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Une bactérie améliorant les capacités physiques retrouvée dans le microbiote d’athlètes

bacterie capacites physiques
| iStock/ZamoraA

Le microbiote regroupe l’ensemble des micro-organismes évoluant dans l’organisme humain. Étudiées depuis plusieurs années par les scientifiques, les interactions entre le microbiote et l’hôte humain ne cessent de surprendre les biologistes par leur grande diversité et les effets qu’elles entraînent. Récemment, une équipe de médecins a montré qu’une bactérie particulière, retrouvée dans le microbiote intestinal d’athlètes de haut niveau, améliore leurs capacités physiques.

Une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Medicine a identifié un type de bactérie trouvée dans les microbiotes d’athlètes de haut niveau et qui contribue à améliorer les capacités d’exercice physique. Ces bactéries, membres du genre Veillonella, ne se trouvent pas dans les intestins des personnes sédentaires.

En examinant de plus près la bactérie, les chercheurs du Joslin Diabetes Center ont déterminé que Veillonella métabolisait l’acide lactique produit par l’exercice et le convertissait en propionate, un acide gras à chaîne courte. Le corps humain utilise ensuite ce propionate pour améliorer la capacité d’exercice (notamment l’endurance). L’acide lactique est produit par les muscles au cours d’un exercice intense. Les bactéries Veillonella peuvent utiliser ce sous-produit de l’exercice comme principale source de nourriture.

« L’augmentation de la capacité d’exercice est un facteur important de la santé globale et de la protection contre les maladies cardiovasculaires, le diabète, etc. » déclare Aleksandar D. Kostic, médecin et auteur principal de l’étude. « Ce que nous envisageons est un supplément probiotique que les gens peuvent prendre pour augmenter leur capacité à faire de l’exercice de manière significative et donc à les protéger contre les maladies chroniques, notamment le diabète ».

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Une bactérie présente en plus grand nombre chez les athlètes

Les travaux ont débuté en 2015 avec des échantillons de selles de marathoniens de Boston. Jonathan Scheiman, chercheur au laboratoire George Church à la Harvard Medical School, a recueilli des échantillons au cours d’une période allant d’une semaine avant le marathon à une semaine après le marathon. Il a également recueilli des échantillons de personnes sédentaires. Scheiman a ensuite apporté les échantillons à Kostic, qui les a analysés pour déterminer l’espèce de bactérie dans les deux groupes.

abondance veillonella
L’analyse du microbiote chez les athlètes de haut niveau révèle une abondance accrue de la bactérie Veillonella, notamment après l’exercice physique. Crédits : Jonathan Scheiman et al. 2019

« Une des choses qui a immédiatement attiré notre attention a été cet organisme unique, Veillonella, qui s’est clairement répandue en abondance immédiatement après le marathon chez les coureurs. Veillonella est également plus fréquente chez les coureurs de marathon en général que chez les sédentaires » explique Kostic.

Les chercheurs ont confirmé le lien entre l’amélioration de la capacité d’exercice dans les modèles de souris, où ils ont constaté une nette augmentation de la capacité de course après une supplémentation en Veillonella. Ensuite, ils ont souhaité comprendre le mécanisme sous-jacent. « Lorsque nous avons exploré les détails de Veillonella, nous avons constaté qu’elle était relativement unique dans le microbiote humain en ce qu’elle utilise du lactate ou de l’acide lactique comme seule source de carbone » explique Kostic.

Le propionate à l’origine de l’amélioration des capacités physiques

« Notre hypothèse immédiate était que cela fonctionne comme un puits métabolique pour éliminer le lactate du système, l’idée étant que l’accumulation de lactate dans les muscles crée de la fatigue. Mais en parlant à des personnes comme Sarah Lessard [une chercheuse clinique chez Joslin] et à d’autres personnes travaillant dans le domaine de la physiologie de l’exercice, il semble que cette idée que l’accumulation de lactate provoque la fatigue ne soit pas acceptée comme telle. Nous avons donc dû repenser le mécanisme de ce processus » déclare Kostic.

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Le Dr Kostic et son équipe sont retournés au laboratoire pour comprendre ce qui pourrait causer l’augmentation de la capacité d’exercice. Ils ont effectué une analyse métagénomique, c’est-à-dire qu’ils ont étudié la génétique de tous les organismes du microbiote, afin de déterminer les événements déclenchés par le métabolisme de l’acide lactique par Veillonella. Ils ont noté que les enzymes associées à la conversion de l’acide lactique en propionate d’acide gras à chaîne courte étaient beaucoup plus abondantes après l’exercice.

voie lactate propionate
Voie biochimique de dégradation du lactate (rouge) en propionate (vert). C’est ce dernier qui joue le rôle clé dans l’amélioration des capacités physiques. Crédits : Jonathan Scheiman et al. 2019

« Ensuite, la question était que ce n’était peut-être pas l’élimination de l’acide lactique qui permettait cette amélioration, mais la génération de propionate. Nous avons fait quelques expériences pour introduire du propionate dans des souris et ainsi vérifier si cela était suffisant pour ce phénotype de capacité de course accrue. Et c’était le cas » explique-t-il.

Veillonella et corps humain : une symbiose bénéfique

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Les colonies de bactéries résidant dans nos intestins ont un impact puissant sur notre santé. L’exercice est un élément important d’un mode de vie sain destiné à lutter contre des maladies telles que le diabète de type 2. De nombreuses personnes atteintes de troubles métaboliques ne sont pas en mesure de s’exercer au niveau nécessaire pour bénéficier de ces avantages.

Compléter leur microbiote à l’aide d’une capsule probiotique contenant Veillonella pourrait leur donner le coup de pouce dont ils ont besoin pour faire de l’exercice de manière efficace. (Une prise directe de pilule de propionate ne fonctionnerait pas car l’acide gras à chaîne courte serait décomposé par les sucs digestifs avant qu’il ne puisse faire effet).

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« Le microbiote est un moteur métabolique si puissant. C’est l’une des premières études à montrer directement un exemple frappant de symbiose entre les microbes et leur hôte humain. Cela crée une boucle de rétroaction positive. L’hôte produit quelque chose que ce microbe favorise. Ensuite, en retour, le microbe crée quelque chose qui profite à l’hôte. Il s’agit d’un exemple très important de la manière dont le microbiote a mis au point des moyens d’établir cette présence symbiotique avec l’hôte humain » conclut Kostic.

Sources : Nature Medicine

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