Vincenzo Di Marzo, qui s’apprête à occuper la nouvelle chaire d’excellence en recherche du Canada de l’Université Laval, s’est donné pour objectif de comprendre et de caractériser le microbiote intestinal.

Dans les sombres profondeurs de notre estomac, et quelque part à l’intérieur de nos intestins, vit un réseau de micro-organismes. Il s’agit du microbiote intestinal, plus couramment nommé « flore intestinale ». C’est un système important – le microbiote intestinal peut représenter jusqu’à 3 p. 100 de la masse corporelle d’un individu – qui a sans doute en partie coévolué avec l’humain au fil des millénaires.

Ces micro-organismes, pour la plupart des bactéries, des archées et des champignons, vivent habituellement en symbiose avec le corps. Ils aident à métaboliser la nourriture, à assimiler les nutriments essentiels et à tenir les agents pathogènes à l’écart. Toutefois, s’ils sont perturbés, ces micro-organismes peuvent causer des troubles de santé importants, notamment le diabète, l’obésité et, ultérieurement, des troubles cardiovasculaires. Du moins, c’est ce que nous croyons. À vrai dire, personne ne sait exactement comment ils fonctionnent ni quel rôle ils jouent. Cela, par contre, est peut-être sur le point de changer.

Vincenzo Di Marzo, spécialiste renommée de la chimie biomoléculaire, vient d’être nommé titulaire de la Chaire d’excellence en recherche du Canada sur l’axe microbiome-endocannabinoïdome dans la santé métabolique et, à l’été 2017, il deviendra le quatrième titulaire d’une chaire d’excellence en recherche du Canada de l’Université Laval.

Au cours des sept années où il sera titulaire de cette chaire, M. Di Marzo entend relever un défi fascinant et exigeant : comprendre les effets qu’ont les signaux environnementaux sur le microbiote intestinal – et, par conséquent, sur la santé – à l’échelle cellulaire et moléculaire.

Il compte ensuite élaborer de nouvelles stratégies permettant de rétablir la bonne santé du microbiote. Une des façons d’y parvenir sera de tirer parti des composés dérivés d’aliments qui peuvent exercer une influence positive sur l’action bénéfique que produisent les microbes intestinaux grâce à leurs propres substances chimiques. Cela peut se faire, selon lui.

« Nous en savons déjà beaucoup sur le microbiote intestinal », explique M. Di Marzo. « Sa composition est connue – il s’agit principalement de bactéries, de virus et de levures. Nous savons que certains de ces éléments sont bénéfiques pour le corps humain, et d’autres, moins. Nous savons également que, si nous modifions la composition relative du microbiote intestinal d’une personne, cela entraînera des conséquences sur sa physiologie (c.-à-d. ses organes ou systèmes). Il existe en effet des liens étroits entre une telle modification et les maladies inflammatoires de l’intestin et autres troubles intestinaux, l’obésité, les troubles métaboliques et cardiovasculaires, et même le cancer. »

Pourquoi en est-il ainsi?

« C’est ce que j’espère découvrir », poursuit-il. « Je veux examiner le microbiote à l’échelle moléculaire. Je veux voir comment il communique avec le corps humain. Nous savons que le microbiote intestinal est composé de “bonnes” et de “mauvaises” bactéries, et que celles-ci cohabitent généralement en équilibre. Les intestins jouent un rôle clé dans diverses fonctions physiologiques, dont le métabolisme et le système immunitaire. Toutefois, la rupture de l’équilibre du microbiote provoque un phénomène appelé “dysbiose”, qui n’est pas sans conséquence pour l’organisme. »

Cette perturbation peut être causée par des agresseurs environnementaux tels que la chaleur, le froid, les médicaments, la pollution et, surtout, les bonnes et les mauvaises habitudes alimentaires. Les antibiotiques, bien entendu, nuisent également au microbiote, car ils peuvent réduire la concentration de « bonnes » bactéries dans le tractus gastro-intestinal et permettre la prolifération des « mauvaises » bactéries, comme la C. difficile. Heureusement, il est également possible d’agir sur le microbiote intestinal de façon positive : un des traitements qui réussit à contrer la C. difficile est la transplantation fécale, qui consiste à prélever un extrait de selles d’une personne en santé et à le transférer à une personne malade. Cette intervention permet de recoloniser le microbiote du receveur avec divers micro-organismes qui éliminent la C. difficile par exclusion compétitive.

