Une bactérie intestinale qui développe la force musculaire

Le microbiote intestinal régule le métabolisme de l’hôte, l’inflammation et le fonctionnement des tissus, mais son rôle dans la santé musculaire est, jusqu’alors, resté méconnu. Alors que le concept d’axe intestin-muscle a gagné en popularité, aucune espèce bactérienne spécifique n’avait jusqu’à présent été associée de manière causale à la force musculaire. 
Une nouvelle étude¹ publiée dans Gut par Martinez-Tellez et al., du Centre médical universitaire de Leyde et de l’Université de Grenade, s’est donné pour objectif de combler cette lacune.

De l’association observée chez l’homme à la preuve causale chez la souris

L’équipe a mené des analyses métagénomiques sur deux cohortes humaines, composées de : 

• 90 jeunes adultes (18-25 ans)
• et de 33 personnes âgées (65-75 ans), dont la force musculaire avait fait l’objet d’une évaluation phénotypique approfondie.

Parmi tous les taxons bactériens, l’abondance relative de Roseburia inulinivorans, mais pas celle des autres espèces de Roseburia, était positivement associée à la force de préhension dans les deux groupes d’âge. Les personnes âgées chez lesquelles R. inulinivorans était détectable présentaient une force de préhension supérieure de 29 % (p<0,01). Chez les jeunes adultes, une abondance plus élevée était également corrélée aux performances à la presse à cuisses et au développé couché (r≥0,26, p<0,05).

Afin de tester la causalité, 32 souris ayant reçu un traitement antibiotique ont reçu par gavage oral :  

• R. inulinivorans,
• R. faecis,
• R. intestinalis, ou un véhicule, à raison de trois fois par semaine pendant huit semaines.

Seule R. inulinivorans a induit une augmentation remarquable d’environ 30 % de la force de préhension des membres antérieurs (p<0,001). L’analyse des fibres musculaires a confirmé une augmentation de la section transversale, une fréquence plus élevée de fibres de gros calibre (>5 000 µm²) et une transition des fibres de type I vers celles de type II, ces dernières étant des fibres à contraction rapide essentielles à la production de force.

Un mécanisme inattendu : les acides aminés, et non le butyrate

Les espèces de Roseburia étant des producteurs bien connus de butyrate, on s’attendait à ce que les acides gras à chaîne courte (AGCC) soient le facteur déterminant. Or, les taux d’AGCC dans le cæcum sont restés inchangés.
La signature métabolique clé de R. inulinivorans résidait ailleurs : une diminution marquée des acides aminés dans le cæcum, notamment :

• la methionine,
• la leucine,
• l'isoleucine,
• la valine,
• l'alanine,
• et la lysine.

Les données génomiques indiquent que R. inulinivorans dépend d’une voie unique de biosynthèse de la lysine dépendante de la succinylation et qu’elle ne peut pas utiliser l’urée comme source d’azote, ce qui augmente probablement son absorption luminale d’acides aminés. En aval, une métabolomique non ciblée dans le muscle squelettique a révélé l’activation des voies des purines et du pentose-phosphate, voies centrales de la biosynthèse des nucléotides, de la production de NADPH et de l’équilibre redox.  
Le métabolisme des purines peut être stimulé par mTORC1, un régulateur majeur de la signalisation anabolique et de la croissance musculaire, ce qui suggère un lien mécanistique entre la consommation microbienne d’acides aminés dans l’intestin et l’hypertrophie des fibres musculaires.

Un probiotique prometteur pour les muscles vieillissants

L’abondance de R. inulinivorans était significativement plus faible chez les adultes âgés que chez les jeunes adultes, une tendance confirmée sur 3 512 métagénomes accessibles au public (p=0,016). 
Le genre Roseburia est également présent en quantités réduites dans les cas de : 

• sarcopénie,
• de paralysie cérébrale,
• d’anorexie mentale
• et de cachexie liée au cancer.

Il est notamment apparu que la musculation augmentait de manière sélective l’abondance de Roseburia, ce qui suggère l’existence d’un dialogue bidirectionnel entre l’intestin et les muscles.
Dans l’ensemble, ces résultats font de la bactérie R. inulinivorans un modulateur spécifique à l’espèce de l’axe intestin-muscle et un probiotique prometteur pour les stratégies nutraceutiques visant à lutter contre la fonte musculaire liée à l’âge, même si la prochaine étape cruciale reste la réalisation d’essais cliniques rigoureux chez l’homme