Comment les aliments que nous mangeons affectent les signaux biochimiques dans l'intestin

        

Crédit: Université du Maryland.

        

Pendant des années, les chercheurs ont étudié l’impact du microbiome sur pratiquement tous les aspects de la santé humaine, allant du système immunitaire au bien-être mental.

Cependant, une étude récente menée par une équipe de recherche multi-institutionnelle apporte un éclairage nouveau sur la manière dont les aliments que nous mangeons peuvent affecter les processus de signalisation biochimiques dans le microbiome intestinal.

L'étude, récemment publiée dans Science Advances, est l'une des premières à relier ce que nous mangeons – et la production de glucose – à un processus bactérien appelé «quorum sensing» par lequel les bactéries répondent à changements dans la densité de population.

 

 

Ce processus implique la synthèse de cellules bactériennes de petites molécules de signalisation, appelées autoinducteurs, qui sont sécrétées par des bactéries individuelles mais servent à coordonner leurs réponses.

Une fois que le niveau d'autoinducteur atteint un seuil – signalant un «quorum» de cellules – les autoinducteurs sont transportés intracellulairement, activant l'expression génique et permettant des changements coordonnés dans diverses activités physiologiques des cellules bactériennes.

Cette dernière étude identifie de nouveaux liens entre l'activité de détection du quorum et le métabolisme du sucre dans l'intestin, utilisant l'AI-2, un autoinducteur sécrété par une grande variété d'espèces de bactéries, a déclaré William E. Bentley, Département de génie biologique et d'institut pour professeur de recherche en biosciences et en biotechnologie.

En termes simples, les résultats du groupe suggèrent que la nourriture que nous mangeons – et le niveau de glucose résultant du tractus gastro-intestinal – peuvent affecter les types de signaux rencontrés par le microbiome et également dans d’autres parties du corps.

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«Notre groupe travaille ensemble depuis plusieurs années et notre objectif à long terme est d'élucider les voies de communication moléculaires qui régissent les processus physiologiques et de relier les bactéries aux cellules humaines», a déclaré Bentley.

«En biologie, le transfert d’informations – et le fonctionnement des organismes – dépend entièrement de molécules« communicantes »qui font circuler l’information entre les cellules et les tissus. Le «dialogue» entre les bactéries et les cellules humaines est complexe, mais d’une importance vitale. Des études comme celles-ci serviront de base à de nouvelles thérapies antimicrobiennes et pourraient même façonner les régimes et les régimes d’exercices pour améliorer la santé humaine

Les bactéries utilisent ce que l'on appelle le système de la phosphotransférase (PTS) dépendant du phosphoénolpyruvate pour l'absorption des sucres, notamment du glucose et du fructose. Dans E. coli, plus précisément, la protéine phosphocarrier appelée HPr joue un rôle essentiel dans la réalisation du transport du sucre.

La signalisation AI-2 repose sur une enzyme appelée LsrK pour sa phosphorylation – un processus par lequel des enzymes sont activées pour réguler la fonction des protéines dans une cellule. Souvent, les processus de signalisation biologique utilisent un mécanisme connu sous le nom de phosphorelay pour modifier le comportement.

L'équipe de recherche interdisciplinaire et transpacifique a découvert que LsrK se lie à HPr, ce qui indique que le niveau de glucose influe beaucoup sur la communication cellule-cellule détectant le quorum.

«HPr était déjà connu pour réguler l'utilisation du glucose, donc cette partie de l'équation était connue», a déclaré Sintim. "Mais, nous avons maintenant ajouté que cela régit également la détection du quorum."

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