L’importance des acides gras à chaîne courte et du butyrate
L’importance des acides gras à chaîne courte et du butyrate en particulier pour la santé intestinale est mainteannt bien démontrée.
Un microbiome intestinal sain produit une large gamme de métabolites qui influencent la santé de l’hôte, tant à l’intérieur qu’à l’extérieur de l’intestin. Les principaux métabolites sont :
1) les acides gras à chaîne courte (AGCC)
2) les acides biliaires secondaires
3) les vitamines et les métabolites dérivés du tryptophane. (voir la figure 1)
Les acides gras à chaîne courte, tels que l’acétate, le butyrate et le propionate, sont fermentés à partir d’hydrates de carbone non digestibles (fibres alimentaires). Idéalement, le microbiome intestinal assure lui-même une production suffisante d’acides gras à chaîne courte grâce à une alimentation variée et principalement végétale. Cependant, le régime alimentaire occidental typique (industriel) se caractérise par une diminution de la richesse et de la diversité des fibres végétales et des bactéries intestinales, y compris les bactéries productrices de butyrate.
Les bactéries commensales de l’intestin utilisent des glucides fermentescibles non digérés et des protéines de l’alimentation et produisent des AGCC, des vitamines et des métabolites dérivés du tryptophane. Les bactéries intestinales convertissent également les sels biliaires primaires non absorbés en acides biliaires secondaires. Ces métabolites microbiens modulent les fonctions physiologiques de l’hôte et procurent divers avantages pour la santé.
Butyrate : élément essentiel pour une fonction barrière optimale
Les acides gras à chaîne courte peuvent être considérés comme des protecteurs omniprésents de divers tissus, tels que l’épithélium intestinal et l’endothélium cérébral.
Barrière intestinale
Parmi les différents acides gras à chaîne courte, le butyrate ou acide butyrique est la principale source d’énergie des colonocytes. Il couvre jusqu’à 70 % de leurs besoins énergétiques. [4] Le butyrate joue donc un rôle crucial dans le maintien d’une fonction (barrière) intestinale saine et d’un mécanisme de défense solide au niveau de l’intestin. En effet, la fonction barrière des cellules épithéliales intestinales est une ligne de défense importante et assure une bonne perméabilité de la couche épithéliale.
La production de butyrate a lieu principalement dans le côlon, par des bactéries productrices de butyrate telles que Faecali- bacterium prausnitzii et Akkermansia muciniphila. En plus de son rôle de fournisseur d’énergie, le butyrate est connu pour : [4-6] :
1- moduler l’expression des protéines de la jonction serrée
2- adapter l’épaisseur de la couche de mucus, qui protège l’épithélium, en augmentant la production de mucine
3- favoriser la différenciation cellulaire
4- inhiber les cytokines pro-inflammatoires en inhibant l’activation du facteur NFkB
5- favoriser la sécrétion de peptides antimicrobiens dirigés contre les bactéries Gram positif et Gram négatif
6- abaisser le pH du côlon et empêcher la prolifération de bactéries potentiellement pathogènes, qui sont sensibles à un faible pH
L’un des mécanismes par lesquels le butyrate améliore la fonction barrière est l’activation de la protéine kinase activée par l’adénosine monophosphate (AMPK). Cette activation de l’AMPK améliore la fonction des jonctions serrées épithéliales. [7,8] Par un autre mécanisme, le butyrate agit sur les récepteurs des acides gras libres (FFAR). Ces récepteurs sont exprimés dans plusieurs types de cellules, y compris dans les cellules épithéliales intestinales. Lorsque le butyrate se lie à ces récepteurs, il active différentes voies de signalisation dans les cellules. [9]
Barrière hémato-encéphalique
Les acides gras à chaîne courte jouent également un rôle important dans l’intégrité structurelle et fonctionnelle de la barrière hémato-encéphalique. Cet effet est médié, d’une part, par leur action directe sur les protéines de la jonction serrée entre les cellules endothéliales du cerveau. D’autre part, cet effet est également obtenu indirectement par l’activation des voies antioxydantes, la suppression de l’inflammation systémique et la régulation des cellules microgliales. [10] La microglie est vitale pour le développement et l’homéostasie du système nerveux central. Elle est activée dans le cerveau par des stimuli inflammatoires. Cette activation peut conduire à une neuroinflammation pour maintenir l’homéostasie. Cependant, lorsque ce processus n’est pas contrôlé, une neuroinflammation persistante se produit. La régulation des cellules microgliales revêt donc une importance capitale. [11]
Cependant, le rôle du butyrate va au-delà de la protection des barrières corporelles. Il favorise également le métabolisme général, la fonction hépatique et la fonction cognitive (voir figure 2).
