Microbiote et épithélium intestinal :

Les épithélia sont des tissus de revêtement recouvrant la surface externe et les cavités internes de l'organisme. Ils sont constitués d’une ou plusieurs couches de cellules juxtaposées et reliées entre elles par des jonctions intercellulaires. Par exemple, la barrière épithéliale de la peau (épiderme) est la barrière biologique la plus imperméable du corps. Elle est constituée de plusieurs couches de cellules et elle prévient des agressions et de l’infection systémique. L’épithélium du tubule rénal, quant à lui, assure le transport actif et passif de solutés afin de maintenir la composition correcte de l’urine et du sang. Pour ce faire, il est constitué d’une monocouche de cellules permettant ainsi un meilleur transport. La barrière épithéliale intestinale a une charge beaucoup plus difficile : elle doit défendre l’organisme contre l’environnement extérieur, comme la peau, mais également assurer un transport actif et passif, comme le tubule rénal. Pour cela, l’épithélium est constitué d’une seule couche de cellules reliées entre elles par des jonctions serrées. Cette monocouche cellulaire n’est pas plane mais elle forme de nombreux replis appelé villosités qui favorisent l’absorption des nutriments. Ces villosités sont particulièrement longues dans l’intestin grêle et quasiment inexistantes dans le côlon où la surface épithéliale est plane.

Plusieurs populations cellulaires composent cet épithélium : les entérocytes, les cellules endocrines, les cellules caliciformes, les cellules de Paneth, les cellules M et les cellules souches intestinales.

Les entérocytes constituent le type cellulaire majoritaire de l’épithélium intestinal. Ce

sont les cellules impliquées dans l’absorption des nutriments.

Les cellules entéroendocrines sécrètent des hormones gastro‐intestinales impliquées dans la motricité du tube digestif, le contrôle de la prise alimentaire, ou la régulation de la glycémie.

Les cellules souches sont situées au fond des cryptes villositaires. Elles peuvent se

différencier en tous les autres types cellulaires de l’épithélium. Le renouvellement de l’épithélium intestinal est très rapide, en seulement quelques jours toutes les cellules sont remplacées.

L’ensemble de ces cellules est relié par des jonctions intercellulaires. Il existe plusieurs types de jonctions permettant l’étanchéité et la cohésion mécanique de l’épithélium. Les jonctions serrées sont situées au pôle apical des cellules épithéliales (Fig. 5).

En condition physiologique, ces jonctions ne laissent passer que des molécules hydrosolubles de faible poids moléculaire. La description de ces jonctions serrées donne l’impression d’une structure figée, une sorte de ciment inerte entre les entérocytes. C’est tout le contraire et la perméabilité paracellulaire est finement régulée au cours du temps [9].

Les jonctions serrées sont constituées de plusieurs types de protéines. Des protéines transmembranaires : Claudine, Occludine et JAM‐A qui assurent le rapprochement des membranes plasmiques de 2 cellules épithéliales adjacentes, et des protéines comme ZO‐1 qui permettent la liaison des protéines transmembranaires aux filaments du cytosquelette. Les jonctions serrées sont présentes au pôle apical des entérocytes et limitent le passage de composés entre les cellules épithéliales intestinales (ZO‐1 : Zonula Occludens 1; JAM‐A Junctional Adhesion Molecule‐A).

L’épithélium intestinal joue un rôle important dans la coordination des défenses intestinales. En effet celui‐ci n’est pas seulement une barrière passive, il joue également un rôle d’interface privilégié pour les dialogues entre le microbiote intestinal et l’organisme.

Les cellules de l’épithélium possèdent plusieurs types de récepteurs capables de reconnaître des fragments bactériens comme les récepteurs TLR (Toll Like Receptor) ou NOD like receptor (Nucleotide Oligomerisation Domain like receptor). Ces récepteurs reconnaissent des fragments contenus dans la paroi des bactéries comme les LPS (LipoPolySaccharides) ou les peptidoglycanes ou de l’ADN bactérien. Ils peuvent être localisés à la membrane (TLR) ou dans le cytoplasme des entérocytes (NOD like réceptor).

L’activation de ces récepteurs peut aboutir à la libération de mucus par les cellules caliciformes ou de peptides antimicrobiens par les entérocytes. Ces sécrétions vont alors limiter le contact entre les cellules épithéliales et le microbiote.

Une nouvelle étude a mis en évidence un nouveau mécanisme par lequel l’épithélium garde ses distances avec le microbiote. Les auteurs de l’étude ont pu montrer que l’épithélium intestinal est capable de sécréter une protéine pouvant bloquer le déplacement des bactéries dotées d’un flagelle. Cette protéine nommée Lypd8 peut se lier au flagelle des bactéries et diminuer fortement leur migration dans le mucus. Par ailleurs, chez les souris invalidées pour

Le microbiote intestinal est également capable de moduler l’épithélium et la perméabilité des jonctions serrées. En effet, la fermentation des fibres alimentaires par le microbiote va permettre la production d’acides gras à chaîne courte qui constituent la principale source énergétique des entérocytes du côlon. Chez les souris axéniques, les entérocytes n’ont pas de butyrate comme source énergétique. Dans ces conditions ils arborent un phénotype caractéristique d’une cellule privée d'énergie : leurs taux d’ATP (Adénosine TriPhosphate) et de NADH (Nicotinamide Adénine Dinucléotide + H+) intracellulaires sont faibles, le cycle de Krebs est ralenti et les cellules initient des processus d’autophagies. L’autophagie est la dégradation d’une partie des constituants du cytoplasme d’une cellule par ses propres lysosomes. Elle peut être induite par les conditions de stress cellulaire tels qu’une carence en nutriment comme c’est le cas dans cette étude [14] [15] : La supplémentation en butyrate chez des souris axéniques permet de corriger ces phénomènes en apportant une source énergétique aux entérocytes. De plus, la colonisation du tractus digestif d’une souris axénique par des bactéries intestinales est capable de modifier complètement le métabolisme des entérocytes aussi bien coliques que jéjunaux.

Ces résultats mettent en évidence le rôle majeur des bactéries sur le métabolisme de l’épithélium intestinal, ainsi sur la fonction de barrière et protection.