La phase précoce de la vie est une étape-clé de l’éducation du système immunitaire et fait intervenir des neurotransmetteurs. Aux premiers jours de la vie, il semble que ce soit certaines bactéries du microbiote intestinal du nouveau-né qui soient à même de suppléer l’insuffisance de leur production par les cellules entérochromaffines de l’intestin, encore immatures.

L'établissement de la tolérance immunitaire aux bactéries commensales et aux antigènes alimentaires se produit très tôt au cours de la vie et est influencé par le microbiome intestinal. L'intestin est un site majeur de production de neurotransmetteurs, mais la façon dont ces neurotransmetteurs régulent la tolérance immunitaire au cours de la vie précoce n'est pas claire.

Des chercheurs de la Weill Cornell Medicine ont découvert que des bactéries colonisent l'intestin peu après la naissance et fabriquent un neurotransmetteur, la sérotonine, qui éduquerait les cellules immunitaires de l'intestin. Cela permettrait d'éviter ensuite les réactions allergiques aux aliments et aux bactéries elles-mêmes au cours du développement précoce.

L'étude préclinique, publiée dans Science Immunology, montre que des bactéries abondantes dans l'intestin des nouveau-nés produisent de la sérotonine, qui favorise le développement de cellules immunitaires appelées cellules T-régulatrices ou Tregs. Ces cellules suppriment les réponses immunitaires inappropriées pour aider à prévenir les maladies auto-immunes et les réactions allergiques à des aliments inoffensifs ou à des microbes intestinaux bénéfiques.

Les bactéries intestinales des bébés leur donnent un coup de pouce

Les chercheurs ont observé que l'intestin de la souris venant de naître avait des niveaux beaucoup plus élevés de neurotransmetteurs, dont la sérotonine, que l'intestin de la souris adulte. « Jusqu'à présent, presque toutes les études sur les neurotransmetteurs intestinaux ont été menées sur des animaux adultes ou des humains, où un type spécifique de cellules intestinales, les cellules entérochromaffines, produisent des neurotransmetteurs », a déclaré le Dr Zeng. « Nous avons découvert que ce n'était pas le cas dans l'intestin du nouveau-né, où la plupart de la sérotonine serait produite par des bactéries plus abondantes dans l'intestin néonatal ».

Cette découverte a également été confirmée chez les bébés grâce à une biobanque de selles de nourrissons humains que le laboratoire du Pr Zeng, à la Weill Cornell Medicine, a mise en place en collaboration avec l'unité de soins intensifs néonatals du New York-Presbyterian Alexandra Cohen Hospital for Women and Newborns. Les résultats de l'étude suggèrent qu'avant que l'intestin néonatal ne soit suffisamment mature pour fabriquer ses propres neurotransmetteurs, des bactéries intestinales uniques peuvent fournir des neurotransmetteurs nécessaires à des fonctions biologiques critiques au cours du développement précoce.

Un système immunitaire sain aide plus tard dans la vie

« Nous avons découvert que les bactéries intestinales des jeunes souris non seulement produisent directement de la sérotonine, mais diminuent également une enzyme appelée monoamine oxydase qui dégrade normalement la sérotonine, ce qui maintient les niveaux de sérotonine intestinale élevés », explique l'auteur principal de l'étude, le docteur Katherine Sanidad, associée postdoctorale en pédiatrie à la Weill Cornell Medicine.

Les niveaux élevés de sérotonine modifient l'équilibre des cellules immunitaires en augmentant le nombre de Tregs, ce qui permet d'éviter que le système immunitaire ne réagisse de manière excessive et n'attaque les bactéries intestinales ou les antigènes alimentaires. « L'intestin néonatal a besoin de ces bactéries productrices de sérotonine pour éduquer le système immunitaire », ajoute le Dr Sanidad.

Ces travaux soulignent l'importance d'avoir les bons types de bactéries bénéfiques peu après la naissance. Les bébés des pays développés ont un meilleur accès aux antibiotiques, sont moins exposés à divers microbes dans leur environnement propre et ont un régime alimentaire potentiellement malsain qui peut avoir un impact significatif sur l'abondance des bactéries productrices de sérotonine dans leurs intestins.

Par conséquent, ces bébés peuvent avoir moins de Tregs et développer des réactions immunitaires à leurs propres bactéries intestinales, ou des allergies alimentaires. C'est peut-être l'une des raisons pour lesquelles les allergies alimentaires sont de plus en plus fréquentes chez les enfants, en particulier dans les pays développés. Cela pourrait également avoir un impact sur le développement de maladies auto-immunes plus tard dans la vie.

Des perspectives intéressantes

L'intestin est considéré comme le deuxième cerveau humain, car il fabrique plus de 90% des neurotransmetteurs du corps humain. Si les neurotransmetteurs tels que la sérotonine sont surtout connus pour leur rôle dans le cerveau, les récepteurs de ces neurotransmetteurs se trouvent dans tout le corps humain

L'équipe prévoit désormais d'étudier les bactéries présentes dans les échantillons de selles des nourrissons afin de mesurer leur production de sérotonine, d'autres neurotransmetteurs et de molécules susceptibles d'aider à former le système immunitaire afin de prévenir les maladies liées à l'immunité, telles que les allergies, les infections et le cancer.