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Fer et microbiote

 

On savait que la quantité de fer alimentaire influençait directement la composition du microbiote. Il est en effet bien compréhensible que la présence plus ou moins abondante d'un élément aussi important que le fer puisse influer sur le microbiote et ses métabolismes. On comprend subséquemment que la présence variable d'autres éléments également métaboliquement importants comme le magnésium, le calcium, le potassium, le zinc, etc., puisse également impacter l'équilibre du microbiote.

 Mais inversement, les effets du microbiote sur l'homéostasie du fer ont été peu étudiés. Ceci prend une importance particulière lorsque l'on sait que c'est l'entérocyte absorbant qui régule exclusivement les entrées du fer dans l'organisme, alors que la sortie du fer hors de l'organisme, elle, n'est pas régulée.

 On vient de publier un travail étudiant comment le microbiote lui-même pouvait modifier la perception du fer (septembre 2015).

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 Le fer alimentaire existe sous deux formes du point de vue de sa liaison : 

  • héminique (ou organique) lié à l'hémoglobine des hématies contenues dans les chairs rouges (viandes), à l'état de fer ferreux Fe2+,
  • non héminique (ou inorganique) à l'état de fer ferrique Fe3+.

 Il existe donc 2 voies d'absorption du fer, selon qu'il est lié à une protéine (l'hémoglobine), ou non.

  •  Le fer héminique Fe2+ est absorbé via un transporteur membranaire de l'hème, le HCP-1 (heme carrier protein 1), situé principalement au niveau du duodénum, mais aussi au niveau  du colon. Le fer héminique est relâché au cours de la dégradation de l'hème dans l'entérocyte (sous l'action de l'enzyme hème oxygénase 1)
  •  Le Fe3+ doit être réduit en Fe2+ pour pouvoir être absorbé ultérieurement. Pour cela, il existe une enzyme, la ferroréductase duodénale, située à l'apex des entérocytes absorbants : le cytochrome b duodénal (dCytb). Par la suite, ce fer Fe3+ réduit sous forme divalente Fe2+, est transporté vers l'intérieur de l'entérocyte par un transporteur membranaire de métaux, le DMT-1 (divalent metal transporter-1).

 L'absorption du fer héminique est beaucoup plus efficace que celle du fer non organique.

 Les 2 voies d'absorption aboutissent à la constitution du pool de fer de l'entérocyte. Ce pool de fer Fe2+ stimule la synthèse de la protéine de stockage cellulaire du fer, la ferritine. Ce fer stocké sera :

  • utilisé pour les besoins de la cellule elle-même,
  • éliminé de l'organisme par la desquamation épithéliale,
  • exporté à travers la partie basolatérale de la membrane entérocytaire vers le sang, via un transporteur appelé ferroportine. 

 La transferrine plasmatique va alors se charger du fer exporté afin de le véhiculer vers le foie. Un peu de fer sera alors stocké dans la ferritine hépatique, et le reste sera exporté dans le sang pour être distribué aux cellules des tissus de l'organisme.

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 C'est ici que ça devient intéressant : les taux de dCytb sont 8 fois plus élevés et les taux de DMT-1 sont 10 fois plus élevés dans le duodénum des souris axéniques (sans microbiote intestinal) que dans le duodénum des souris colonisées avec un microbiote murin habituel. On observe aussi que la ferroportine est 2 fois moins abondante chez les souris axéniques (avec donc une baisse de fer dans le sang).

 Le profil général de protéines relatives au fer du microbiote est similaire dans le colon et le duodénum. La colonisation microbienne ne modifie pas les paramètres systémiques comme la saturation de la transferrine, la ferritine plasmatique, et la teneur hépatique en fer.

 On a remarqué que les espèces microbiennes Bacteroïdetes thetaiotaomicron VPI-5482 et Faecalibacterium prausnitzii A2-165, ainsi qu'une souche de probiotique Streptococcus thermophilus LMD-9, induisaient la présence de plus de 12 fois de ferritine dans les cellules du colon. Il est évidemment très tentant (mais peut-être trop) d'en déduire  que la présence de probiotiques améliore l'absorption du fer !

 En effet, que peut signifier la présence accrue de ces protéines impliquées dans l'absorption du fer non héminique ? Le peu de fer dans l'organisme murin axénique fait fabriquer en retour un maximum de molécules impliquées dans son absorption, pour grapiller au mieux le moindre atome de fer luminal, tout en freinant sa sortie entérocytaire. Le tout favorise ainsi la synthèse de ferritine entérocytaire.

 Il est utile ici de se rappeler que le microbiote est incomparablement plus abondant dans le colon que dans le duodénum. Il semble à première vue que la présence de microbiote stimule l'absorption du fer non héminique hors du duodénum.

 Après recherches dans les bases de données, il semble qu'on ait pas encore étudié les taux de fer dans l’organisme après supplémentation en probiotiques.

 Mais le travail tout récemment publié montre que les cellules intestinales de souris axéniques sont appauvries en fer ; et qu'après colonisation microbienne, les entérocytes deviennent capables de stocker le fer. A elles ensuite de le distribuer dans l'organisme en l'exportant dans le sang, lié à la transferrine, via la ferroportine.

  Souvenons nous aussi des thérapeutiques à base de fer (style Fumafer...) que tout médecin connaît, prescrite devant un déficit en fer. Combien de fois cette thérapeutique a été inefficace...! et constipait le bougre qui l'avalait. Rappelons nous aussi que le fer ne peut être absorbé QUE par des entérocytes MATURES, c'est à dire porteurs des transporteurs membranaires, je veux dire qu'il faut l'absence d'inflammation intestinale pour que cela arrive. Tant d'enfants présentent des problèmes de digestion, de régurgitations, de naissance sous césarienne, d'antibiotiques suite aux épisodes ORL, etc., l'altération du microbiote ne serait-elle pas en cause, raisonnablement ? Il en est du fer comme des autres nutriments : si l'on a un turn-over de la muqueuse accéléré, les entéroblastes issus des cellules souches des cryptes ne peuvent atteindre la maturité... elles meurent avant...!

 Il est même assez paradoxal, dans cette étude, de voir des entérocytes de souris matures, alors qu'elles n'ont pas de microbiote, ce qui altère grandement l'épithélium...

 En tous cas, cette étude est la première à démontrer que la présence du microbiote est cruciale dans le métabolisme du fer. Comme toute étude, ce qui est intéressant, ce sont les questions qu'elle pose, et non pas les réponses !


The Faseb journal. The microbiota shifts the iron sensing of intestinal cells. 15 sept. 2015.

Deschemin JC, Noordine ML, Remot A, Willemetz A, Afif C, Canonne-Hergaux F, Langella P, Karim Z, Vaulont S, Thomas M, Nicolas G.