L'axe microbiote-intestin-cerveau

Aperçu: G.M.

L'importance de l'axe intestin-cerveau dans le maintien de l'homéostasie a longtemps été appréciée. Cependant, au cours des 15 dernières années, le microbiote (des milliards de micro organismes à l'intérieur et sur notre corps) est devenu l'un des principaux régulateurs du fonctionnement de l'intestin et du cerveau et a permis de mieux comprendre l'importance d'un axe distinct microbiote intestin cerveau  . Cet axe gagne de plus en plus de terrain dans les domaines qui étudient les bases biologiques et physiologiques des troubles psychiatriques, neurodéveloppementaux, liés à l’âge et neurodégénératifs. Le microbiote et le cerveau communiquent entre eux par différentes voies, notamment le système immunitaire, le métabolisme du tryptophane, le nerf vague et le système nerveux entérique, impliquant des métabolites microbiens tels que les acides gras à chaîne courte, les acides aminés à chaîne ramifiée et les peptidoglycanes. De nombreux facteurs peuvent influer sur la composition du microbiote au début de la vie, y compris l'infection, le mode d'accouchement, l'utilisation d'antibiotiques, la nature de la nutrition, les facteurs de stress environnementaux et la génétique de l'hôte. À l'autre extrême de la vie, la diversité microbienne diminue avec le vieillissement. Le stress, en particulier, peut avoir un impact significatif sur l'axe microbiote-intestin-cerveau à toutes les étapes de la vie. De nombreux travaux récents ont impliqué le microbiote intestinal dans de nombreuses affections, notamment l'autisme, l'anxiété, l'obésité, la schizophrénie, la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer. Les modèles animaux ont joué un rôle primordial dans la relation entre la régulation des processus neuronaux fondamentaux, tels que la neurogenèse et la myélinisation, et l'activation du microbiome par la microglie. De plus, des études humaines translationnelles sont en cours et amélioreront considérablement le domaine. Les futures études porteront sur la compréhension des mécanismes sous-jacents de l'axe microbiote-intestin-cerveau et sur les stratégies d'intervention et les stratégies thérapeutiques à base microbienne pour les troubles neuropsychiatriques.

Physiol Rev. 2019 Oct 1;99(4):1877-2013. doi: 10.1152/physrev.00018.2018.

The Microbiota-Gut-Brain Axis

Cryan JF¹, O'Riordan KJ¹, Cowan CSM¹, Sandhu KV¹, Bastiaanssen TFS¹, Boehme M¹, Codagnone MG¹, Cussotto S¹, Fulling C¹, Golubeva AV¹, Guzzetta KE¹, Jaggar M¹, Long-Smith CM¹, Lyte JM¹, Martin JA¹, Molinero-Perez A¹, Moloney G¹, Morelli E¹, Morillas E¹, O'Connor R¹, Cruz-Pereira JS¹, Peterson VL¹, Rea K¹, Ritz NL¹, Sherwin E¹, Spichak S¹, Teichman EM¹, van de Wouw M¹, Ventura-Silva AP¹, Wallace-Fitzsimons SE¹, Hyland N¹, Clarke G¹, Dinan TG¹.

Author information

1

APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Ireland; Department of Anatomy and Neuroscience, University College Cork, Cork, Ireland; Department of Psychiatry and Neurobehavioural Science, University College Cork, Cork, Ireland; and Department of Physiology, University College Cork, Cork, Ireland.

Abstract

The importance of the gut-brain axis in maintaining homeostasis has long been appreciated. However, the past 15 yr have seen the emergence of the microbiota (the trillions of microorganisms within and on our bodies) as one of the key regulators of gut-brain function and has led to the appreciation of the importance of a distinct microbiota-gut-brain axis. This axis is gaining ever more traction in fields investigating the biological and physiological basis of psychiatric, neurodevelopmental, age-related, and neurodegenerative disorders. The microbiota and the brain communicate with each other via various routes including the immune system, tryptophan metabolism, the vagus nerve and the enteric nervous system, involving microbial metabolites such as short-chain fatty acids, branched chain amino acids, and peptidoglycans. Many factors can influence microbiota composition in early life, including infection, mode of birth delivery, use of antibiotic medications, the nature of nutritional provision, environmental stressors, and host genetics. At the other extreme of life, microbial diversity diminishes with aging. Stress, in particular, can significantly impact the microbiota-gut-brain axis at all stages of life. Much recent work has implicated the gut microbiota in many conditions including autism, anxiety, obesity, schizophrenia, Parkinson's disease, and Alzheimer's disease. Animal models have been paramount in linking the regulation of fundamental neural processes, such as neurogenesis and myelination, to microbiome activation of microglia. Moreover, translational human studies are ongoing and will greatly enhance the field. Future studies will focus on understanding the mechanisms underlying the microbiota-gut-brain axis and attempt to elucidate microbial-based intervention and therapeutic strategies for neuropsychiatric disorders.

PMID:31460832

DOI:10.1152/physrev.00018.2018

Microbiote, système immunitaire et "troubles du spectre de l'autisme" . Un modèle intégratif vers de nouvelles options de traitement

Aperçu: G.M.

