Les contractions spontanées du tube digestif jouent un rôle important chez presque tous les animaux, et assurer des fonctions intestinales saines. Des simples invertébrés aux humains, il y a toujours des schémas de mouvement similaires, grâce à quoi les contractions rythmiques des muscles facilitent le transport et le mélange du contenu intestinal. Ces contractions, connu sous le nom de péristaltisme, sont essentiels pour le processus digestif. Avec diverses maladies du tube digestif, telles que les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin chez l'homme, il y a des perturbations du péristaltisme normal. À ce jour, très peu de recherches ont exploré les facteurs sous-jacents au contrôle de ces contractions. Maintenant, pour la première fois, une équipe de recherche du groupe de travail Cell and Developmental Biology (Bosch AG) de l'Institut zoologique de l'Université de Kiel (CAU) a pu prouver que la colonisation bactérienne de l'intestin joue un rôle important dans le contrôle des fonctions péristaltiques.

Les scientifiques ont publié hier leurs résultats, tirés de l'exemple des polypes d'eau douce Hydra, dans le dernier numéro de Rapports scientifiques .

Les déclencheurs des contractions spontanées normales du tissu musculaire sont ce qu'on appelle les cellules stimulateurs du système nerveux. Dans un rythme spécifique et sans aucune stimulation extérieure, ils émettent des impulsions électriques, qui finissent par atteindre les muscles lisses de la paroi intestinale, et les faire contracter. Bien que les impulsions en tant que telles se produisent d'elles-mêmes, leur fréquence et leur intensité, cependant, sont soumis à des influences extérieures. "L'exemple du simple polype d'eau douce Hydra nous a montré que la colonisation bactérienne de l'organisme peut affecter les contractions de sa cavité digestive. Ils le font très probablement en modulant les signaux sous-jacents du stimulateur cardiaque, " a déclaré le professeur Thomas Bosch, responsable de l'étude et porte-parole du Centre de recherche collaborative (CRC) 1182 "Origine et fonction des méta-organismes". Contrairement à d'autres organismes plus complexes, Hydra n'a pas d'intestin au vrai sens du terme. Leur cavité corporelle simple suppose, entre autres choses, la fonction d'un tube digestif; le tissu environnant présente également les contractions typiques associées à des intestins plus développés.

Pour savoir comment le péristaltisme est régulé dans les polypes d'eau douce, les chercheurs ont comparé l'hydre normale qui présentait une colonisation bactérienne typique à celles dont le microbiome avait été complètement éliminé avec un cocktail antibiotique. En comparaison, ces organismes sans colonisation bactérienne, également appelés polypes sans germe, ont présenté une réduction des contractions d'environ la moitié. À la fois, le rythme des mouvements s'est perturbé, et certaines des pauses entre les contractions étaient beaucoup plus longues. Ainsi, l'absence du microbiome typique d'Hydra a compromis les mouvements péristaltiques dans la cavité corporelle.

Dans une étape supplémentaire, les scientifiques ont rétabli la colonisation bactérienne spécifique dans les organismes exempts de germes. Initialement, ils ont introduit chacune des cinq espèces bactériennes les plus courantes trouvées dans le microbiome d'Hydra individuellement dans les polypes stériles. Il s'est avéré que cette colonisation bactérienne individuelle n'a pas d'effet appréciable sur la fréquence et le moment des contractions. Seule la réintroduction conjointe des cinq principaux représentants du microbiome a permis une nette amélioration du péristaltisme, bien que même alors, le schéma des contractions n'était pas complètement normalisé. De façon intéressante, un extrait produit à partir des bactéries colonisatrices a eu une influence positive similaire.

À partir de ces observations, l'équipe de recherche de Kiel a conclu que seul le microbiome naturel d'Hydra, caractérisé par un équilibre entre les espèces bactériennes présentes, peut jouer un rôle important de stimulateur cardiaque dans le péristaltisme. Ils ont découvert que, dans ce cas, certaines molécules sécrétées par les bactéries peuvent intervenir dans le mécanisme de contrôle des cellules du stimulateur cardiaque. En tant que tel, les signaux bactériens peuvent avoir un effet décisif sur le schéma des contractions péristaltiques spontanées. "Nous avons pu démontrer pour la première fois que dans notre organisme modèle simple, le microbiome a une fonction indispensable dans la fréquence et le timing des contractions tissulaires, " a souligné Bosch.

En outre, l'exemple de l'organisme modèle évolutif Hydra nous montre que le contrôle des processus vitaux des organismes multicellulaires par leurs symbiotes bactériens est déjà apparu très tôt dans l'évolution de la vie, continua Bosch. Ces résultats révolutionnaires sont particulièrement prometteurs pour la recherche médicale :« L'explication fondamentale de la coopération entre l'organisme et le microbiome dans la régulation du péristaltisme nous aidera à l'avenir à comprendre l'émergence de maladies graves, qui résultent d'un mouvement perturbé de l'intestin, " résume Bosch.