- La découverte de communautés bactériennes vivantes dans le cerveau de saumons et de truites en bonne santé renforce l’hypothèse selon laquelle un microbiome pourrait aussi exister dans le cerveau humain sain
- Des chercheurs de l’University of New Mexico ont comparé ensemble les microbiomes du tissu cérébral, du sang, de l’intestin et de l’ensemble du corps, tout en retirant le sang des capillaires cérébraux pour réduire le risque de contamination, puis ont répété les expériences sur une période de cinq ans
- Certaines bactéries ont pu entrer durant les premiers stades du développement, avant la formation complète de la barrière hémato-encéphalique, tandis que d’autres possèdent des caractéristiques favorisant le passage de la barrière et l’évasion immunitaire grâce à des molécules comme les polyamines
- Le microbiome du cerveau humain n’est pas encore démontré, et comme il est difficile d’obtenir du tissu cérébral humain sain sans contamination, les expériences sur la souris sont évoquées comme prochaine voie de vérification
- Si des bactéries résident réellement dans le cerveau, même en faible nombre, elles pourraient influencer le métabolisme cérébral et le système immunitaire, ce qui pourrait changer notre manière de comprendre la régulation neuronale
Des microbes peuvent-ils vivre dans un cerveau sain ?
- Les bactéries ont été trouvées dans presque tous les environnements, des sources hydrothermales des grands fonds aux nuages, en passant par les oreilles, la bouche, le nez et l’intestin, mais on a longtemps considéré que le cerveau humain était largement protégé des intrus extérieurs grâce à la puissante barrière hémato-encéphalique
- Au cours de la dernière décennie, les premières études sur la possibilité d’un microbiome dans le cerveau humain sain ont produit des résultats contradictoires, avec comme limite persistante la difficulté d’obtenir du tissu cérébral humain sain et non contaminé
- L’étude, publiée dans Science Advances, apporte de solides preuves qu’un microbiome peut exister dans le cerveau de poissons, des vertébrés en bonne santé
- Les chercheurs de l’University of New Mexico ont découvert des communautés bactériennes dans le cerveau de saumons et de truites, et de nombreuses espèces présentaient des adaptations leur permettant de survivre dans le tissu cérébral ou de franchir la barrière hémato-encéphalique
Comment les bactéries ont été trouvées dans le cerveau des poissons
- Irene Salinas est partie du constat que la distance entre le nez et le cerveau est très courte, et a émis l’hypothèse que des bactéries du nez pouvaient pénétrer dans le bulbe olfactif, qui traite les informations olfactives
- L’équipe a extrait de l’ADN du bulbe olfactif de poissons sauvages ainsi que de truites et de saumons élevés en laboratoire afin d’identifier les espèces microbiennes
- Les échantillons pouvant facilement être contaminés par des bactéries du laboratoire ou d’autres parties du corps du poisson, plusieurs analyses de contrôle ont été menées en parallèle
- Les autres régions du cerveau, l’intestin, le sang et le microbiome de l’ensemble du corps ont aussi été prélevés
- Le sang des capillaires cérébraux a été retiré pour vérifier si les bactéries détectées se trouvaient bien dans le tissu cérébral lui-même
- Les expériences ont été répétées plusieurs fois, et le projet complet a duré cinq ans
- Contrairement à ce qu’attendait Salinas, il y avait davantage de bactéries non seulement dans le bulbe olfactif, mais aussi dans d’autres parties du cerveau, au point qu’il était possible d’observer des cellules bactériennes au microscope en quelques minutes
- L’équipe a confirmé que les bactéries détectées n’étaient ni dormantes ni mortes, mais vivantes et actives
Les voies de franchissement de la barrière hémato-encéphalique
- Chez les vertébrés, on considère que la barrière hémato-encéphalique joue un rôle de gardienne, n’autorisant que certaines molécules à entrer ou sortir du cerveau et bloquant les intrus de grande taille comme les bactéries
- L’équipe a comparé l’ADN microbien obtenu dans le cerveau avec celui recueilli dans d’autres organes, et a identifié certaines espèces absentes ailleurs dans le corps
- Salinas avance que ces espèces ont peut-être colonisé le cerveau à un stade précoce du développement, avant la formation complète de la barrière hémato-encéphalique