Contexte

Le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) est une affection fortement associée à la prédisposition génétique et à l'agrégation familiale. Parmi les patients avec un diagnostic de TSA (dTSA), différents niveaux de sévérité des symptômes sont détectables, tandis que la présence de phénotypes autistes intermédiaires chez des parents proches des sujets avec un dTSA est également connue dans la littérature. Récemment, une attention croissante a été accordée aux facteurs environnementaux qui pourraient jouer un rôle dans la modulation de la relation entre le risque génomique et le développement et la gravité des TSA. Dans ce cadre, de plus en plus de preuves ont mis en évidence le rôle possible du microbiote intestinal et de l’inflammation dans la physiopathologie du développement neurologique. Le but de cet article est de passer en revue les résultats concernant le lien entre la dysbiose du microbiote , l’inflammation et les TSA.

METHODES:

des articles allant de 1990 à 2018 ont été identifiés dans les bases de données PUBMED et Google Scholar, avec les combinaisons de mots clés suivantes: microbiote, système immunitaire, inflammation, TSA, autisme, phénotype de l'autisme large, adulte.

RÉSULTATS:

des preuves récentes suggèrent que les altérations du microbiote, du système immunitaire et du développement neurologique pourraient être intimement liées et se former mutuellement au début de la vie. Cependant, les résultats des modèles animaux et des échantillons humains sont encore hétérogènes, alors que peu d'études ont été menées sur des patients adultes et sur des phénotypes intermédiaires de TSA.

CONCLUSION:

Une meilleure compréhension de ces voies, dans un cadre intégratif entre les systèmes central et périphérique, pourrait non seulement éclairer davantage la base neurale des symptômes de TSA, clarifiant la pathophysiologie cérébrale, mais également permettre de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ces troubles, encore si peu sensibles aux traitements disponibles.

Curr Med Chem. 2019 Mar 28. doi: 10.2174/0929867326666190328151539.

Microbiota, Immune System and Autism Spectrum Disorders. An Integrative Model towards Novel Treatment Options

Carpita B¹, Marazziti D¹, Palego L¹, Giannaccini G², Betti L¹, Dell'Osso L².

Author information

1

Department of Clinical and Experimental Medicine, Section of Psychiatry, University of Pisa. Italy.

2

Department of Pharmacy, University of Pisa. Italy.

Abstract

BACKGROUND:

Autism spectrum disorder (ASD) is a condition strongly associated with genetic predisposition and familial aggregation. Among ASD patients different levels of symptoms severity are detectable, while the presence of intermediate autism phenotypes in close relatives of ASD probands is also known in literature. Recently, increasing attention has been paid to environmental factors that might play a role in modulating the relationship between genomic risk and development and severity of ASD. Within this framework, an increasing body of evidence has stressed a possible role of both gut microbiota and inflammation in the pathophysiology of neurodevelopment. The aim of this paper is to review findings about the link between microbiota dysbiosis, inflammation and ASD.

METHODS:

articles ranging from 1990 to 2018 were identified on PUBMED and Google Scholar databases, with keyword combinations as: microbiota, immune system, inflammation, ASD, autism, broad autism phenotype, adult.

RESULTS:

recent evidence suggests that microbiota alterations, immune system and neurodevelopment may be deeply intertwined, shaping each other during early life. However, results from both animal models and human samples are still heterogeneous, while few studies focused on adult patients and ASD intermediate phenotypes.

CONCLUSION:

A better understanding of these pathways, within an integrative framework between central and peripheral systems, might not only shed more light on neural basis of ASD symptoms, clarifying brain pathophysiology, but it may also allow to develop new therapeutic strategies for these disorders, still poorly responsive to available treatments.

Copyright© Bentham Science Publishers; For any queries, please email at epub@benthamscience.net.

PMID:31448708

DOI:10.2174/0929867326666190328151539

Association entre le microbiote intestinal et les "troubles du spectre de l'autisme": revue systématique et méta-analyse

Aperçu: G.M.

Les "troubles du spectre de l'autisme" (TSA) se caractérisent par un comportement stéréotypé et des déficits de communication et d'interactions sociales. Le dysfonctionnement gastro-intestinal (GI) est une comorbidité associée aux TSA, impliquant un rôle potentiel du microbiote intestinal dans la physiopathologie du TSA GI. Plusieurs études récentes ont montré que les autistes hébergent un microbiote intestinal bactérien altéré. Dans certains cas, le remodelage du microbiote intestinal par administration d'antibiotiques et une thérapie de transfert du microbiote auraient permis de soulager les symptômes du TSA. Cependant, il y a peu de consensus sur des espèces bactériennes spécifiques qui sont modifiées de la même manière dans les études individuelles. 

Le but de cette étude est de résumer les données précédemment publiées et d'analyser l'altération de l'abondance relative des genres bactériens dans le microbiote intestinal chez les témoins et les personnes avec un diagnostic de TSA (dTSA)en utilisant une méta-analyse. 

Nous avons analysé neuf études, incluant 254 patients avec un dTSA, et avons trouvé que les enfants présentant un pourcentage moins élevé d'Akkermansia, Bacteroides, Bifidobacterium et Parabacteroides et un pourcentage plus élevé de Faecalibacterium dans la microflore totale détectée par rapport aux témoins. En revanche, les enfants avec un dTSA avaient une plus faible abondance d’Enterococcus, Escherichia coli, Bacteroides et Bifidobacterium et une plus grande abondance de Lactobacillus. 

