples dans lesquels les microbes fabriquent les médicaments : les microbes intestinaux libèrent des substances qui sont absorbées dans la circulation et transmises par la circulation sanguine jusqu’aux poumons », a déclaré Skalski, ajoutant que les poumons et l’intestin disposent tous deux d’un système immunitaire muqueux.

À ce jour, les chercheurs ont démontré une association possible entre le microbiome intestinal et les conséquences de maladies pulmonaires chroniques ou graves, comme l’asthme. La dysbiose, un déséquilibre de ces communautés microbiennes, peut affecter silencieusement les maladies pulmonaires sans symptômes.

Skalski explore le lien entre la dysbiose fongique intestinale et les affections respiratoires comme l’asthme et la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). Dans un recherche article publié dans Pathogènes PLOSSkalski et ses collègues ont découvert qu’un déséquilibre des champignons intestinaux peut exacerber l’asthme, même en l’absence de champignons dans les poumons.

D’autres études ont trouvé une association similaire. Dans un étude publiée dans Intestinles chercheurs ont découvert des associations entre la composition du microbiote intestinal, les niveaux de cytokines et les marqueurs inflammatoires chez les patients atteints de COVID-19. Cette association suggère que le microbiome intestinal influence « l’ampleur de la gravité du COVID-19, éventuellement via la modulation des réponses immunitaires de l’hôte ». Dans Recherche respiratoireLi et ses collègues ont observé des différences significatives dans le microbiome intestinal entre les patients atteints de BPCO et les individus en bonne santé, les patients atteints de BPCO présentant une diversité microbienne unique et une prévalence de Prévotelle. Il est intéressant de noter que les transplantations fécales de patients atteints de BPCO vers des souris ont entraîné une augmentation de l’inflammation pulmonaire.

Pour faire progresser la recherche sur l’axe intestin-poumon, Skalski préconise de vastes études humaines impliquant plus de 4 000 participants et une collaboration entre divers laboratoires. Aujourd’hui, son équipe utilise des techniques de séquençage pour comprendre l’impact du microbiote intestinal sur les maladies pulmonaires obstructives à l’aide de modèles animaux. En dressant le profil du microbiote intestinal, il vise à comprendre les interactions complexes entre les communautés microbiennes et la santé respiratoire. À mesure que les connaissances se développent, elles pourraient conduire à des traitements ciblés capables de corriger la dysbiose et d’améliorer les résultats pour les patients, a-t-il déclaré.

Établir la signification clinique

Bien que les chercheurs aient établi une association entre le microbiome intestinal et la santé pulmonaire, la mesure dans laquelle elle est cliniquement significative reste à déterminer, selon Robert Dickson, MD, pneumologue, professeur et chercheur à l’Université de Michigan Health, Ann Arbor, Michigan. .

Dickson et son laboratoire de l’Université du Michigan ont étudié cette relation parmi les patients atteints du syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) en soins intensifs. Récemment, ils ont découvert que chez les patients ventilés mécaniquement, la déplétion des bactéries anaérobies intestinales due aux antibiotiques est associée à une augmentation de mortalité hospitalière.

« Le microbiome intestinal est un ‘organe’ qui joue un rôle important dans les processus métaboliques et immunologiques du corps », a déclaré Dickson dans une interview. « Ce que nous apprenons, c’est que la perturbation du microbiome provoque une sorte de » défaillance d’un organe « , ce qui contribue à des résultats cliniques défavorables. »

Un défi dans la compréhension de l’influence du microbiome intestinal sur la santé systémique réside dans la complexité des mécanismes impliqués. Dans un mécanisme, le microbiome intestinal génère des métabolites, notamment le butyrate d’acide gras, qui peuvent avoir un effet protecteur dans les modèles de lésions pulmonaires aiguës. Mais les antibiotiques, notamment à large spectre, peuvent perturber cet écosystème. Et chez les patients gravement malades, la capacité de l’intestin à constituer une barrière est compromise et le phénomène de « fuite intestinale » peut survenir. En conséquence, les bactéries des intestins peuvent migrer vers les poumons, augmentant ainsi l’inflammation des sacs aériens et aggravant l’état du patient.

