La supplémentation en fibres protège des antibiotiques

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 5161 (2023) Citer cet article

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La dysbiose intestinale induite par les antibiotiques (AID) est un effet secondaire fréquent et grave de l'utilisation d'antibiotiques et l'atténuation de cette dysbiose est un objectif thérapeutique essentiel. Nous proposons que le régime alimentaire de l'hôte puisse moduler l'environnement chimique de l'intestin, entraînant des modifications de la structure et de la fonction du microbiome pendant le traitement antibiotique. La dysbiose intestinale est généralement caractérisée par une augmentation du métabolisme bactérien respiratoire aérobie, du potentiel redox et de l'abondance de protéobactéries. Dans cette étude, nous explorons les suppléments de fibres alimentaires en tant que modulateurs potentiels de l’environnement chimique dans l’intestin afin de réduire ce type de dysbiose. En utilisant des régimes définis et le séquençage du génome entier des microbiomes murins femelles pendant la modulation du régime alimentaire et le traitement antibiotique, nous constatons que les prébiotiques fibreux réduisent considérablement l’impact du traitement antibiotique sur la composition et la fonction du microbiome. Nous observons une abondance réduite de bactéries aérobies ainsi que des voies métaboliques associées au métabolisme oxydatif. Ces résultats métatranscriptomiques sont corroborés par des mesures chimiques de l'eH et du pH, suggérant que les fibres atténuent les effets dysbiotiques des antibiotiques. Ce travail indique que les fibres peuvent agir comme un agent thérapeutique potentiel pour l'AID en modulant le métabolisme bactérien dans l'intestin afin de prévenir une augmentation du potentiel redox et de protéger les microbes commensaux pendant le traitement antibiotique.

Les antibiotiques constituent un élément crucial de la médecine moderne, permettant de se défendre contre les infections, mais leur utilisation entraîne souvent des dommages collatéraux au microbiome intestinal1,2,3. Cette MIA peut entraîner des complications de santé telles qu’une maladie inflammatoire de l’intestin, une fonction immunitaire aberrante, une infection et des troubles métaboliques4. Plusieurs études ont exploré des méthodes permettant de réduire le stress antibiotique sur le microbiome à l’aide d’adsorbants de médicaments oraux et de suppléments probiotiques5,6.

Cependant, ces approches peuvent réduire l’efficacité des médicaments ou augmenter le déséquilibre intestinal dans le cas des probiotiques6. Dans ce travail, nous utilisons l’alimentation pour modifier l’environnement chimique de l’intestin et étudions comment les prébiotiques à base de fibres peuvent atténuer l’AID en empêchant l’augmentation du potentiel redox intestinal observée après un traitement antibiotique4,7,8.

Le type de source de carbone dans l’alimentation peut déterminer quels accepteurs d’électrons atteignent les bactéries dans l’intestin, provoquant des réactions biochimiques spécifiques et prévisibles9,10,11. Par exemple, les sources de carbone simples présentes dans le régime alimentaire occidental riche en sucre sont rapidement absorbées par l’hôte, limitant ainsi le carbone pour les microbes dans l’intestin. Alors que ces microbes se disputent le carbone limité disponible, ils métabolisent le carbone dérivé de l’hôte provenant des muqueuses de l’intestin12,13. En conséquence, cela augmente l’inflammation intestinale et modifie la structure du microbiome en sélectionnant les bactéries qui se développent dans cet environnement inflammatoire et aérobie14. Cet environnement dysbiotique peut fournir des accepteurs d’électrons tels que O2, NO3, Fe3+ et sélectionner thermodynamiquement des réactions métaboliques avec une énergie potentielle redox plus élevée11,15. D’autre part, les fibres alimentaires sélectionnent les microbes capables de métaboliser les polysaccharides complexes en utilisant le métabolisme fermentaire. Les acides gras à chaîne courte (AGCC) produits par les bactéries par fermentation sont métabolisés par les colonocytes dans une réaction consommatrice d'oxygène16,17,18. En raison de cet environnement anaérobie, les réactions métaboliques avec une énergie potentielle redox plus faible sont favorisées thermodynamiquement, comme la fermentation.

Une perspective actuelle sur la sensibilité bactérienne aux antibiotiques suggère que la modification du métabolisme pourrait protéger du stress antibiotique. Plusieurs études in vitro ont testé cette hypothèse et ont montré que la répression du métabolisme microbien diminue la sensibilité aux antibiotiques19,20,21,22. Ces études suggèrent que la susceptibilité est associée à des signatures d'activité métabolique telles qu'une régulation positive du cycle inutile, un renouvellement de l'ATP, un potentiel membranaire plus élevé et une augmentation des espèces radicalaires. À l’inverse, il a été démontré qu’un pH élevé, le découplage du transport d’électrons et la diminution de la disponibilité du glucose suppriment le métabolisme microbien et protègent contre les antibiotiques20,22. Ce mécanisme de susceptibilité basé sur le métabolisme a été largement étudié in vitro. Cependant, des travaux récents suggèrent également que la modulation du métabolisme des bactéries intestinales chez l'hôte pourrait également avoir un impact sur l'AID.