Cette méta-analyse suggère une association entre les TSA et l'altération de la composition du microbiote et justifie des études de cohorte prospectives supplémentaires afin d'évaluer l'association de modifications bactériennes avec les symptômes de TSA, ce qui fournirait une preuve supplémentaire du traitement microbiologique précis des TSA.

Cliquer ICI pour consulter l'intégralité de l'article en anglais

Front Psychiatry. 2019 Jul 17;10:473. doi: 10.3389/fpsyt.2019.00473. eCollection 2019.

Association Between Gut Microbiota and Autism Spectrum Disorder: A Systematic Review and Meta-Analysis

Xu M¹, Xu X², Li J³, Li F^1,4.

Author information

1

Developmental and Behavioral Pediatric & Child Primary Care Department, Ministry of Education-Shanghai Key Laboratory of Children's Environmental Health, Xinhua Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, China.

2

Department of Pulmonology, Children's Hospital, Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou, China.

3

Department of Integrative Medicine on Pediatrics, Shanghai Children's Medical Center, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, China.

4

Shanghai Institute of Pediatric Research, Xinhua Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, China.

Abstract

Autism spectrum disorder (ASD) is characterized by stereotyped behavior and deficits in communication and social interactions. Gastrointestinal (GI) dysfunction is an ASD-associated comorbidity, implying a potential role of the gut microbiota in ASD GI pathophysiology. Several recent studies found that autistic individuals harbor an altered bacterial gut microbiota. In some cases, remodeling the gut microbiota by antibiotic administration and microbiota transfer therapy reportedly alleviated the symptoms of ASD. However, there is little consensus on specific bacterial species that are similarly altered across individual studies. The aim of this study is to summarize previously published data and analyze the alteration of the relative abundance of bacterial genera in the gut microbiota in controls and individuals with ASD using meta-analysis. We analyzed nine studies, including 254 patients with ASD, and found that children with ASD had lower percentages of Akkermansia, Bacteroides, Bifidobacterium, and Parabacteroides and a higher percentage of Faecalibacterium in the total detected microflora compared to controls. In contrast, children with ASD had lower abundance of Enterococcus, Escherichia coli, Bacteroides, and Bifidobacterium and higher abundance of Lactobacillus. This meta-analysis suggests an association between ASD and alteration of microbiota composition and warrants additional prospective cohort studies to evaluate the association of bacterial changes with ASD symptoms, which would provide further evidence for the precise microbiological treatment of ASD.

PMID:31404299

PMCID:PMC6673757

DOI: 10.3389/fpsyt.2019.00473

Effet de l'exposition intra-utérine aux antibiotiques sur les résultats chez l'enfant: méthodes et données de base de l'étude de cohorte sur l'exposition aux antibiotiques fœtaux (FAX)

Aperçu: G.M.

CONTEXTE:
L'utilisation généralisée d'antibiotiques antepartum et intrapartum a suscité des inquiétudes quant à la possible perturbation du microbiote intestinal de l'enfant et aux effets sur la maturation du microbiome du nourrisson au microbiome adulte. L’étude FAX (fœtale d’antibiothérapie fœtale) propose une cohorte pour examiner le lien entre l’exposition in utero aux antibiotiques et les effets indésirables sur l’enfance, y compris le poids corporel, les maladies atopiques et les "troubles du spectre de l'autisme" , et pour étudier le rôle d’autres facteurs potentiels d’atténuation ou de modération des risques d'effets indésirables.
OBJECTIF:
Le but de cet article était de décrire les méthodes, les caractéristiques de la cohorte et la rétention des nourrissons inclus dans la cohorte étudiée.
METHODES:
Pour cette étude de cohorte rétrospective, nous avons inclus les enfants nés dans les hôpitaux Kaiser Permanente Southern California (KPSC) entre le 1er janvier 2007 et le 31 décembre 2015, dans un délai de 22 à 44 semaines de gestation complètes avec la couverture d'assurance KPSC au cours de la première année de vie. La collecte des données de suivi a été réalisée au moyen de dossiers médicaux électroniques.
RÉSULTATS:
La cohorte étudiée comprenait 223 431 enfants, dont 65,7% (146 720/223 431) ont été exposés à des antibiotiques in utero: 19,0% (42 511/23 431) ont été exposés pendant la période antepartum, 30,0% (66 896/223 431) pendant la période intrapartum, et 16,7% (37 313/223 431) exposés pendant les périodes antepartum et intrapartum. Au cours de leur première année de vie, les enfants avaient une médiane de 5 mesures de poids et de taille; la fréquence des mesures de poids et de taille a été ramenée à une médiane de 3 pendant la deuxième année de vie et de 2 pour les 3 à 5 ans. La rétention des enfants pendant 5 ans dans le régime de santé était supérieure à 80%, la rétention la plus élevée étant observée chez les enfants hispaniques.
CONCLUSIONS:
Cette cohorte d'enfants offrira une occasion unique d'aborder des questions clés concernant les séquelles à long terme de l'exposition in utero à des antibiotiques à l'aide de données réelles. La rétention élevée et les visites médicales multiples dans le temps nous permettent de modéliser les trajectoires de l'indice de masse corporelle dans le temps.

Cliquer ICI pour accéder à l'intégralité de l'article en anglais

JMIR Res Protoc. 2019 Jul 30;8(7):e12065. doi: 10.2196/12065.

