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269. NEUROSCIENCES

Lien cerveau-intestin : comment les bactéries intestinales productrices de vitamine B12 influencent les neurotransmetteurs

Résumé : Une nouvelle étude révèle un lien moléculaire entre les bactéries intestinales produisant de la vitamine B12 chez l'ascaris C. elegans et le neurotransmetteur acétylcholine, crucial pour la mémoire et la fonction cognitive. Les chercheurs ont découvert que certaines bactéries réduisaient les crises chez les vers mutants et qu’elles partageaient toutes la capacité de produire de la B12. La B12 aide à réguler les niveaux de choline, ce qui a un impact sur la production d’acétylcholine. Cette connexion met en évidence la relation complexe entre le microbiote intestinal, les nutriments et la santé du cerveau, mettant potentiellement en lumière des troubles neurologiques comme les migraines et la dépression.

 

Faits marquants :
1. Les bactéries intestinales produisant de la vitamine B12 influencent la production d’acétylcholine, un neurotransmetteur clé.
2. Des niveaux réduits d’acétylcholine peuvent rétablir l’équilibre excitateur/inhibiteur du système nerveux.
3. Cette recherche pourrait offrir un aperçu des troubles neurologiques humains liés à la B12 et au déséquilibre excitateur/inhibiteur.

 

Source: UMass

 

Une nouvelle étude publiée dans Nature Cell Biology par Mark Alkema, PhD, professeur de neurobiologie, établit un lien moléculaire important entre des bactéries spécifiques productrices de B12 dans l'intestin du ver rond C. elegans et la production d'acétylcholine, un neurotransmetteur important pour la mémoire et Fonction cognitive.

 

Les scientifiques reconnaissent de plus en plus que l’alimentation et le microbiote intestinal peuvent jouer un rôle important dans la santé du cerveau. Les changements dans la composition du microbiome ont été associés à des troubles neurologiques tels que l’anxiété, la dépression, les migraines et la neurodégénérescence. Pourtant, déterminer la cause et l’effet de bactéries ou de nutriments individuels sur le fonctionnement cérébral s’est avéré un défi.

 

269 neurosciences

D’autres expériences ont montré que l’attribut commun à plusieurs de ces bactéries était leur capacité à produire de la vitamine B12. Crédit : Actualités des neurosciences

 

"Il y a plus de bactéries dans votre intestin que de cellules dans votre corps", a déclaré Woo Kyu Kang, PhD, chercheur postdoctoral au laboratoire Alkema et premier auteur de la présente étude.

« La complexité du cerveau, les centaines d’espèces bactériennes qui composent le microbiome intestinal et la diversité des métabolites rendent presque impossible la compréhension de l’impact des bactéries sur le fonctionnement cérébral. »

Pour isoler l'impact de bactéries individuelles sur des fonctions cérébrales spécifiques, le Dr Kang a administré un régime composé d'une seule espèce bactérienne à des vers porteurs d'une mutation qui entraîne un déséquilibre dans la signalisation excitatrice/inhibitrice dans le cerveau et conduit à des comportements semblables à des crises. dans le ver. Une mutation génétique similaire chez l’homme provoque des migraines.

Kang a nourri ces mutants de C. elegans avec un régime alimentaire composé d'une seule espèce bactérienne et a observé les changements dans la fréquence des crises. Sur les 40 régimes bactériens différents qu’il a testés, 18 ont réduit le nombre de crises. D’autres expériences ont montré que l’attribut commun à plusieurs de ces bactéries était leur capacité à produire de la vitamine B12.

Selon le Dr Alkema et Kang, la B12 réduit les niveaux de choline dans le corps. La choline, un composé présent dans divers aliments et essentiel au métabolisme des graisses dans le foie, peut être utilisée dans le cycle méthionine/S-adénosylméthionine (Met/SAM) dépendant de la vitamine B12, une voie métabolique qui produit de la méthionine (un acide aminé acquis par l'homme par le biais d'un régime alimentaire essentiel au métabolisme) dans l'intestin.

Cependant, la choline est également utilisée pour fabriquer le neurotransmetteur acétylcholine dans le système nerveux. Trop d’acétylcholine entraîne un déséquilibre excitateur qui provoque un comportement semblable à une crise chez les vers mutants.

Lorsque plus de B12 est présente, plus de choline est utilisée dans le cycle Met/SAM, laissant moins de choline pour produire de l'acétylcholine. La réduction de la quantité d'acétylcholine rétablit l'équilibre excitateur/inhibiteur du système nerveux et réduit l'activité convulsive chez C. elegans .

Les chercheurs ont souligné que l’impact de la « diaphonie » entre le microbiome, la vitamine B12, la fonction cérébrale et le comportement n’apparaît que dans des conditions où l’organisme est stressé, soit génétiquement, soit environnementalement.

Une carence en B12 chez l'homme a été associée à des troubles neurologiques caractérisés par un déséquilibre excitateur/inhibiteur tels que la schizophrénie, la dépression et les migraines.

"Il sera intéressant de déterminer si les mécanismes moléculaires découverts chez le ver peuvent également expliquer l'impact de la B12 sur la signalisation excitatrice dans plusieurs troubles neurologiques humains", a déclaré Alkema.

En utilisant d'autres modèles de vers pour d'autres maladies humaines et en testant d'autres métabolites et bactéries, Alkema et ses collègues espèrent révéler d'autres liens entre le microbiome intestinal et la fonction cérébrale qui peuvent également être utilisés pour améliorer la santé humaine.

Cette étude a été financée en partie par le Fonds Riccio pour les neurosciences et les National Institutes of Health et était une collaboration entre les laboratoires Alkema et Walhout de l'UMass Chan et le laboratoire de Frank C. Shroeder, PhD, professeur de chimie et de biologie chimique à Cornell. Université.

 

À propos de cette actualité de la recherche en microbiome et neurosciences

Auteur : James Fessenden
Source : UMass
Contact : James Fessenden – UMass
Image : L'image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès fermé.
« La vitamine B12 produite par les bactéries intestinales module la signalisation cholinergique » par Woo Kyu Kang et al. Biologie cellulaire naturelle

 

Abstrait

La vitamine B12 produite par les bactéries intestinales module la signalisation cholinergique

De plus en plus de preuves indiquent que le microbiote intestinal influence le fonctionnement et le comportement du cerveau. Cependant, les bases moléculaires de la manière dont les bactéries intestinales modulent le fonctionnement du système nerveux de l’hôte sont largement inconnues.

Nous montrons ici que les bactéries productrices de vitamine B12 qui colonisent l'intestin peuvent moduler la signalisation et le comportement cholinergiques excitateurs chez l'hôte Caenorhabditis élégant .

Nous démontrons ici que la vitamine B 12 réduit la signalisation cholinergique dans le système nerveux grâce au recâblage du cycle méthionine (Met)/ S -adénosylméthionine dans l'intestin. Nous identifions une diaphonie métabolique conservée entre le cycle méthionine/ S -adénosylméthionine et la voie d'oxydation de la choline.

De plus, nous montrons que le recâblage métabolique de ces voies par la vitamine B 12 réduit la signalisation cholinergique en limitant la disponibilité de choline libre nécessaire aux neurones pour synthétiser l'acétylcholine.

Notre étude révèle une voie de communication intestin-cerveau par laquelle les bactéries entériques modulent le comportement de l'hôte et peuvent affecter la santé neurologique.

 

Février 2024

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