Des bactéries intestinales envoient au cerveau le signal d'arrêter de manger via une voie neurale nouvellement découverte

Le tube digestif abrite des milliards de micro-organismes, mais la façon dont le système nerveux de l'hôte les détecte directement et y répond en temps réel est restée largement mystérieuse. Cette étude majeure, publiée dans Nature en 2025, identifie une modalité sensorielle intestin–cerveau jusqu'alors inconnue, que les auteurs nomment le « sens neurobiотique », par laquelle un motif moléculaire microbien universel régule directement le comportement alimentaire via un circuit neuroépithélial.

Les chercheurs se sont concentrés sur le côlon, où la densité microbienne est la plus élevée. À l'aide de modèles murins rapporteurs, ils ont montré que les cellules neuropodes coliques exprimant PYY — des cellules épithéliales sensorielles spécialisées connues pour former des connexions de type synaptique directes avec les neurones vagaux — expriment le récepteur de type Toll 5 (TLR5), le récepteur de reconnaissance de motifs canonique pour la flagelline, une protéine structurale des flagelles bactériens conservée dans pratiquement tous les phylums bactériens. Des analyses par cellule unique et histologiques ont confirmé la co-expression de TLR5 et de PYY dans ces cellules, les positionnant comme une interface sensorielle potentielle entre le microbiome et le système nerveux.

Des expériences fonctionnelles ont démontré que l'application luminale de flagelline dans le côlon stimule les cellules neuropodes afin qu'elles libèrent du PYY, lequel agit sur les neurones vagaux du ganglion noueux exprimant NPY2R pour transmettre des signaux de satiété au cerveau. En utilisant l'optogénétique, la chimiogénétique et des stratégies de knockout conditionnel, l'équipe a montré que l'effet de la flagelline sur l'alimentation nécessite TLR5 dans les cellules neuropodes PYY ainsi qu'une signalisation vagale intacte. Les souris présentant une délétion sélective de Tlr5 dans les cellules PYY consommaient davantage de nourriture et prenaient significativement plus de poids au fil du temps par rapport aux témoins, établissant ainsi un rôle physiologiquement significatif pour cette voie.

De façon importante, l'étude a écarté les facteurs confondants : la flagelline réduisait la prise alimentaire indépendamment de l'activation immunitaire systémique, des cytokines circulantes, des modifications métaboliques ou de la présence d'un microbiome vivant (les expériences ont été reproduites chez des souris axéniques). Cela distingue le sens neurobiотique des voies immunologiques ou hormonales de communication microbiome–cerveau décrites précédemment, et l'établit comme une véritable modalité sensorielle opérant à l'échelle temporelle des circuits neuronaux plutôt que des réponses immunitaires.

Ces résultats ont de larges implications pour la compréhension de la façon dont le cerveau régule l'appétit et le poids corporel dans le contexte du microbiome. Ils soulèvent également la possibilité que la dysbiose — des altérations de la composition microbienne modifiant la disponibilité de la flagelline — puisse altérer ce circuit de satiété, contribuant ainsi à la suralimentation et à l'obésité. Le concept de sens neurobiотique ouvre de nouvelles pistes thérapeutiques : cibler la signalisation TLR5 dans les cellules neuropodes ou moduler les bactéries productrices de flagelline pourrait offrir de nouvelles stratégies pour la régulation de l'appétit et la prise en charge des maladies métaboliques.