Le système nerveux entérique
Le Système Nerveux Entérique (ENS) fait partie du système nerveux autonome, c'est-à-dire que ces actions ne sont pas soumises au contrôle volontaire. Il est responsable de nos fonctions gastro-intestinales (consommation, absorption et digestion des aliments), et capte les informations provenant du système digestif.
Il communique étroitement avec les Système nerveux central (CNS) grâce aux neurones intestinofuges, qui font partie des quatre types de neurones qui le composent. Ils se connectent en effet aux ganglions nerveux, situés à l'extérieur de l’intestin.
Schéma des relations microbiote-ENS via l'activation des PRR.
Adapté et traduit par Lucie Chomienne de Brierley SM : Neuroplasticity and dysfunction after gastrointestinal inflammation. Nature reviews, 2014
Le système nerveux central intègre les informations qu'il reçoit et les coordonne pour influer sur l'activité du corps. Il est composé du cerveau et de la moelle épinière.
Ainsi, tout dysfonctionnement de l’ENS peut entraîner des dysfonctionnements du CNS (et vice-versa). Or, le microbiote intestinal a la capacité de structurellement modifier l’ENS lors des premières années de la vie. En effet, l’ENS termine son développement lors de la période prénatale, en même temps que la colonisation du système digestif par le microbiote (voir).
Le microbiote peut influencer de différentes manières l’ENS :
Avec l'activation des PRR :
Les molécules microbiennes peuvent activer des récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires (PRR, acronyme de Pattern recognition receptor en anglais). Or, l’ENS est doté de plusieurs types de PRR, notamment les récepteurs de type Toll (TLR) TLR3,7 et TLR4, qui sont sensibles respectivement à l’ARN microbien et aux lipopolysaccharides (présents sur la membrane des bactéries à Gram négatif). Si ces PRR sont activés, le développement et les fonctions de l’ENS peuvent être modifiés.
Une étude faite sur des souris (1) montre bien ce phénomène. Les souris sans germe présentaient des anomalies significatives de l’ENS en termes de structure et de neurochimie au début de la période postnatale. Ces anomalies n'étaient pas apparentes chez les animaux colonisés, ni après colonisation.
Via des neurotransmetteurs :
De plus, les microbes du microbiote communiquent entre eux via certains métabolites aussi utilisés par le corps humain. C’est le cas avec les précurseurs de tryptophane, la sérotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT), le GABA, ou des catécholamines. Toutes ces molécules sont des neurotransmetteurs et peuvent induire les cellules épithéliales à libérer d'autre molécules, qui à leur tour modulent la signalisation neuronale dans l’ENS. Ceci a pour conséquence de modifier les fonctions cérébrales et le comportement de l'hôte.
Une étude a d'ailleurs montré que le 4-ethylphenylsulfate produit par le microbiote suffisait à induire un comportement anxieux chez la souris (2).
La présence d’un microbiote est donc nécessaire au bon développement et fonctionnement de l’ENS et donc du CNS.
Via la sérotonine:
Plusieurs expériences ont été faites sur des souris (3) pour essayer de comprendre le mécanisme permettant au microbiote d’influencer l’ENS via la sérotonine (5-HT).
Lorsque des souris sans germe ont été recolonisées par des bactéries, les chercheurs ont observé une augmentation de sérotonine utilisée par l’ENS,
Schéma réalisé par Lucie Chomienne
ainsi qu'une augmentation de l’activité des récepteurs neuronaux à la sérotonine, les 5-HT4. De plus, cette même expérience réalisée en présence de bloqueurs à 5-HT4 a négativement influencé l’ENS. La neurogenèse a baissé tout comme le niveau de précurseurs neuronaux Nestin + (nécessaire au développement des neurones de l’ENS).
Étonnement, la stimulation des récepteurs 5-HT4 chez les souris sans germe a eu l’effet contraire et a rétabli une physiologie neuronale normale ! Ceci montre que la stimulation des récepteurs 5-HT4 est nécessaire au bon fonctionnement de l’ENS.
Ainsi, les chercheurs ont montré que le microbiote influait grandement sur le niveau de sérotonine de l’ENS et donc de son fonctionnement. Cependant, on ne sait toujours pas si le microbiote joue sur la quantité de sérotonine ou de récepteurs 5-HT4 présents.