Découverte majeure au cœur du microbiote intestinal

Une équipe internationale dirigée par Patrice Cani et Matthias Van Hul, chercheurs à l’UCLouvain et WELRi, en collaboration avec plusieurs institutions européennes, a mis en lumière une fonction métabolique entièrement nouvelle chez une bactérie largement présente dans l’intestin humain : Dysosmobacter welbionis. Cette bactérie est capable de convertir le myo-inositol, un nutriment naturellement présent dans les fruits, céréales complètes, noix et légumineuses, en butyrate. Cette bactérie était largement ignorée car difficile à cultiver et à étudier, ce qui explique pourquoi cette fonction métabolique était restée invisible jusqu’à présent. Le butyrate est essentiel au bon fonctionnement du métabolisme et est souvent retrouvé en quantité réduite dans de nombreuses maladies inflammatoires, métaboliques ou intestinales et même certains cancers. C’est donc une molécule super intéressante et déjà reconnue pour renforcer la barrière intestinale, soutenir l’équilibre immunitaire, réduire l’inflammation, contribuer à réguler le taux de sucre dans le sang.

Pourquoi cette découverte est-elle importante ?

Jusqu’à présent, le butyrate était considéré comme provenant presque exclusivement de la fermentation des fibres alimentaires par le microbiote intestinal. Or, de nombreuses personnes tolèrent mal les fibres fermentescibles, notamment certaines personnes atteintes de maladies inflammatoires de l’intestin, de troubles fonctionnels intestinaux, ou présentant des intolérances alimentaires. « L’étude UCLouvain montre pour la première fois que le myo-inositol  est un nutriment utilisé dans une voie alternative de production de butyrate, par une bactérie spécifique du microbiote humain, Dysosmobacter welbionis ». souligne Camille Petitfils, co-première auteure de l’étude à l’UCLouvain.
Cette voie métabolique, complémentaire à la fermentation des fibres, pourrait ainsi expliquer pourquoi le myo-inositol exerce déjà des effets bénéfiques documentés sur la glycémie et le métabolisme chez certaines personnes.

Publiés dans la prestigieuse revue Gut, ces travaux démontrent pour la première fois qu'un microbe intestinal humain peut produire du butyrate à partir du myo-inositol, via une voie métabolique jusque-là inconnue.
« Cette bactérie utilise un chemin métabolique unique pour produire une molécule bénéfique à partir d’un nutriment très courant dans notre alimentation », explique Patrice Cani, UCLouvain, auteur sénior de l’étude. « Ces résultats nous permettent de mieux comprendre comment ce que nous mangeons influence les fonctions de notre microbiote et notre santé. », explique Matthias Van Hul, UCLouvain.

Dans cette étude, les scientifiques ont analysé plusieurs milliers d’échantillons de grandes cohortes humaines (asiatiques, américaines et européennes) et ils ont découvert que D. welbionis est très fréquente chez les individus en bonne santé, mais moins abondante chez les personnes souffrant de maladie hépatique, comme le foie gras. Dans une cohorte de près de 700 individus avec une maladie inflammatoire du foie, sa présence plus élevée était même associée à des marqueurs hépatiques plus favorables, suggérant un rôle potentiel dans la santé métabolique et du foie.

Une capacité métabolique inédite !

En combinant des approches de pointe, analyses métagénomiques, traceurs biochimique, cultures anaérobies et caractérisation génétique, les chercheurs ont démontré que D. welbionis : convertit le myo-inositol en butyrate en utilisant une voie enzymatique entièrement nouvelle, absente des autres bactéries étudiées dans le monde et jusqu’à ce jour !

Une prouesse de plus ! Les chercheurs ont isolé 19 nouvelles souches humaines de D. welbionis grâce à une méthode unique de tri cellulaire anaérobie. Toutes les nouvelles D. welbionis possèdent cette capacité unique, démontrant donc la conservation de cette voie métabolique à travers l’espèce.

« Certaines souches dépourvues de gènes de résistance aux antibiotiques constituent un socle prometteur pour de futurs probiotiques de nouvelle génération. » souligne Chi-hsien Lee, doctorant WELri, co-premier auteur de l’étude.

Des bénéfices potentiels pour la santé ?

Dans des modèles précliniques, des souris alimentées avec un régime riche en graisses et supplémentées en D. welbionis ont montré chez des souris rendues obèses et diabétiques, une forte amélioration du contrôle de la glycémie et même une réduction de la graisse hépatique ! Ces résultats indiquent un effet métabolique bénéfique, même si les auteurs soulignent qu’aucune étude clinique n’a encore évalué la supplémentation en D. welbionis chez l’humain.

« La convergence entre la fréquence de cette bactérie, sa capacité à produire du butyrate et les bénéfices précliniques observés en fait un candidat extrêmement prometteur », souligne Patrice Cani, UCLouvain et WEL Research Institute.

« Mais son utilisation thérapeutique nécessitera des essais cliniques rigoureux. », renchéri le Dr. Matthias Van Hul.

Un pas de plus dans la compréhension du lien nutrition – microbiote - santé

Cette étude révèle un nouveau mécanisme par lequel notre alimentation interagit avec nos microbes et influence la santé métabolique. Elle illustre l’importance de s’intéresser aux membres encore méconnus du microbiote, véritables usines biochimiques aux effets souvent insoupçonnés de notre alimentation !

Cette recherche a été rendue possible grâce à des collaborations internationales à travers l’Europe incluant des institutions en France, UK, Italie, Allemagne, Espagne, Finlande, Pays-Bas. Avec le soutien de très nombreux soutiens financiers européens (ERC) et nationaux (MRC, Wellcome Trust, ANR, FNRS, EOS, WELRi, ARC).