L'axe intestin-lignée germinale est une connexion entre l'intestin, son microbiote et la lignée germinale. Crédit : Joana Carvalho/Isabel Romero Calvo/EMBL
Des recherches menées par le groupe Hackett au Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) à Rome indiquent que la modification du microbiome intestinal des souris mâles augmente le risque de maladie dans les générations suivantes.
Des recherches menées par le groupe Hackett de l'EMBL ont révélé que la perturbation du microbiote intestinal chez les souris mâles affecte leur progéniture, entraînant un poids de naissance plus faible et des taux de mortalité plus élevés. Cet impact intergénérationnel est médiatisé par un « axe intestin-germinale » nouvellement identifié, affectant la signalisation hormonale et la physiologie testiculaire, mais ces effets sont réversibles une fois le microbiote normal rétabli.
Le microbiote intestinal est une communauté de micro-organismes résidant dans le tube digestif. Il joue un rôle clé dans la production d'enzymes, de métabolites et d'autres molécules essentielles au métabolisme de l'hôte et aux réponses environnementales.
Par conséquent, un microbiote intestinal équilibré est important pour la santé des mammifères à bien des égards, notamment pour réguler les systèmes immunitaire et endocrinien. Cela a, à son tour, un impact sur la physiologie des tissus de l’organisme. Cependant, on savait peu de choses sur l’impact du microbiote intestinal sur la reproduction de l’hôte et sur la question de savoir si un microbiote altéré chez un père pouvait influencer la forme physique de sa progéniture.
Le groupe Hackett de l'EMBL Rome, en collaboration avec les groupes Bork et Zimmermann de l'EMBL Heidelberg, a entrepris de répondre à cette question, avec leurs résultats maintenant publiés dans la revue NatureLes scientifiques ont montré que la perturbation du microbiote intestinal chez les souris mâles augmente la probabilité que leur progéniture naisse avec un faible poids et soit plus susceptible de mourir prématurément.
Ce qui est transmis à la génération suivante
Pour étudier les effets du microbiote intestinal sur la reproduction des mâles et leur progéniture, les chercheurs ont modifié la composition des microbes intestinaux de souris mâles en les traitant avec des antibiotiques courants qui ne pénètrent pas dans la circulation sanguine. Cela induit une condition appelée dysbiose, dans laquelle l'écosystème microbien de l'intestin devient déséquilibré.
Les scientifiques ont ensuite analysé les changements dans la composition des métabolites testiculaires importants. Ils ont découvert que chez les souris mâles, la dysbiose affecte la physiologie des testicules, ainsi que la composition des métabolites et la signalisation hormonale. Au moins une partie de cet effet était médiée par des changements dans les niveaux de l'hormone clé leptine dans le sang et les testicules des mâles atteints de dysbiose induite. Ces observations suggèrent que chez les mammifères, un « axe intestin-lignée germinale » existe comme connexion importante entre l'intestin, son microbiote et la lignée germinale.
Une animation présentant les résultats de l'étude. Crédit : Laboratoire européen de biologie moléculaire
Pour comprendre la pertinence de cet axe « intestin-germinale » pour les caractères hérités par la progéniture, les scientifiques ont accouplé des mâles non traités ou dysbiotiques avec des femelles non traitées. Les petits souris engendrés par des pères dysbiotiques ont montré des poids de naissance significativement plus faibles et un taux de mortalité postnatale accru. Différentes combinaisons d'antibiotiques ainsi que des traitements avec des laxatifs induisant une dysbiose (qui perturbent également le microbiote) ont eu des effets similaires sur la progéniture.
Il est important de noter que cet effet est réversible. Une fois les antibiotiques retirés, le microbiote paternel se rétablit. Lorsque des souris dont le microbiote s’est rétabli ont été accouplées avec des femelles non traitées, leur progéniture est née avec un poids normal à la naissance et s’est également développée normalement.
« Nous avons observé que les effets intergénérationnels disparaissent une fois que le microbiote normal est rétabli. Cela signifie que toute altération du microbiote intestinal susceptible de provoquer des effets intergénérationnels pourrait être évitée chez les futurs pères », a déclaré Peer Bork, directeur de l'EMBL Heidelberg, qui a participé à l'étude. « La prochaine étape consistera à comprendre en détail comment différents facteurs environnementaux tels que les médicaments, y compris les antibiotiques, peuvent affecter la lignée germinale paternelle et, par conséquent, le développement embryonnaire. » Ayele Denboba, première auteure de la publication et ancienne postdoctorante du groupe Hackett, aujourd'hui chef de groupe à l'Institut Max Planck d'immunologie et d'épigénétique de Fribourg, en Allemagne, a ajouté : « L'étude a été conçue pour comprendre les impacts environnementaux sur les pères en considérant le microbiote intestinal comme un lien d'interactions hôte-environnement, créant ainsi un modèle de cause suffisante pour évaluer les risques sanitaires intergénérationnels dans des systèmes écologiques complexes. »
Impact paternel sur le risque de maladie pendant la grossesse
Dans le cadre de leurs travaux, Hackett et ses collègues ont également découvert que les défauts placentaires, notamment une mauvaise vascularisation et une croissance réduite, étaient plus fréquents chez les hommes atteints de dysbiotiques lors de grossesses. Les placentas défectueux présentaient les caractéristiques d'une complication courante de la grossesse chez les humains, appelée prééclampsie, qui entraîne une croissance retardée de la progéniture et constitue un facteur de risque de développement d'un large éventail de maladies courantes plus tard dans la vie.
« Notre étude démontre l’existence d’un canal de communication entre le microbiote intestinal et le système reproducteur chez les mammifères. De plus, les facteurs environnementaux qui perturbent ces signaux chez les futurs pères augmentent le risque de problèmes de santé chez la progéniture, en altérant le développement placentaire », a déclaré Jamie Hackett, coordinateur du projet de recherche et chef de groupe EMBL Rome. « Cela implique que chez la souris, l’environnement d’un père juste avant la conception peut influencer les caractéristiques de la progéniture indépendamment de l’hérédité génétique. »
« En même temps, nous constatons que l’effet ne concerne qu’une seule génération, et je tiens à préciser que des études supplémentaires sont nécessaires pour déterminer dans quelle mesure ces effets sont répandus et s’ils sont pertinents chez l’homme. Il existe des différences intrinsèques à prendre en compte lors de la transposition des résultats des modèles murins aux humains. » Hackett a poursuivi : « Mais étant donné la prévalence généralisée des pratiques alimentaires et antibiotiques dans la culture occidentale, qui sont connues pour perturber le microbiote intestinal, il est important d’examiner plus attentivement les effets intergénérationnels paternels – et la manière dont ils peuvent affecter les résultats de la grossesse et le risque de maladie dans la population. »