Effect of In-Utero Antibiotic Exposure on Childhood Outcomes: Methods and Baseline Data of the Fetal Antibiotic EXposure (FAX) Cohort Study

Koebnick C^#1, Tartof SY¹, Sidell MA¹, Rozema E¹, Chung J², Chiu VY¹, Taylor ZW³, Xiang AH¹, Getahun D¹.

Author information

1

Kaiser Permanente Southern California, Research and Evaluation, Pasadena, CA, United States.

2

Kaiser Permanente, Department of Research and Evalutaion, Pasadena, CA, United States.

3

Kaiser Permanente, Pediatrics, Los Angeles, CA, United States.

#

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Abstract

BACKGROUND:

The widespread use of antepartum and intrapartum antibiotics has raised concerns about the possible disruption of the child's gut microbiota and effects on the maturation from the infant to the adult microbiome. The Fetal Antibiotic EXposure (FAX) study provides a cohort to examine the association between in-utero exposure to antibiotics and adverse childhood outcomes including body weight, atopic diseases, and autism spectrum disorders and to investigate the role of other potential factors mitigating or moderating the risk for adverse outcomes.

OBJECTIVE:

The aim of this paper was to describe the methods, cohort characteristics, and retention of infants included in the study cohort.

METHODS:

For this retrospective cohort study, we included children born in Kaiser Permanente Southern California (KPSC) hospitals between January 1, 2007, and December 31, 2015, within 22 to 44 completed weeks of gestation with KPSC insurance coverage during the first year of life. Follow-up data collection was performed through electronic medical records.

RESULTS:

The study cohort was comprised 223,431 children of which 65.7% (146,720/223,431) were exposed to antibiotics in-utero: 19.0% (42,511/223,431) were exposed during the antepartum period, 30.0% (66,896/223,431) during the intrapartum period, and 16.7% (37,313/223,431) exposed during both the antepartum and intrapartum periods. During their first year of life, children had a median of 5 weight and height measurements; the frequency of weight and height measurements declined to a median of 3 in their second year of life and 2 for 3 to 5 years of age. The 5-year retention of children in the health plan was over 80% with the highest retention for Hispanic children.

CONCLUSIONS:

This cohort of children will provide a unique opportunity to address key questions regarding the long-term sequelae of in-utero exposure to antibiotics using real-world data. The high retention and multiple medical visits over time allow us to model the trajectories of body mass index over time.

INTERNATIONAL REGISTERED REPORT IDENTIFIER (IRRID):

DERR1-10.2196/12065.

©Corinna Koebnick, Sara Y Tartof, Margo A Sidell, Emily Rozema, Joanie Chung, Vicki Y Chiu, Zackary W Taylor, Anny H Xiang, Darios Getahun. Originally published in JMIR Research Protocols (http://www.researchprotocols.org), 30.07.2019.

PMID:31364604

DOI:10.2196/12065

Analyse fonctionnelle du microbiote intestinal et de l'immuno-inflammation chez les enfants avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

CONTEXTE ET OBJECTIFS:
Des preuves récentes impliquent un microbiote intestinal (GM) et des altérations immunitaires dans les troubles du spectre autistique (ASD). Nous évaluons les profils GM et les taux périphériques de molécules immunologiques, neuronales et bactériennes chez les enfants atteints de TSA et chez les témoins. L'alarme HMGB1  (Note de trad: Toute molécule libérée d'une cellule endommagée ou malade qui stimule une réponse immunitaire. Les protéines de choc thermique, l'interleukine-1a et les nucléosomes en sont des exemples) a été explorée en tant que biomarqueur non invasif pour surveiller les symptômes gastro-intestinaux.
MÉTHODES:
Trente enfants avec un diagnostic de TSA (dTSA) et 14 témoins ont été inclus dans l'étude. Une analyse métagénomique d’OGM a été effectuée chez 16 patients avec dTSA et 7 témoins. Le profil fonctionnel de GM a été évalué par analyse du terme GO. Les taux sanguins de l'IL-1β, du TNFα, du TGFβ, de l'IL-10, de l'INFγ, de l'IL-8, du lipopolysaccharide, de la neurotensine, du Sortilin1 et du rapport GSSG / GSH ont été analysés par ELISA chez tous les sujets. Les fèces de HMGB1 ont été analysées par Western blot.
RÉSULTATS:
Nous avons observé une diminution significative de la diversité bactérienne. De plus, 82 termes GO sont sous-représentés dans les TSA. Quatre d'entre elles indiquaient un catabolisme du 3,3-phénylpropionate et étaient imputables au groupe Escherichia coli (E. coli). Les taux sériques de TNFα, TGFβ, NT et SORT-1 ont augmenté chez les patients avec un dTSA. Les niveaux fécaux de HMGB1 étaient corrélés à la sévérité du signe GI chez les enfants avec un dTSA.
CONCLUSIONS:
Nous suggérons qu'une diminution d'E. Coli pourrait affecter le catabolisme du propionate dans les TSA. Nous rapportons l'apparition d'une inflammation périphérique chez les enfants avec un dTSA. Nous proposons le HMGB1 fécal comme biomarqueur non invasif pour détecter les symptômes gastro-intestinaux.

Dig Liver Dis. 2019 Jul 16. pii: S1590-8658(19)30663-2. doi: 10.1016/j.dld.2019.06.006.

Functional analysis of gut microbiota and immunoinflammation in children with autism spectrum disorders

Carissimi C¹, Laudadio I¹, Palone F², Fulci V¹, Cesi V³, Cardona F⁴, Alfonsi C⁴, Cucchiara S², Isoldi S², Stronati L⁵.