Le défi de la recherche consiste à donner un sens aux organismes de la biodiversité avec de multiples variables externes. « Les outils que nous utilisons dans la recherche sur le microbiome proviennent du domaine de l’écologie microbienne », a déclaré Dickson. « Alors que nous étudiions des espèces individuelles, nous devons désormais étudier des communautés de bactéries complexes et dynamiques. »

Vers une médecine de précision

L’une des plus grandes lacunes dans les connaissances concerne les espèces spécifiques qui prédisposent les patients aux maladies pulmonaires chroniques et rendent le traitement moins efficace, a déclaré Rachel Scheraga, MD, pneumologue et chercheuse à la Cleveland Clinic de Cleveland. « Une compréhension plus approfondie de l’axe intestin-poumon dans la santé humaine aidera à définir les perturbations spécifiques à l’origine des maladies pulmonaires inflammatoires chroniques. »

Pour faire progresser la recherche sur l’axe intestin-poumon, une combinaison de modèles animaux exempts de germes et traités aux antibiotiques et d’échantillons humains est nécessaire. « Certains patients atteints de maladies pulmonaires chroniques telles que l’asthme et la BPCO sont les plus difficiles à traiter malgré les progrès thérapeutiques », a déclaré Scheraga. « Comprendre l’axe intestin-poumon dans ces maladies pulmonaires chroniques fera progresser le domaine si nous sommes capables d’identifier des sous-ensembles de patients qui répondraient au traitement. »

Scheraga voit également le potentiel de la recherche sur l’axe intestin-poumon pour traiter le SDRA. « Actuellement, il n’existe aucun traitement pour traiter le SDRA qui survient fréquemment après une pneumonie bactérienne, donc concevoir un traitement spécifique pour ce syndrome ferait progresser le domaine. » En ce qui concerne l’axe intestin-poumon, lorsqu’un patient est gravement atteint de SDRA, « il y a une diaphonie accrue entre les poumons et les intestins car les patients sont fréquemment sous ventilateurs et développent une aspiration », a-t-elle expliqué.

« Alors que nous développons des outils de modèles animaux pour étudier l’axe intestin-poumon, je suis enthousiasmée par les cibles potentielles et/ou l’identification de sous-phénotypes de patients susceptibles de répondre à certains traitements », a-t-elle déclaré. « Mais je crains qu’il faudra un certain temps pour comprendre pleinement l’impact de la diaphonie intestin-poumon. »

Stratégies thérapeutiques émergentes

Cela laisse une autre question de recherche : à quoi pourraient ressembler la médecine de précision ou d’autres thérapies ? La réponse réside peut-être dans l’intestin lui-même. Dans une étude publié dans le Journal de microbiologie et biotechnologieShin et ses collègues ont rapporté que les probiotiques, les prébiotiques, les acides gras à chaîne courte et les greffes de microbes fécaux sont prometteurs en tant qu’agents thérapeutiques pour la BPCO.

Gregor Reid, PhD, MBA, FRSC, professeur émérite distingué à l’Université Western, London, Ontario, Canada, est un expert de renommée internationale en matière de probiotiques et de santé en général. Il a déclaré que des souches d’espèces couramment utilisées, telles que Lactobacilles, Bifidobactérieet Saccharomyces, se révèlent sûrs et efficaces, tandis que des souches moins connues de Roseburie spp., Akkermansie spp., Propionibactérie spp., et Faecalibactérie spp. ont du potentiel. De même, aux prébiotiques bien connus comme les glucanes et les fructanes sont rejoints par des prébiotiques émergents dérivés de diverses substances naturelles, montrant un avenir prometteur pour santé intestinale.

Comme il l’écrit dans son livre : «Probiotiques : une histoire d’espoir« , il est essentiel de sélectionner les organismes pour les propriétés souhaitées pour le résultat, puis de réaliser des études cliniques pour voir s’ils sont efficaces.

« Malheureusement, les chercheurs se contentent souvent de prendre un produit commercial et de le tester en espérant qu’il fonctionne », a-t-il déclaré. « Davantage de médecins doivent faire pression pour mener des études en association avec des scientifiques, même sur de petits échantillons au début. Sans justification, sans sélection minutieuse des souches et sans méthodes d’administration et sans études cliniques correctement conçues, le domaine de l’intestin-poumon-cerveau restera intéressant. mais hypothétique. »

Scheraga, Dickson et Skalski n’ont signalé aucun conflit d’intérêts pertinent. Reid consulte pour Seed, une entreprise vendant des probiotiques non abordés dans cet article.