Le microbiome intestinal, un vaste assortiment de bactéries et d’autres micro-organismes qui habitent notre système digestif, joue un rôle essentiel dans la conversion des aliments en énergie. Beaucoup de ces microbes suivent des cycles d’activité rythmiques tout au long de la journée. Cependant, les régimes riches en graisses et d’autres facteurs peuvent perturber ces rythmes et contribuer aux maladies métaboliques.
Une nouvelle étude réalisée par des chercheurs de l’Université de Californie San Diego et de leurs collègues a utilisé l’alimentation en temps restreinte (TRF), une intervention qui limite l’apport alimentaire à une fenêtre courte chaque jour, pour restaurer les rythmes microbiens chez la souris nourris avec un régime riche en graisses. En analysant les fluctuations quotidiennes de l’expression des gènes microbiens, ils ont identifié une enzyme spécifique – une hydrolase de sel biliaire (BSH) – qui semble jouer un rôle dans la protection de la santé métabolique.
Ils ont ensuite conçu le gène BSH dans une bactérie intestinale inoffensive et ont constaté que les souris avaient reçu ce microbe modifié avaient moins de graisse corporelle, une meilleure sensibilité à l’insuline et un contrôle amélioré du glucose, imitant ainsi les effets de l’alimentation restreinte dans le temps. Les résultats pourraient contribuer au développement de thérapies ciblées pour l’obésité, le diabète et d’autres conditions métaboliques chez l’homme. L’étude a été publiée dans Hôte de cellule et microbe le 18 juin 2025.
Pour explorer comment le TRF affecte la fonction microbienne, les chercheurs ont utilisé une technique appelée métatranscriptomique, qui mesure l’expression des gènes en temps réel dans les bactéries intestinales. Parce que TRF modifie le moment de l’apport alimentaire, l’équipe a émis l’hypothèse que cela entraînerait des changements de temps dans l’activité microbienne que les méthodes conventionnelles ne peuvent pas capturer.
Pour tester cela, ils ont étudié la fonction du microbiome intestinal dans trois groupes de souris: l’une a nourri un régime riche en graisses sous TRF (huit heures par jour), une alimentation alimentaire avec des aliments disponibles toute la journée, et un groupe témoin a nourri un régime standard avec un accès sans restriction.
Les chercheurs ont constaté qu’après huit semaines:
- TRF a protégé les souris du dysfonctionnement métabolique, même lorsqu’ils ont consommé un régime riche en graisses. Cela reproduit les résultats antérieurs et confirme les effets bénéfiques du TRF sur la régulation du glucose et la composition corporelle.
- La métatranscriptomique a détecté les fluctuations de l’activité des gènes microbiens qui ont suivi de près le moment de l’apport alimentaire, aidant à expliquer comment le TRF influence le métabolisme – pas simplement en changeant les microbes présents, mais en modifiant ce qu’ils font et quand ils le font.
- Le TRF a partiellement restauré les rythmes quotidiens de l’activité des gènes microbiens qui étaient absents chez la souris qui avaient accès à un régime riche en graisses toute la journée. Bien que le TRF n’ait pas complètement rétabli le cyclage fonctionnel observé chez les souris témoins saines, elle a induit des changements distincts dans l’activité microbienne, préservant l’expression dépendant du temps des gènes microbiens impliqués dans le métabolisme des glucides et des lipides.
Ces changements fonctionnels n’étaient apparents qu’au niveau de l’ARN grâce à l’utilisation de la métatranscriptomique. La métagénomique, une méthode plus traditionnelle, n’a identifié que quels gènes étaient présents dans la communauté microbienne.
« En regardant l’ARN, nous sommes en mesure de capturer les changements dynamiques de ces microbes par rapport à la métagénomique où nous ne voyons pas de changements », a déclaré Stephany Flores Ramos, Ph.D., chercheuse postdoctorale à la UC San Diego School of Medicine et au premier auteur de l’étude.
Bien que ces résultats suggèrent que le TRF modifie la fonction microbienne d’une manière qui profite à l’hôte, les chercheurs ont également mené une expérience pour déterminer si des activités microbiennes spécifiques étaient directement responsables des améliorations métaboliques.
« Nous soupçonnons depuis longtemps que les avantages métaboliques de l’alimentation restreinte dans le temps pourraient être motivés par des changements dans le microbiome intestinal », a déclaré Amir Zarrinpar, MD, Ph.D., professeur agrégé de médecine à l’UC San Diego School of Medicine et auteur principal de l’étude. « Avec cette étude, nous avons finalement pu tester cette idée directement. »
L’équipe s’est concentrée sur la transcription de BSH, une enzyme connue pour décomposer les graisses pendant la digestion et pour influencer le métabolisme du glucose. Des recherches antérieures dans le laboratoire de Zarrinpar ont suggéré que l’activité BSH pourrait contribuer aux améliorations métaboliques. Dans la présente étude, TRF a entraîné l’expression du gène BSH pendant la journée dans les bactéries intestinales Dubosiella newyorkensis, qui a un équivalent fonctionnel chez l’homme.
Avec ces connaissances en main, les chercheurs ont conçu un ensemble de bactéries intestinales pour exprimer différentes versions du gène BSH. Ceux-ci comprenaient des variantes des bactéries qui étaient plus actives sous l’alimentation élevée en matières grasses, dans des conditions normales et sous TRF. Lorsqu’il est testé chez la souris, seule la version de D. newyorkensis – qui était plus fortement exprimée pendant le TRF – a mené des améliorations métaboliques.
« Les souris étant donné que ces bactéries d’ingénierie avaient un meilleur contrôle de la glycémie, des niveaux d’insuline plus faibles, moins de graisse corporelle et plus de masse maigre », a déclaré Zarrinpar. « Cela montre comment la métatranscriptomique peut aider à identifier les fonctions microbiennes dépendantes du temps qui peuvent être directement responsables de l’amélioration du métabolisme de l’hôte. Il montre également le potentiel de conception de thérapies microbiennes ciblées en fonction de ces informations fonctionnelles. »
L’étape suivante consiste à tester les bactéries d’ingénierie chez des souris atteintes d’obésité ou de diabète causées par un régime riche en graisses pour voir si les avantages observés tiennent dans les modèles de maladie. « Nous prévoyons également d’explorer d’autres gènes microbiens sensibles au temps découverts par nos données pour développer des bactéries d’ingénierie supplémentaires qui pourraient améliorer la santé métabolique », a ajouté Zarrinpar.
Les co-auteurs supplémentaires sur l’étude comprennent: Nicole Siguenza, Wuling Zhong, Amulya Lingaraju, R. Alexander Richter, Smruthi Karthikeyan, avril L. Lukowski, Ipsita Mohanty, Wilhan DG Nunes, Jasmine Zemlin, Zhenjiang Zech Xu, JEFF Hasty, Pieter C. Dorrstein et Robiang Zech Xu, JEFF HASTY, Pieter C. UC San Diego; Satchidananda Panda à l’Institut Salk pour les études biologiques; et Qiyun Zhu à l’Arizona State University.
