Une nouvelle étude parue dans Nature révèle que les microbes intestinaux sont essentiels à l’extinction de la réaction de peur chez les souris. Cette découverte pourrait aider les cliniciens à élaborer des stratégies pour les personnes souffrant d’anxiété et de stress post-traumatique(SSPT). Cette étude est la dernière en date d’une exploration continue des mécanismes de l’axe intestin-cerveau.
Une introduction
Nous avons parcouru un long chemin depuis l’introduction de la théorie des germes de la maladie. Aujourd’hui, nous savons que la plupart des bactéries qui nous entourent sont là pour notre bien, et non pour nous tuer. Plus étonnant encore, ces minuscules bactéries peuvent modifier notre comportement, affecter le développement de notre cerveau et changer notre humeur. L’axe intestin-cerveau constitue un nouveau champ d’étude véritablement radical, qui a marqué tous les domaines concernés, de la microbiologie à la neurologie et à la psychologie, en passant par l’endocrinologie, l’immunologie et la gastro-entérologie.
Notre prise de conscience a commencé à l’aube du 21e siècle, lorsque Nobuyuki Sudo a montré que les souris sans germes, qui sont nées et élevées sans aucune bactérie, ont une réaction inhabituelle au stress. Cela aurait pu rester une simple observation curieuse, mais Sudo a ensuite donné aux souris un nouvel ensemble de microbes intestinaux et a montré que les souris redevenaient normales. Cela a démontré une causalité inattendue : les bactéries intestinales peuvent affecter le comportement.
Sudo a également constaté que s’il attendait trop longtemps pour fournir les microbes, il ne pouvait plus normaliser les souris. Passé un certain âge, même avec un intestin rempli de microbes sains, les souris ne pouvaient plus normaliser leur réponse au stress.
Les animaux en général semblent partager cette trajectoire : les animaux sauvages seront stressés par la présence d’humains, à moins que, lorsqu’ils sont petits, ils ne soient manipulés par des humains. Un autre type d’empreinte est laissé par les bactéries. Sudo a montré que l’influence de l’intestin sur le comportement passait par ce que l’on appelle l’axe HPA, une connexion entre le cerveau et les glandes surrénales impliquant des hormones de stress.
Élaboration des mécanismes
Les travaux ultérieurs de John Cryan et Ted Dinan, de l’University College Cork, ont montré que la connexion entre l’intestin et le cerveau passe par au moins trois canaux : les neurones, les hormones et les facteurs immunitaires. Pour décrire les bactéries qui affectent le cerveau et l’humeur, Dinan a inventé le terme psychobiotique.
Cryan, Dinan et leurs collègues ont montré que le fait de couper le nerf vague, qui relie l’intestin au cerveau, éteignait certaines influences bactériennes, ce qui indique qu’au moins une partie de l’action psychobiotique est transmise directement par le système nerveux. Les chercheurs ont également exploré un quatrième canal intestin-cerveau : les métabolites microbiens. Il s’agit des substances chimiques que les bactéries sécrètent lorsqu’elles mangent et métabolisent leurs aliments. Des bactéries différentes, dans des situations différentes, produisent des métabolites uniques. Certains de ces métabolites sont des acides gras à chaîne courte, comme le butyrate, qui peuvent atteindre le cerveau où ils affectent la croissance et la fonction cérébrales.
L’étude sur la peur
La nouvelle étude menée par David Artis, Coco Chu et des collaborateurs de Weill Cornell a mis en évidence un ensemble de métabolites qui influent sur la manière dont le cerveau traite la peur. Les scientifiques ont notamment étudié le temps nécessaire à des souris pour surmonter une réaction de peur apprise. Ces souris recevaient un petit choc au pied juste après un signal sonore. Après avoir appris cette association, elles se figeaient de peur chaque fois qu’elles entendaient le signal. Leur cerveau avait établi un lien entre les neurones qui entendaient le signal et ceux qui anticipaient le choc. C’est grâce à ce type de connexion neuronale câblée que l’on peut consolider une mémoire dans le cerveau.