Author information

1

Department of Molecular Medicine, Sapienza University of Rome, Rome, Italy.

2

Department of Pediatrics, Pediatric Gastroenterology and Liver Unit, Sapienza University of Rome, Rome, Italy.

3

Division of Health Protection Technologies, Territorial and Production Systems Sustainability Department, ENEA, Santa Maria di Galeria, Rome, Italy.

4

Division of Child Neurology and Psychiatry, Department of Human Neurosciences, Sapienza University of Rome, Policlinico Umberto I Hospital, Rome, Italy.

5

Department of Molecular Medicine, Sapienza University of Rome, Rome, Italy. Electronic address: laura.stronati@uniroma1.it.

Abstract

BACKGROUND AND AIMS:

Recent evidence implicates gut microbiota (GM) and immune alterations in autism spectrum disorders (ASD). We assess GM profile and peripheral levels of immunological, neuronal and bacterial molecules in ASD children and controls. Alarmin HMGB1 was explored as a non-invasive biomarker to monitor gastrointestinal (GI) symptoms.

METHODS:

Thirty ASD children and 14 controls entered into the study. GM metagenomic analysis was performed for 16 ASD patients and 7 controls. GM functional profile was assessed by GO term analysis. Blood levels of IL-1β, TNFα, TGFβ, IL-10, INFγ, IL-8, lipopolysaccharide, Neurotensin, Sortilin1 and GSSG/GSH ratio were analyzed in all subjects by ELISA. Fecal HMGB1 was analyzed by Western blot.

RESULTS:

We observed a significant decrease in bacterial diversity. Furthermore, 82 GO terms underrepresented in ASD. Four of them pointed at 3,3 phenylpropionate catabolism and were imputable to Escherichia coli (E. coli) group. Serum levels of TNFα, TGFβ, NT, and SORT-1 increased in ASD patients. Fecal levels of HMGB1 correlated with GI sign severity in ASD children.

CONCLUSIONS:

We suggest that a decrease of E. coli might affect the propionate catabolism in ASD. We report occurrence of peripheral inflammation in ASD children. We propose fecal HMGB1 as a non-invasive biomarker to detect GI symptoms.

Copyright © 2019 Editrice Gastroenterologica Italiana S.r.l. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

KEYWORDS:

Autism spectrum disorders; Gut microbiota; HMGB1; Inflammation; Metagenomics

PMID:31320306

DOI: 10.1016/j.dld.2019.06.006

Corrélation entre microbiote intestinal et symptômes comportementaux chez les enfants avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme

Aperçu: G.M.

Étudier la composition du microbiote intestinal et sa corrélation avec la gravité des symptômes comportementaux chez les enfants avec un diagnostic de "troubles du spectre de l'autisme (dTSA).
MÉTHODES:
Au total, 30 enfants avec un dTSA ont été inclus dans le groupe TSA et 20 enfants sans TSA appariés en âge et en sexe ont été inclus dans le groupe témoin. Les données cliniques connexes ont été analysées. Les régions hypervariables V3-V4 du gène de l'ARNr 16S bactérien dans les échantillons de selles ont été séquencées. La sévérité des symptômes comportementaux chez les enfants avec un dTSA a été évaluée à l'aide de la liste de contrôle du comportement autistique. L'analyse de corrélation de Spearman a été utilisée pour étudier la corrélation entre le microbiote intestinal et la gravité des symptômes comportementaux chez les enfants avec un dTSA.
RÉSULTATS:
Il y avait une différence significative dans la composition du microbiote intestinal entre les deux groupes. Comparativement au groupe témoin sain, le groupe TSA a présenté des réductions significatives de l’indice de Shannon et de l’indice de Shannoneven (P <0,05), ainsi qu’une réduction significative du pourcentage de Firmicutes et une augmentation significative du pourcentage d’Acidobactéries dans les matières fécales (P < 0,05). Les bactéries dominantes du groupe TSA  étaient Megamonas, Megasphaera et Barnesiella, alors que dans le groupe témoin, les bactéries dominantes étaient Eubacterium_rectale_group, Ezakiella et Streptococcus. Chez les enfants avec dTSA, l'abondance de Megamonas était positivement corrélée aux scores de communication santé / physique / comportemental et langagier (p <0,05).
CONCLUSIONS

Le développement des TSA et la sévérité des symptômes comportementaux sont étroitement associés à la composition du microbiote intestinal.

Zhongguo Dang Dai Er Ke Za Zhi. 2019 Jul;21(7):663-669.

[Correlation between gut microbiota and behavior symptoms in children with autism spectrum disorder]

[Article in Chinese]

Zhao RH¹, Zheng PY, Liu SM, Tang YC, Li EY, Sun ZY, Jiang MM.

Author information

1

Department of Gastroenterology, Fifth Affiliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China. medp7123@126.com.

Abstract

OBJECTIVE:

To investigate the composition of gut microbiota and its correlation with the severity of behavior symptoms in children with autism spectrum disorder (ASD).

METHODS:

A total of 30 children with ASD were enrolled as the ASD group, and 20 healthy children matched for age and sex were enrolled as the healthy control group. Related clinical data were analyzed. The V3-V4 hypervariable regions of the bacterial 16S rRNA gene in fecal samples were sequenced. The severity of behavior symptoms in children with ASD was assessed using the autism behavior checklist. The Spearman's correlation analysis was used to investigate the correlation between gut microbiota and the severity of behavior symptoms in children with ASD.