- De nombreuses espèces microbiennes ont aussi été trouvées dans l’ensemble du corps, et Salinas estime que la majeure partie du microbiome cérébral des poissons pourrait provenir du sang et de l’intestin et entrer continuellement dans le cerveau
- Certaines bactéries possèdent des caractéristiques favorisant le franchissement de la barrière
- Elles peuvent produire des polyamines capables d’ouvrir et de fermer les jonctions qui fonctionnent comme de petites portes de la barrière
- Elles peuvent produire des molécules aidant à échapper à la réponse immunitaire ou à concurrencer d’autres bactéries
- Des observations au microscope ont aussi capturé des images de bactéries dans un état intermédiaire, en train de traverser la barrière hémato-encéphalique
On ignore encore si les bactéries vivent librement dans le cerveau
- Matthew Olm juge convaincantes les données montrant la présence de microbes vivants dans le cerveau des poissons, tout en rappelant qu’il était au départ sceptique vis-à-vis du concept même de microbiome cérébral
- Une interprétation possible est que les microbes ne vivent pas librement dans le tissu cérébral, mais qu’ils sont capturés par des cellules immunitaires
- Si les bactéries y vivent librement, elles pourraient réguler certains aspects de la physiologie des poissons, de la même manière que le microbiome intestinal régule le système digestif et le système immunitaire
- La physiologie des poissons et celle de l’humain présentent de nombreuses similitudes, mais aussi des différences importantes, si bien que les résultats obtenus chez le poisson ne suffisent pas à démontrer l’existence d’un microbiome cérébral humain
La controverse sur le microbiome du cerveau humain
- Des bactéries ont été trouvées dans presque tous les systèmes d’organes humains, mais pour beaucoup de scientifiques, le cerveau restait proche d’une exception
- Lorsque des microbes sont détectés dans le cerveau humain, cela est généralement lié à une infection active ou à une rupture de la barrière due à une maladie comme Alzheimer’s
- En 2013, des scientifiques qui étudiaient les effets neurologiques du VIH/sida ont trouvé des traces génétiques de bactéries dans le cerveau de personnes malades comme de personnes en bonne santé, ce qui a constitué un premier indice qu’un microbiome cérébral humain pourrait exister même en l’absence de maladie
- Par la suite, les études de suivi ont été peu nombreuses et leurs conclusions sont restées floues
- Olm estime que, l’ADN microbien étant pratiquement partout, il est facile de croire à tort à la présence de microbes, et qu’il faut donc beaucoup de preuves pour accepter l’existence d’un microbiome cérébral humain
Les prochaines voies de vérification et leur portée
- Vérifier l’existence d’un microbiome cérébral humain sans nuire à des personnes en bonne santé est presque impossible
- Christopher Link a proposé de reproduire les expériences sur le poisson chez les rongeurs, et l’équipe de Salinas a aussi commencé les vérifications chez des souris en bonne santé
- Les premiers indices suggèrent la possible présence de microbes dans le bulbe olfactif de souris saines
- Des indices à un niveau plus faible apparaissent aussi dans l’ensemble du cerveau
- Link affirme que si des microbes existent chez les poissons, il n’y a pas de raison de penser qu’ils seraient totalement absents chez l’humain ou la souris, tout en jugeant peu probable qu’ils soient présents à un niveau comparable à celui observé chez les poissons
- Si des microbes résidant dans le cerveau existent réellement, même en petit nombre, ils pourraient influencer le métabolisme cérébral et le système immunitaire
- On sait déjà que les microbes intestinaux produisent des métabolites via l’axe intestin-cerveau, et que les neurones intestinaux les détectent, ce qui influe sur l’activité cérébrale
- La possibilité que des bactéries présentes dans le cerveau influencent directement la physiologie n’est pas encore démontrée, mais les chercheurs sont désormais plus ouverts à l’idée que des microbes puissent exister aussi dans un cerveau humain sain
1 commentaires
Avis sur Hacker News
Il est intéressant de constater que, jusqu’ici, l’idée d’un microbiome cérébral était considérée comme absurde.
