Le microbiome influence le vieillissement
Les bactéries produisent moins de substances vitales dont l'organisme a besoin : une cure de jouvence microbienne peut-elle ralentir le processus de vieillissement ?
L'intestin abrite un écosystème complexe de micro-organismes. Ce microbiome intestinal joue un rôle important dans la santé, la maladie et le vieillissement. Plusieurs études suggèrent que le microbiome "vieillit" et dirige les processus de vieillissement de l'hôte. Jusqu'à présent, les mécanismes utilisés par le microbiome pour contrôler le vieillissement de l'hôte n'étaient pas clairs. Cette question a été étudiée par une équipe de recherche dirigée par le professeur Christoph Kaleta, de la faculté de médecine de l'université de Kiel (CAU) et du pôle d'excellence "Precision Medicine in Chronic Inflammation" (PMI), et par le docteur Christiane Frahm de l'hôpital universitaire de Iéna (UKJ). Alors que Kiel a apporté son expertise en matière de modélisation métabolique, Jena a fourni les données expérimentales centrales pour les analyses. Ce travail a été réalisé dans le cadre du réseau de formation innovante Marie Sklodowska-Curie SmartAge (ITN) coordonné par Jena dans le cadre d'Horizon 2020.
Dans l'étude, les chercheurs ont pu montrer qu'il y a une forte réduction de l'activité métabolique du microbiome au cours du vieillissement. Ces changements se reflètent directement dans les processus métaboliques de l'hôte", souligne M. Kaleta, qui dirige le groupe de travail Medical Systems Biology et participe également au Centre de recherche collaborative (CRC 1182) "Origine et fonction des méta-organismes". Les résultats ont été récemment publiés dans la revue Nature Microbiology. L'un des principaux objectifs de la recherche future est de trouver des moyens d'inverser ces changements du microbiome liés à l'âge, par exemple au moyen de compléments alimentaires spéciaux. Dans une autre étude publiée dans la revue Microbiome, le Pôle d'excellence PMI a réussi à ralentir les processus de vieillissement dans un modèle animal grâce à un traitement répété de rajeunissement microbien.
Les modèles informatiques servent d'image au métabolisme des bactéries intestinales
On sait depuis longtemps que le microbiome change avec l'âge et qu'il est impliqué dans les processus liés au vieillissement. "Des études montrent que le transfert du microbiome d'animaux âgés vers des animaux plus jeunes peut augmenter les processus inflammatoires, alors qu'à l'inverse, la transplantation d'un microbiome jeune chez des animaux âgés a des effets rajeunissants - un phénomène qui a été observé chez différentes espèces", explique Frahm, qui dirige le groupe de recherche Gut-Brain Interaction and Ageing à l'UKJ.
"Pour mieux comprendre ce phénomène, nous avons créé des modèles informatiques du métabolisme de l'hôte et du microbiome", explique Kaleta. Pour ce faire, nous avons utilisé des données de biologie moléculaire provenant d'échantillons de tissus intestinaux, cérébraux, hépatiques et de selles de souris de différents groupes d'âge. Les données issues de l'analyse des tissus et des selles ont permis de créer pour chaque souris un modèle informatique distinct représentant les organes de l'hôte et du microbiome. Il est ainsi possible d'étudier les molécules échangées entre l'hôte et le microbiome. "Nous avons découvert, par exemple, que l'hôte utilise souvent le microbiome comme une sorte de recycleur", poursuit Kaleta. L'hôte fournit au microbiome des produits finaux métaboliques, qui sont à leur tour utilisés pour produire des substances essentielles pour l'hôte. Cela permet une utilisation plus efficace des ressources, bien que cela diminue avec l'âge.
Baisse de l'activité métabolique microbienne liée à l'âge
L'une des principales conclusions de l'étude est que l'activité métabolique du microbiome diminue de manière significative avec l'âge. "Les différentes espèces bactériennes ne collaborent plus aussi efficacement et entrent de plus en plus en concurrence pour les nutriments", explique Lena Best, premier auteur de l'étude. Cela a un impact direct sur l'hôte, car de nombreuses fonctions cellulaires essentielles - y compris la stabilisation de la barrière intestinale ainsi que les processus de réparation et de remodelage - dépendent du microbiome.
Transfert de selles : le microbiome de jeunes souris ralentit le vieillissement
Une autre étude du Pôle d'excellence dirigé par le professeur Philip Rosenstiel sur des souris a montré qu'il est effectivement possible de réduire les processus de vieillissement chez l'hôte, mais aussi dans le microbiome. "Des études antérieures avaient déjà donné des indications isolées à ce sujet, mais pour la première fois, nous avons tenté de rajeunir le microbiome pendant toute la durée de vie d'une souris", explique Rosenstiel, membre du conseil d'administration du Pôle d'excellence PMI et directeur de l'Institut de biologie moléculaire clinique (IKMB) à la Faculté de médecine de l'Université de Kiel et au Centre médical universitaire du Schleswig-Holstein (UKSH), sur le campus de Kiel. À cette fin, les animaux ont reçu des selles de jeunes souris toutes les huit semaines pendant deux ans, tandis que les animaux du groupe témoin ont reçu le microbiome de souris du même âge par transfert de selles. "Nous avons pu réduire certains signes de vieillissement", souligne le premier auteur, le Dr Felix Sommer, chef du groupe de recherche sur le microbiome fonctionnel de l'hôte à l'IKMB. "La coordination des mouvements s'est améliorée et la barrière intestinale a été préservée. D'autres analyses ont également révélé que le microbiome jeune contenait moins de facteurs pro-inflammatoires. Chez l'hôte, c'est-à-dire la souris, les signes typiques du vieillissement inflammatoire ont diminué. Le vieillissement inflammatoire, une inflammation légère et persistante dans les tissus, est considéré comme une caractéristique biologique du processus de vieillissement et joue un rôle dans diverses maladies.
De nouvelles perspectives pour les thérapies basées sur les microbiomes
Les résultats de l'étude montrent que le microbiome joue un rôle clé dans les changements liés à l'âge chez l'hôte. Ils ouvrent également de nouvelles perspectives pour les interventions thérapeutiques. "Nous cherchons maintenant à savoir comment nous pouvons spécifiquement inverser les changements liés à l'âge dans le microbiome", explique Kaleta. Les premières études menées sur certains compléments alimentaires à l'aide d'organismes modèles simples montrent qu'il est effectivement possible d'influencer spécifiquement le microbiome. Il s'agit d'une étape importante vers le développement de thérapies basées sur le microbiome pour lutter contre le vieillissement.
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Publication originale
Lena Best, Thomas Dost, Daniela Esser, Stefano Flor, Andy Mercado Gamarra, Madlen Haase, A. Samer Kadibalban, Georgios Marinos, ... Felix Sommer, Otto W. Witte, Philippe Schmitt-Kopplin, John F. Baines, Christiane Frahm, Christoph Kaleta; "Metabolic modelling reveals the aging-associated decline of host–microbiome metabolic interactions in mice"; Nature Microbiology, Volume 10, 2025-3-26
Felix Sommer, Joana P. Bernardes, Lena Best, Nina Sommer, Jacob Hamm, Berith Messner, Víctor A. López-Agudelo, Antonella Fazio, Georgios Marinos, A. Samer Kadibalban, Go Ito, Maren Falk-Paulsen, Christoph Kaleta, Philip Rosenstiel; "Life-long microbiome rejuvenation improves intestinal barrier function and inflammaging in mice"; Microbiome, Volume 13, 2025-4-2
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