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Le rôle surprenant des flatulences dans la production hormonale et la santé mentale des femmes

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Recherche récente publiée dans la revue Cellule a révélé une interaction fascinante entre les bactéries intestinales et la santé humaine, notamment en ce qui concerne la santé des femmes et la dépression post-partum. L’étude a révélé que certaines bactéries intestinales produisent des gaz qui stimulent d’autres bactéries à convertir les glucocorticoïdes, un type de stéroïde, en progestatifs. Les progestatifs sont des hormones impliquées dans la grossesse et sont utilisées dans les traitements de la dépression post-partum. Cette découverte met en lumière le rôle potentiel du microbiome intestinal dans la régulation des hormones et dans l’influence sur la santé des femmes.

Le microbiome intestinal, une communauté complexe de micro-organismes vivant dans notre tube digestif, est de plus en plus reconnu pour son rôle important dans la santé humaine. Les hormones stéroïdes, essentielles à de nombreux processus physiologiques, notamment le métabolisme, la réponse au stress, le développement sexuel, la reproduction et le comportement, peuvent être chimiquement modifiées par les bactéries intestinales.

Les chercheurs ont découvert des corrélations entre la composition bactérienne intestinale et les niveaux de ces hormones stéroïdes, en particulier pendant la grossesse. Cependant, les mécanismes exacts par lesquels les bactéries intestinales modifient ces hormones et l’impact qui en résulte sur la santé n’étaient pas bien compris.

« Mon laboratoire s’intéresse depuis longtemps à la façon dont les bactéries intestinales métabolisent les composés endogènes (produits par l’hôte) comme les hormones et les vitamines », a déclaré l’auteur de l’étude. Sloan Devlin, professeur agrégé de chimie biologique et de pharmacologie moléculaire à la Harvard Medical School. « Nous savons que les substrats sont biologiquement actifs et importants pour l’hôte, et notre hypothèse générale est que les produits modifiés par des bactéries seront également importants mais auront des activités biologiques altérées par rapport à leurs substrats car ils ont des structures altérées.

« Les stéroïdes entrent dans cette catégorie de molécules produites par l’hôte et modifiées par des bactéries. Megan McCurry (ancienne étudiante diplômée du laboratoire et première auteure de cet article) et moi avons fouillé dans la littérature et découvert une énorme lacune (40 ans depuis la dernière publication de recherche). Des chercheurs des années 1960 et 1970 ont découvert que les bactéries intestinales convertissaient les glucocorticoïdes présents dans la bile humaine en progestatifs. Cependant, aucune souche bactérienne n’a jamais été déposée dans une collection de cultures et aucun gène n’a jamais été identifié.

« C’était le point de départ de la thèse de doctorat de Megan : identifier les bactéries et les gènes responsables de la 21-déshydroxylation, le nom du processus chimique qui transforme les glucocorticoïdes en progestatifs », a expliqué Devlin.

Pour étudier le rôle des bactéries intestinales dans la production d’hormones, les chercheurs ont mené une série d’expériences impliquant des modèles humains et murins. Ils se sont concentrés sur la conversion de la tétrahydrodésoxycorticostérone (THDOC), un glucocorticoïde présent dans la bile, en tétrahydroprogestérones (THP), qui comprennent des hormones comme l’alloprégnanolone utilisées pour traiter la dépression post-partum.

Les chercheurs ont d’abord établi que le microbiome intestinal joue un rôle important dans la production de THP. Ils ont découvert que les excréments de souris exemptes de germes contenaient des niveaux très faibles de THP par rapport à ceux de souris spécifiques exemptes d’agents pathogènes. Les souris sans germes sont des animaux de laboratoire totalement dépourvus de tous micro-organismes, notamment bactéries, virus, champignons et parasites. En revanche, les souris exemptes d’agents pathogènes sont exemptes d’agents pathogènes particuliers mais pas entièrement dépourvues de micro-organismes. Contrairement aux souris sans germes, les souris sans agents pathogènes ont un microbiome normal.

