Carboxymethylcellulose ameliorates high-fat diet-associated colitis through the reduction of deoxycholic acid and restoration of mitochondrial complex I in macrophages

La rectocolite hémorragique est une maladie chronique où la paroi du gros intestin devient inflammée, provoquant des douleurs, des saignements et une diarrhée fréquente. Bien que la cause exacte demeure un mystère, les scientifiques savent que ce que les gens mangent joue un rôle majeur dans le comportement de la maladie. Ces dernières années, les régimes riches en graisses ont été liés à un risque plus élevé de développer cette affection et à l'aggravation de celle-ci. L'une des façons dont un régime riche en graisses nuit à l'intestin est en modifiant la chimie à l'intérieur de l'intestin. Plus précisément, il encourage le corps à produire davantage d'une substance appelée acide désoxycholique. Bien que cette substance soit une partie normale de la digestion, un excès de celle-ci agit comme un poison pour la paroi intestinale, déclenchant les cellules immunitaires pour qu'elles attaquent les tissus et provoquant une inflammation sévère. Trouver un moyen de réduire cet acide sans causer d'autres problèmes a été un défi difficile pour les médecins.

Des chercheurs de l'Université de Sichuan ont découvert une solution surprenante cachée dans un additif alimentaire courant. La carboxyméthylcellulose, ou CMC, est une substance que l'on trouve dans de nombreux aliments transformés, utilisée pour les rendre onctueux et les garder frais. Pendant longtemps, les scientifiques n'étaient pas sûrs de savoir si cet additif aide ou nuit aux personnes souffrant de maladies intestinales. Certaines études suggéraient qu'il pourrait aggraver l'inflammation, tandis que d'autres laissaient entendre qu'il pourrait être inoffensif. Cependant, personne n'avait examiné comment il fonctionne spécifiquement lorsqu'une personne consomme un régime riche en graisses. L'équipe s'est donné pour mission de tester si cet ingrédient quotidien pouvait calmer l'intestin lorsque les niveaux de graisse sont élevés. Ils ont découvert que la CMC fait plus que simplement rester dans le tractus digestif ; elle modifie activement l'environnement à l'intérieur de l'intestin pour stopper la production de l'acide nocif.

Pour comprendre comment cela fonctionne, les chercheurs ont d'abord observé de vraies personnes atteintes de rectocolite hémorragique. Ils ont interrogé les patients sur leurs habitudes alimentaires et ont constaté que ceux qui souffraient actuellement d'une poussée avaient tendance à manger plus de graisses que ceux qui se sentaient mieux. Cela a confirmé que la consommation de graisses est étroitement liée à l'activité de la maladie. Ils sont ensuite passés aux souris pour tester la mécanique. Ils ont nourri certaines souris avec un régime riche en graisses et leur ont administré un produit chimique qui provoque la colite. Comme prévu, le régime riche en graisses a considérablement aggravé la maladie. Les souris ont perdu plus de poids, présentaient une inflammation plus sévère et leurs intestins étaient remplis de niveaux élevés d'acide désoxycholique.

Lorsque les chercheurs ont ajouté de la CMC à l'eau de boisson de ces souris, la situation a radicalement changé. Les souris ayant reçu l'additif sont restées en meilleure santé, ont conservé leur poids et présentaient beaucoup moins d'inflammation dans leurs intestins. La clé de cette amélioration était le niveau d'acide désoxycholique. Chez les souris ayant reçu de la CMC, la quantité de cet acide nocif a chuté de manière significative. Elle est passée d'un niveau élevé et endommageant à un niveau beaucoup plus bas et plus sûr. Les chercheurs voulaient savoir si la CMC absorbait simplement l'acide comme une éponge ou si elle empêchait la production de l'acide dès le départ. Ils ont testé cela en mélangeant de la CMC avec des graisses dans une boîte de Pétri et ont découvert que la structure chimique de la graisse ne changeait pas. Cela signifiait que la CMC ne neutralisait pas directement l'acide. Au lieu de cela, elle agissait par l'intermédiaire des minuscules bactéries vivant dans l'intestin.

