La perturbation circadienne induit une prise de poids par des modifications du microbiote intestinal

Dans une récente étude publiée dans la revue Métabolisme moléculaireLes chercheurs ont étudié l’impact des altérations environnementales et génétiques des rythmes circadiens sur la synchronisation de l’horloge circadienne périphérique et les oscillations du microbiome dans le tractus gastro-intestinal.

Étude : article original Les perturbations circadiennes génétiques et environnementales induisent une prise de poids par le biais de modifications du microbiome intestinal. Crédit d’image : Graphiques 3D Alpha Tauri / Shutterstock

Arrière plan

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L’horloge circadienne centrale dans les noyaux suprachiasmatiques (SCN) de l’hypothalamus est connue pour réguler le sommeil et d’autres activités rythmiques et pour moduler les signaux humoraux et neuronaux qui synchronisent les horloges circadiennes périphériques pour s’adapter aux changements de l’environnement. De plus, divers organes possèdent des horloges périphériques, essentiellement des gènes d’horloge qui régulent l’activité physiologique grâce à des gènes contrôlés par des horloges spécifiques aux tissus.

Les perturbations de l’horloge centrale dues à des décalages horaires internes et externes, tels que le décalage horaire ou les quarts de travail de nuit, provoquent une désynchronisation entre les différentes horloges périphériques, ce qui perturberait le métabolisme global. Des études ont trouvé des corrélations entre les perturbations du rythme circadien et les troubles métaboliques tels que le diabète et l’obésité. De plus, des associations entre les perturbations circadiennes et les altérations de la composition et des rythmes du microbiome intestinal ont également été observées. Cependant, le rôle de la perturbation de l’horloge circadienne centrale et périphérique et des déséquilibres subséquents du microbiome intestinal dans les troubles métaboliques reste incertain.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont déterminé l’expression du gène de l’horloge dans divers tissus gastro-intestinaux à l’aide d’une réaction quantitative en chaîne par polymérase en temps réel (qRT-PCR) dans différents modèles de souris.

Les altérations génétiques circadiennes ont été explorées à l’aide de souris à protéine 1 de type ARN cérébral et musculaire spécifiques au SCN (Bmal1) Assommer (Bmal1^SCNfl/-), tandis que des souris de type sauvage soumises à un travail posté stimulé (SSW) ont été utilisées pour tester les perturbations circadiennes environnementales. Toutes les souris étaient soumises à un programme de 12 heures de lumière et de 12 heures d’obscurité. Les souris du groupe SSW ont ensuite été soumises à des horaires décalés de lumière et d’obscurité et à des horaires de décalage horaire, tandis que les Bmal1^SCNfl/- les souris ont été déplacées dans l’obscurité constante pendant différentes périodes.

Les profils d’activité ont été calculés sur la base de l’activité des roues en marche. Un moniteur d’apport alimentaire a été utilisé pour déterminer les profils d’alimentation et des échantillons fécaux ont été analysés pour évaluer l’efficacité de l’assimilation énergétique. Des échantillons fécaux ont également été analysés pour la composition en acides biliaires et en acides gras à chaîne courte.

Les mesures de résonance magnétique nucléaire (RMN) ont déterminé la composition de la graisse, du liquide libre et de la masse corporelle maigre. Des échantillons de tissus et de sang des souris sacrifiées ont ensuite été utilisés pour mesurer la perméabilité intestinale, les triglycérides et les taux de glucose plasmatique. Le séquençage à haut débit de l’acide ribonucléique ribosomal (ARNr) 16S et le tri des gènes enzymatiques ont été effectués pour déterminer la composition et la fonctionnalité du microbiome.

L’expression génique à partir d’un panel de gènes qui comprend Bmal1, période circadienne 2 (Pour 2)sous-famille des récepteurs nucléaires 1 membre du groupe D 1 (NR1D1 Soit Rev-erba) et le site de la protéine de liaison du promoteur de l’albumine D (dpb) a été déterminée par qRT-PCR. Des transferts de microbiome sans germe de souris perturbées par l’horloge circadienne vers des souris de type sauvage ont également été effectués pour comprendre l’impact d’un microbiome altéré sur la fonction physiologique.

Résultats

Les résultats ont rapporté une désynchronisation des horloges circadiennes périphériques dans les tissus gastro-intestinaux et une arythmie du microbiome à partir de modèles génétiques et environnementaux de perturbation circadienne. Des alternances ont été observées notamment dans les taxons microbiens impliqués dans le métabolisme des lipides et des sucres et la fermentation des acides gras à chaîne courte.

Dans le Bmal1^SCNfl/- Chez la souris, l’arythmie du microbiome était associée à l’adiposité, à l’altération de l’homéostasie du glucose et à la prise de poids. De même, les souris SSW ont montré une augmentation du poids corporel et des niveaux de glucose plasmatique associée à une perturbation des schémas d’oscillation du microbiome.

C’est plus, Bmal1^SCNfl/- les souris ont montré des rythmes de consommation alimentaire perturbés lorsqu’elles sont passées à l’obscurité constante, tandis que les schémas de consommation alimentaire chez les souris SSW sont restés rythmiques mais ont changé de phase. Les auteurs pensent que la perte des rythmes du microbiome dans les deux groupes de perturbations circadiennes pourrait être due à un changement du comportement alimentaire, à une perte de synchronisation entre les horloges gastro-intestinales périphériques, ou aux deux.

Les Bmal1^SCNfl/- les souris ont montré une perte plus sévère de la rythmicité du microbiome, avec des changements dans la diversité microbienne au niveau de la famille et du phylum. Cependant, certains taxons ont remarquablement maintenu la rythmicité, ce qui pourrait être attribué à des horloges périphériques altérées mais fonctionnelles ou à d’autres facteurs intrinsèques à la bactérie.

Des expériences de transfert ont indiqué une perturbation de l’homéostasie gastro-intestinale et du gain de poids corporel chez des souris de type sauvage colonisées par des microbiomes arythmiques provenant de souris dont l’horloge était perturbée. Les souris de type sauvage présentaient également une expression génique altérée des gènes de la GCC et de l’horloge périphérique.

conclusion

Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que la perturbation génétique ou environnementale des horloges circadiennes centrales et la désynchronisation ultérieure de l’horloge gastro-intestinale périphérique sont fortement associées à l’arythmie du microbiome intestinal et aux changements fonctionnels entraînant des anomalies métaboliques.

L’étude met en évidence le rôle des modes de vie perturbateurs du rythme circadien dans le développement de troubles métaboliques tels que l’obésité et le diabète et souligne l’importance des rythmes du microbiome dans la santé métabolique.