Schéma cadavérine IPA
Schéma cadavérine IPA
  • Communiqué de presse

Recherche médicale : Les métabolites du microbiote intestinal reprogramment le métabolisme énergétique des cellules immunitaires et influencent l’inflammation intestinale

Le tube digestif abrite des milliards de microbes qui transforment nos aliments en milliers de petites molécules, appelées métabolites. Loin d’être de simples déchets, ces métabolites interagissent avec notre système immunitaire et régulent la réponse inflammatoire. Deux récents travaux menés, en partie, par des chercheuses et des chercheurs de Sorbonne Université, de l’AP-HP, d’INRAE et de l’Inserm, montrent comment certains métabolites produits par le microbiote peuvent « reprogrammer » le métabolisme énergétique des cellules immunitaires et modifier leur comportement, avec des conséquences directes sur les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI). Ce projet a été cofinancé par le Conseil Européen de la Recherche (ERC ; ENERGISED, ERC-2021-COG-101043802) et le Fonds de dotation MSDAVENIR via la fondation Sorbonne Université.

Des dialogues métaboliques clés pour l’immunité

Ces métabolites circulent localement dans l’intestin et dans tout l’organisme, agissant à la fois comme « signaux » et comme « carburants ». L’état énergétique des cellules immunitaires influence directement leur comportement : une cellule « bien alimentée » peut réguler l’inflammation, tandis qu’une cellule en déficit énergétique peut amplifier la réaction inflammatoire. Dans les MICI, où l’équilibre entre microbiote et immunité est perturbé, ces ajustements fins peuvent déterminer la différence entre rémission et poussée.

 

Deux molécules, deux mécanismes

Après un criblage approfondi, deux métabolites d’origine bactérienne ont été identifiés pour leur effet sur le métabolisme de cellules immunitaires spécifiques :

  • Cadavérine : produite principalement par des Enterobactéries telles qu’Escherichia coli. À faible dose, elle permet aux macrophages de fonctionner de manière équilibrée et de limiter l’inflammation. À forte dose, elle déclenche un état d’alerte qui favorise l’inflammation. Dans des modèles animaux de colite, la dose appropriée apaise l’inflammation tandis que la dose excessive l’aggrave. Chez des patients atteints de MICI, des niveaux élevés de cadavérine sont associés à des poussées inflammatoires. La cadavérine module le métabolisme des macrophages via les voies de signalisation moléculaires Nrf2 / thioredoxine et le récepteur H4 de l’histamine.

  • Indole-3-propionate (IPA) : issu de la transformation du tryptophane, acide aminé, par le microbiote. Il cible les lymphocytes T CD4+ et soutient leur fonction normale pour favoriser un profil anti-inflammatoire. Chez la souris, l’IPA protège contre l’inflammation intestinale, et des observations chez l’humain vont dans le même sens. L’IPA agit via la voie de signalisation moléculaire PPAR-β pour réguler le métabolisme énergétique des lymphocytes.

 

Cette découverte ouvre la voie à des stratégies thérapeutiques innovantes

Ces travaux démontrent que des métabolites spécifiques du microbiote peuvent reprogrammer le métabolisme énergétique de deux acteurs majeurs de l’immunité et en modifier le destin inflammatoire : la cadavérine agit comme un « interrupteur » sensible à la dose, tandis que l’IPA sert de « carburant » favorable aux lymphocytes T CD4+.

Perspectives ouvertes :

  • Développer des thérapies « immuno-métaboliques » pour moduler l’énergie des cellules immunitaires.

  • Utiliser le dosage de ces métabolites pour anticiper les poussées ou guider des interventions alimentaires/probiotiques et personnaliser la prise en charge.

  • Mener des essais cliniques pour définir des seuils efficaces et sûrs, tester l’IPA ou des agonistes de PPAR-β, et combiner ces signaux à d’autres métabolites pour des traitements de précision.

 

Une publication dans les grandes revues médicales

La diffusion coordonnée de cette étude dans les revues scientifiques de référence Nature Metabolism et Cell Host & Microbe souligne l’importance de cette avancée pour l’ensemble de la communauté médicale et des patients atteints de maladies inflammatoires de l’intestin.

 

 

Disclamer

Ce projet a été co-financé par l’Union européenne. Les points de vue et opinions exprimés n’engagent cependant que leur(s) auteur(s) et ne reflètent pas nécessairement ceux de l’Union européenne ou du Conseil Européen de la Recherche (ERC). Ni l’Union européenne ni l’autorité de financement ne peuvent en être tenues responsables.

