L’intestin, un deuxième cerveau

Publié le 25/08/2016

Le système nerveux entérique contrôle la motricité et la sensibilité intestinales, mais se trouve aussi impliqué dans la régulation du comportement alimentaire par le biais d’échanges avec le système nerveux central.

Le rôle de l’intestin et du microbiote est aujourd’hui de mieux en mieux connu. Au-delà de sa fonction traditionnelle d’absorption et de transport des nutriments, l’intestin est impliqué dans le métabolisme et la veille immunitaire. La paroi intestinale est également riche de millions de neurones, qui sont organisés en réseaux (plexus myentérique et plexus sous-muqueux) et qui échangent des informations avec le système nerveux central. L’intégration anatomique entre les cellules de l’épithélium intestinal, les cellules immunitaires, les cellules endocrines et les neurones joue un rôle dans la régulation de la motricité et de la sensibilité intestinales, mais aussi, en partie, du comportement alimentaire.

Motricité digestive

La motricité digestive est organisée de façon fine. Le péristaltisme local permet d’assurer le broyage des aliments au niveau gastrique, la vidange gastrique, puis le malaxage du bol alimentaire au niveau du grêle, où l’absorption des nutriments se fait par contact avec l’épithélium, avant d’amener les résidus alimentaires au niveau colique, où se produit l’essentiel de la fermentation, la dégradation des fibres digestibles et la récupération énergétique. Il existe une synergie entre les fonctions motrices et absorbantes, avec une motricité entre les repas qui permet de propulser le reste des résidus et de retrouver une certaine vacuité au niveau du grêle. Cette motricité est grandement automatisée, régulée par des phénomènes locaux et neuro-hormonaux, mais aussi sous l’influence du système nerveux autonome.

Sensibilité intestinale

Le tube digestif contient également de nombreux capteurs qui génèrent des messages sensitifs. Ces capteurs sont sensibles à des facteurs chimiques, à la distension, à l’inflammation et au stress au sens large. Ainsi, des signaux périphériques induisent-ils la production de molécules signal, comme des cytokines et des neuropeptides, qui sont libérées au niveau des terminaisons nerveuses présentes notamment dans les villosités intestinales. Des messages nociceptifs sont alors envoyés vers le système nerveux central, par différentes voies d’afférence. En situation physiologique normale, ces messages sont contrés par des systèmes de contrôles, systèmes qui peuvent être dépassés dans certaines situations, comme c’est le cas dans les troubles fonctionnels intestinaux (TFI) ou la dyspepsie. Le stress central peut entraîner une hypersensibilité intestinale, favorisée par différents facteurs, notamment le dérèglement du microbiote. Des études récentes ont montré que, en cas de stress, il se produit une libération de molécules signal qui bousculent l’harmonie du microbiote. Certaines souches bactériennes prolifèrent et produisent à leur tour des molécules signal (neurotransmetteurs, neuropeptides, cytokines) qui activent des récepteurs intestinaux épithéliaux et sous-muqueux. Le dialogue entre intestin et microbiote joue ainsi un rôle important dans le système nerveux intestinal, avec des implications dans les TFI, mais aussi dans les maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI). Dans ce contexte, en effet, des phénomènes irritatifs source de douleurs peuvent persister alors que l’inflammation majeure a disparu.

