Sommaire: Après avoir mangé des aliments contaminés, les toxines activent la libération de sérotonine par les cellules entérochromaffines sur la muqueuse de la lumière intestinale. La sérotonine se lie aux récepteurs des neurones sensoriels vagaux dans l’intestin, transmettant des signaux le long du nerf vague aux neurones du complexe vagal dorsal, induisant des comportements de haut-le-cœur.
La source: Presse cellulaire
L’envie de vomir après avoir mangé des aliments contaminés est la réponse défensive naturelle du corps pour se débarrasser des toxines bactériennes. Cependant, le processus par lequel notre cerveau initie cette réaction biologique lors de la détection des germes reste insaisissable.
Pour la première fois, les chercheurs ont cartographié la voie neuronale détaillée des réponses défensives de l’intestin au cerveau chez la souris.
L’étude, présentée le 1er novembre dans la revue Cellulepourraient aider les scientifiques à développer de meilleurs médicaments antinauséeux pour les patients cancéreux qui subissent une chimiothérapie.
De nombreuses bactéries d’origine alimentaire produisent des toxines chez l’hôte après avoir été ingérées. Le cerveau, après avoir détecté leur présence, déclenchera une série de réponses biologiques, y compris des vomissements et des nausées, pour se débarrasser des substances et développer une aversion pour les aliments qui ont le même goût ou la même apparence.
“Mais les détails sur la façon dont les signaux sont transmis de l’intestin au cerveau n’étaient pas clairs, car les scientifiques ne pouvaient pas étudier le processus sur des souris”, explique Peng Cao, auteur correspondant de l’article à l’Institut national des sciences biologiques de Pékin. Les rongeurs ne peuvent pas vomir, probablement en raison de leur long œsophage et de leur force musculaire plus faible par rapport à leur taille corporelle.
En conséquence, les scientifiques ont étudié le vomi chez d’autres animaux comme les chiens et les chats, mais ces animaux n’ont pas été étudiés de manière approfondie et n’ont donc pas réussi à révéler le mécanisme des nausées et des vomissements.
Cao et son équipe ont remarqué que même si les souris ne vomissent pas, elles vomissent, ce qui signifie qu’elles ressentent également l’envie de vomir sans vomir.
L’équipe a découvert qu’après avoir reçu l’entérotoxine staphylococcique A (SEA), qui est une toxine bactérienne courante produite par Staphylococcus aureus qui entraîne également des maladies d’origine alimentaire chez l’homme, les souris ont développé des épisodes d’ouverture inhabituelle de la bouche.
Les souris qui ont reçu SEA ont ouvert la bouche à des angles plus larges que ceux observés dans le groupe témoin, où les souris ont reçu de l’eau salée. De plus, au cours de ces épisodes, le diaphragme et les muscles abdominaux des souris traitées au SEA se contractent simultanément, un schéma observé chez les chiens lorsqu’ils vomissent. Pendant la respiration normale, le diaphragme et les muscles abdominaux des animaux se contractent alternativement.
« Le mécanisme neuronal des nausées est similaire à celui des vomissements. Dans cette expérience, nous avons réussi à construire un paradigme pour étudier les haut-le-cœur induits par les toxines chez la souris, avec lequel nous pouvons examiner les réponses défensives du cerveau aux toxines aux niveaux moléculaire et cellulaire », explique Cao.
Chez les souris traitées avec SEA, l’équipe a découvert que la toxine dans l’intestin active la libération de sérotonine, un type de neurotransmetteur, par les cellules entérochromaffines sur la muqueuse de la lumière intestinale.
La sérotonine libérée se lie aux récepteurs des neurones sensoriels vagaux situés dans l’intestin, qui transmettent les signaux le long des nerfs vagues de l’intestin à un type spécifique de neurones du complexe vagal dorsal – neurones Tac1 + DVC – dans le tronc cérébral.
Lorsque Cao et son équipe ont inactivé les neurones Tac1 + DVC, les souris traitées par SEA ont moins vomis que les souris ayant des activités normales de neurones Tac1 + DVC.
