L’intestin humain comprend plus de 100 millions de cellules nerveuses, formant ainsi quasiment à lui seul un « second cerveau ». L’intestin communique avec le cerveau en diffusant des hormones dans le flux sanguin afin de réguler des états physiologiques comme l’appétit ou l’apparition de nausées. Toutefois, une nouvelle étude révèle que l’intestin dispose d’un moyen bien plus direct et rapide de communiquer avec le cerveau grâce à un réseau neural spécifique jusqu’alors inconnu.
Au cours de ces dernières années, l’intestin a été un objet d’étude central pour les scientifiques. Siège d’un important carrefour hormonal régulant de nombreux phénomènes physiologiques, il contient en outre un système nerveux loin d’avoir livré toutes ses propriétés.
Jusqu’à récemment, les biologistes pensaient que la voie de signalisation intestin-cerveau passait uniquement par l’interface hormonale ; un mécanisme d’action pouvant prendre jusqu’à 10 minutes.
Toutefois, une nouvelle étude publiée dans la revue Science par une équipe de médecins de l’université de Columbia (New-York) révèle une autre voie de signalisation bien plus directe et rapide.
Les cellules intestinales utilisent ainsi un circuit nerveux nouvellement découvert pour communiquer avec le système cérébral en à peine quelques secondes. Ces résultats pourraient conduire à de nouvelles pistes thérapeutiques concernant l’obésité, les troubles de l’alimentation, l’arthrite et même la dépression et l’autisme.
« Les scientifiques parlent en général de l’appétit en termes de minutes ou d’heures. Là, nous parlons en termes de secondes » explique Diego Bohórquez, professeur assistant de médecine à l’université de Duke (États-Unis). « Cette découverte a d’importantes implications dans notre compréhension de l’appétit. Beaucoup de suppresseurs d’appétit ciblent les hormones à action lente, et non les synapses à action rapide. Et c’est probablement pourquoi la plupart ne sont pas efficaces ».
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En 2010, Bohórquez et ses collègues ont fait une découverte surprenante en étudiant des cellules entéroendocrines au microscope électronique. Ces cellules, qui tapissent en partie la paroi intestinale, sécrètent des hormones permettant de réguler la digestion, la faim, etc.
Les chercheurs ont découvert qu’elles possédaient des extensions semblables à celles des synapses neuronales. Dans une nouvelle étude parue en 2015 dans la revue Journal of Clinical Investigation, Bohórquez révélait que les cellules intestinales possédaient bien des synapses structurelles.
Ils ont donc souhaité savoir si, en plus de la voie hormonale classique, les cellules intestinales pouvaient communiquer directement avec le cerveau via des signaux électriques. Ces signaux passeraient par le nerf vague, qui relie directement l’intestin au système cérébral. Pour ce faire, les chercheurs ont injecté un virus de la rage fluorescent (virus qui se propage dans les synapses neuronales) dans le colon de plusieurs souris. Ils ont observé que le virus s’était propagé au nerf vague avant d’arriver jusqu’au cerveau.
In vitro, les scientifiques ont recréé le système neural intestin-cerveau en y intégrant des neurones vagaux. Les cellules entéroindocrines intestinales et les neurones vagaux se sont ensuite déplacés les uns vers les autres afin de former des connexions synaptiques. Une fois ces connexions établies, les cellules ont commencé à générer des signaux électriques.
En ajoutant du sucre, ces signaux se sont amplifiés et du glutamate (neurotransmetteur impliqué dans l’odeur et le goût) a été produit, l’information étant transmise en seulement 100 millisecondes d’un bout à l’autre du circuit neuronal. Une vitesse nettement supérieure à la vitesse de diffusion des hormones dans le flux sanguin. L’étape suivante consistera à étudier si cette signalisation intestinale fournit au cerveau des informations importantes sur les nutriments et la valeur calorique des aliments que nous consommons.
Cette signalisation intestin-cerveau ultrarapide possède de nombreux avantages certains, comme la détection des toxines et poisons, mais cette propriété d’information en temps réel cache nécessairement un avantage évolutif crucial. En effet, les cellules nerveuses intestinales étaient déjà présentes chez l’un des plus anciens organismes multicellulaires, Trichoplax adhaerens, apparu il y a environ 600 millions d’années.
Une étude parallèle parue dans la revue Cell a mis en lumière d’autres propriétés des neurones intestinaux. Les chercheurs ont stimulé des neurones intestinaux de souris avec des lasers, conduisant à une augmentation de dopamine, un neurotransmetteur impliqué dans la régulation de l’humeur.
Combinées, ces deux études expliquent pourquoi stimuler électriquement le nerf vague pourrait aider à traiter la dépression, et pourquoi manger confère un sentiment de bien-être, les neurones intestinaux étant impliqués dans les circuits de la récompense.