Explorer la relation entre le microbiome intestinal, les niveaux de forme physique et les réponses métaboliques à l'exercice (EXOMIC)

Le microbiote intestinal est l'ensemble des micro-organismes, y compris les bactéries, les archées et les eucaryotes microscopiques, qui vivent dans le tube digestif de l'homme ou des mammifères. Tous ces micro-organismes vivent en homéostasie dans le tractus gastro-intestinal et offrent une variété d'avantages au système immunitaire de l'hôte et au métabolisme énergétique dans un état appelé eubiose. Au contraire, un état de dysbiose survient lorsque la diversité des bactéries commensales est réduite notamment dans certaines maladies chroniques dont l'obésité, le cancer ou les maladies gastro-intestinales. Au cours de la dernière décennie, des études substantielles ont mis en évidence qu'un lien existe entre la composition du microbiote intestinal et la performance sportive. L'équipe de recherche a notamment identifié un lien direct entre le microbiote intestinal et le muscle squelettique, un organe clé de la performance sportive (Nay et al. 2019). À l'aide de modèles de rongeurs, ils ont observé que 1) les performances d'endurance étaient réduites chez les souris dont le microbiome intestinal avait été détruit expérimentalement (Nay et al. 2019), et 2) la réduction des performances d'endurance était due à des niveaux inférieurs de glycogène musculaire, un substrat énergétique clé pour l'endurance musculaire.

Des recherches complémentaires ont été menées chez l'homme pour caractériser l'impact de l'activité physique sur la composition et la fonction du microbiote intestinal. Une étude menée sur une large cohorte américaine de 1500 individus a ainsi mis en évidence que la diversité du microbiote intestinal était beaucoup plus importante chez les individus pratiquant une activité physique régulière (3-5 fois/semaine ou plus) par rapport aux personnes physiquement inactives. Les quelques études menées chez des sportifs de haut niveau vont dans le sens de ces résultats. En effet, il a été démontré que les joueurs de rugby irlandais internationaux présentaient une diversité microbienne nettement plus élevée que les populations inactives et sédentaires associée à une production plus élevée d'acides gras à chaîne courte (AGCC), certains substrats énergétiques clés produits par les bactéries commensales (Clarke et al. 2014 ; Barton et al. 2018). A l'inverse, lorsque les personnes sont complètement déconditionnées physiquement comme les astronautes en microgravité ou les patients alités, une nette modification de la composition du microbiote intestinal se produit dans le tractus gastro-intestinal (Voorhies et al. 2019). De telles différences entre sportifs de haut niveau, individus inactifs ou extrêmement inactifs ne s'expliquent pas uniquement par le mode de vie, notamment l'alimentation. En effet, des études longitudinales ont clairement montré qu'une période d'entraînement de plusieurs semaines peut augmenter la diversité microbienne intestinale chez l'homme suggérant une capacité accrue du microbiote intestinal à extraire l'énergie des aliments, en particulier des fibres alimentaires (Allen et al. 2018). Au total, ces données soutiennent que le microbiote intestinal pourrait s'adapter aux besoins énergétiques de l'organisme, vraiment plus élevés chez les sportifs de haut niveau ou considérablement plus bas chez les individus extrêmement inactifs (ex. astronautes ou patients alités). Ces données suggèrent également que le microbiote intestinal pourrait informer ponctuellement de l'état métabolique de l'organisme d'un individu.

Dans ce contexte, cette étude clinique vise à caractériser le métagénome bactérien du microbiote intestinal à partir de populations situées dans un continuum allant des personnes sédentaires aux sportifs de haut niveau ayant une forte (i.e. joueurs de football), même des besoins énergétiques très élevés (c'est-à-dire cyclistes). La finalité de ce projet est donc de déterminer s'il existe un profil bactérien permettant de caractériser, voire de prédire, le métabolisme énergétique d'un athlète et donc la probabilité d'être performant en compétition.

À cette fin, nous évaluerons les réponses métaboliques à l'exercice de différentes populations sportives (c. cyclistes et footballeurs d'élite) et inactifs des populations modérément actives. Tous les volontaires (n=50) effectueront 3 visites dans le laboratoire M2S : 1) une visite d'inclusion comprenant des mesures anthropométriques, des enquêtes d'activité physique et alimentaire, et après laquelle le volontaire repartira du laboratoire avec un kit Nahibu permettant de nous envoyer un échantillon fécal dans les 7 jours suivants, 2) une deuxième visite pour effectuer le test de cyclisme incrémental, 3) une dernière visite pour effectuer des mesures métaboliques à jeun en basal et lors d'exercices sous-maximaux. Les paramètres métaboliques mesurés lors de ces tests (ex. VO2max, puissance aux seuils aérobie et anaérobie, oxydation maximale des glucides et des lipides) seront ensuite mis en relation avec les données métagénomiques shotgun obtenues dans les échantillons fécaux.