La dégradation des glucides complexes et autres macromolécules par les bactéries intestinales humaines génère des métabolites que les microbes voisins utilisent pour la respiration anaérobie. Cependant, il reste à déterminer si le partage métabolique d'autres composés alimentaires dans l'intestin peut alimenter des réactions d'oxydoréduction productrices d'énergie.
Le 4 août 2025, des chercheurs de l'Université de Yale ont publié une étude intitulée « Metabolic cross-feeding of a dietary antioxidant enhances anaerobic energy metabolism by human gut bacteria » dans Cell Host & Microbe, un sous-journal de Cell.
L'étude a révélé que le partage métabolique de l'ergothionéine, un antioxydant alimentaire, améliore le métabolisme énergétique anaérobie chez les bactéries intestinales humaines.
Dans cette étude révolutionnaire, l'équipe de recherche a démontré que les bactéries intestinales de différents phylums échangent un antioxydant alimentaire commun en conditions anaérobies pour produire de l'énergie. La bactérie symbiotique Clostridium symbiosum code une enzyme ergothionéinase qui convertitergothioneine(un antioxydant dérivé des champignons) en thiourocanic acid (TUA), un accepteur d'électrons. La bactérie dégradant le xylane, Bacteroides xylanisolvens, réduit ensuite le TUA, améliorant significativement sa synthèse d'ATP et favorisant la croissance bactérienne. De plus, le TUA est sélectivement produit et consommé par des communautés microbiennes fécales humaines spécifiques.
Conformément aux associations récemment découvertes entre l'homéostasie intestinale de l'ergothionéine et le cancer colorectal, les gènes de l'ergothionéinase se sont révélés significativement enrichis dans les métagénomes fécaux de patients atteints de cancer colorectal.
Ces résultats collectifs révèlent comment le partage métabolique de nutriments antioxydants symbiotiques améliore le métabolisme énergétique microbien, expliquant potentiellement les différences interindividuelles dans le risque de maladie. Plus précisément :
L'ergothionéinase de C. symbiosum transforme l'ergothionéine alimentaire en TUA;
B. xylanisolvens utilise le TUA comme accepteur d'électrons, augmentant la production d'ATP de 2,3 fois par rapport aux témoins;
La dynamique du TUA montre des schémas de production/consommation sélectifs dans les microbiomes humains.
Notamment, l'axe métabolique ergothionéine-TUA était particulièrement actif chez les patients atteints de CCR, avec une abondance du gène de l'ergothionéinase corrélée à la progression de la maladie (p<0,01). Ce mécanisme de partage métabolique basé sur l'oxydoréduction pourrait représenter un nouveau lien entre les antioxydants alimentaires, l'écologie microbienne intestinale et la susceptibilité au cancer.
Clostridium symbiosum métabolise l'ergothionéine (EGT) en thiourocanic acid (TUA);
Le TUA peut être utilisé par Bacteroides xylanisolvens pour améliorer sa croissance anaérobie et sa synthèse d'ATP;
Les communautés microbiennes fécales humaines peuvent convertir l'EGT en TUA réduit par le biais du partage métabolique;
Les gènes responsables de la production de TUA sont enrichis dans les métagénomes fécaux des patients atteints de cancer colorectal.
Dans l'ensemble, ces résultats démontrent que le partage symbiotique de nutriments antioxydants améliore le métabolisme énergétique microbien – un mécanisme qui pourrait expliquer la variabilité interindividuelle de la susceptibilité au risque de maladie.
Paper link: https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(25)00280-X
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