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La chaleur et le microbiota d'intestin introduisent des os plus intenses

L'ostéoporose, une maladie des os liée au vieillissement, est caractérisée par une perte de densité osseuse, la détérioration micro-architecturale des os et un risque accru des fractures. Avec un tiers de femmes postmenopausal affectées, c'est un problème de santé publique important.

Par des analyses épidémiologiques, les expériences de laboratoire et les outils de pointe metagenomic et de metabolomics, une équipe de recherche de l'université de Genève (UNIGE), en Suisse, a observé qu'exposition à des températures ambiantes plus chaudes (robustesse des os de 34 augmentations de °C), tout en évitant la perte de densité osseuse typique de l'ostéoporose.

D'ailleurs, ce phénomène, lié à un changement de la composition du microbiota d'intestin déclenchée par la chaleur, a pu être reproduit en transplantant le microbiota des souris vivant dans un environnement chaud aux souris souffrant de l'ostéoporose.

En effet, après la greffe, leurs os étaient plus intenses et plus denses. Ces résultats, être découvert dans le métabolisme de cellules, permettent pour imaginer des interventions efficaces et novatrices pour la prévention et le traitement de l'ostéoporose.

Beaucoup de biologistes sont au courant de la règle d'Allen, du naturaliste du 19ème siècle Joel Asaph Allen, selon lequel les animaux vivant dans des endroits chauds ont une plus grande surface par rapport à leur volume que des animaux vivant dans un environnement plus froid.

En effet, une plus grande surface de la peau permet une meilleure évacuation de la chaleur corporelle.

« Dans une expérience, nous avons mis les souris nouveau-nées à une température du °C 34 afin de réduire à un minimum le choc de la chaleur lié à leur naissance. Nous avons constaté qu'elles ont eu de plus longs et plus intenses os, confirmant que la croissance osseuse est affectée par température ambiante, » explique Mirko Trajkovski, professeur au service de la physiologie et du métabolisme de cellules et au centre de diabète de la faculté de médecine d'UNIGE, qui a abouti l'étude. Mais que diriez-vous de l'âge adulte ?

Caractéristiques épidémiologiques cohérentes

En mettant plusieurs groupes de souris adultes dans un environnement chaud, les scientifiques ont observé que tandis que la taille d'os demeurait intact, robustesse des os et la densité ont été en grande partie améliorées. Ils puis répétés leur expérience avec des souris après un ovariectomy modélisant l'ostéoporose de goujon-menauposal.

L'effet était très intéressant. Le simple fait de réchauffer l'environnement de nos souris les a protégées contre la perte osseuse typique de l'ostéoporose ! »

Chevalier de Claire, auteur d'étude premiers et chercheur dans Laboratory de professeur Trajkovski's

Que diriez-vous des êtres humains ? L'équipe de recherche a analysé des caractéristiques épidémiologiques globales sur l'incidence de l'ostéoporose par rapport à la température, à la latitude, à la consommation de calcium et aux niveaux moyens de vitamine D. Intéressant, ils ont constaté que plus la température est élevée, moins les fractures de hanche --une des conséquences principales de l'ostéoporose-- indépendamment d'autres facteurs.

« Nous avons trouvé une corrélation claire entre la latitude géographique et les fractures de hanche, signifiant que dans les pays du nord l'incidence est plus haut comparée aux sud plus chauds », indique Mirko Trajkovski. La « normalisation de l'analyse des lecteurs connus tels que la vitamine D ou le calcium n'a pas modifié cette corrélation. Cependant, quand nous avons exclu la température comme cause déterminante, la corrélation a été détruite. Ce n'est pas de dire que le calcium ou la vitamine D ne jouent pas un rôle, seul ou en association. Cependant, le facteur déterminant est la chaleur - ou manque s'y rapportant. »

Comment le microbiota s'adapte

Les spécialistes dans le microbiota, les scientifiques de Genève ont voulu comprendre son rôle dans ces modifications métaboliques. À cet effet, ils transplantés le microbiota des souris vivant dans un environnement 34° aux souris osteoporotic, dont la qualité d'os a été rapidement améliorée.

« Ces découvertes peuvent impliquer une prolonge à la règle d'Allen, proposant des effets allongement-indépendants de la chaleur, qui favorise principalement la densité osseuse et la force pendant l'âge adulte par l'altération de microbiota », dit Mirko Trajkovski.

Grâce aux outils metagenomic de pointe développés dans leur laboratoire, les scientifiques a alors réussi à comprendre le rôle joué par microbiota. Quand s'adapte à la chaleur, elle mène à une perturbation dans la synthèse et à la dégradation des polyamines, les molécules qui sont impliquées dans le vieillissement, et en particulier dans la santé d'os.

« Avec la chaleur, la synthèse des polyamines augmente, alors que leur dégradation est réduite. Ils affectent ainsi l'activité des osteoblasts (les cellules qui établissent des os) et réduisent le nombre d'osteoclasts (les cellules qui dégradent des os). Avec l'âge et la ménopause, le reste exquis entre l'activité osteoclast et d'osteoblast est perturbé, » explique le chevalier de Claire.

« Cependant, la chaleur, par l'action sur les polyamines, que nous avons trouvé pour être en partie réglé par le microbiota, peut mettre à jour le reste entre ces groupes de deux cellules. » Ces caractéristiques indiquent pour cette raison que l'exposition à la chaleur pourrait être une stratégie de prévention contre l'ostéoporose.

Demandes de règlement neuves se développantes

L'influence du microbiota sur le métabolisme mieux est comprise. Cependant, afin de pouvoir employer cette connaissance pour développer des stratégies thérapeutiques, les scientifiques doivent recenser avec précision le rôle des maladies particulières de bactéries en particulier.

Dans le cadre de leur travail sur l'ostéoporose, l'équipe de professeur Trajkovski's a pu recenser certaines bactéries importantes.

« Nous devons toujours raffiner nos analyses, mais notre objectif relativement à court terme serait de recenser des bactéries de candidat, et développe plusieurs « cocktails bactériens pour traiter métabolique et désosse des troubles, tels que l'ostéoporose, mais améliorer également la sensibilité à l'insuline, par exemple, » les auteurs concluent.

Source:
Journal reference:

Chevalier, C., et al. (2020) Warmth Prevents Bone Loss Through the Gut Microbiota. Cell Metabolism. doi.org/10.1016/j.cmet.2020.08.012.