Fibres, protéines, urée et lactate : le repas des bactéries du microbiote intestinal passé au crible

Quel est le repas préféré des bactéries du microbiote intestinal ? Les travaux de recherche des deux dernières décennies ont bien permis de découvrir l’existence du microbiote intestinal, ainsi que son rôle dans certaines maladies. Néanmoins, pour pouvoir se maintenir et jouer pleinement son rôle, le microbiote intestinal a besoin d’un bon repas en guise de source d’énergie. Les fibres sont bien sûr les substrats les plus connus ; d’autres substrats ne sont cependant pas à exclure.

Dans cet article, des chercheurs de la prestigieuse université de Princeton ont exploré les préférences alimentaires des bactéries présentes chez la souris. Afin de comprendre de quoi les bactéries se nourrissent, les chercheurs ont utilisé des traceurs isotopiques, et incorporé ces traceurs dans plusieurs molécules d’intérêt (protéines, glucides, etc.). De cette manière, si les bactéries utilisent ces molécules tracées, les produits qui en sont issus sont également tracés, et peuvent être facilement détectés.

L’hypothèse la plus courante est que les bactéries se nourrissent du bol alimentaire humain. A l’aide de ces fameux traceurs isotopiques, les chercheurs ont ainsi pu visualiser les métabolites bactériens dans la circulation sanguine : glucose, lactate et alanine à partir de l’amidon alimentaire, mais aussi acides gras à chaîne courte à partir de l’inuline marquée aux traceurs isotopiques. Les bactéries se nourrisent également de protéines : des protéines marquées aux traceurs ont ainsi conduit à la détection d’acides aminés marqués au niveau des fécès, signe que les bactéries ne se nourrissent pas que de fibres et d’amidon.

Autre découverte étonnante de la part des chercheurs : les bactéries peuvent se nourrir de molécules produites par l’organisme hôte. Ainsi, les chercheurs ont pu mettre en évidence que les bactéries utilisent l’urée (comme source d’azote), mais aussi le lactate produit par l’organisme. Ces deux molécules peuvent en effet passer de l’hôte au microbiote, par le biais de transporteurs dédiés. Les protéines produites par l’organisme sont également une source d’énergie pour certaines bactéries.

Chaque bactérie a également ses nutriments préférés. Par exemple, les bactéries du genre Akkermansia, récemment découvertes pour leurs bénéfices, se nourrissent avant tout de lactate, n’utilisant finalement que très peu les fibres et les protéines. À l’inverse, ce sont surtout les bactéries du genre Bacteroides et Clostridium qui utilisent les fibres et les protéines.

Ces préférences alimentaires déterminent la composition du microbiote intestinal : cette hypothèse fait sens, mais les chercheurs ont également voulu la vérifier. Pour ce faire, un régime riche en inuline et un régime riche en protéines ont été comparés. Les chercheurs ont retrouvé des résultats concordants avec leurs précédentes découvertes : la richesse en fibres conduit à augmenter les bactéries qui s’en nourrissent préférentiellement (Bacteroides et Clostridium), de même que pour le régime riche en protéines.

Au-delà de confirmer que certaines bactéries se nourrissent de fibres alimentaires, ces travaux de recherche montrent des aspects pas forcément évidents au premier abord. D’abord que les bactéries se nourrissent aussi de protéines, et ensuite que ces mêmes bactéries peuvent utiliser les molécules produites par l’organisme hôte. Il n’y a donc pas que le bol alimentaire qui influence la composition du microbiote ; la physiologie de l’hôte l’influence également. A ce titre, l’exemple du lactate, produit notamment pendant un effort physique, est très intéressant ; et permet de faire le lien entre activité physique et diversité bactérienne au sein du microbiote.

 

Gut bacterial nutrient preferences quantified in vivo.

Article publié le 1^er septembre 2022 dans Cell.

Lien (accès restreint) : https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.020