En outre, l’équipe a étudié si les médicaments de chimiothérapie, qui induisent également des réponses défensives comme des nausées et des vomissements chez les receveurs, activent la même voie neuronale.
Ils ont injecté à des souris de la doxorubicine, un médicament de chimiothérapie courant. Le médicament a fait vomir les souris, mais lorsque l’équipe a inactivé leurs neurones Tac1 + DVC ou la synthèse de sérotonine de leurs cellules entérochromaffines, les comportements de vomissement des animaux ont été considérablement réduits.
Cao dit que certains des médicaments anti-nausée actuels pour les receveurs de chimiothérapie, tels que Granisetron, agissent en bloquant les récepteurs de la sérotonine. L’étude aide à expliquer pourquoi le médicament fonctionne.
“Grâce à cette étude, nous pouvons désormais mieux comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires des nausées et des vomissements, ce qui nous aidera à développer de meilleurs médicaments”, déclare Cao.
Ensuite, Cao et ses collègues veulent explorer comment les toxines agissent sur les cellules entérochromaffines. Des recherches préliminaires montrent que les cellules entérochromaffines ne détectent pas directement la présence de toxines. Le processus implique probablement des réponses immunitaires complexes des cellules endommagées dans l’intestin.
“En plus des germes d’origine alimentaire, les humains rencontrent de nombreux agents pathogènes, et notre corps est équipé de mécanismes similaires pour expulser ces substances toxiques.
« Par exemple, la toux est la tentative de notre corps d’éliminer le coronavirus. C’est un domaine de recherche nouveau et passionnant sur la façon dont le cerveau détecte l’existence d’agents pathogènes et initie des réponses pour s’en débarrasser », déclare Cao, ajoutant que les recherches futures pourraient révéler de nouvelles et meilleures cibles pour les médicaments, y compris les médicaments anti-nauséeux.
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À propos de cette actualité de la recherche en neurosciences
Auteur: Bureau de presse
La source: Presse cellulaire
Contact: Bureau de presse – Presse cellulaire
Image: L’image est dans le domaine public
Recherche originale : Accès ouvert.
“L’axe intestin-cerveau pour les réponses défensives induites par les toxines” par Peng Cao et al. Cellule
Résumé
L’axe intestin-cerveau pour les réponses défensives induites par les toxines
Points forts
- Les souris présentent des nausées et des haut-le-cœur aux toxines bactériennes et aux médicaments chimiothérapeutiques
- Identification d’un circuit intestin-cerveau défini au niveau moléculaire pour les nausées et les haut-le-cœur
- Des circuits distincts du tronc cérébral provoquent des nausées et des haut-le-cœur
- Les signaux induits par les toxines peuvent être médiés via un axe immuno-neuroendocrinien dans l’intestin
Sommaire
Après l’ingestion d’aliments contaminés par des toxines, le cerveau initie une série de réponses défensives (par exemple, nausées, haut-le-cœur et vomissements). La façon dont le cerveau détecte la toxine ingérée et coordonne diverses réponses défensives reste mal comprise.
Ici, nous avons développé un paradigme basé sur la souris pour étudier les réponses défensives induites par les toxines bactériennes. À l’aide de ce paradigme, nous avons identifié un ensemble de circuits intestin-cerveau et cérébraux définis au niveau moléculaire qui interviennent conjointement dans les réponses défensives induites par les toxines.
Le circuit intestin-cerveau consiste en un sous-ensemble de Htr3a+ neurones sensoriels vagaux qui transmettent les signaux liés aux toxines des cellules entérochromaffines intestinales aux Tac1+ neurones du complexe vagal dorsal (DVC).
Tac1+ Les neurones DVC entraînent un comportement de type vomissement et un évitement de saveur conditionné via des projections divergentes vers le groupe respiratoire ventral rostral et le noyau parabrachial latéral, respectivement. La manipulation de ces circuits interfère également avec les réponses défensives induites par la doxorubicine, un médicament chimiothérapeutique.
Ces résultats suggèrent que l’intoxication alimentaire et la chimiothérapie recrutent des modules de circuit similaires pour initier des réponses défensives.
