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Rôle déterminant du microbiote intestinal sur la fonction musculaire

Les chercheurs de l’UMR DMEM et leurs collègues ont mis en évidence que le microbiote intestinal est déterminant pour une fonction musculaire optimale. Ces résultats ouvrent de nouvelles voies de recherche pour restaurer cette fonction lorsqu’elle est altérée (vieillissement, diabète, sédentarité excessive, myopathies…) mais aussi pour améliorer les performances sportives. Ces résultats ont été publié dans American Journal of Physiology Endocrinology & Metabolism.

test de course en endurance (souris) © UMR DMEM
Mis à jour le 18/11/2019
Publié le 15/11/2019

Nos muscles sont essentiels pour maintenir notre posture, nous mouvoir ou tout simplement respirer. Les dysfonctions musculaires sévères (perte de masse) sont souvent associées à des maladies comme le cancer ou le diabète ; elles affectent aussi les personnes âgées ou en situation d’hypoactivité. Ces altérations musculaires ont un impact considérable sur la santé des sujets. Afin de les contrer, il est important de mieux comprendre la physiologie musculaire notamment dans sa relation avec les autres organes.

Par ailleurs, le microbiote intestinal, communauté de micro-organismes qui résident ou transitent dans notre tube digestif, apparait aujourd’hui comme un véritable organe riche et complexe avec de nouvelles fonctions émergentes. Ainsi le microbiote intestinal influence la fonction d’organes comme le cerveau et le foie et aurait un impact dans de nombreuses pathologies incluant le cancer, la maladie d’Alzheimer et le diabète.

Existerait-t-il également un lien fonctionnel entre le microbiote intestinal et le muscle squelettique?

Genèse du projet de recherche 

L’idée de tester cette hypothèse d’un dialogue entre microbiote intestinal et muscle squelettique est née des échanges entre les chercheurs de l’unité DMEM (Montpellier) spécialistes du muscle squelettique et ceux de l’unité MICALIS (Jouy en Josas) spécialisés dans l’étude du microbiote intestinal lors des assises du département AlimH en 2014.

La plupart des données publiés jusque-là reposaient principalement sur des corrélations entre des signatures de microbiote intestinal et certaines pathologies musculaires mais le lien de causalité restait à établir.

Grâce à l’obtention d’un crédit incitatif du département ALIMH en 2015 et d’une bourse de thèse sur le projet à DMEM en 2016, les deux équipes ont mené des expériences pour analyser chez la souris les effets de la modulation du microbiote intestinal sur la fonction musculaire entre 2016 et fin 2018. L‘élimination complète du microbiote intestinal des souris a été obtenue par un traitement antibiotique à large spectre de 10 jours. Puis les 10 jours suivants, soit le traitement est poursuivi pour maintenir l’absence de flore, soit le microbiote intestinal est restauré par un réensemencement naturel. Par la suite, les tests physiologiques de course en endurance des souris, les études de contractilité musculaire ainsi que de nombreuses mesures biologiques ont été réalisées et analysées à l’unité DMEM tandis que les caractérisations et le suivi de la composition du microbiote des souris ont été menés par MICALIS.

 

Résultats

Les résultats montrent que le microbiote intestinal joue un rôle déterminant dans le fonctionnement optimal des muscles squelettiques. En effet, en absence de microbiote, la fonction musculaire se trouve altérée (performance de course en endurance réduite, fatigabilité du muscle accrue).

Des analyses complémentaires indiquent que des changements du métabolisme du glucose seraient l’un des mécanismes en jeu dans la relation entre microbiote intestinal et fonction musculaire. Ainsi le niveau de glycogène, constituant un stockage d’énergie essentiel au bon fonctionnement musculaire, se trouve fortement diminué chez les souris dépourvues de microbiote intestinal.

De façon importante, l’ensemble de ces dysfonctionnements musculaires observés est corrigé chez les souris après restauration d’un microbiote intestinal par réensemencement naturel.

Perspectives

L’objectif de l’équipe DMEM est maintenant d’identifier les médiateurs chimiques à l’origine des effets du microbiote intestinal sur la fonction musculaire. Par ailleurs, les travaux entrepris visent à élargir le lien établi entre microbiote intestinal et muscle squelettique à d’autres modèles pertinents (souris hyper-musclées, souris myopathes) et aussi chez l’homme dans des populations ciblées (volontaires sains en hypoactivité, sportifs de haut niveau, etc..).

Ces recherches ouvrent à terme de nouvelles pistes d’intervention thérapeutique (utilisation de symbiotique) pour améliorer la fonction musculaire de façon peu invasive en jouant sur le microbiote intestinal.

Référence

Gut bacteria are critical for optimal muscle function: a potential link with glucose homeostasis.

Nay K, Jollet M, Goustard B, Baati N, Vernus B, Pontones M, Lefeuvre-Orfila L, Bendavid C, Rué O, Mariadassou M, Bonnieu A, Ollendorff V, Lepage P, Derbré F, Koechlin-Ramonatxo C.

Am J Physiol Endocrinol Metab. 2019 Jul 1;317(1):E158-E171.

doi: 10.1152/ajpendo.00521.2018. Epub 2019 Apr 30.

PMID:31039010

Partenaires et financement

Partenaires impliqués dans le projet

  • Unité mixte de recherche Dynamique musculaire et métabolisme DMEM – (Inra, Université de Montpellier) Montpellier
  • Institut MICALIS, unité mixte de recherche Microrobiologie de l'alimentation au service de la Santé (Micalis Institute, Inra, AgroParisTech, Université Paris-Saclay), Jouy-en-Josas
  • Laboratoire Mouvement, Sport, Santé (M2S), Université de Rennes ;
  • CNES,
  • MEDES (clinique spatiale de Toulouse),
  • Unité propre de recherche Mathématiques et informatique appliquées du génome à l'environnement (MAIAGE) (Inra, Université Paris-Saclay) Jouy-en-Josas

 Financement

  • Crédit incitatif ANSSD du département AlimH ( 2015)
  • Crédit CNES en 2017 et 2018 sur programme « microbiote et hypoactivité ».
  • Bourses de thèse (Inra, Région Bretagne, MENRT )