Des molécules appelées corps cétoniques peuvent améliorer la capacité des cellules souches à régénérer de nouveaux tissus intestinaux

Les chercheurs ont découvert que des taux élevés de corps cétoniques, des molécules produites par la dégradation des graisses, aident l’intestin à maintenir un pool de cellules souches fonctionnel, essentiel à la régénération intestinale.

Les chercheurs ont également constaté que les cellules souches intestinales produisent des taux anormalement élevés de corps cétoniques, même en l’absence d’un régime alimentaire riche en graisses. Ces corps cétoniques activent une voie de signalisation bien connue appelée Notch, dont il a déjà été démontré qu’elle aidait à réguler la différenciation des cellules souches.

« Les corps cétoniques sont l’un des premiers exemples de la manière dont un métabolite détermine le destin des cellules souches dans l’intestin », déclare Omer Yilmaz, professeur associé de biologie au développement de carrière chez Eisen et Chang. Il est membre de l’Institut de recherche intégrative sur le cancer Koch du MIT. « Ces corps cétoniques, que l’on pense normalement jouer un rôle essentiel dans le maintien de l’énergie en période de stress nutritionnel, engagent la voie de Notch pour améliorer le fonctionnement des cellules souches. Les changements dans les niveaux de corps cétoniques dans différents états nutritionnels ou régimes alimentaires permettent aux cellules souches de s’adapter physiologies différentes. « 

Dans une étude sur des souris, les chercheurs ont découvert qu’un régime cétogène donnait aux cellules souches de l’intestin un stimulant régénérateur leur permettant de mieux se remettre des dommages causés à la muqueuse intestinale, par rapport aux cellules souches de souris soumises à un régime alimentaire normal.

Un rôle inattendu

Les cellules souches adultes, qui peuvent se différencier en de nombreux types de cellules, se trouvent dans les tissus du corps. Ces cellules souches sont particulièrement importantes dans l’intestin, car la muqueuse intestinale est remplacée tous les deux ou trois jours. Le laboratoire de Yilmaz a déjà montré que le jeûne améliore la fonction des cellules souches chez les souris âgées et qu’un régime riche en graisses peut stimuler la croissance rapide des populations de cellules souches dans l’intestin.

Dans cette étude, l’équipe de recherche a voulu étudier le rôle possible du métabolisme dans la fonction des cellules souches intestinales. En analysant les données d’expression génique, Cheng a découvert que plusieurs enzymes impliquées dans la production de corps cétoniques sont plus abondantes dans les cellules souches intestinales que dans d’autres types de cellules.

Quand un régime très riche en graisse est consommé, les cellules utilisent ces enzymes pour décomposer les graisses en corps cétoniques, que le corps peut utiliser comme carburant en l’absence de glucides. Cependant, étant donné que ces enzymes sont très actives dans les cellules souches intestinales, leur taux de corps cétoniques est inhabituellement élevé, même lorsqu’un régime alimentaire normal est consommé.

À leur grande surprise, les chercheurs ont découvert que les cétones stimulent la voie de signalisation Notch, connue pour être essentielle à la régulation des fonctions des cellules souches, telles que la régénération des tissus endommagés.

«Les cellules souches intestinales peuvent générer elles-mêmes des corps cétoniques et les utiliser pour maintenir leur propre souillure en peaufinant une voie de développement câblée qui contrôle le lignage et le destin des cellules», explique Cheng.

Chez les souris, les chercheurs ont montré qu’un régime cétogène renforçait cet effet et que les souris soumises à un tel régime étaient mieux à même de régénérer de nouveaux tissus intestinaux. Lorsque les chercheurs ont nourri les souris avec un régime riche en sucre, elles ont constaté l’effet inverse: la production de cétone et la fonction des cellules souches ont toutes deux diminué.

Fonction des cellules souches

Cette étude aide à répondre à certaines questions soulevées par les travaux antérieurs de Yilmaz, qui ont montré que les régimes à jeun et les régimes riches en graisses amélioraient la fonction des cellules souches intestinales. Les nouvelles découvertes suggèrent que la stimulation de la cétogenèse par tout type de régime limitant l’apport en glucides contribue à la prolifération des cellules souches.

« Les corps cétoniques sont fortement induits dans l’intestin pendant les périodes de privation de nourriture et jouent un rôle important dans le processus de préservation et d’amélioration de l’activité des cellules souches », a déclaré Yilmaz. « Lorsque les aliments ne sont pas facilement disponibles, il se peut que l’intestin ait besoin de préserver la fonction des cellules souches. Ainsi, lorsque les nutriments sont remplis, vous disposez d’un pool de cellules souches très actives qui peuvent ensuite repeupler les cellules de l’intestin. »

Les résultats suggèrent qu’un régime cétogène, qui stimulerait la production de corps cétoniques dans l’intestin, pourrait être utile pour réparer les dommages à la muqueuse intestinale, ce qui peut se produire chez les patients cancéreux recevant des traitements de radiothérapie ou de chimiothérapie, dit Yilmaz.

Les chercheurs envisagent maintenant d’étudier si les cellules souches adultes d’autres types de tissus utilisent des corps cétoniques pour réguler leur fonction. Une autre question clé est de savoir si l’activité des cellules souches induite par les cétones pourrait être liée au développement du cancer, car il est prouvé que certaines tumeurs de l’intestin et d’autres tissus proviennent de cellules souches.

« Si une intervention favorise la prolifération des cellules souches, une population de cellules qui est à l’origine de certaines tumeurs, une telle intervention pourrait-elle augmenter le risque de cancer? C’est quelque chose que nous voulons comprendre, »