Le dépistage du microbiome pour identifier les psychobiotiques putatifs implique un processus très différent du dépistage traditionnel des médicaments. Ca débute avec l'échantillonnage des matières fécales fraîches, en conjonction avec l'étalement frais des bactéries résultantes dans un milieu d'agar spécifique, et la cueillette des colonies.Ces échantillons fécaux peuvent être prélevés dans une cohorte transversale, mais cibler les individus qui résistent mieux aux mesures liées au stress pourrait être particulièrement bénéfique, en plus de choisir comme cible les souches disponibles en faible abondance chez les personnes souffrant de troubles neurologiques et psychiatriques. Les souches sont ensuite identifiées à l'aide du séquençage du génome. Même si les souches de certains genres, par exemple les lactobacilles et les bifidobactéries, aient un état d'innocuité reconnu dans un certain nombre de juridictions, d'autres nouveaux probiotiques exigent un profilage approfondi avant d'être approuvés pour utilisation. Dans l'Union européenne, afin de répondre à la présomption de sécurité qualifiée de l'Autorité européenne de sécurité des aliments, le groupe de micro-organismes doit répondre à certains critères, notamment l'identification de leur taxonomie, l'établissement de leur innocuité, l'exclusion des propriétés pathogènes et une définition claire de leur usage prévu.
Dès que les souches ont été sélectionnées, elles peuvent être exploitées dans une série de tests, tels que des tests enzymatiques, en plus des tests cellulaires in vitro, où les cellules d'intérêt sont incubées avec des concentrations variables des candidats probiotiques. Selon le type de cellule d'intérêt, les cellules peuvent être surveillées pour la croissance, la morphologie et la production de cytokines anti-inflammatoires et d'autres bioactifs tels que les AGCC, les neurotransmetteurs et les hormones.Les récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) dans l'intestin peuvent être directement ciblé par des bioactifs produits par des microbes, et des approches pharmacologiques classiques peuvent être utilisées pour déterminer les effets bioactifs microbiens sur les GPCR. Si un probiotique candidat dévoile des bénéfices particuliers concernant l'un de ces facteurs, le probiotique peut par la suite être utilisé dans des essais précliniques in vivo, et une analyse de sécurité supplémentaire peut être effectuée. Les décisions sur le moment de fournir le supplément, que ce soit au début de la vie, à l'adolescence ou à l'âge adulte et avant ou pendant un facteur de stress, doivent être soigneusement prises en compte.Une autre batterie de tests comportementaux est généralement effectuée pour déterminer si des phénotypes anxiolytiques ou antidépresseurs peuvent être élucidés [70]. Déterminer les marqueurs précliniques qui identifient le mieux les psychobiotiques qui bénéficieront aux patients souffrant de dépression et de troubles associés est un défi majeur. Ce n'est que par une évaluation préclinique adéquate couplée à de bonnes études cliniques que des algorithmes efficaces émergeront pour identifier les psychobiotiques probables. Tous les prébiotiques, probiotiques n'auront pas un potentiel psychobiotique, et tous ceux qui montrent une promesse préclinique ne conviendront pas à un développement ultérieur.
En étudiant et en développant des psychobiotiques, il est important de se concentrer sur les souches qui ont montré des effets sur le comportement, la perméabilité intestinale, la sécrétion du GABA, du tryptophane et des AGCC ou ayant un impact sur l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) et la voie de réponse inflammatoire dans les études précliniques puisque tous ces paramètres ont montré des anomalies de stress et surtout de dépression et de troubles anxieux [69].
Figure 6: voies potentielles d’identification des psychobiotiques [70]
Lors des études préciliniques, un certain nombre de tests comportementaux de rongeurs bien validés sont utilisés pour évaluer les effets de la modification du microbiote intestinal sur les états mentaux. La réponse des rongeurs dans ces tests permet de déduire les effets de bactéries spécifiques. En orientation, le temps passé à explorer de nouveaux environnements est une caractéristique comportementale clé, car il est crucial pour le rongeur de faire attention afin de s'adapter à des environnements nouveaux et changeants.Le stress et l'anxiété réduisent considérablement les comportements d'exploration. Le test de nage forcée chez les rongeurs est basé sur l'immobilité progressive affichée par le rongeur lorsqu'il est contraint de nager dans un récipient d'eau. L'immobilité dans le test de nage forcée a longtemps été associée à une augmentation de l'anxiété et des comportements dépressifs chez les rongeurs. Ce test a fréquemment été utilisé pour identifier le potentiel antidépresseur des médicaments et maintenant des psychobiotiques [69].
3. Mécanisme d’action :
Au cours de la dernière décennie, des études ont montré que le microbiote intestinal pouvait jouer un rôle important dans la physiologie normale et influencer ainsi le développement cérébral, le comportement et l'humeur. Il est bien documenté que la perturbation de l'équilibre du microbiote intestinal a été associée à de nombreux troubles métaboliques tels que l'obésité, le diabète et les troubles neuropsychiatriques, y compris l'anxiété et la dépression. Des études ont révélé qu'une perturbation de l'équilibre des bactéries intestinales ou une dysbiose peuvent survenir en raison de l'utilisation d'antibiotiques, de traitements médicaux, d'une mauvaise hygiène alimentaire et de l'eau, de conservateurs synthétiques, de gluten, d'herbicides et de stress. Le stress augmente également la perméabilité intestinale, ce qui permet aux bactéries de passer de l'intestin dans la circulation sanguine et d'entraîner une réponse immunitaire. Plusieurs études transversales ont confirmé qu'il existe une corrélation entre le microbiote intestinal et la santé mentale, mais la façon la plus récente et peut-être la plus intéressante de manipuler le microbiome est la supplémentation en psychobiotiques [71].
Ces probiotiques «psychotropes» peuvent agir via leur capacité à produire divers composés biologiquement actifs, tels que des peptides et des médiateurs normalement associés à la neurotransmission des mammifères. Il a été rapportéque plusieurs molécules ayant des fonctions neuroactives telles que l'acide gamma-aminobutyrique (GABA), la sérotonine, les catécholamines et l'acétylcholine sont d'origine microbienne, dont beaucoup ont été isolées de bactéries présentes dans l'intestin humain. Les neurotransmetteurs sécrétés par des bactéries dans la lumière intestinale peuvent induire des cellules épithéliales à libérer des molécules qui modulent à leur tour la signalisation neurale dans le système nerveux entérique et par conséquent signalent la fonction cérébrale et le comportement de l'hôte. Par conséquent, les bactéries probiotiques contenant / produisant des substances neurochimiques peuvent être considérées comme des vecteurs d'administration de composés neuroactifs et, en tant que telles, ces bactéries peuvent éventuellement avoir le potentiel en tant que stratégie thérapeutique dans la prévention et / ou le traitement de certaines conditions neurologiques et neurophysiologiques. Ces dernières années, une enquête interdisciplinaire a révélé des preuves solides de l'existence d'une signalisation bidirectionnelle entre l'intestin et le cerveau, ce que l'on appelle «l'axe cerveau-intestin». Ce système de communication intègre la signalisation neuronale, hormonale
et immunologique entre l'intestin et le cerveau et il est essentiel pour le maintien de l'homéostasie. Plus récemment, cependant, ce concept d'axe a été étendu à «l'axe microbiote-intestin-cerveau», lorsqu'il est devenu clair que non seulement le tractus intestinal lui-même mais aussi ses 100 billions d'habitants microbiens peuvent affecter le fonctionnement du SNC, et par conséquent l'humeur et le comportement [72].