Santé métabolique
Le syndrome métabolique, l’hypertension, le diabète de type 2 et l’obésité sont tous associés à un déficit en bactéries productrices de butyrate et à des quantités réduites de butyrate dans l’intestin . [1-3,12,13] Dans une étude clinique menée auprès de sujets résistants à l’insuline et de sujets en surpoids ou obèses, la supplémentation en Akkermansia muciniphila, une bactérie productrice de butyrate, a permis de réduire le poids corporel, l’inflammation et la masse graisseuse corporelle. D’autre part, l’insulinémie et la résistance à l’insuline se sont améliorées. Ces différents effets sont liés à l’augmentation de la synthèse du butyrate. [14] En outre, une étude en quadruple aveugle sur l’obésité infantile a montré le rôle spécifique du butyrate en tant que régulateur de l’apport énergétique et du métabolisme global. [15] Plusieurs mécanismes sous-tendent ces bénéfices cliniques : amélioration de la sensibilité à l’insuline, stimulation de l’activité mitochondriale et de l’oxydation des graisses, réduction de l’apport énergétique et stimulation de l’expression de la leptine. [16-18]
Protection hépatique
Le butyrate protège le foie des dommages causés par les lipopolysaccharides (LPS), le principal composant de la membrane externe des bactéries Gram négatif. Cet effet est médié par l’atténuation de plusieurs médiateurs inflammatoires, dont le NF-κB. [19,20] Il réduit également les lésions hépatiques causées par la toxicité de l’alcool. [21]
Soutien cognitif
Le butyrate module l’AMPK, une enzyme importante pour le métabolisme cellulaire, ce qui entraîne des effets bénéfiques sur les fonctions cognitives, dont la mémoire. Par exemple, le butyrate améliore la déficience cognitive dans la démence vasculaire. Cette amélioration est cohérente avec les effets bénéfiques des acides gras à chaîne courte sur l’axe intestin-cerveau. C’est également là que réside l’effet protecteur du butyrate contre les troubles neurodégénératifs. [22,23]
Des études sur l’animal montrent en outre une réduction des symptômes dépressifs. Les patients souffrant de dépression ont tendance à avoir des marqueurs inflammatoires élevés et des concentrations d’acides gras à chaîne courte plus faibles que les personnes non dépressives. [24]
Butyrate ou tributyrine (du laboratoire Biotics resaerch) ?
La tributyrine est un « générateur » de butyrate. Elle contient trois groupes butyrate estérifiés avec du glycérol (voir figure 3). La tributyrine se trouve dans le miel et les produits laitiers tels que le beurre et présente plusieurs avantages par rapport à une supplémentation en butyrate simple. Après ingestion, la tributyrine est facilement métabolisée par les lipases pancréatiques. Immédiatement après, de grandes quantités de butyrine sont disponibles dans le gros intestin. Par rapport au butyrate, la tributyrine présente une biodisponibilité et une tolérance plus élevées, et assure des niveaux plasmatiques significativement plus élevés, avec une demi-vie sérique environ trois fois plus longue (démontré dans des études sur l’animal). [25] De plus, contrairement à la tributyrine, il n’est pas certain que le butyrate ingéré par voie orale atteigne les colonocytes, car il est en grande partie absorbé par les entérocytes dans le cæcum. [26]
Conclusion sur l’intérêt du butyrate dans l’intestin irritable et le SIBO
Le butyrate, un acide gras à chaîne courte produit par les bactéries intestinales lors de la fermentation des fibres alimentaires, a un impact significatif sur la santé et le bien-être du corps humain. Il joue un rôle important dans le maintien d’une fonction barrière saine, il soutient la fonction hépatique et exerce des effets bénéfiques sur la santé métabolique et la fonction cérébrale. La tributyrine semble prometteuse pour augmenter la disponibilité du butyrate dans l’organisme. Elle présente des avantages significatifs par rapport à une supplémentation en butyrate.