De la microbiologie pour ceux qui ont les crocs
La conversion du xylitol dans le côlon humain
Avec le concept populaire de zéro sucre de l’industrie alimentaire, la recherche et l’application de la substitution du sucre attirent depuis longtemps les chercheurs. Le xylitol est l’un de ces substituts du sucre, qui est naturellement présent dans les fruits, les légumes et le son, mais en faible proportion.
Lorsque le xylitol atteint le système digestif humain, seule une petite quantité de xylitol peut être directement absorbée par l’intestin grêle, et donc plus de la moitié du xylitol ingéré atteint le côlon. Cependant, les effets du xylitol sur la santé du côlon sont encore peu étudiés.
Pour répondre aux effets inconnus du xylitol sur la santé du côlon, Xiang et al. ont d’abord nourri des souris avec différentes concentrations (2 % et 5 %) de xylitol dans leur alimentation pendant 3 mois. Les chercheurs ont dû tenir compte des disparités entre la composition du microbiote humain et celle du microbiote de la souris, qui ne peut pas représenter entièrement l’étendue de la condition humaine. Certains chercheurs aimeraient utiliser des souris gnotobiotiques auxquelles on aurait greffé un microbiote intestinal humain, mais leur coût est élevé (consultez notre article sur les modèles murins pour en savoir plus sur ces modèles).
Au lieu de cela, le groupe de recherche a utilisé des outils rentables pour étudier la réponse du microbiote intestinal humain au xylitol : le système de simulation colique in vitro (CDMN). Le CDMN est un système de fermentation qui contient trois bioréacteurs à pH contrôlé pour représenter différentes régions du côlon humain. Le microbiote fécal a été utilisé comme inoculum pour simuler la composition du microbiote intestinal dans le côlon humain. En raison de l’absence de facteurs liés à l’hôte dans le CDMN, celui-ci ne peut pas être utilisé pour étudier la recherche sur le microbiote de l’hôte. Heureusement, la composition du microbiote dans le CDMN représente 88 % du microbiote colique, ce qui en fait un bon outil pour étudier la digestion des aliments par le microbiote intestinal.
Il est intéressant de noter que, tant chez la souris que dans les expériences in vitro, les chercheurs ont observé que le xylitol ne modifiait pas de manière significative la composition du microbiote intestinal. Ils ont ensuite mesuré les acides gras à chaîne courte (AGCC), notamment l’acétate, le propionate et le butyrate. Ces molécules présentent des avantages pour l’hôte, comme l’inhibition des agents pathogènes et des activités anti-inflammatoires et anticancéreuses. Il est intéressant de noter qu’ils ont constaté une augmentation des AGCS dans les deux conditions, en particulier du propionate dans la lumière intestinale des souris et dans le CDMN. Le propionate est principalement métabolisé dans le foie et inhibe la synthèse du cholestérol après avoir été absorbé. En outre, le propionate est réputé équilibrer le micro-écosystème de la lumière intestinale. Cependant, certaines recherches ont démontré que les souris ayant une consommation excessive de propionate avaient tendance à présenter un comportement anxieux.
Le microbiote intestinal codant pour le gène de dégradation des polysaccharides complexes, qui est beaucoup plus abondant que le gène humain. Les chercheurs ont analysé le métatranscriptome pour étudier les principales enzymes et bactéries responsables de la dégradation du xylitol. Au niveau moléculaire, ils ont révélé que les enzymes xylitol déshydrogénase, xylulokinase et xylulose phosphate isomérase jouaient un rôle essentiel dans le métabolisme du xylitol et étaient présentes chez Bacteroides et Lachnospiraceae. Le xylitol a été successivement converti en D-xylulose, D-xylulose-5-phosphate et D-ribulose-5-phosphate. Par conséquent, Bacteroides et Lachnospiraceae sont considérées comme des bactéries clés dans la digestion du xylitol.
L’alimentation croisée, une relation dans laquelle un organisme consomme des métabolites excrétés par un autre, permet à certaines bactéries de travailler en équipe pour dégrader et produire des métabolites. Les résultats de la distribution des enzymes clés exprimées dans le microbiote intestinal humain indiquent qu’il pourrait y avoir une alimentation croisée dans les bactéries intestinales pour dégrader le xylitol. Pour confirmer l’alimentation croisée des bactéries pour digérer le xylitol. Ils ont testé les cinq espèces représentatives de bactéries intestinales. Et la relation d’alimentation croisée a été observée entre Lactobacillus reuteri, Bacteroides fragilis et Escherichia coli dans l’utilisation du xylitol.
Cette recherche explore le rôle du microbiote intestinal dans la dégradation du xylitol dans le côlon humain. De plus, elle peut être considérée comme une référence pour les études futures sur le xylitol concernant les mécanismes des prébiotiques et la modulation du microbiote intestinal.
Featured image: (Image created by author)
Traduit par Anaïs Biclot
micro-bites.org 