Cette découverte indique que les bactéries intestinales sont essentielles à la conversion des THP. Les chercheurs ont également découvert que le microbiome intestinal humain pouvait effectuer cette conversion, comme en témoigne la présence de THP dans des échantillons de selles provenant de sujets humains en bonne santé.

« Avant notre travail, l’opinion dominante était que l’hôte fabriquait des stéroïdes – le microbiome ne faisait pas partie de la conversation. Nous espérons que ce travail révèle que les bactéries intestinales modifient les stéroïdes produits par l’hôte, et que ces nouvelles molécules pourraient affecter les fonctions de l’hôte.

« Les stéroïdes régulent les processus fondamentaux chez les mammifères : métabolisme, réponse au stress, développement sexuel, reproduction, équilibre sel et eau et comportement. Le fait que les bactéries intestinales produisent de nouveaux stéroïdes suggère que les bactéries intestinales agissent comme un organe endocrinien supplémentaire qui contrôle les niveaux d’hormones dans le corps. Dans notre étude, nous avons particulièrement regardé la production de THP.

Une découverte clé a été l’identification de deux espèces bactériennes, Gordonibacter pamelaeae et Eggerthella lenta, qui étaient capables de convertir les THDOC en THP. Il a été constaté que cette conversion dépend fortement de la présence d’hydrogène gazeux (H2). L’hydrogène gazeux est produit principalement par les bactéries intestinales lors de la fermentation des glucides non digestibles.

L’étude a montré que E. coli Nissle 1917 (EcN) a produit de l’hydrogène gazeux, ce qui a favorisé la 21-déhydroxylation du THDOC en THP en E. lenta. Cela indique une forme de métabolisme coopératif dans lequel les activités métaboliques d’une espèce bactérienne facilitent la production d’hormones par une autre.

« Nous avons découvert que la production de gaz bactériens induit la production de métabolites dans l’intestin. La production de gaz bactériens (flatulences !) est une fonction hautement conservée du microbiome intestinal. Les bactéries intestinales fermentent les glucides présents dans notre alimentation afin de produire de l’énergie, et certains des sous-produits sont des gaz comme le H2, le CO2 et le méthane. L’hydrogène est le gaz prédominant produit par les bactéries intestinales.

« Nous avons constaté que l’hydrogène gazeux est nécessaire et suffisant pour une production robuste d’allopregnanolones (également appelées THP) par les bactéries intestinales. En d’autres termes, la production de THP est un exemple de métabolisme coopératif par les bactéries intestinales : certaines bactéries produisent de l’hydrogène gazeux, ce qui favorise la production de THP dans d’autres bactéries intestinales.

« Plus largement, nos travaux impliquent que la production de gaz affecte le métabolisme bactérien (c’est-à-dire affecte les petites molécules produites par les bactéries). Les effets de la production de gaz sur la génération de métabolites ont été largement négligés, probablement parce que l’étude des gaz (par exemple, le contrôle de leurs niveaux dans des cultures bactériennes) est difficile. Nos travaux suggèrent qu’il existe probablement d’autres processus bactériens intestinaux qui sont essentiellement affectés par les flatulences ! »

Il est important de noter que l’étude a révélé que les niveaux de THP étaient significativement plus élevés dans les selles des femmes enceintes au cours de leur troisième trimestre que chez les personnes non enceintes. Cela suggère que la grossesse induit des changements dans le microbiome intestinal qui améliorent la production de THP. Le séquençage métagénomique a révélé que les bactéries hébergeant le groupe de gènes responsable de cette conversion étaient plus abondantes chez les femmes enceintes, indiquant un changement du microbiome qui pourrait influencer les niveaux d’hormones pendant la grossesse.

« Une hypothèse expliquant pourquoi la dépression post-partum se développe est qu’il y aurait une chute brutale de certaines hormones, y compris certains neurostéroïdes, après l’accouchement, et que cette baisse des neurostéroïdes provoquerait une dépression chez certaines femmes. Cependant, nous ne comprenons toujours pas pourquoi certaines femmes développent une PPD alors que d’autres ne le font pas (environ 1 femme sur 7 développe une PPD après la naissance).