RESULTS:

There was a significant difference in the composition of gut microbiota between the two groups. Compared with the healthy control group, the ASD group had significant reductions in Shannon index and Shannoneven index (P<0.05), as well as a significant reduction in the percentage of Firmicutes and a significant increase in the percentage of Acidobacteria in feces (P<0.05). In the ASD group, the dominant bacteria were Megamonas, Megasphaera, and Barnesiella, while in the healthy control group, the dominant bacteria were Eubacterium_rectale_group, Ezakiella, and Streptococcus. In the children with ASD, the abundance of Megamonas was positively correlated with the scores of health/physical/behavior and language communication (P<0.05).

CONCLUSIONS:

The development of ASD and the severity of behavior symptoms are closely associated with the composition of gut microbiota.

PMID: 31315765

L'exposition prénatale à des agressions environnementales et un risque accru de développer la schizophrénie et les "troubles du spectre de l'autisme": Focus sur les voies biologiques et les mécanismes épigénétiques

Aperçu: G.M.

Les troubles neurodéveloppementaux (DSN), la schizophrénie (SZ) et le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) sont considérés comme parmi les plus graves en termes de prévalence, de morbidité et d'impact sur la société. Des caractéristiques similaires et des symptômes qui se chevauchent ont été observés à plusieurs niveaux, suggérant des bases physiopathologiques communes. En effet, de récentes études d'association à l'échelle du génome (GWAS) et des données épidémiologiques rapportent des gènes de vulnérabilité et des déclencheurs environnementaux à travers les deux troubles.  

Dans cette revue, les auteurs discuteront des mécanismes biologiques possibles, y compris les neurotransmissions glutamatergiques et GABAergiques, les signaux inflammatoires et les systèmes liés au stress oxydatif, qui sont ciblés par des expositions environnementales défavorables et qui ont été associés au développement de SZ et du TSA.  

Les auteurs discuteront également du rôle émergent du microbiome intestinal en tant qu'interaction possible entre l'environnement, le système immunitaire et le développement du cerveau. Enfin,ils   décriront l'implication des mécanismes épigénétiques dans le maintien des effets durables des environnements défavorables au début de la vie. Cela nous permettra de mieux comprendre la physiopathologie de ces DSN et d'identifier de nouvelles cibles pour de futures stratégies de traitement.

Extraits ... conclusion

Dans cette revue, nous présentons une image complexe illustrant le rôle du stress prénatal et des infections prénatales comme principaux effets indésirables du neurodéveloppement qui augmentent la vulnérabilité de la SZ et des TSA en agissant sur plusieurs systèmes biologiques, dont la neurotransmission, l'inflammation et le stress oxydant. .Nous avons décrit, en détail, les altérations des mécanismes inflammatoires, à la fois en termes de cytokines périphériques et de chimiokines, de populations de cellules immunitaires et d'activation de la microglie, en se concentrant principalement sur les similitudes et les différences entre les deux troubles. Comme interconnecté avec le système immunitaire, nous avons également spéculé sur le rôle possible du microbiome intestinal dans l'interaction entre l'environnement, l'inflammation et le développement du cerveau.En rassemblant les données récentes acquises dans ce contexte, notre objectif était de mettre en évidence des points convergents d'agressions environnementales distinctes et des systèmes dérégulés qui pourraient fournir des cibles thérapeutiques et de recherche communes pour un large éventail de perturbations neurodéveloppementales.  

Parmi ceux-ci, le rôle du système immunitaire et du GMB dans la précipitation des anomalies neurodéveloppementales en réponse aux adversités de la vie précoce mérite un examen plus approfondi.  

De plus, les mécanismes épigénétiques sont également apparus comme un substrat biologique plausible à travers lequel les expositions environnementales prénatales peuvent perturber le développement normal du cerveau et induire des effets durables sur le fonctionnement et le comportement du cerveau; par conséquent, des efforts supplémentaires devraient être concentrés sur l'examen de ces mécanismes et de leur relation avec le milieu de la vie.  

Enfin, étant donné que différents systèmes biologiques jouent un rôle important dans la fonction cérébrale, de futures études ciblant ces médiateurs pourraient améliorer notre compréhension de la physiopathologie de la SZ et du TSA et faciliter l'identification de nouvelles cibles spécifiques pour de futures stratégies thérapeutiques. 

Neurosci Biobehav Rev. 2018 Jul 4. pii: S0149-7634(17)30972-7. doi: 10.1016/j.neubiorev.2018.07.001.

Prenatal exposure to environmental insults and enhanced risk of developing Schizophrenia and Autism Spectrum Disorder: Focus on biological pathways and epigenetic mechanisms

Cattane N¹, Richetto J², Cattaneoa A³.

Author information

1

Biological Psychiatry Unit, IRCCS Fatebenefratelli San Giovanni di Dio, via Pilastroni 4, Brescia, Italy.

2

Institute of Pharmacology and Toxicology, University of Zurich-Vetsuisse, Zurich, Switzerland.

3

Biological Psychiatry Unit, IRCCS Fatebenefratelli San Giovanni di Dio, via Pilastroni 4, Brescia, Italy; Stress, Psychiatry and Immunology Laboratory, Department of Psychological Medicine, Institute of Psychiatry, King's College London, London, 125 Coldharbour Lane, SE5 9NU, London, UK. Electronic address: annamaria.cattaneo@kcl.ac.uk.

