On sait depuis longtemps que les acides biliaires jouent un rôle dans le métabolisme humain. Synthétisés à partir du cholestérol dans le foie, les acides biliaires interviennent dans les processus digestifs, notamment dans l#39absorption des graisses. Ils sont également largement modifiés par les bactéries, qui augmentent considérablement les forms d’acides biliaires présents chez l’hôte.
Pendant près d’un siècle, les scientifiques ont cru que c’était la fin de l’histoire des acides biliaires. Les progrès technologiques récents ont toutefois permis de mieux comprendre les origines des acides biliaires ainsi que leurs relations chimiques avec les organismes du microbiome intestinal et leur hôte. En déployant certaines de ces systems, une équipe dirigée par des chercheurs de Penn State a découvert le mécanisme par lequel les bactéries génèrent une grande variété de nouvelles espèces d’acides biliaires, dont les fonctions ne sont pas encore claires.
Les chercheurs, qui ont récemment publié leurs résultats dans Character, ont identifié un nouveau rôle pour une ancienne enzyme bactérienne, connue sous le nom d#39hydrolase des sels biliaires, ou BSH. L#39enzyme modifie les acides biliaires générés par l#39homme et la souris et transform leurs configurations, par exemple en ajoutant des acides aminés, conduisant à de nouvelles molécules connues sous le nom d#39amidates d#39acides biliaires de bactéries, ou BBAA.
L’équipe a également montré, pour la première fois, que ces BBAA sont produits chez l’homme à la naissance, coïncidant avec l’établissement du microbiome intestinal chez les nouveau-nés.
« L#39influence des acides biliaires sur la santé et la maladie est bien établie », a déclaré l#39auteur correspondant Andrew Patterson, professeur de toxicologie moléculaire et professeur John T. et Paige S. Smith au Collège des sciences agricoles de Penn Condition. « Mais maintenant, nous découvrons qu#39ils peuvent servir de molécules de signalisation entre nous et nos homologues microbiens. C#39est comme un réseau de conversation entre nous et les microbes, les acides biliaires étant les messagers. »
Patterson, qui est également professeur de biochimie et de biologie moléculaire à l#39Eberly University of Science, a expliqué que les centaines, voire les milliers, de nouvelles espèces d#39acides biliaires créées par des bactéries productrices de BSH pourraient avoir des propriétés de signalisation d#39une grande portée..
« Les chercheurs ont rapporté avoir découvert des acides biliaires dans le cerveau, la peau et d#39autres tissus », a-t-il déclaré. « Cela suggère qu#39ils ont probablement un rôle furthermore significant au-delà de simplement nous aider à consommer des graisses. Découvrir ce que pourrait être ce rôle est une problem à laquelle nous essayons toujours de répondre, et c#39est ce qui est vraiment passionnant dans cette recherche. »
Bien que les chercheurs ne soient pas sûrs des implications à long terme de leur étude, ils ont souligné que la BSH et les acides biliaires ont été associés à de nombreux problèmes de santé, tels que les maladies inflammatoires de l#39intestin, certains cancers et l#39obésité. Comprendre leur rôle pourrait éventuellement conduire à des thérapies, ont-ils déclaré.
« Il existe de nombreuses maladies associées à un métabolisme anormal des lipides ou des acides biliaires. Si vous ne parvenez pas à absorber les graisses correctement, vous allez avoir des problèmes », a déclaré Patterson. « Découvrir les fonctions de ces nouvelles espèces d#39acides biliaires ouvre de nombreuses nouvelles portes à explorer. »
Pour tester leur hypothèse selon laquelle l’hydrolase des sels biliaires est impliquée dans la création des acides biliaires, les chercheurs ont adopté une approche à plusieurs volets. Dans certaines expériences, ils ont utilisé un inhibiteur pour bloquer l’activité bactérienne du BSH, et dans d’autres, ils ont modifié des bactéries pour supprimer le gène qui code pour le BSH. En l’absence de BSH, il n’y a pas eu de output de BBAA, a découvert l’équipe.