« L’un des résultats les plus frappants de notre article est que les niveaux de THP sont 100 fois plus élevés dans les selles des femmes au troisième trimestre de la grossesse que chez les personnes non enceintes. Ce changement ne peut pas être entièrement expliqué par l’augmentation des stéroïdes dans la bile en général pendant la grossesse, ce qui suggère que les bactéries intestinales pourraient contribuer à la production de THP pendant la grossesse. En effet, nous avons constaté que les niveaux du groupe de gènes que nous avons identifié et qui produisent les THP sont significativement plus élevés en fin de grossesse que chez les personnes non enceintes.

Les chercheurs ont également réalisé des greffes de microbiote fécal provenant de donneuses enceintes vers des souris sans germes. Les souris receveuses ont présenté des niveaux accrus de THP dans leurs selles, renforçant ainsi le rôle du microbiome dans la production d’hormones. De plus, la cocolonisation de souris sans germes avec E. lenta et CeN a entraîné une production significative de THP, démontrant que ces bactéries peuvent travailler ensemble in vivo pour produire des hormones à partir de stéroïdes endogènes.

« Il ressort de nos travaux et de la littérature que les souris et les rats sans germes et dépourvus de microbiome ne contiennent que les substrats (les corticoïdes) dans leurs selles et aucun THP. Ensemble, ces données suggèrent que le microbiome contribue fortement à la production de THP dans l’intestin et que ces THP peuvent avoir des effets sur la santé de l’hôte, notamment sur son comportement.

Résumant les résultats en termes simples, Devlin a expliqué : « Nous avons découvert que « les insectes fabriquent des drogues ». Autrement dit, nous avons découvert que les bactéries présentes dans notre intestin produisent de l’allopregnanolone, également connue sous le nom de brexanolone ou Zulresso, un médicament approuvé par la FDA pour traiter la dépression post-partum. L’allopregnanolone était un produit naturel et un neurostéroïde connu, mais nous avons découvert que les bactéries intestinales la fabriquent et également comment elles la fabriquent (les gènes responsables). Nous avons également constaté que les niveaux de cette molécule ainsi que l’abondance des gènes bactériens sont considérablement augmentés dans les selles des personnes au cours de leur troisième trimestre de grossesse, ce qui suggère que la production bactérienne de ce composé pourrait avoir un impact sur la santé des femmes, en particulier pendant la grossesse. .»

Pour l’avenir, les chercheurs ont déclaré que des études à long terme sur les changements hormonaux tout au long de la grossesse et des périodes post-partum sont nécessaires pour mieux comprendre le rôle du microbiome dans des conditions telles que la dépression post-partum.

« Nous souhaitons réaliser davantage d’études en examinant longitudinalement les selles au cours des premier, deuxième et troisième trimestres et après l’accouchement chez les femmes qui développent ou non une DPP afin de mieux comprendre si le microbiome contribue aux niveaux de neurostéroïdes tout au long de la grossesse et si le microbiome contribue aux niveaux de neurostéroïdes tout au long de la grossesse. pourrait contribuer à ou peut-être empêcher la PPD. À l’avenir, en tant que communauté, nous pourrions réfléchir à des thérapies ciblées sur le microbiome pour les maladies neurologiques comme la dépression.

L’étude, « Les bactéries intestinales convertissent les glucocorticoïdes en progestatifs en présence d’hydrogène gazeux», a été rédigé par Megan D. McCurry, Gabriel D. D’Agostino, Jasmine T. Walsh, Jordan E. Bisanz, Ines Zalosnik, Xueyang Dong, David J. Morris, Joshua R. Korzenik, Andrea G. Edlow, Emily P. .Balskus, Peter J. Turnbaugh, Jun R. Huh et A. Sloan Devlin.


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