Les infections bactériennes perturbent l’odorat des mouches -Ecologie, science



WQuand quelqu’un a une intoxication alimentaire, il peut s’écouler un certain temps avant qu’il veuille manger à nouveau ce qui l’a rendu malade, et il en va de même pour les mouches des fruitsDrosophila melanogaster). Dans une étude publiée aujourd’hui (21 juillet) dans Nature, les chercheurs ont déterminé qu’après une infection bactérienne dans l’intestin, les cellules gliales et les neurones du cerveau de la mouche communiquent d’une manière qui freine l’olfaction et empêche les animaux de manger à nouveau l’agent pathogène.

Ces auteurs « ont découvert un mécanisme qui, au niveau génétique, neuronal et organisme, relie les bactéries de l’intestin au comportement », explique Ilona Grunwald Kadow, neuroscientifique à l’Université technique de Munich qui n’a pas participé à l’étude. « C’est peut-être l’une des manières fondamentales dont les bons ou les mauvais micro-organismes de notre intestin ont un impact sur notre cerveau. »

Heinrich Jasper de Genentech savait, grâce à des travaux antérieurs, que les mouches vieillissantes subissent une forte augmentation de l’inflammation. Dans l’intestin, par exemple, il y a une accumulation de dommages épithéliaux causés par la dysbiose bactérienne – une perturbation du microbiote commensal qui change avec l’âge – qui conduit à la libération de cytokines inflammatoires et pourrait être liée à la neurodégénérescence, explique-t-il. Un 2018 étude du groupe de Grunwald Kadow, montrant, entre autres, que les mouches des fruits perdent leur odorat avec l’âge, semblait être un bon système pour le groupe de Jasper à utiliser pour tester si l’inflammation liée à l’âge dans l’intestin affecte le cerveau. De plus, précédent travail avait montré que la perte de la capacité olfactive peut être un signe précoce de neurodégénérescence chez les humains.

Jasper et ses collègues ont commencé par reproduire les résultats publiés et ont confirmé que la perception olfactive chez la mouche diminue avec l’âge. Ensuite, ils ont demandé si la perturbation des processus inflammatoires dans l’épithélium intestinal serait suffisante pour induire ce changement chez les jeunes mouches.

Chez les jeunes animaux, il s’agit d’un mécanisme protecteur. . . cela leur permet d’éviter essentiellement les aliments contenant ces bactéries.

—Heinrich Jasper, Génétech

Les chercheurs ont donné aux jeunes mouches le choix entre de la nourriture ordinaire et de la nourriture contenant un agent pathogène intestinal non létal (Erwinia carotovora carotovora 15). Les animaux ont choisi la nourriture contenant des bactéries, à moins qu’ils n’aient été précédemment infectés par le microbe, auquel cas ils ont montré une forte préférence pour la nourriture normale. Ils ont déterminé qu’après l’infection, les mouches étaient moins aptes à détecter les odeurs attrayantes et aversives, indiquant que le changement de préférence pour la nourriture contenant des bactéries était dû à une diminution transitoire de l’olfaction.

« Nous avons réalisé assez rapidement que ce déclin ou ce changement de perception olfactive doit également être un processus adaptatif chez les jeunes animaux, où l’inflammation intestinale se produit naturellement après l’ingestion d’entéropathogènes », explique Jasper.

Une fois que l’équipe a déterminé quelles cytokines étaient libérées par les intestins infectés, elle a pu deviner quelles voies pourraient être influencées. L’un des principaux candidats était la voie de signalisation JAK-STAT, connue pour transmettre des signaux entre les cellules, tels que ceux des cytokines, pour contrôler l’expression des gènes en aval dans divers contextes, notamment la prolifération cellulaire et l’inflammation. De nombreux aspects de la voie sont fonctionnellement conservés entre Drosophile et les mammifères. Lorsqu’ils ont regardé, les chercheurs ont découvert que le changement d’olfaction est facilité par l’augmentation de la signalisation JAK-STAT déclenchée par les cytokines inflammatoires de l’intestin après une infection bactérienne.

Dans ce cas, les cellules gliales du bulbe olfactif, mais pas les neurones, ont activé la STAT, provoquant un changement dans l’expression des gènes impliqués dans le métabolisme du lactate, ont montré les auteurs. La glie sert généralement de support métabolique aux neurones, garantissant que les neurones ont les molécules dont ils ont besoin pour fonctionner. Il y a « un arrêt transitoire de la navette lactate et une accumulation de lipides dans la glie », entravant ainsi l’olfaction, mais cela se rétablit une fois l’inflammation reculée, explique Jasper.

« La recherche olfactive est la bienvenue car elle révèle un peu plus comment nous construisons notre réalité et comment, dans de nombreux cas, les conditions pathologiques déforment cette réalité », Edgar Soria-Gómez, neuroscientifique à l’Université du Pays Basque en Espagne qui n’a pas été impliqué dans le travail, écrit dans un e-mail à Le scientifique. Une autre étape suivante serait d’explorer si des voies similaires sont activées lors d’infections virales ou d’infections par d’autres espèces de bactéries, ajoute-t-il. « En tout cas, ces résultats mettent magnifiquement en évidence l’interconnexion intense entre les différents systèmes corporels. »

Voies parallèles du vieillissement

L’équipe de Jasper a découvert que l’inflammation liée à l’âge dans l’intestin déclenche également la même voie JAK-STAT de l’intestin à la glie, entraînant des changements permanents de l’olfaction chez les mouches vieillissantes.

« Chez les jeunes animaux, il s’agit d’un mécanisme de protection. . . cela leur permet essentiellement d’éviter les aliments contenant ces bactéries », explique Jasper. Mais en vieillissant, à mesure que la dysbiose microbienne s’installe, il y a « une réponse inflammatoire chronique de l’épithélium chez les mouches âgées, qui conduit alors à une libération chronique de ces cytokines inflammatoires, [and] activation chronique de la signalisation JAK-STAT dans la glie », explique-t-il.

L’une des questions ouvertes, selon Grunwald Kadow, est de savoir dans quelle mesure la voie est conservée chez d’autres animaux et comment l’inflammation se connecte à la neurodégénérescence – l’une des questions initiales de Jasper. « S’il est vrai à la volée qu’avoir [a certain] le microbiome déclenche des mécanismes similaires à ceux du vieillissement », dit-elle, « cela expliquerait-il aussi pourquoi certaines personnes contractent des maladies neurodégénératives plus tôt que d’autres ?

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