Fermentation des fibres par le microbiote et production d'acides gras à chaîne courte

Lorsque les fibres alimentaires fermentescibles et les glucides résistants atteignent le gros intestin, les bactéries anaérobies intestinales les dégradent et produisent des acides gras à chaîne courte, principalement l'acétate, le propionate et le butyrate, ainsi que des gaz. Cette fermentation microbienne constitue le lien biochimique central entre les glucides non digestibles et la physiologie de l'hôte.

Definition

La fermentation des fibres par le microbiote est le catabolisme anaérobie des glucides non digestibles par les bactéries coliques, produisant des acides gras à chaîne courte (acides organiques de deux à six carbones, principalement l'acétate, le propionate et le butyrate) ainsi que des gaz tels que l'hydrogène, le dioxyde de carbone et le méthane.

Scope

Le sujet aborde la manière dont le microbiote colique fermente les glucides non digestibles, les principaux acides gras à chaîne courte produits et leurs proportions molaires approximatives, le devenir métabolique de ces acides dans les colonocytes et le foie, et les conséquences d'une faible disponibilité en fibres pour la communauté microbienne et la barrière de mucus. Il s'agit d'une vue d'ensemble mécanistique en biochimie nutritionnelle, et non d'une recommandation clinique.

Core questions

• Comment les bactéries coliques fermentent-elles les fibres, et quels acides gras à chaîne courte en résultent ?
• Quels sont les destins métaboliques et les rôles de signalisation de l'acétate, du propionate et du butyrate ?
• Qu'advient-il du microbiote et de la barrière de mucus lorsque les fibres fermentescibles sont rares ?

Key concepts

• Fermentation anaérobie
• Acétate, propionate, butyrate
• Alimentation croisée (cross-feeding) entre microbes
• Le butyrate comme carburant des colonocytes
• Récepteurs des AGCC (FFAR2/FFAR3)
• Microbiote dégradant le mucus

Mechanisms

Les anaérobies saccharolytiques hydrolysent les glucides non digestibles en monosaccharides et les fermentent via des voies glycolytiques et apparentées en acides gras à chaîne courte, généralement dans un rapport acétate-propionate-butyrate de l'ordre de 60:20:20, avec une alimentation croisée (cross-feeding) entre les espèces reliant les dégradeurs primaires aux producteurs de butyrate. Le butyrate est le substrat énergétique préféré des colonocytes, l'acétate et le propionate sont absorbés et atteignent le foie et la périphérie, et les acides gras à chaîne courte agissent également comme molécules de signalisation au niveau des récepteurs des acides gras libres, influençant la libération d'hormones intestinales et le métabolisme de l'hôte. Lorsque les fibres fermentescibles sont limitées, certaines parties du microbiote se tournent vers la dégradation des glycoprotéines du mucus de l'hôte, ce qui peut éroder la barrière de mucus colique dans les modèles expérimentaux.

Clinical relevance

Les acides gras à chaîne courte sont au centre des recherches sur la relation entre l'alimentation, le microbiome et la santé métabolique et intestinale, et la voie de fermentation explique pourquoi les fibres fermentescibles sont physiologiquement actives. Cette entrée résume les mécanismes et les résultats expérimentaux à titre de référence et ne fournit pas de recommandations diététiques ou thérapeutiques individuelles.

Evidence & guidelines

Une grande partie de la compréhension mécanistique provient de systèmes de fermentation in vitro et de modèles animaux, avec des preuves humaines issues d'études d'alimentation contrôlée et d'études observationnelles ; des revues mettent en garde sur le fait que la traduction des mécanismes des acides gras à chaîne courte en résultats de santé demeure un domaine de recherche actif.

History

La compréhension que le côlon est un organe fermentaire produisant des acides gras à chaîne courte absorbables s'est développée au cours de la seconde moitié du XXe siècle, remodelant la vision des fibres, passant d'une masse inerte à un substrat actif pour un écosystème microbien métaboliquement important. Des travaux ultérieurs ont lié la privation de fibres à la dégradation de la couche de mucus et à la susceptibilité aux pathogènes dans des modèles contrôlés.

Debates

Dans quelle mesure les acides gras à chaîne courte influencent-ils directement les résultats métaboliques de l'hôte ?

Les acides gras à chaîne courte signalent via des récepteurs spécifiques et servent de substrats énergétiques, mais la mesure dans laquelle leur production explique les bénéfices métaboliques des fibres chez l'homme, par rapport à d'autres effets des régimes riches en fibres, reste débattue.

Key figures

• Gijs den Besten
• Emanuel Canfora
• Mahesh Desai
• Eric Martens

Seminal works

• den-besten-2013
• canfora-2015
• desai-2016

Frequently asked questions

Quels acides gras à chaîne courte la fermentation des fibres produit-elle ?

Principalement l'acétate, le propionate et le butyrate, généralement dans un rapport molaire d'environ 60:20:20, ainsi que des gaz tels que l'hydrogène et le dioxyde de carbone.

Pourquoi le butyrate est-il considéré comme particulièrement important ?

Le butyrate est la source d'énergie préférée des cellules qui tapissent le côlon (les colonocytes) et est étudié pour ses rôles dans le maintien de la barrière intestinale et la régulation de la fonction cellulaire locale.