En collaboration avec l#39Hôpital pour enfants de Philadelphie et l#39Université de Pennsylvanie, les chercheurs ont également testé des échantillons de selles de nourrissons de la naissance à 12 mois. Ils ont découvert qu’une augmentation des acides biliaires, notamment des BBAA, coïncidait avec la colonisation de bactéries productrices de BSH dans les intestins des nourrissons. C#39est la première fois que des scientifiques relient la output de BBAA à des bactéries exprimant BSH au cours du développement du nourrisson, selon les chercheurs.
Les résultats de cette étude renforcent et sont renforcés par une étude parallèle menée à la Michigan Point out College et publiée dans le même numéro de Character. Même si les équipes de recherche n#39ont pas travaillé ensemble directement – et ont abordé le sujet sous des angles différents – elles ont partagé des informations et collaboré pour publier leurs études simultanément, a expliqué Patterson.
« La publication de ces content en même temps était un superb exemple de collaboration en matière d#39attribution de terres », a-t-il déclaré. « Le fait que deux laboratoires indépendants parviennent à la même réponse renforce vraiment l#39relevance des résultats, qui, d#39une certaine manière, bouleversent 100 ans de réflexion dans le domaine. »
Robert Quinn, dont le laboratoire a publié l#39étude MSU, a noté que son équipe avait montré que l#39enzyme BSH produisait des acides biliaires, tandis que le laboratoire Patterson faisait l#39inverse, identifiant l#39enzyme et l#39inhibant, ce qui révélait que ces molécules disparaissaient.
« C#39était parfaitement complémentaire », a déclaré Quinn, professeur adjoint au département de biochimie et de biologie moléculaire de MSU.
Bipin Rimal, co-premier auteur du journal de Penn Point out, a fait écho à ce sentiment.
« Ces collaborations hautement interdisciplinaires à Penn Point out, dans l#39État du Michigan et dans d#39autres endroits du pays ont contribué à transformer une idée basic en quelque selected qui remodèle notre compréhension du rôle du BSH », a déclaré Rimal, qui a obtenu son doctorat en 2023 alors qu#39il travaillait dans le laboratoire de Patterson.
Patterson a reconnu le talent d#39étudiants diplômés, une équipe interdisciplinaire diversifiée coopérant sur l#39ensemble du campus et d#39un océan à l#39autre, ainsi que la disponibilité de systems telles que la spectrométrie de masse et les plates-formes de résonance magnétique nucléaire pour avoir rendu possibles les découvertes de son laboratoire.
Stephanie Collins, co-première auteure de l#39étude de Penn State, ancienne doctorante du Patterson Lab, est d#39accord. « Sans les capacités technologiques et sans la bonne combinaison de personnes ici au bon second, nous n#39aurions pas pu accomplir ce que nous avons fait », a-t-elle déclaré.
Megan Granda, Fuhua Hao et John Vanden Heuvel, du Département des sciences vétérinaires et biomédicales, faisaient également partie de l#39équipe de recherche de Penn State Nushrat Hoque, Département de chimie Imhoi Koo, Instituts Huck des sciences de la vie Erin Reilly, Min Soo Kim, Jordan E. Bisanz et Emily Weinert, Département de biochimie et biologie moléculaire Devendra Paudel et Vishal Singh, Département des sciences de la nutrition et Dhimant Desai et Shantu Amin, Département de pharmacologie.
D#39autres chercheurs participant à l#39étude représentaient l#39hôpital pour enfants de Philadelphie, l#39université de Caroline de l#39Est, l#39université du Michigan, l#39université de Californie à San Diego, le National Most cancers Institute et l#39université de Pennsylvanie.
Les Nationwide Institutes of Wellness, le programme Rosalind E. Franklin Science Achievement Graduate Fellowship du Eberly College or university of Science de Penn Point out, les Huck Institutes of the Everyday living Sciences de Penn State, l#39American Beverage Basis for a Nutritious The united states, la Crohn#39s and Colitis Basis, le programme de bourses postdoctorales de l#39American Coronary heart Association, le ministère de la Santé de Pennsylvanie, l#39Institut national de l#39alimentation et de l#39agriculture du ministère américain de l#39Agriculture et Penn Condition ont soutenu ce travail.