Abstract

When considering neurodevelopmental disorders (NDDs), Schizophrenia (SZ) and Autism Spectrum Disorder (ASD) are considered to be among the most severe in term of prevalence, morbidity and impact on the society. Similar features and overlapping symptoms have been observed at multiple levels, suggesting common pathophysiological bases. Indeed, recent genome-wide association studies (GWAS) and epidemiological data report shared vulnerability genes and environmental triggers across the two disorders. In this review, we will discuss the possible biological mechanisms, including glutamatergic and GABAergic neurotransmissions, inflammatory signals and oxidative stress related systems, which are targeted by adverse environmental exposures and that have been associated with the development of SZ and ASD. We will also discuss the emerging role of the gut microbiome as possible interplay between environment, immune system and brain development. Finally, we will describe the involvement of epigenetic mechanisms in the maintenance of long-lasting effects of adverse environments early in life. This will allow us to better understand the pathophysiology of these NDDs, and also to identify novel targets for future treatment strategies.

KEYWORDS:

DNA methylation; autism; biological systems; brain development; epigenetics; inflammation; microbiota; neurodevelopmental disorders; prenatal infections; prenatal stress; schizophrenia

PMID:29981347

DOI:10.1016/j.neubiorev.2018.07.001

Cibler le microbiome intestinal: Une thérapie nouvelle et potentielle pour l'autisme

Aperçu: G.M.

Le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) est un trouble neurodéveloppemental sévère qui nuit à la capacité de l'enfant à communiquer et à interagir avec les autres. Les enfants avec un diagnostic de troubles neurodéveloppementaux, y compris les TSA, sont régulièrement affectés par des problèmes gastro-intestinaux et une dysbiose du microbiote intestinal. D'autre part, les humains vivent dans une association co-évolutionnaire avec beaucoup de micro-organismes qui résident sur les surfaces exposées et internes de notre corps. Le microbiome, qui se rapporte à la collecte de microbes et à leur matériel génétique, confère divers avantages physiologiques à l'hôte dans de nombreux aspects clés de la vie, tout en étant responsable de certaines maladies. Un grand nombre de publications précliniques indiquent que le microbiome intestinal joue un rôle important dans l'axe bidirectionnel de l'intestin et du cerveau qui communique entre l'intestin et le système nerveux central. De plus, l'accumulation de preuves suggère que le microbiome intestinal est impliqué dans la pathogenèse des TSA.  

La présente revue introduit l'évidence croissante suggérant le réseau d'interaction réciproque entre le microbiome, l'intestin et le cerveau. Il discute également les mécanismes possibles par lesquels le microbiome intestinal influe sur l'étiologie des TSA en modifiant l'axe intestin-cerveau.  

Plus important encore, il met en lumière les nouvelles découvertes concernant le ciblage du microbiome intestinal, y compris le traitement probiotique et la transplantation de microbiote fécal, en tant que thérapeutiques nouvelles et potentielles pour les  troubles TSA.

Life Sci. 2017 Dec 22. pii: S0024-3205(17)30665-3. doi: 10.1016/j.lfs.2017.12.027.

Targeting gut microbiome: A novel and potential therapy for autism

Yang Y¹, Tian J², Yang B³.

Author information

1

Graduate School of Biosphere Science, Hiroshima University, Higashi-Hiroshima 739-8528, Japan. Electronic address: yangyongshou88@yahoo.co.jp.

2

Department of Food Science and Nutrition, Zhejiang University, 866 Yuhangtang Road, Hangzhou, Zhejiang Province 310058, PR China.

3

Graduate School of Biosphere Science, Hiroshima University, Higashi-Hiroshima 739-8528, Japan.

Abstract

Autism spectrum disorder (ASD) is a severely neurodevelopmental disorder that impairs a child's ability to communicate and interact with others. Children with neurodevelopmental disorder, including ASD, are regularly affected by gastrointestinal problems and dysbiosis of gut microbiota. On the other hand, humans live in a co-evolutionary association with plenty of microorganisms that resident on the exposed and internal surfaces of our bodies. The microbiome, refers to the collection of microbes and their genetic material, confers a variety of physiologic benefits to the host in many key aspects of life as well as being responsible for some diseases. A large body of preclinical literature indicates that gut microbiome plays an important role in the bidirectional gut-brain axis that communicates between the gut and central nervous system. Moreover, accumulating evidences suggest that the gut microbiome is involved in the pathogenesis of ASD. The present review introduces the increasing evidence suggesting the reciprocal interaction network among microbiome, gut and brain. It also discusses the possible mechanisms by which gut microbiome influences the etiology of ASD via altering gut-brain axis. Most importantly, it highlights the new findings of targeting gut microbiome, including probiotic treatment and fecal microbiota transplant, as novel and potential therapeutics for ASD diseases.

PMID:29277311

DOI:10.1016/j.lfs.2017.12.027

Différences dans les métabolites microbiens fécaux et le microbiote des enfants avec un diagnostic de TSA

Aperçu: G.M.

