Le microbiote intestinal du père influence la génération suivante

Une étude menée par le groupe de Hackett au Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) à Rome a révélé que la perturbation du microbiome intestinal chez les souris mâles augmente le risque de maladie chez leur future progéniture.

Le microbiome intestinal est la communauté microbienne qui peuple le tube digestif. Il est responsable de la production d'enzymes, de métabolites et d'autres molécules importantes pour le métabolisme de l'hôte et sa réponse à l'environnement.

Un microbiote intestinal équilibré est donc essentiel à la santé des mammifères, contribuant à la régulation des systèmes immunitaire et endocrinien. Ce dernier influence à son tour la physiologie des tissus de l'organisme. Cependant, on en savait peu sur l'influence du microbiote intestinal sur la fonction reproductive de l'hôte et sur l'impact potentiel d'une altération du microbiote paternel sur la santé de sa progéniture.

L'équipe de Hackett à l'EMBL de Rome, en collaboration avec les équipes de Bork et Zimmermann à l'EMBL de Heidelberg, a tenté de répondre à cette question. Leurs résultats, publiés dans la revue Nature, ont montré que la perturbation du microbiome intestinal chez les souris mâles augmente la probabilité que leur progéniture naisse avec un faible poids à la naissance et présente un risque accru de décès prématuré.

Transmettre l'information à la génération suivante

Pour étudier l'impact du microbiome intestinal sur la reproduction des mâles et leur progéniture, les chercheurs ont modifié la composition microbienne intestinale de souris mâles en les traitant avec des antibiotiques courants qui ne passent pas dans la circulation sanguine. Cela provoque une maladie appelée dysbiose, qui déséquilibre l'écosystème microbien intestinal.

Les scientifiques ont ensuite analysé les modifications de la composition d'importants métabolites testiculaires. Ils ont constaté que la dysbiose chez les souris mâles affectait la physiologie testiculaire, ainsi que la composition des métabolites et la signalisation hormonale. Cet effet était dû, au moins en partie, aux variations des taux de leptine, une hormone clé, dans le sang et les testicules des mâles atteints de dysbiose induite.

Ces observations suggèrent que les mammifères possèdent un « axe intestin-lignée germinale » qui constitue un lien important entre l’intestin, son microbiote et la lignée germinale.

Pour comprendre l'importance de cet « axe intestin-germinal » pour l'héritabilité, les scientifiques ont croisé des mâles non traités ou dysbiotiques avec des femelles non traitées. Les chiots de pères dysbiotiques présentaient un poids de naissance significativement plus faible et une mortalité post-natale accrue. Différentes combinaisons d'antibiotiques, ainsi qu'un traitement par laxatifs dysbiotiques (qui perturbent également le microbiote), ont eu des effets similaires sur la progéniture.

Il est important de noter que cet effet est réversible. Une fois les antibiotiques arrêtés, le microbiome des pères est restauré. Lorsque des souris dont le microbiome est restauré sont accouplées avec des femelles non traitées, leurs petits naissent avec un poids normal et se développent normalement.

« Nous avons observé que les effets intergénérationnels disparaissaient après le rétablissement du microbiote intestinal normal. Cela signifie que toute modification du microbiote intestinal susceptible d'entraîner des effets intergénérationnels peut être évitée chez les futurs pères », a déclaré Peer Bork, directeur de l'EMBL Heidelberg, qui a participé à l'étude.

« L’étape suivante consiste à comprendre en détail comment divers facteurs environnementaux, tels que les médicaments, notamment les antibiotiques, peuvent influencer les lignées germinales paternelles et donc le développement embryonnaire. »

Aile Denboba, premier auteur de l'article et ancien chercheur postdoctoral dans le groupe de Hackett, aujourd'hui chef de groupe à l'Institut Max Planck d'immunologie et d'épigénétique de Fribourg, en Allemagne, a ajouté: « L'étude est née d'un désir de comprendre l'influence de l'environnement sur les pères en considérant le microbiome intestinal comme un pont entre les interactions hôte-environnement, créant ainsi un modèle de cause suffisant pour évaluer les risques sanitaires intergénérationnels dans des systèmes écologiques complexes. »

L'influence des pères sur le risque de maladies pendant la grossesse

Dans leurs travaux, Hackett et ses collègues ont également constaté que les anomalies placentaires, notamment une mauvaise vascularisation et un ralentissement de la croissance, étaient plus fréquentes chez les hommes atteints de dysbiotiques lors de grossesses. Ces placentas défectueux présentaient des signes d'une complication fréquente de la grossesse chez l'humain, la prééclampsie, qui entraîne un retard de croissance chez l'enfant et constitue un facteur de risque de nombreuses maladies plus tard dans la vie.

« Notre étude démontre l'existence d'un canal de communication entre le microbiome intestinal et le système reproducteur chez les mammifères. De plus, les facteurs environnementaux qui perturbent ces signaux chez les futurs pères augmentent le risque de problèmes de santé pour la progéniture en altérant le développement placentaire », a déclaré Jamie Hackett, coordinateur du projet de recherche et responsable du groupe EMBL Rome.

« Cela implique que chez la souris, l’environnement paternel immédiatement avant la conception peut influencer les traits de la progéniture indépendamment de l’hérédité génétique. »

« Parallèlement, nous avons constaté que cet effet ne se produit que sur une génération, et je tiens à souligner que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer l'ampleur de ces effets et leur pertinence pour l'homme. Il existe des différences intrinsèques qui doivent être prises en compte lors de la transposition des résultats obtenus chez la souris à l'homme. »

Hackett a poursuivi: « Mais étant donné l'utilisation généralisée de pratiques alimentaires et antibiotiques dans la culture occidentale, connues pour perturber le microbiome intestinal, il est important d'examiner de plus près les effets intergénérationnels des pères et la manière dont ils peuvent influencer les résultats de la grossesse et le risque de maladie dans la population. »