Cette recherche originale sur la manière dont les grosses molécules des fibres alimentaires, appelées polymères, se regroupent dans l'intestin grêle et agrègent autour d’elles les particules solides, nous aide à mieux comprendre la façon dont les nutriments mais aussi les médicaments sont absorbés pendant la digestion. Des travaux présentés dans eLife, qui en décryptant les processus physiques induits par ces polymères, confirment et éclairent le rôle clé des fibres alimentaires dans la digestion.
L'étude, menée chez la souris, apporte des informations précieuses sur le comportement de différentes particules présentes dans l'intestin grêle dont les microbes, les débris cellulaires, les particules liées à l'administration de médicaments et sur leur déplacement coordonné dans l'intestin. Des enseignements importants car la taille et la composition de tels agrégats peuvent affecter l'environnement intestinal, et donc l’absorption et la digestion des nutriments et des médicaments pendant la digestion ainsi que la fonction des micro-organismes intestinaux. Asher Preska Steinberg, l’auteur principal de l’étude, chimiste au California Institute of Technology de Pasadena et son équipe, ont donc cherché à comprendre comment ces agrégats se forment dans l'intestin.
Une diversité de polymères existe naturellement dans l'intestin : ces polymères comprennent les sécrétions (mucines et immunoglobulines) et les polymères alimentaires, liés à l’ingestion de fibres alimentaires. Ces polymères sécrétés par l'hôte peuvent provoquer l'agrégation de microbes par liaison chimique. Cette étude montre que les polymères de fibres alimentaires peuvent également provoquer une agrégation par le biais d'interactions physiques dépendant de leurs propriétés physiques, telles que leur poids moléculaire et leur concentration, au lieu d'interactions chimiques.
Les polymères des fibres alimentaires sont également régis par les lois de la physique ! « Nous pensons souvent aux fibres alimentaires dans le contexte de la nutrition et de l'alimentation de nos microbes intestinaux, mais comme tous les polymères, elles sont également régies par les lois de la physique des polymères ». L'équipe a d'abord étudié les interactions entre les particules de polystyrène densément recouvertes de polyéthylène glycol (PEG) et le contenu de l'intestin grêle de la souris. Le revêtement PEG était auparavant utilisé pour minimiser les interactions chimiques entre les particules et les biopolymères, permettant à l'équipe de se concentrer sur les interactions physiques. L’équipe constate que :
- les particules recouvertes de PEG, couramment utilisées dans l'administration de médicaments, se regroupent sous forme d'agrégats dans le fluide de l'intestin grêle ;
- les polymères contribuent effectivement à l'agrégation des particules enrobées de PEG et que l'ampleur de l'agrégation dépend de la concentration et du poids moléculaire des polymères ;
- si les mucines – ici l’expérience est menée avec la mucine MUC2- jouent un rôle dans l'agrégation des particules enrobées de PEG, cette influence n’est pas nécessaire à l’agrégation.
L’agrégation des particules au sein de l’intestin peut être contrôlée par les polymères issus des fibres alimentaires : cette agrégation est ajustable : en alimentant les souris avec des fibres alimentaires de poids moléculaires différents, les chercheurs sont en mesure de contrôler l'agrégation de ces particules solides dans le liquide intestinal.
On comprend mieux, à la lumière de ces processus physiques -plus que chimiques- induits par les polymères, le rôle clé des fibres alimentaires dans la digestion…
Source: eLife Jan, 2019 DOI : 10.7554/eLife High-molecular-weight polymers from dietary fiber drive aggregation of particulates in the murine small intestine
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