Les preuves soutenant que les problèmes intestinaux sont liés aux symptômes de TSA ont été accumulées chez les humains et les modèles animaux de TSA. Les microbes intestinaux et leurs métabolites peuvent être liés non seulement à des problèmes gastro-intestinaux mais aussi à des symptômes de comportement de TSA. En dépit de cet intérêt important, la plupart des études antérieures ont porté principalement sur la structure microbienne, et les études sur les métabolites fécaux sont rares dans le contexte des TSA. Ainsi, l'équipe a cherché à détecter les métabolites fécaux qui peuvent être présents à des concentrations significativement différentes chez 21 enfants avec un diagnostic de TSA (dTSA) et chez 23 enfants neurotypiques et à étudier son lien possible avec le microbiome intestinal humain. Les chercheurs ont  examiné les profils des métabolites et les compositions microbiennes dans les échantillons fécaux.

Sur les 59 métabolites détectés, les concentrations d'isopropanol étaient significativement plus élevées dans les fèces des enfants avec dTSA après plusieurs tests de correction. Ils ont également observé des tendances similaires de métabolites fécaux dans des études antérieures; les enfants avec dTSA ont un p-crésol fécal plus élevé et des concentrations de GABA probablement plus faibles. De plus, l'analyse discriminante de Fisher (FDA) suggérant qu'un groupe de métabolites - caprate, nicotinate, glutamine, thymine et aspartate - pourrait fonctionner comme un biomarqueur modeste pour séparer les participants TSA du groupe neurotypique (78 % de sensibilité et 81% de spécificité). Conformément à une précédente étude de cohorte en Arizona, l'équipe a également confirmé la diminution de la diversité microbienne intestinale et la réduction de l'abondance relative de Prevotella copri chez les enfants avec dTSA. Après de multiples corrections, les chercheurs ont également appris que les abondances relatives de Feacalibacterium prausnitzii et d'Haemophilus parainfluenzae étaient plus faibles dans les fèces des enfants avec dTSA. Malgré une liste relativement courte de métabolites fécaux, les données de cette étude soutiennent que les enfants avec dTSA ont des profils de métabolites modifiés dans les fèces comparativement aux enfants neurotypiques et justifient une étude plus approfondie des métabolites dans les grandes cohortes.

Anaerobe. 2017 Dec 21. pii: S1075-9964(17)30230-5. doi: 10.1016/j.anaerobe.2017.12.007.

Differences in fecal microbial metabolites and microbiota of children with autism spectrum disorders

Kang DW¹, Ilhan ZE¹, Isern NG², Hoyt DW², Howsmon DP³, Shaffer M⁴, Lozupone CA⁵, Hahn J⁶, Adams JB⁷, Krajmalnik-Brown R⁸.

Author information

1

Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology, Arizona State University, Tempe, AZ 85287-5701, USA.

2

EMSL (Environmental Molecular Sciences Laboratory), Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA 99352, USA.

3

Department of Chemical and Biological Engineering, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA; Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA.

4

Department of Medicine, University of Colorado Denver, Anschutz Medical Campus, Aurora, CO 80045, USA; Computational Bioscience Program, University of Colorado Denver, Anschutz Medical Campus, Aurora, CO 80045, USA.

5

Department of Medicine, University of Colorado Denver, Anschutz Medical Campus, Aurora, CO 80045, USA.

6

Department of Chemical and Biological Engineering, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA; Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA; Department of Biomedical Engineering, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA.

7

School of Mechanical, Aerospace, Chemical, and Materials Engineering, Arizona State University, Tempe, AZ 85287, USA.

8

Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology, Arizona State University, Tempe, AZ 85287-5701, USA; School of Sustainable Engineering and the Built Environment, Arizona State University, 501 East Tyler Mall, Tempe, AZ 85287, USA. Electronic address: Dr.Rosy@asu.edu.

Abstract

Evidence supporting that gut problems are linked to ASD symptoms has been accumulating both in humans and animal models of ASD. Gut microbes and their metabolites may be linked not only to GI problems but also to ASD behavior symptoms. Despite this high interest, most previous studies have looked mainly at microbial structure, and studies on fecal metabolites are rare in the context of ASD. Thus, we aimed to detect fecal metabolites that may be present at significantly different concentrations between 21 children with ASD and 23 neurotypical children and to investigate its possible link to human gut microbiome. Using NMR spectroscopy and 16S rRNA gene amplicon sequencing, we examined metabolite profiles and microbial compositions in fecal samples, respectively. Of the 59 metabolites detected, isopropanol concentrations were significantly higher in feces of children with ASD after multiple testing corrections. We also observed similar trends of fecal metabolites to previous studies; children with ASD have higher fecal p-cresol and possibly lower GABA concentrations. In addition, Fisher Discriminant Analysis (FDA) with leave-out-validation suggested that a group of metabolites-caprate, nicotinate, glutamine, thymine, and aspartate-may potentially function as a modest biomarker to separate ASD participants from the neurotypical group (78% sensitivity and 81% specificity). Consistent with our previous Arizona cohort study, we also confirmed lower gut microbial diversity and reduced relative abundances of Prevotella copri in children with ASD. After multiple testing corrections, we also learned that relative abundances of Feacalibacterium prausnitzii and Haemophilus parainfluenzae were lower in feces of children with ASD. Despite a relatively short list of fecal metabolites, the data in this study support that children with ASD have altered metabolite profiles in feces when compared with neurotypical children and warrant further investigation of metabolites in larger cohorts.

PMID:29274915

DOI:10.1016/j.anaerobe.2017.12.007