Vu ce que l’on sait aujourd’hui du microbiome et de la microbiologie, du point de vue d’un non-spécialiste, l’hypothèse selon laquelle la barrière hémato-encéphalique bloquerait 100 % des bactéries paraît plus radicale.
Il semble au contraire plus plausible que certaines bactéries y pénètrent, mais qu’elles soient globalement commensales.
Les organes particulièrement importants, comme le cerveau, ne sont même pas directement accessibles à notre système immunitaire, et disposent de leurs propres cellules pour assurer ce rôle.
Pour qu’une bactérie franchisse la barrière hémato-encéphalique, elle doit d’abord se trouver dans le sang ; or, normalement, il n’y a pas de bactéries dans le sang, et s’il y en a, elles sont immédiatement attaquées.
Les bactéries intestinales sont beaucoup plus évidentes et cohérentes.
Cela peut toutefois changer si l’intégrité de la barrière est affectée par une maladie ou un autre problème de santé.
Il est facile d’imaginer qu’une bactérie, nocive ou bénéfique, puisse posséder précisément les protéines de surface interprétables comme un signal d’autorisation.
Cette revue/cet article semble couvrir la plupart des mécanismes connus par lesquels les pathogènes traversent la barrière hémato-encéphalique : https://asm.org/articles/2020/april/how-pathogens-penetrate-...
Quand on en voit, c’est sous la forme d’une méningite bactérienne, ce qui rend le scepticisme inévitable.
Je ne connais pas bien la biologie, mais je pensais que la prolifération de bactéries à l’intérieur du corps était généralement considérée comme une mauvaise chose.
D’un point de vue topologique, on peut considérer que le tube digestif est à l’extérieur du corps.
Il y a quelques années, notre équipe a mené ce que je pense être, à l’époque, la plus grande recherche de ce phénomène dans des données volumétriques de tissu cérébral en microscopie électronique [1].
Je crois fermement qu’il existe bel et bien un microbiome du système nerveux central, mais, spoiler : cette recherche n’a trouvé aucune preuve.
Si cette étude vous intéresse, tous les jeux de données sont disponibles gratuitement sur BossDB [2], et représentent plus de 12 pétavoxels.
Je suis vraiment curieux de savoir si les modèles actuels pourraient trouver quelque chose qui nous aurait échappé.
[1] : https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.07.12.499807v1
[2] : https://bossdb.org
Si l’on observe des coupes de cerveau au microscope, on pourrait penser qu’un biotope apparaîtrait assez vite ; donc si vous restez optimiste malgré des résultats négatifs, il doit y avoir plusieurs raisons pour lesquelles il existerait tout en étant difficile à détecter.
Rien que comprendre ce que l’on cherche prend beaucoup de temps, et nous n’avons littéralement fait qu’effleurer la surface.
Cette recherche a dû être passionnante, et je pense qu’on finira par trouver quelque chose.
Michelson et Morley cherchaient l’éther ; Einstein a trouvé la relativité.
En particulier pour les tumeurs qui ne sont pas en contact avec l’extérieur.
Il y a deux mois, un sujet presque identique était déjà passé sur HN, et j’y avais posé une question restée sans réponse.
Dans un autre contexte, j’avais mentionné “Scariest [Podcast] Episode Yet” d’Adam Savage[0], où, si je me souviens bien, Joe DeRisi disait en substance que le cerveau et le liquide céphalo-rachidien d’un individu en bonne santé sont « parfaitement propres » du point de vue de la présence d’un microbiome.
L’idée était que s’il y avait un microbiome à cet endroit, ce serait vraiment problématique.
En tant que non-spécialiste, j’aurais besoin qu’on m’explique comment concilier cela avec des phrases du type « la matière grise est remplie de bactéries, de virus et de champignons ».
[0] https://news.ycombinator.com/item?id=41765112
Puis un journaliste emploie un mot sensationnaliste comme “teeming” sans se rendre compte que ce qu’il dit ne passe même pas une vérification élémentaire.
C’est sans doute aussi pour ce genre de raisons que ces articles restent des années sans être acceptés par des revues strictes à comité de lecture.
Il est assez stupéfiant qu’on n’ait découvert qu’en 2023 toute une fine membrane recouvrant le cerveau que nous ne connaissions pas.
