Prise d’antibiotiques, travail de nuit ou par quart ou décalage horaire sont des situations fréquentes qui peuvent perturber les interactions entre le microbiote et l'horloge biologique ce qui peut accroître le risque de prise de poids et d’obésité. Au cœur de cet équilibre métabolique fragile régulé par ce couple microbiote et horloge biologique, une protéine bien spécifique lie le gain de poids aux bactéries intestinales. C’est la découverte de cette équipe de l’UT Southwestern Medical Center (Dallas), documentée dans la revue Science, qui pourrait avoir d’énormes implications sur l'obésité dans les pays riches mais aussi la malnutrition dans les pays pauvres.
Cette molécule apparaît en effet comme un facteur clé de la diaphonie qui permet de synchroniser l'absorption des nutriments dans l'intestin avec les rythmes circadiens. Les bonnes bactéries, qui vivent dans les intestins -ou microbiote intestinal- des mammifères, programme les rythmes métaboliques qui régissent l'absorption des graisses alimentaires par le corps. Ainsi, l’étude révèle que ces bactéries programment ces rythmes circadiens en activant une protéine appelée histone désacétylase 3 (HDAC3). Cette protéine est produite par des cellules qui tapissent le tube digestif qui agissent comme des intermédiaires entre les bactéries facilitant la digestion des aliments et les protéines permettant l’absorption des nutriments.
Microbiote et horloge régulent le métabolisme via HDAC3
HDAC3 active les gènes impliqués dans l’absorption des graisses : précisément, HDAC3 interagit avec les mécanismes de l'horloge biologique dans l'intestin pour affiner le flux et le reflux rythmiques des protéines qui améliorent l'absorption de la graisse. Cette régulation se produit le jour chez l'homme, qui s’alimente durant le jour, et la nuit chez la souris, qui s’alimente durant la nuit. En synthèse, le microbiome communique avec notre métabolisme pour rendre l'absorption des graisses plus efficace. Mais lorsque les graisses sont en excès, cette communication favorise l'obésité.
Quelques souris et une diaphonie en laboratoire : chez des souris exempte de germes, élevées dans des environnements dépourvus de microbes, les chercheurs modifient génétiquement les histones – produites par des enzymes telles que HDAC3 et qui contrôlent l'expression de gènes qui produisent à leur tour des protéines qui effectuent le travail de la cellule. En comparant des souris normales chargées de bactéries avec ces souris exemptes de germe, les chercheurs ont découvert que certaines modifications de l'histone – y compris celles apportées par HDAC3 – avaient des conséquences circadiennes chez la souris normale, mais qu'elles étaient stables à un niveau uniforme jour et nuit, chez les souris exemptes de germes.
- Plus encore, les souris qui ne présentaient pas de HDAC3 dans leur muqueuse intestinale se montrent capables d’absorber un régime riche en graisses et en sucres tout en restant maigres.
- Des souris déficientes en HDAC3 et des souris sans germes présentent les mêmes modifications d’histones stables tout au long du cycle circadien, ce qui suggère le rôle clé de HDAC3 et des bonnes bactéries, dans les rythmes circadiens.
Microbiome et horloge régulent ensemble le métabolisme : en synthèse, la protéine HDAC3 se synchronise à l’horloge cellulaire pour assurer une absorption maximale des graisses lorsque les mammifères sont éveillés. Le microbiome et l'horloge circadienne auraient ainsi évolué pour fonctionner ensemble afin de réguler le métabolisme. Mais pourquoi cette alliance aurait-elle évoluer de manière à favoriser la prise de poids dans certaines situations ? Les scientifiques expliquent que l’évolution, calée sur une utilisation efficace de l’énergie dans un environnement de pénurie alimentaire aurait été dépassée par nos régimes alimentaires trop riches en calories.
Ces résultats suggèrent donc toute l’importance des interactions entre le microbiote et l'horloge corporelle sur le maintien du poids corporel. Avec l’espoir de nouveaux traitements pour lutter contre l'obésité mais aussi contre la malnutrition par la modification des bactéries de nos intestins.
Source: Science 27 Sep 2019 DOI: 10.1126/science.aaw3134 The intestinal microbiota programs diurnal rhythms in host metabolism through histone deacetylase 3
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