Microbiote intestinal, métabolisme énergétique et obésité – Partie 1

L’obésité est un problème majeur de santé publique dont la prévalence, en constante augmentation dans certains pays, lui confère le stade de pandémie¹. Les comorbidités rencontrées dans l’obésité regroupent un ensemble de maladies telles que les pathologies cardiovasculaires, le diabète de type 2, ou encore la stéatose hépatique non alcoolique (NASH, accumulation de lipides dans le foie). La pathologie de l’obésité est aussi associée à une dérégulation de la balance énergétique et de l’appétit qui sont toutes les deux liés à des perturbations biologiques, immunologiques et métaboliques de l’intestin et des autres tissus comme le foie et le tissu adipeux.

La recherche sur le microbiote intestinal conduit de jour en jour à élucider de nouvelles voies de régulation physiopathologique. Dans la pathologie de l’obésité, la flore intestinale semblent contribuer à exacerber la pathologie au travers de la production de nombreux métabolites ou peptides bactériens. Les récents progrès techniques dans le domaine du microbiote intestinal ont conduit à identifier des signatures microbiennes spécifiques de l’obésité.

La composition du microbiote intestinal de sujets jugés en bonne santé est relativement diversifiée. En revanche, les patients souffrant d’obésité affichent un microbiote plutôt appauvri, et moins diversifié que des individus sains². Des études expérimentales portant sur la souris, ont montré que des sujets qui ne possèdent pas de microbiote intestinal (axénique), sont moins prédisposés à développer une obésité malgré une alimentation riche en gras (High Fat Diet ; HFD). Ceci témoigne donc de l’importance du microbiote intestinal dans le développement de l’obésité. En 2005, Ley et ses collaborateurs ont identifié une abondance de Bacteroidetes nettement diminuée et une augmentation significative des Firmicutes (Phyla bactériens) dans des souris modifiées génétiquement pour développer une obésité et une hyperphagie (ob/ob – souris invalidées pour le gène de la leptine)³. Quelques mois plus tard, Turnbaugh de la même équipe a confirmé ces résultats avec une technique plus sensible pour étudier le microbiote. Il a également montré une augmentation des Archae dans le microbiote d’individus obèses en comparaison à des individus plus maigres⁴. Ces études pionnières ont conduit à d’autres études expérimentales animales et humaines pour davantage caractériser la dysbiose intestinale associée à l’obésité.

Karlsonn et ses collaborateurs ont montré que certains types de Clostridium et certaines espèces de Lactobacillus étaient corrélées avec l’insulino-résistance rencontrée dans la pathologie de l’obésité. Les clostridium étaient aussi négativement associés à l’hyperglycémie à jeun (conséquence de l’insulino-résistance) alors que les lactobacillus étaient positivement corrélés à ce paramètre biologique^5,6. En lien à cette précédente étude,  une équipe française a montré sur une autre cohorte de patients souffrant d’obésité, une abondance bactérienne augmentée de Lactobacillus reuteri et L. Gasseri tandis que les niveaux de L. Paracasei étaient quant à eux diminués ^7,8.

De nombreux travaux ont été réalisés jusqu’à présent pour mieux caractériser la composition du microbiote intestinale dans le contexte de l’obésité⁹. Cependant, le manque de résultat reproductible d’une étude à l’autre, ne nous permet pas d’établir un profil unique de microbiote intestinal dysbiotique dans l’obésité. Toutefois, il n’est pas exclu que ces bactéries possèdent des fonctions partagées entre elles et agissent par différentes voies sur l’hôte. L’ensemble de ces études suggèrent une contribution spécifique du microbiote dans l’apparition ou le maintien de l’obésité au travers de mécanismes qui seront développés dans une seconde partie.

1. Ward, Z. J. et al. Projected U.S. State-Level Prevalence of Adult Obesity and Severe Obesity. N. Engl. J. Med. 381, 2440–2450 (2019).
2. Le Chatelier, E. et al. Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers. Nature 500, 541–546 (2013).
3. Ley, R. E. et al. Obesity alters gut microbial ecology. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102, 11070–11075 (2005).
4. Turnbaugh, P. J. et al. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature 444, 1027–1031 (2006).
5. Karlsson, F. H. et al. Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control. Nature 498, 99–103 (2013).
6. Karlsson, F., Tremaroli, V., Nielsen, J. & Bäckhed, F. Assessing the human gut microbiota in metabolic diseases. Diabetes 62, 3341–3349 (2013).
7. Million, M. et al. Correlation between body mass index and gut concentrations of Lactobacillus reuteri, Bifidobacterium animalis, Methanobrevibacter smithii and Escherichia coli. Int. J. Obes. 2005 37, 1460–1466 (2013).
8. Million, M. et al. Obesity-associated gut microbiota is enriched in Lactobacillus reuteri and depleted in Bifidobacterium animalis and Methanobrevibacter smithii. Int. J. Obes. 2005 36, 817–825 (2012).
9. Abenavoli, L. et al. Gut Microbiota and Obesity: A Role for Probiotics. Nutrients 11, (2019).