À l’aide d’une capsule spécialement conçue, les chercheurs peuvent désormais parcourir le système digestif et collecter de nouvelles données sur la digestion et les micro-organismes. Les travaux d’une équipe qui comprend des chercheurs de l’Université de Californie à Davis, de l’Université de Stanford et d’Envivo Bio Inc., sont publiés le 10 mai dans des articles de Nature et Métabolisme naturel.
La majeure partie du processus de digestion se déroule dans notre intestin grêle, où les enzymes décomposent les aliments afin qu’ils puissent être absorbés à travers la paroi intestinale.
« Jusqu’à présent, l’intestin grêle n’était accessible qu’aux personnes sous sédation qui ont jeûné, et ce n’est pas très utile », a déclaré le professeur Oliver Fiehn, directeur du West Coast Metabolomics Center de l’UC Davis. La métabolomique est l’étude du métabolome, les petites molécules impliquées dans le métabolisme des cellules, des tissus et des organes. Fiehn est l’auteur principal de l’article Nature Metabolism et co-auteur correspondant de l’article Nature. Jacob Folz, chercheur postdoctoral à l’UC Davis, est le premier auteur de l’article Nature Metabolism.
En conséquence, la plupart des études sur le métabolisme intestinal et le microbiome intestinal sont basées sur des échantillons de selles, mais les échantillons de selles échantillonnent en fait le côlon inférieur, pas l’intestin grêle.
Mesurer les métabolites intestinaux dans les matières fécales revient à étudier un éléphant en examinant sa queue. La plupart des métabolites sont fabriqués, transformés et utilisés plus haut dans les intestins et ne parviennent même pas dans les fèces. CapScan nous donne pour la première fois une image plus complète du métabolome intestinal et de ses interactions avec le microbiome intestinal. »
Dari Shalon d’Envivo Bio, inventeur du dispositif CapScan et co-auteur des articles
La capsule est avalée et recueille un petit volume de biofluides et de micro-organismes en route de l’intestin supérieur vers le côlon jusqu’à ce qu’il soit récupéré dans les selles. En utilisant un revêtement sensible au pH sur la capsule, les chercheurs ont pu choisir quelle zone du tractus intestinal échantillonner.
« Cette capsule et les rapports sont les premiers du genre », a déclaré Fiehn. « Toutes les autres études sur le microbiote intestinal humain se sont concentrées sur les matières fécales comme substitut du métabolisme dans le côlon. Cependant, bien sûr, le fait demeure que 90 % de la digestion humaine se produit dans l’intestin supérieur, pas dans l’intestin inférieur. » côlon ».
Première étude de la digestion normale
Les chercheurs ont pu observer la variation du contenu de l’intestin supérieur au cours de la digestion quotidienne normale chez 15 personnes en bonne santé.
Ils ont utilisé une approche « multiomique » pour analyser les échantillons à la recherche de bactéries, de virus, de protéines hôtes et de métabolites alimentaires. Ils ont constaté que l’intestin supérieur et les matières fécales différaient dans tous ces domaines, parfois de façon spectaculaire, et ont identifié près de 2 000 métabolites. L’équipe a également trouvé des associations entre l’alimentation, y compris les fruits et l’alcool, et les métabolites.
Deux personnes qui avaient pris des antibiotiques au cours des six mois précédents ont montré de grandes variations dans les niveaux d’esters d’acides gras bioactifs d’acides gras hydroxylés (FAFHA) et de sulfolipides, des métabolites que l’on pense être associés à la prévention de l’inflammation et du diabète. Une espèce de bactérie appelée Blautia a été identifiée comme étant la plus impliquée dans le métabolisme des acides gras.
« Dans l’ensemble, cet appareil peut aider à élucider les rôles du microbiome intestinal et du métabolome dans la physiologie et la maladie humaines », a déclaré Fiehn.
Les autres auteurs de l’article sur le métabolisme de la nature sont : Juan Montes Morales, UC Davis ; Rebecca Neal Culver, Jessica Grembi, David Relman et Kerwyn Casey Huang, École de médecine de l’Université de Stanford ; et George Triadafilopoulos, Silicon Valley Center for Neurogastroenterology and Motility. À l’exception de Montes Morales, ils sont également auteurs de l’article Nature, avec : Peter Treit, Florian Rosenberger, Philipp Geyer, Johannes Mueller-Reif et Matthias Mann, Max-Planck-Institute for Biochemistry, Martinsried, Allemagne ; Handuo Shi, Les Dethlefsen, Eitan Yaffe, Andrés Aranda-Díaz, Sean Spencer et Susan Holmes, Université de Stanford ; Xiandong Meng, Chan Zuckerberg Biohub, San Francisco ; et Andrew Patterson, Université d’État de Pennsylvanie.
Le travail a été soutenu en partie par la National Science Foundation, les National Institutes of Health et la Fondation Bill & Melinda Gates.
Université de Californie-Davis
- Shalon, D. et autres. (2023). Profilage de l’environnement intestinal humain dans des conditions physiologiques. Nature. doi.org/10.1038/s41586-023-05989-7.
- Folz, J. et autres. (2023). Variation du métabolome humain le long du tractus intestinal supérieur. Métabolisme naturel. doi.org/10.1038/s42255-023-00777-z.