Mise en évidence de l’axe microbiote intestinal – muscle squelettique par l’étude de phénotypes musculaires remarquables

Le microbiote intestinal est composé de 1014 bactéries essentielles dans la santé de l’individu. Son altération, appelée dysbiose, impacte différents organes (intestin, foie, tissu adipeux) induisant de nombreuses maladies notamment métaboliques. Le muscle squelettique, tissu hautement métabolique et responsable de notre autonomie physique, semble également être sous son influence. Ce doctorat s’est inscrit dans cette problématique émergente de l’existence possible d’un axe microbiote intestinal – muscle squelettique, et d’en comprendre les mécanismes de relation. Nos résultats montrent que les bactéries intestinales sont essentielles à la fonction musculaire squelettique. En effet, la déplétion du microbiote réduit les capacités contractiles musculaires ex-vivo ainsi que le contenu en glycogène musculaire alors que le réensemencement naturel normalise l’ensemble de ces effets. Comprendre la relation fonctionnelle entre microbiote et muscle exige également son étude dans des modèles de phénotypes musculaires remarquables afin d’en révéler l’étendue et se rapprocher de la réalité physiopathologique. Nous avons donc étudié la composition du microbiote intestinal, la fonction et la structure de l’intestin et les liens mécanistiques avec le muscle squelettique chez la souris hypertrophique déficiente en myostatine (KO-mstn), la souris dystrophique mdx, et chez l’Homme avec un modèle original de sédentarité accélérée « Dry Immersion », en collaboration avec le Centre National d’Etudes Spatiales. Nos analyses métagénomiques révèlent des signatures microbiennes spécifiques à chacun des phénotypes musculaires étudiés. Elles suggèrent que la chronicité de l’atteinte musculaire est un facteur dans l’importance des modifications observées au niveau de la flore intestinale. Les marqueurs de diversité sont ainsi fortement altérés dans le phénotype dystrophique mdx, avec une modification plus vaste de la composition bactérienne, un phylum spécifique : Deferribacteres, et des modifications jusqu’au genre pour les phyla Actinobacteria et Proteobacteria. La famille Muribaculaceae est, de façon intéressante, inversement affectée dans nos modèles divergents hypertrophique (KO-mstn) et dystrophique (mdx). De plus, les OTUs relatifs à la famille bactérienne Lachnospiraceae sont impactés dans les trois modèles. La Dry-Immersion de 5 jours modifie les ordres clostridialeso, Lactobacillaceaeo et Selenomonadaleso du phylum Firmicutesp. Ces données suggèrent une implication de certaines familles bactériennes dans le phénotype musculaire. Ces microbiotes intestinaux s’associent parfois à des modifications de fonction et de structure de l’intestin, seule réelle barrière avec le muscle squelettique, ainsi qu’à une moindre production d’acides gras à chaine courte et une surexpression de Fiaf et de marqueurs inflammatoires, potentiellement en lien avec les phénotypes musculaires. En conclusion, ces travaux de thèse apportent un nouvel éclairage sur l’axe microbiote intestinal – muscle squelettique que l’on peut redéfinir en dialogue, avec des pistes de mécanismes sous-jacents. Ils permettent d’envisager l’utilisation du microbiote intestinal comme vecteur d’amélioration de la fonctionnalité́ du muscle squelettique ouvrant ainsi des perspectives thérapeutiques et d’accompagnement pour les nombreuses pathologies affectant le tissu musculaire mais également pour le secteur de la performance sportive.