Il s’agit d’un conditionnement pavlovien standard, tout droit sorti d’un manuel. Autre élément du manuel : la perte de cet effet lorsque l’on joue la tonalité mais que l’on n’envoie plus le choc. Les souris normales et les souris exemptes de germes peuvent apprendre l’association de peur, mais Artis et ses collègues ont constaté que les souris exemptes de germes ne peuvent pas la désapprendre . Tant qu’elles étaient exemptes de germes, elles s’immobilisaient toujours lorsqu’elles entendaient le signal.
Comme dans le cas des souris de Sudo, si l’on donne ensuite des microbes sains aux souris sans germes, celles-ci sont capables de désapprendre l’association. Leur réaction de peur s’est rapidement éteinte. Et – comme pour les souris de Sudo – cela n’a fonctionné que jusqu’à ce que les souris atteignent un certain âge. Après cela, elles réagissaient toujours à la tonalité, même avec des microbes intestinaux sains.
Les chercheurs ont exclu l’action du nerf vague et du système immunitaire. Au contraire, ils ont découvert que l’effet est étroitement associé à quatre métabolites spécifiques. Chez les souris normalement germées, ces métabolites passent de l’intestin au cerveau et favorisent à la fois la formation de la mémoire et l’oubli qui s’ensuit. Sans bactéries pour fournir ces métabolites, les souris sans germes semblaient condamnées à répondre éternellement à une tonalité dénuée de sens.
Et alors ?
Tout cela peut sembler théorique. Quelle est la pertinence pour l’homme de la peur conditionnée chez des souris exemptes de germes ?
La découverte de ces nouveaux métabolites qui peuvent affecter l’axe intestin-cerveau est une conséquence passionnante. Les métabolites sont encore en train d’être cartographiés pour les milliers d’espèces qui vivent dans l’intestin, mais le fait de savoir qu’ils peuvent détenir les clés pour désapprendre la peur est fascinant et constitue une motivation pour les recherches futures. Les scientifiques disposent ainsi d’un nouveau moyen de suivre l’action entre l’intestin et le cerveau.
Bien que la pertinence de la recherche sur les souris pour les humains ne soit pas évidente, elle a été très fructueuse pour la psychiatrie. Les recherches sur l’anxiété, le stress social, la dépression et le syndrome de stress post-traumatique ont fourni des informations étonnamment utiles sur le comportement humain. N’oublions pas non plus que la plupart des médicaments psychiatriques actuels ont fait l’objet de tests approfondis sur les rongeurs avant d’être testés sur l’homme.
Le lien entre cette recherche et le syndrome de stress post-traumatique n’est pas difficile à établir. Le SSPT est présent chez de nombreux soldats (et civils en temps de guerre) qui peuvent encore confondre un bruit fort avec le lancement d’un mortier et s’attendre par réflexe à une explosion imminente. Cette réaction, une fois que le soldat est dans la vie civile, loin du champ de bataille, est contre-productive. Leur problème est similaire à celui de la souris exempte de germes qui ne peut pas désapprendre le lien avec la peur. S’il existe un moyen de désapprendre cette association, cela pourrait guérir cette anxiété débilitante.
Cette recherche peut-elle aider les personnes souffrant d’anxiété ou de stress post-traumatique à désapprendre leurs réponses conditionnées ? Des bactéries intestinales spécifiques pourraient-elles aider ces personnes ? Cela semble tiré par les cheveux, mais c’est aussi le cas de presque tout ce que nous avons découvert sur l’axe intestin-cerveau.
C’est l’une des conclusions alléchantes de cette nouvelle étude. Restez à l’écoute de cette importante recherche.
Références
Sudo, Nobuyuki, Yoichi Chida, Yuji Aiba, Junko Sonoda, Naomi Oyama, Xiao-Nian Yu, Chiharu Kubo et Yasuhiro Koga. « Postnatal Microbial Colonization Programs the Hypothalamic-Pituitary-Adrenal System for Stress Response in Mice (La colonisation microbienne postnatale programme le système hypothalamo-hypophyso-surrénalien pour la réponse au stress chez les souris). The Journal of Physiology 558, no. Pt 1 (1er juillet 2004) : 263-75.
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