Efficacité de l’exercice pour prévenir et atténuer le diabète : un rôle important du microbiote intestinal

L’exercice pratiqué régulièrement a des effets bénéfiques sur le contrôle de la glycémie, la sensibilité à l’insuline et constitue par conséquent une stratégie intéressante pour prévenir et atténuer le diabète de type 2. Malheureusement, chez certaines personnes, l’exercice ne provoque pas de réponse métabolique favorable, un phénomène dénommé « résistance à l’exercice ». Les causes de ce phénomène n’ont pas été clairement établies, bien que certains chercheurs aient proposé que des prédispositions génétiques et des modifications épigénétiques puissent y contribuer.

Une quantité croissante de données indiquent qu’un déséquilibre du microbiote intestinal (dysbiose) joue un rôle important dans le développement de la résistance à l’insuline et du diabète de type 2. Plusieurs mécanismes différents sont impliqués, dont une augmentation de la perméabilité intestinale et une endotoxémie accrue, des changements dans la production de certains acides gras à courte chaîne et d’acides aminés à chaîne latérale ramifiée et des perturbations dans le métabolisme des acides biliaires. Des changements dans la composition et la fonction du microbiote intestinal ont été observés chez des personnes atteintes de diabète de type 2 ou prédiabétiques. Une étude a par ailleurs montré que la transplantation du microbiote d’une personne en bonne santé dans l’intestin de personnes atteintes de syndrome métabolique a pour résultat d’augmenter la diversité microbienne et d’améliorer le contrôle de la glycémie ainsi que la sensibilité à l’insuline.

Le microbiote intestinal (anciennement : flore intestinale) est un écosystème complexe de bactéries, archées (micro-organismes de petite taille sans noyau), micro-organismes eucaryotes (champignons, protistes) et virus qui a évolué avec les êtres humains depuis plusieurs milliers d’années. Le microbiote intestinal d’un être humain, qui peut peser jusqu’à 2 kg, est absolument nécessaire pour la digestion, la fonction métabolique et la résistance à l’infection. Le microbiote intestinal humain a une énorme capacité métabolique, avec plus de 1000 espèces différentes de bactéries et 3 millions de gènes uniques (le microbiome).

Des données récentes indiquent que l’exercice module le microbiote intestinal chez l’homme autant que chez d’autres espèces d’animaux. Par exemple, on a trouvé que le microbiote intestinal d’athlètes professionnels est plus diversifié et qu’il a une capacité métabolique plus favorable pour la santé que le microbiote de personnes sédentaires. Cependant, on ne comprend pas encore bien comment ces altérations du microbiote induites par l’exercice sont impliquées dans les bienfaits sur le métabolisme (voir la figure ci-dessous).

Figure. Modifications du microbiote intestinal et de l’épithélium intestinal par l’exercice et les effets favorables pour la santé. BDNF : Facteur neurotrophique issu du cerveau (facteur de croissance). D’après Mailing et coll., 2019.

Une étude publiée dans Cell Metabolism a tenté de répondre à cette question en procédant à une intervention chez des hommes en surpoids, prédiabétiques et sédentaires. Les participants à l’étude ont été assignés au hasard à un groupe témoin (sédentaire) ou à suivre un programme d’entraînement supervisé de 12 semaines. Des échantillons sanguins et fécaux ont été recueillis avant et après l’intervention. Après les 12 semaines, on a observé une perte de poids et une diminution de l’adiposité modeste, mais significative, chez les personnes qui ont fait de l’exercice, avec des améliorations de plusieurs paramètres métaboliques, tels la sensibilité à l’insuline, des profils lipidiques favorables, une meilleure capacité cardiorespiratoire et des niveaux d’adipokines (molécules de signalisation sécrétées par les tissus adipeux) qui sont associées fonctionnellement à la sensibilité à l’insuline. Les chercheurs ont observé qu’il y avait une grande variabilité interpersonnelle dans les résultats. Après avoir reclassé les participants en « non-répondants » et « répondants », selon leur score de sensibilité à l’insuline, les chercheurs ont analysé la composition du microbiote de chaque participant.

Chez les « répondants », l’exercice a altéré la concentration de plus de 6 espèces de bactéries faisant partie des genres Firmicutes, Bacteroidetes, et Probacteria. Parmi ces bactéries, celles faisant partie du genre Bacteroidetes sont impliquées dans le métabolisme des acides gras à courte chaîne (AGCC). Parmi les différences les plus marquantes entre le microbiote des « répondants » et des « non-répondants » les chercheurs ont noté une augmention de 3,5 fois du nombre de Lanchospiraceae bacterium, un producteur de butyrate (un AGCC) qui est un indicateur de la santé intestinale. La bactérie Alistipes shahii, qui a été déjà associée à l’inflammation et qui est présente en plus grande quantité chez des personnes obèses, a diminué de 43 % chez les « répondants », alors qu’elle a augmentée 3,88 fois chez les « non-répondants » à l’exercice. La bactérie Prevotella copri prolifère à un rythme réduit chez les « répondants » ; or elle est l’une des principales bactéries responsables de la production d’acides aminés à chaîne latérale ramifiée (BCAA) dans l’instestin et elles contribuent à la résistance à l’insuline.

Les chercheurs ont ensuite transplanté le microbiote fécal des « répondants » et « non-répondants » à l’exercice dans des souris obèses. La transplantation du microbiote fécal (TMF) des « répondants » a eu pour effet chez la souris de réduire la glycémie et l’insulinémie, d’améliorer la sensibilité à l’insuline, alors que de tels effets favorables n’ont pas été observés chez les souris qui ont reçu une TMF provenant de « non-répondants » à l’exercice.

Les souris ont vu leur taux sanguin d’AGCC augmenter significativement, alors que les taux d’acides aminés de type BCAA (leucine, isoleucine, valine) et aromatiques (phénylalanine, tryptophane) ont diminué après avoir reçu le microbiote de « répondants » à l’exercice. Au contraire, les souris qui ont reçu le microbiote provenant de « non-répondants » à l’exercice ont vu des changements opposés des niveaux de ces mêmes métabolites. Une supplémentation en BCAA atténue les effets bénéfiques de la TMF provenant de « répondants » à l’exercice sur la régulation de la glycémie et de la sensibilité à l’insuline, alors qu’une supplémentation en AGCC chez des souris qui ont reçu le microbiote de « non-répondants » à l’exercice a partiellement corrigé le défaut de régulation de la glycémie et de la sensibilité à l’insuline.

Considérés dans leur ensemble, ces résultats suggèrent que le microbiote intestinal et ses métabolites sont impliqués dans les effets métaboliques bénéfiques provoqués par l’exercice. De plus, cette étude indique qu’une mauvaise adaptation du microbiote intestinal est en partie responsable de l’absence de réponse métabolique favorable chez les personnes qui ne répondent pas à l’exercice.