Sommaire: Après ingestion d’aliments contaminés, les toxines activent la sécrétion de sérotonine par les cellules entéro-entériques de la muqueuse de la lumière intestinale. La sérotonine se lie aux récepteurs des neurones sensoriels du nerf vague dans l’intestin et transmet des signaux le long du nerf vague aux neurones du complexe du nerf vague dorsal, entraînant des comportements de haut-le-cœur.

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L’envie de vomir après avoir mangé des aliments contaminés est la réponse de défense naturelle du corps pour se débarrasser des toxines bactériennes. Cependant, le processus par lequel notre cerveau initie cette réaction biologique lorsque des germes sont détectés reste insaisissable.

Pour la première fois, des chercheurs ont cartographié la voie neuronale détaillée des réponses défensives de l’intestin au cerveau chez la souris.

L’étude a été présentée le 1er novembre dans la revue celluleCela pourrait aider les scientifiques à développer de meilleurs médicaments anti-nausée pour les patients cancéreux subissant 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, notamment 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 n’ont pas pu étudier le processus chez la souris », explique Bing Kao, auteur correspondant de l’article de recherche à l’Institut national des sciences biologiques de Pékin. Les rongeurs ne peuvent pas vomir, probablement en raison de la longueur de l’œsophage et du faible tonus musculaire par rapport à la taille du corps.

En conséquence, les scientifiques ont étudié les vomissements chez d’autres animaux tels que 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.

Kao et son équipe notent que même si les souris ne vomissent pas, elles vomissent, ce qui signifie qu’elles ressentent également le besoin de vomir sans vomir.

L’équipe a découvert qu’après avoir reçu l’entérotoxine A de Staphylococcus (SEA), une toxine bactérienne courante produite par Staphylococcus aureus qui entraîne également des maladies d’origine alimentaire chez l’homme, les souris avaient des épisodes de bouche anormalement ouverte.

Les souris qui ont reçu SEA ont ouvert la bouche à des angles plus larges que ceux observés dans le groupe témoin, où les rats ont reçu une solution saline. 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 lors de vomissements. Lors d’une respiration normale, le diaphragme et les muscles abdominaux de l’animal se contractent alternativement.

« Le mécanisme neuronal des nausées est similaire à celui des vomissements. Dans cette expérience, nous avons réussi à construire un modèle pour étudier les représailles induites par les toxines chez la souris, avec lequel nous pouvons examiner les réponses défensives du cerveau aux toxines à la fois au niveau moléculaire et niveaux cellulaires.

Chez les souris traitées avec SEA, l’équipe a découvert que la toxine dans l’intestin activait 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 vagues dans l’intestin, qui transmettent des signaux le long des nerfs vagues de l’intestin à un type spécifique de neurone dans le complexe vague dorsal – les neurones Tac1 + DVC – dans le tronc cérébral.

Lorsque Kao et son équipe ont perturbé les neurones Tac1 + DVC, les souris traitées au SEA ont moins rétréci que les souris ayant des activités neuronales Tac1 + DVC normales.

En outre, l’équipe a étudié si les médicaments de chimiothérapie, qui induisent également des réactions défensives telles que 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 se tortiller les souris, mais lorsque l’équipe a perturbé les neurones Tac1 + DVC ou la synthèse de sérotonine pour leurs cellules intestinales, les comportements de vomissement des animaux ont considérablement diminué.

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 Kao.

Ensuite, Kao et ses collègues veulent explorer comment les toxines affectent les cellules intestinales. Des recherches préliminaires montrent que les cellules entérochromaffines ne détectent pas directement la présence de toxines. Le processus implique probablement des réponses immunitaires complexes aux cellules endommagées de 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 nouveau domaine de recherche passionnant sur la façon dont le cerveau détecte la présence d’agents pathogènes et initie des réponses pour s’en débarrasser », déclare Kao, ajoutant que l’avenir la recherche peut révéler de nouvelles et meilleures cibles pour les médicaments, y compris les médicaments antinauséeux.

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« Le hub intestin-cerveau pour les réponses défensives induites par les toxinesPar Bing Kao et al. cellule

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Le hub intestin-cerveau pour les réponses défensives induites par les toxines

Points forts

• Les souris présentent des nausées et des haut-le-coeur dus aux toxines bactériennes et aux médicaments de chimiothérapie
• Identification du circuit intestin-cerveau moléculairement spécifique des nausées et des haut-le-cœur
• Des circuits distincts du tronc cérébral provoquent des nausées et des haut-le-cœur
• La signalisation induite par la toxine peut être médiée via un axone immunoendocrine dans l’intestin

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Après avoir mangé des aliments contaminés par des toxines, le cerveau initie une série de réponses défensives (telles que des nausées, des haut-le-cœur et des vomissements). La manière dont le cerveau détecte les toxines ingérées et coordonne diverses réponses défensives est encore mal connue.

Ici, nous avons développé un modèle basé sur la souris pour étudier les réponses de défense induites par les toxines bactériennes. À l’aide de ce modèle, nous avons identifié un ensemble de circuits intestinaux et cérébraux définis au niveau moléculaire qui interviennent conjointement dans les réponses défensives induites par les toxines.

Le circuit du tube digestif est constitué d’un sous-ensemble de Htr3a+ neurones sensoriels vagues qui transmettent les signaux liés aux toxines des cellules intestinales aux prise 1+ Neurones du complexe vague dorsal (DVC).

prise 1+ Les neurones DVC entraînent un comportement de type tremblement et un évitement de saveur conditionné par des projections divergentes du groupe respiratoire ventral rostral et du noyau latéral latéral, respectivement. La manipulation de ces circuits interfère également avec les réponses défensives induites par la doxorubicine, un médicament chimiothérapeutique.

Ces résultats indiquent que l’intoxication alimentaire et la chimiothérapie recrutent des unités de circuit similaires pour initier des réponses défensives.