L'intestin abrite des trillions de bactéries, et ces microbes sont responsables de la transformation des acides biliaires normaux en acides secondaires comme l'acide désoxycholique. Les chercheurs ont découvert qu'un régime riche en graisses provoquait la multiplication d'un type spécifique de bactérie, appelée Bacteroides acidifaciens. Cette bactérie est une usine à acide nocif. Lorsque les souris recevaient de la CMC, la population de cette bactérie spécifique chutait brutalement. Avec moins de ces bactéries aux alentours, l'intestin a cessé de produire autant d'acide désoxycholique. Les chercheurs ont confirmé cela en administrant la bactérie directement aux souris ; celles qui ont reçu les bactéries vivantes sont tombées plus malades, tandis que celles qui ont reçu les bactéries après qu'elles ont été chauffées et tuées ne l'ont pas été. Cela a prouvé que les bactéries vivantes étaient le problème, et que la CMC fonctionnait en maintenant leurs nombres bas.

Mais pourquoi le fait d'avoir moins de cet acide aide-t-il l'intestin à guérir ? La réponse réside dans les cellules immunitaires qui patrouillent l'intestin. Lorsque l'intestin est enflammé, un type de globule blanc appelé macrophage change de forme et de comportement pour devenir un attaquant. Ces attaquants, connus sous le nom de macrophages M1, libèrent des substances chimiques qui endommagent les tissus. Les chercheurs ont découvert que dans les cas de niveaux élevés d'acide désoxycholique, ces cellules attaquantes étaient partout. Cependant, lorsque les niveaux d'acide ont été abaissés par la CMC, ces cellules ont cessé d'agir comme des attaquants. Elles sont revenues à un état plus calme.

Pour voir comment cela se passait, les scientifiques ont regardé à l'intérieur même des cellules. Ils ont découvert que les niveaux élevés d'acide désoxycholique endommageaient les centrales énergétiques des cellules immunitaires, appelées mitochondries. Ces centrales sont responsables de la génération d'énergie. Lorsqu'elles sont endommagées, les cellules passent à une méthode de production d'énergie moins efficace, ce qui les pousse à devenir des attaquants agressifs. Les chercheurs ont constaté que lorsque la CMC abaissait les niveaux d'acide, les centrales des cellules immunitaires étaient réparées. Elles recommençaient à fonctionner efficacement, produisant de l'énergie d'une manière qui maintenait les cellules calmes et empêchait l'attaque de la paroi intestinale.

L'équipe est allée plus loin pour prouver que cette réparation énergétique était essentielle. Ils ont créé des souris dépourvues d'une partie spécifique de la machinerie de la centrale énergétique dans leurs cellules immunitaires. Chez ces souris, même lorsque la CMC abaissait les niveaux d'acide, les cellules immunitaires ne pouvaient pas réparer leurs centrales. En conséquence, la CMC n'aidait pas les souris à guérir ; elles souffraient toujours d'une colite sévère. Cela a montré que la capacité de réparer la production d'énergie cellulaire était l'étape critique qui permettait à la CMC de fonctionner.

L'étude a également comparé la CMC à un médicament médical standard utilisé pour lier les acides biliaires, la cholestyramine. Les chercheurs ont constaté que la CMC fonctionnait aussi bien que ce médicament pour réduire l'inflammation causée par un régime riche en graisses. Ceci est significatif car la CMC est un additif alimentaire généralement considéré comme sûr, alors que le médicament peut avoir des effets secondaires et n'est pas toujours bien toléré. Les résultats suggèrent que pour les personnes suivant un régime riche en graisses, cet additif courant pourrait en fait aider à protéger l'intestin en remodelant la communauté bactérienne et en abaissant les niveaux d'acides nocifs.

Bien que l'étude ait été menée sur des souris et des patients humains, les résultats pointent vers une nouvelle façon de penser la nourriture et la santé intestinale. Cela montre que l'effet d'un additif alimentaire peut dépendre entièrement de ce qui est consommé par ailleurs. Dans un régime normal, la CMC pourrait avoir des effets différents, mais dans un régime riche en graisses, elle agit comme un bouclier. En abaissant les niveaux d'un acide spécifique grâce aux bactéries intestinales, elle permet au système immunitaire de s'apaiser et de cesser d'attaquer le corps. Cette découverte offre une voie potentielle pour la gestion de la rectocolite chez les personnes qui luttent contre des régimes riches en graisses, transformant un ingrédient simple en un outil de guérison.