Des chercheurs explorent les modifications du microbiome après une chirurgie bariatrique

Des chercheurs de l’Université de Toronto et de ses hôpitaux partenaires découvrent que les modifications du microbiote intestinal après une chirurgie bariatrique peuvent améliorer directement le métabolisme, indépendamment de la prise alimentaire, de la perte de poids et d’autres facteurs métaboliques.

Leurs travaux en cours, y compris une étude publiée dans la revue Rapports cellulaires Médecine axé sur les patients ayant subi une intervention chirurgicale, suggère que les thérapies basées sur le microbiome, telles que les probiotiques et les greffes de matières fécales, ont le potentiel d'améliorer la santé métabolique.

Ils pourraient également un jour réduire le besoin de chirurgie bariatrique elle-même.

“Nous savons que le microbiome contribue aux améliorations métaboliques après une chirurgie bariatrique, mais nous en savons très peu sur comment”, a déclaré Johane Allard, clinicienne-chercheuse au University Health Network et professeure à la faculté de médecine Temerty de l'Université de Toronto. “Nous avons récemment montré qu'en l'absence d'autres changements, le microbiome altéré influence ce résultat, et nous identifions des mécanismes potentiels.”

La chirurgie bariatrique est la pierre angulaire du traitement de l’obésité sévère. Il modifie la taille et la structure du système digestif, limitant la quantité que les patients peuvent manger et l'absorption des nutriments. Mais cela comporte également des risques pour la santé à court et à long terme et, au Canada, coûte souvent au système de santé plus de 20 000 $ par procédure.

La chirurgie libère également des hormones intestinales qui améliorent la sensibilité à l’insuline et réduisent l’appétit, et elle modifie la composition et la fonction du microbiote intestinal – des changements qui ont surpris et perplexes les cliniciens, alors que le nombre annuel d’interventions dans le monde a dépassé le demi-million.

Les chercheurs ont cherché à comprendre comment et dans quelle mesure ces changements biochimiques supplémentaires contribuent aux améliorations métaboliques et à la perte de poids, en vue de nouveaux traitements. Mais les études sur les changements liés au microbiote qui pourraient être exploités comme thérapies largement efficaces ont été contrecarrées par de grandes différences dans le microbiote intestinal entre les individus.

La récente étude préclinique contourne ce problème grâce à des greffes de matières fécales appariées. L'équipe de Toronto a transféré les matières fécales de quatre personnes à des souris, avant et après la chirurgie bariatrique des participants humains. L’équipe a nourri les deux groupes de souris avec le même régime occidental riche en graisses dans une installation exempte de germes, puis a observé les effets sur plusieurs semaines.

Les souris recevant la greffe post-chirurgicale ont montré un bien meilleur contrôle de la glycémie et une meilleure sensibilité à l'insuline que les receveurs pré-chirurgicaux, ce qui suggère un rôle important du microbiome dans l'amélioration du métabolisme, malgré l'absence de changement de poids corporel. Les participants humains à l’étude sont également devenus plus sensibles à l’insuline et ont perdu du poids, comme prévu.

Cependant, une augmentation de la masse et de la dépense énergétique en graisse brune chez les souris ayant reçu la greffe postopératoire était moins attendue.

“Nous avons été très surpris par les données sur le tissu adipeux brun”, a déclaré Dana Philpott, co-investigatrice principale de l'étude et professeur d'immunologie à Temerty Medicine. “Nous pensions que si nous examinions le tissu adipeux ordinaire (graisse blanche), nous pourrions constater une diminution de la graisse ou une capacité à mieux métaboliser, mais les résultats étaient très spécifiques à la graisse brune.”

La chaleur a été l’un des premiers indices indiquant que quelque chose d’intéressant se produisait dans la graisse brune, qui joue un rôle dans la régulation de la température corporelle.

“Lorsque nous avons placé pour la première fois les souris transplantées postopératoires dans les cages métaboliques, nous avons remarqué qu'elles généraient plus de chaleur”, a déclaré Jitender Yadav, chercheur postdoctoral au laboratoire Philpott et co-premier auteur de l'étude. “Nous avons également remarqué dans certaines publications que la chirurgie bariatrique chez la souris augmente le tissu adipeux brun et la dépense énergétique, et dans notre étude, nous avons pu constater un effet similaire simplement en transférant le microbiome post-opératoire.”

De plus, l’équipe a découvert des marqueurs biochimiques et transcriptionnels d’une inflammation réduite dans la graisse blanche des souris postopératoires, un autre signe d’une meilleure santé métabolique. Pour rechercher des changements liés au microbiote qui pourraient expliquer toutes ces améliorations métaboliques, les chercheurs ont étudié et comparé les métabolites présents dans des échantillons de selles de souris pré- et post-opératoires.

Ils ont constaté une augmentation des métabolites du tryptophane, des acides gras à chaîne courte et des acylcarnitines, ainsi qu'une diminution des acides aminés, des acides organiques et de l'acide lactique, toutes corrélées à une meilleure santé métabolique. Ces changements dans les métabolites étaient cohérents chez les souris postopératoires, malgré les variations dans les constituants de leur microbiote et dans le microbiote des quatre patients.

“La composition bactérienne du microbiote n'était pas significative”, a déclaré Yadav. “Nous pensons maintenant que les thérapies basées sur le microbiome qui induisent le bon mélange de métabolites, tels que les prébiotiques et les probiotiques, les changements alimentaires et les greffes de matières fécales, pourraient être une thérapie efficace pour améliorer le métabolisme et perdre du poids.”

Le co-chercheur principal Herbert Gaisano, clinicien-chercheur à l'Institut de recherche de l'Hôpital général de Toronto et professeur au département de médecine de Temerty Medicine, vise à étudier le fonctionnement de ces métabolites. Gaisano et son équipe, y compris les co-premiers auteurs de l'étude actuelle Tao Liang et Tairan Qin, analyseront les métabolites dans des échantillons de tissus humains de graisse et de foie, obtenus au cours d'une chirurgie bariatrique.

Le laboratoire Philpott continue également d’étudier les métabolites chez la progéniture des souris étudiées et espère reproduire ses résultats avec un plus grand nombre de patients à un moment donné.

Plus largement, Yadav a déclaré que l’étude devrait aider à éloigner le domaine de la recherche sur le microbiome d’une focalisation de longue date sur les bactéries. “Ce qu'il faut retenir, c'est que la quantité et le type de bactéries n'ont pas toujours d'importance”, a-t-il déclaré. “Ce sont les métabolites qu'ils produisent et qui sont absorbés en aval qui peuvent influencer la santé.”