« Je veux savoir pourquoi ce phénomène se produit, comment il améliore la situation, dit M. Di Marzo. Y a-t-il quelque chose dans le microbiote qui nous permet de nous sentir mieux, quelque chose qui entraîne ce genre d’effets thérapeutiques? Si c’est le cas, pouvons-nous mettre au point des moyens plus agréables que la transplantation fécale? Est-il possible de concevoir des applications thérapeutiques adéquates pour remédier à ce problème et à d’autres pathologies? »

« Je crois qu’il y a tellement de possibilités. J’estime que ce n’est même pas encore la pointe de l’iceberg », ajoute-t-il.

L’un des principaux axes des recherches qu’il mènera à l’Université Laval portera sur le rôle du microbiote dans l’obésité et les troubles liés au métabolisme. Le moment est propice : les plus récentes statistiques de l’Organisation mondiale de la santé révèlent que, dans le monde entier, plus de 1,9 milliard d’adultes ont un surplus de poids et, de ce nombre, 600 millions sont obèses. En outre, en mai 2016, la société savante United European Gastroenterology a publié un rapport qui montre qu’en Europe, un enfant de 6 à 9 ans sur trois est soit en surpoids, soit obèse.

« Il existe un besoin criant pour ce type de recherche », constate M. Di Marzo. « L’un des principaux aspects que je vais étudier est le lien entre le microbiote intestinal et le système endocannabinoïde. Il s’agit d’un système de signalisation chimique ancien qui, lorsqu’il est stimulé par le manque de nourriture, nous fait manger davantage et accumuler des graisses. Il joue un rôle déterminant dans le contrôle et la gestion du métabolisme énergétique : il intervient dans tous les aspects de l’homéostasie énergétique et, à l’instar du microbiote, son activité est modulée par les facteurs de stress et les habitudes alimentaires. »

Les premiers liens importants entre les endocannabinoïdes – et même certains membres de la grande famille de signaux chimiques connexes qui forment l’« endocannabinoïdome » – ont déjà été établis.

« Je crois que les mêmes agresseurs environnementaux influent à la fois sur le microbiote et sur l’endocannabinoïdome, et que les perturbations de l’un des systèmes se répercutent sur l’autre, avec une incidence sur les troubles métaboliques et les troubles connexes. Si nous parvenons à comprendre cette interférence du point de vue moléculaire, nous disposerons du fondement nécessaire pour mettre au point de nouvelles armes qui permettront de nous attaquer à la dysbiose et, par conséquent, à ses conséquences cardiométaboliques », dit M. Di Marzo.

Les avantages socioéconomiques de cette recherche sont clairs. L’obésité contribue à la prévalence accrue des maladies cardiovasculaires, du diabète, de l’hypertension, des accidents vasculaires cérébraux, de l’embolie pulmonaire, de l’ostéoarthrite et de certains cancers. En 2015, Statistique Canada estimait que 3,5 millions de Canadiens étaient atteints de diabète de type 2, une maladie métabolique liée à l’obésité qui coûte plus de 14 milliards de dollars au pays.

« Je ne pouvais pas laisser passer l’occasion de venir à l’Université Laval, poursuit M. Di Marzo. Je travaillerai avec la Faculté de médecine et la Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation et avec deux de leurs centres de recherche les plus connus (soit, respectivement, l’Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec et l’Institut sur la nutrition et les aliments fonctionnels) en vue d’élaborer des stratégies nutritionnelles et médicales de lutte contre l’obésité. Tout cela dans un contexte où la présence de trois autres chaires d’excellence en recherche du Canada offre une occasion de collaboration pluridisciplinaire. »

Par ailleurs, la création d’une unité mixte de recherche internationale réunissant l’Université Laval et le Conseil national de recherches de l’Italie fournira les installations et l’expertise nécessaires en chimie structurale et en technologies novatrices d’administration des médicaments. « Toutefois, il nous faut d’abord bien comprendre le fonctionnement et le rôle du microbiote », dit M. Di Marzo.

« Par le passé, mes travaux de recherche ont contribué à la mise au point de nouveaux traitements faisant appel à un produit naturel controversé (le cannabis), ce qui a mené à la création de termes comme “endocannabinoïde” et “endocannabinoïdome”. J’espère pouvoir me servir de cette expérience pour élaborer d’autres traitements à partir d’une source complètement différente et difficile à manipuler : le microbiote intestinal. Qui sait où cela pourrait nous mener? », conclut-il.