Les scientifiques explorent les liens entre la génétique, le microbiome intestinal et la mémoire

Bien que des liens alléchants entre le microbiome intestinal et le cerveau aient déjà été trouvés, une équipe de chercheurs de deux laboratoires nationaux du département américain de l’Énergie a trouvé de nouvelles preuves de connexions tangibles entre l’intestin et le cerveau. L’équipe a identifié le lactate, une molécule produite par toutes les espèces d’un microbe intestinal, comme un messager moléculaire clé pour stimuler la mémoire. L’ouvrage a été publié le 17 avril dans la revue BMC Microbiome.

Les scientifiques savent que les souris nourries de microbes bénéfiques pour la santé, appelées probiotiques, bénéficient de plusieurs avantages. Les scientifiques savent également que les microbes produisent des molécules qui voyagent dans le sang et agissent comme des messagers chimiques qui influencent d’autres parties du corps, y compris le cerveau. Cependant, il n’était pas clair quels micro-organismes spécifiques et messagers moléculaires microbiens pouvaient influencer la mémoire jusqu’à présent.

Avant de pouvoir commencer à rechercher des molécules qui pourraient être impliquées dans l’amélioration de la mémoire, Jansson, Snijders et leurs collègues devaient déterminer comment la génétique influence la mémoire.

Les chercheurs ont commencé avec une collection de souris appelée Collaborative Cross. Ils ont élevé 29 souches différentes de souris pour imiter la diversité génétique et physique d’une population humaine. Il comprend des souris de différentes tailles, couleurs de poil et disposition (par exemple, timide ou audacieuse). Les chercheurs connaissent également les séquences génomiques de chaque souche.

Tout d’abord, l’équipe a donné à chaque souche de souris un test de mémoire. Ils ont ensuite criblé chaque souche pour les variations génétiques et corrélé ces variations aux résultats de la mémoire. Ils ont trouvé deux ensembles de gènes associés à la mémoire. L’un était un ensemble de nouveaux gènes candidats pour influencer la cognition, tandis que l’autre ensemble de gènes était déjà connu.

Ensuite, les chercheurs ont analysé le microbiome intestinal de chaque souche afin qu’ils puissent établir des connexions microbiennes avec les liens génétiques et de mémoire qu’ils avaient déjà. Ils ont identifié quatre familles de microbes associées à une mémoire améliorée. Le plus commun d’entre eux était une espèce de Lactobacillus, L. reuteri.

Pour tester cette association, les chercheurs ont nourri L. reuteri à des souris exemptes de germes sans microbes intestinaux et ont ensuite testé la mémoire des souris. Ils ont constaté une amélioration significative par rapport aux souris sans germes non nourries de microbes. Ils ont également constaté la même amélioration lorsqu’ils ont nourri des souris sans germes l’une des deux autres espèces de Lactobacillus.

Enfin, les chercheurs ont voulu identifier les molécules liées aux microbes qui pourraient être impliquées dans l’amélioration de la mémoire. Ils ont analysé les selles, le sang et le tissu cérébral de souris exemptes de germes, chacune nourrie d’une espèce spécifique de Lactobacillus. Le lactate était l’un des sous-produits moléculaires métaboliques courants; c’est aussi une molécule que toutes les souches de Lactobacillus produisent.

L’équipe a donné du lactate à des souris précédemment identifiées comme ayant une mauvaise mémoire et a remarqué que leur mémoire s’était améliorée. Les souris nourries de lactate ou de microbes Lactobacillus avaient également des niveaux accrus d’acide gamma-aminobutyrique (GABA), un messager moléculaire lié à la formation de mémoire dans leur cerveau.

Pour voir si le même mécanisme moléculaire pourrait également s’appliquer aux humains, les chercheurs ont contacté Paul Wilmes, à l’Université du Luxembourg, qui a développé une minuscule puce qui imite où les microbes interagissent avec les tissus intestinaux humains. Lorsque Wilmes et ses collègues ont testé L. reuteri dans cette puce, ils ont vu que le lactate produit par les microbes traversait les tissus intestinaux humains, indiquant qu’il pouvait pénétrer dans la circulation sanguine et potentiellement se rendre au cerveau.