 

Pour en savoir plus (ressources en langue anglaise)

 

Qing Li1,2, Rodrigo de Oliveira Formiga1,2, Virginie Puchois1,2, Laura Creusot1,2, Ahmad Haidar Ahmad1,2, Salomé Amouyal1,2, Márcio Augusto Campos-Ribeiro3, Yining Zhao3, Danielle MM Harris4,5, Frederic Lasserre6, Sandrine Ellero-Simatos6, Hervé Guillou6, Zhan Huang1,2, Loic Brot1,2, Yuhang Hu1,2, Loic Chollet2,7, Camille Danne1,2, Cyril Scandola8, Tatiana Ledent1, Guillaume Chevreux9, Rafael J. Argüello10, Marcelo De Carvalho Bittencourt11,12, Jessica Bettinger11, Maud D'Aveni-Piney11,13, David Moulin11, Stefan Schreiber4,14, Konrad Aden4,14, Nathalie Rolhion1,2, Marie-Laure Michel2,7, Timothy Wai3, Harry Sokol1,2,7,15,16, *

 

1Sorbonne Université, Inserm, Centre de Recherche Saint-Antoine, CRSA, F-75012 Paris, France.

2Gut, Liver & Microbiome Research (GLIMMER) FHU, Paris, France.

3Institut Pasteur, Mitochondrial Biology Unit, CNRS UMR 3691, Université Paris Cité, Paris, France.

4Institute of Clinical Molecular Biology, Kiel University and University Medical Center Schleswig-Holstein, Campus Kiel, Kiel, Germany.

5Institute for Human Nutrition and Food Science, Division Nutriinformatics, Kiel University, Kiel, Germany.

6Toxalim (Research Centre in Food Toxicology), INRAE, ENVT, INP-Purpan, UPS, Université de Toulouse, Toulouse, France.

7Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, Micalis institute, Jouy-en-Josas, France.

8Institut Pasteur, Université Paris Cité, Ultrastructural Bioimaging Unit, 75015 Paris, France.

9Université Paris Cité, CNRS, Institut Jacques Monod, 75013 Paris, France.

10Aix Marseille Univ, CNRS, Inserm, CIML, Centre d'Immunologie de Marseille-Luminy, Marseille, France.

11Université de Lorraine, CNRS, IMoPA, Nancy, F-54000, France.

12Université de Lorraine, CHRU Nancy, Immunology Department, Nancy, F-54000, France.

13Université de Lorraine, CHRU Nancy, Hematology Department, Nancy, F-54000, France.

14Department of Internal Medicine I, Kiel University and University Medical Center Schleswig-Holstein, Campus Kiel, Kiel, Germany.

15Gastroenterology department, Saint Antoine Hospital, APHP, Paris, France.

16Lead contact    

 

Rodrigo de Oliveira Formiga,1,2 Qing Li,1,2 Yining Zhao,3 Márcio Augusto Campos Ribeiro,3 Perle Guarino-Vignon,1,2 Rand Fatouh,1,2 Leonard Dubois,1,2 Laura Creusot,1,2 Virginie Puchois,1,2 Salomé Amouyal,1,2 Iria Alonso Salgueiro,1,2 Marius Bredon,1,2 Loïc Chollet,2,4 Tatiana Ledent,1 Cyril Scandola,5 Jean-Philippe Auger,6 Camille Danne,1,2 Gerhard Krönke,6,7 Emma Tkacz,1,2 Patrick Emond,8 Guillaume Chevreux,9 Hang Phuong Pham,10 Clément Pontoizeau,11,12 Antonin Lamaziere,1,2 Rafael José Argüello,13 Nathalie Rolhion,1,2 Marie-Laure Michel,2,4 Timothy Wai,3 and Harry Sokol1,2,4,14,15,*

 

1Sorbonne Université, Inserm UMRS-938, Centre de Recherche Saint-Antoine, CRSA, AP-HP, Paris, 75012, France.

2Gut, Liver & Microbiome Research (GLIMMER) FHU, Paris, France.

3Mitochondrial Biology Unit, Institut Pasteur, CNRS UMR3691, Université Paris Cité, Paris, 75015, France.

4Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, Micalis Institute, Jouy-en-Josas, 78350, France.

5Ultrastructural Bioimaging Unit, Institut Pasteur, Université Paris Cité, 75015 Paris, France.

6Department of Internal Medicine 3, University of Erlangen-Nuremberg and Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, 91054, Germany.

7Department of Rheumatology and Clinical Immunology, Charité – Universitätsmedizin Berlin and Deutsches Rheuma-Forschungszentrum Berlin, Berlin, 10117, Germany

8Université de Tours, Inserm UMRS-1253, Plateforme Scientifique et Technique Analyse des Systèmes Biologiques, Département Métabolomique, Tours, 37000, France.

9Université Paris Cité, CNRS, UMRS-7592, ProteoSeine Core Facility, Institut Jacques Monod, Paris, 75013, France.

10Parean Biotechnologies, Saint-Malo, 35400, France.

11Necker Hospital, APHP, Biochemistry, Metabolomics Unit, Reference Center for Inborn Error of Metabolism, Pediatrics Department, University Paris Cité, Paris, 75015, France

12Inserm UMR_S1163, Institut Imagine, Paris, 75015, France.

13Aix Marseille Univ, CNRS, Inserm, CIML, Centre d'Immunologie de Marseille-Luminy, Marseille, 13288, France.

14Gastroenterology Department, Saint-Antoine Hospital, APHP, Paris, 75012, France.

15Lead contact.