Cette fine membrane découverte l’an dernier s’appelle Subarachnoid Lymphatic-like Membrane (SLYM), et semble agir comme une barrière protectrice séparant le liquide céphalo-rachidien « propre » du liquide céphalo-rachidien « sale ».
Il y a vraiment énormément de choses que nous ignorons.
https://news.ycombinator.com/item?id=41517059
C’est fou de penser qu’une partie importante de l’anatomie cérébrale était en quelque sorte cachée sous nos yeux pendant des années.
Si cela s’avère vrai aussi chez l’humain, je me demande quel effet les antibiotiques auraient sur le comportement.
Est-ce ainsi que les gens développent des maladies mentales ?
C’est un sujet vraiment passionnant, et j’espère qu’il obtiendra les financements nécessaires à la recherche.
Toutes les parties de notre corps sont colonisées par des virus et des champignons, et si l’on regarde d’assez près, on pense qu’il y a aussi des bactéries
Leur concentration est peut-être simplement trop faible pour être facile à détecter
Il pourrait s’agir d’une contamination accidentelle que le corps est en train d’éliminer
S’il s’agissait d’un microbiome, on s’attendrait à trouver un quorum d’espèces diverses et bien adaptées, à la recherche d’une forme de symbiose
En l’absence de telles preuves, la biologie est une affaire de probabilités : à cause du hasard et des statistiques, il se passe toujours quelque chose quelque part, mais cela ne veut pas dire que c’est une fonction
Les virus sont généralement plus petits et complètement inactifs sans cellule hôte
Les bactéries sont non seulement plus grandes, mais elles ont aussi leurs propres processus métaboliques et des structures distinctives ; on peut aussi faire croître des colonies en culture de laboratoire pour les rendre bien plus visibles
Si l’on identifie déjà des virus, trouver des bactéries semble plus facile
Bien sûr, certains virus sont plus grands que les plus petites bactéries de 200 nm, comme Mycoplasma, mais en général les virus sont plus petits
N’existe-t-il pas des types d’amibes capables de franchir la barrière hémato-encéphalique et de s’installer dans le cerveau ?
Il y a aussi des infections fongiques ; ou alors je pense peut-être à un scénario de film d’horreur ?
Les amibes peuvent entrer par le nez à partir d’eau contaminée
https://en.wikipedia.org/wiki/Naegleriasis
Elles dévorent littéralement le cerveau, donc c’est vraiment quelque chose qu’on ne veut jamais vivre
Elle entre par le nez et la lame criblée de l’ethmoïde
https://en.wikipedia.org/wiki/Naegleria_fowleri
Je suis sceptique, mais il existe beaucoup de pathogènes bactériens intracellulaires
Peut-être existe-t-il aussi des bactéries symbiotiques, ou des symbiotes, vivant à l’intérieur des cellules
S’ils étaient extracellulaires, on les aurait probablement observés plus souvent dans le liquide céphalorachidien, qui est prélevé assez fréquemment en médecine, et ils auraient aussi été détectés avec des coupes et colorations histologiques/pathologiques courantes
On peut imaginer l’existence de bactéries symbiotiques intracellulaires, petites et presque impossibles à distinguer d’organites comme les mitochondries ou les lysosomes
Les mitochondries ont elles aussi été autrefois des bactéries ; pourquoi n’y aurait-il pas un autre endosymbiote ?
Les mitochondries ayant un ADN circulaire et une polymérase de type phage, peut-être qu’un symbiote secret pourrait aussi être découvert par des études de l’ADN
Exemples de pathogènes bactériens intracellulaires : Brucella abortus, Listeria spp., Chlamydia spp., Rickettsia spp., Ehrlichia spp., Anaplasma spp., Coxiella spp., Mycobacterium tuberculosis, Salmonella spp., etc.
Qu’est-ce que cela implique pour la prise d’antibiotiques ?
La barrière hémato-encéphalique protège-t-elle des antibiotiques ?
Les antibiotiques sont des molécules, et la barrière laisse passer ce type de molécules
Dr Salinas est excellent
Il a été interviewé dans “The Children's Hours” à propos des dipneustes, et c’était vraiment passionnant
Ses recherches sur les poissons contribuent beaucoup à la compréhension de l’immunologie humaine