Contrôle du comportement alimentaire

Le contrôle du comportement alimentaire a longtemps été considéré comme régulé uniquement au niveau du système nerveux central. Les progrès réalisés en radio-immunologie et en immuno-histochimie, il y a une vingtaine d’années, ont permis de découvrir, au niveau intestinal, des dizaines d’hormones jouant un rôle dans la régulation de la prise alimentaire, dont la ghréline, ligand du récepteur de l’hormone de croissance, mais aussi principale hormone orexigène. La ghréline est produite au niveau du fundus gastrique ; elle est libérée selon un rythme circadien en prélude aux repas. Elle agit au niveau hypothalamique, en particulier sur le noyau arqué et, par toute une cascade d’événements, induit la prise alimentaire et réduit en parallèle les voies anorexigènes.
Mais, de nombreuses autres hormones sont sécrétées tout au long du tractus digestif, toutes impliquées dans les mécanismes de la satiété comme le GLP-1 ou la CCK (cholécystokinine) dans le grêle supérieur, le polypeptide pancréatique et, plus bas, le GLP-1 et peptide YY au niveau de l’iléon et du côlon. Ces peptides de la satiété peuvent agir sur les terminaisons nerveuses locales ou par voie sanguine.
Si ce schéma physiologique « d’accélérateur et de freins » de la prise alimentaire s’est consolidé au cours de ces dernières années, les dosages en clinique de ghréline chez les sujets obèses et anorexiques ont donné des résultats paradoxaux. Un constat qui a suggéré l’existence d’autres facteurs. Des travaux menés par Sergueï Fetissov, au sein de l’unité mixte de recherche 1073 « Nutrition, inflammation et dysfonction de l’axe intestin-cerveau » (Inserm/Université de Rouen) dirigée par Pierre Déchelotte, ont permis de mettre en évidence des anticorps contre les neuropeptides régulant la prise alimentaire chez les sujets anorexiques ou boulimiques, tels que les anticorps anti-alpha MSH (alpha-melanocyte stimulating hormone) ou antighréline. Des anomalies de profil biologique de ces anticorps sont associées à des profils cliniques différents (anorexie, boulimie, obésité). Des travaux menés chez des patients obèses (1) ont ainsi montré que les anticorps antighréline sont capables de protéger la ghréline de sa dégradation, ce qui renforce l’effet orexigène de l’hormone.
Dans un deuxième temps, d’autres travaux menés sur le microbiote par l’équipe de Rouen ont souligné les similitudes existant entre au moins une protéine bactérienne (ClpB produite par Escherichia coli) et l’alpha-MSH : leur proximité de structure et de configuration dans l’espace leur confère la même immunogénicité. En d’autres termes, la protéine ClpB mime l’effet satiétogène de l’alpha-MSH (2), comme cela été confirmé sur le plan expérimental où l’injection de la protéine bactérienne ClpB à un animal naïf s’est montrée capable de stimuler la satiété (3).
Ces données ouvrent des perspectives nouvelles sur le rôle du microbiote intestinal dans la satiété, avec l’espoir, à terme, de pouvoir développer des interventions nutritionnelles pour modifier le profil du microbiote et favoriser la production de certaines protéines régulant l’appétit ou la satiété.
La modulation du comportement alimentaire est un vaste champ de recherche et d’autres approches sont explorées, comme le recours à des analogues du GLP-1, des analogues de la ghréline, des agonistes ou des antagonistes du récepteur MC4R, avec des résultats contrastés et une balance bénéfice/risque discutée. La modulation du microbiote pour réguler le comportement alimentaire apparaît donc comme une piste prometteuse.

Régulation de l'humeur et de la réponse au stress

Outre son implication dans la régulation du comportement alimentaire, des études récentes indiquent aussi que le microbiote pourrait jouer un rôle dans la régulation de l’humeur et de la réponse au stress (4, 5). Cet effet modulateur pourrait s’exercer par différents mécanismes : modification du métabolisme de la sérotonine, production de neurotransmetteurs par le microbiote, modulation des signaux afférents transmis par le système nerveux entérique etc…
La meilleure connaissance de cet axe microbiote-intestin-cerveau ouvre donc la voie au développement d’approches thérapeutiques innovantes aussi dans le domaine des troubles psychiatriques (6).

Dr Isabelle Hoppenot
(D’après un entretien avec le Pr Pierre Déchelotte, Rouen)

(1) Takagi K et al. Anti-ghrelin immunoglobulins modulate ghrelin stability and its orexigenic effect in obese mice and humans. Nat Commun 2013 ; 4 : 2685.

(2) Tennoune N et al. Bacterial ClpB heat-shock protein, an antigen-mimetic of the anorexigenic peptide α-MSH, at the origin of eating disorders. Transl Psychiatry octobre 2014 ; 4 : e458.

(3) Breton J et al. Gut commensal E. coli proteins activate host satiety pathways following nutrient-induced bacterial growth. Cell Metab 2016 ; 23 : 324-34.

(4) Dinan TG et al. Microbes, immunity and behavior : psychoneuroimmunology meets the microbiome. Neupsychopharmacology Reviews 2016 ; 1-15.

(5) Yarandi SS et al. Modulatory effects of gut microbiota on the central nervous system : how gut could play a role in neuropsychiatric health and disease ? J Neurogastroenterol Motil 2016 ; 22 : 201-212.

(6) Romijn AR and Rucklidge JJ. Systematic review of evidence to support the theory of psychobiotics. Nutrition Rev 2015 ; 73 : 675-693.