Supplémentation en butyrate chez les enfants atteints de troubles du spectre autistique (TSA) et de troubles gastro-intestinaux fonctionnels (b(AUT)yrate)

Les TSA sont un groupe hétérogène de troubles neurodéveloppementaux aux étiologies multifactorielles complexes nécessitant des interventions personnalisées, opportunes et fondées sur des données probantes pour améliorer la vie des enfants et de leurs familles. Les comorbidités médicales sont courantes dans les TSA et incluent les FGID, qui sont des troubles résultant d'une combinaison de symptômes affectant la motilité, l'hypersensibilité et d'autres fonctions, qui ne sont pas causés par une origine anatomique ou organique. Les FGID sont souvent associés à des problèmes de sommeil et de comportement ayant un impact négatif sur le fonctionnement clinique des enfants atteints de TSA. Des agents pharmacologiques qui pourraient cibler les FGID chez les enfants atteints de TSA sont préconisés. Les altérations du système immunitaire, de l’épigénétique, du microbiome intestinal, du métabolisme mitochondrial et de l’axe intestin-cerveau ont été impliquées dans l’étiologie des TSA et des FGID et peuvent représenter des cibles d’intervention potentielles. Le terme postbiotiques peut être considéré comme un terme générique désignant tous les synonymes et termes associés aux composants de la fermentation microbienne, y compris de nombreux constituants différents tels que les acides gras à chaîne courte, les fractions cellulaires microbiennes, les protéines fonctionnelles, les polysaccharides extracellulaires, les lysats cellulaires, l'acide teichoïque, le peptidoglycane. -muropeptides dérivés et structures de type pili. Des données émergentes indiquent que les postbiotiques peuvent avoir des effets immunomodulateurs directs et cliniquement pertinents. Il existe des preuves de l’utilisation de postbiotiques chez des individus en bonne santé pour améliorer la santé globale et soulager les symptômes de diverses maladies. En particulier, le butyrate postbiotique, un acide gras à chaîne courte dérivé du microbiote intestinal, exerce une action protectrice contre les FGID et les TSA grâce à un large éventail d'activités impliquant le microbiote intestinal, le système immunitaire, les mécanismes épigénétiques et la fonction mitochondriale. Prises ensemble, ces données soutiennent fortement l’hypothèse selon laquelle une supplémentation orale en butyrate peut exercer une action thérapeutique contre les FGID et les symptômes comportementaux chez les enfants atteints de TSA. Le butyrate a été proposé pour le traitement des FGID, mais son effet prometteur sur les TSA est limité aux données précliniques. Le présent essai contrôlé randomisé multicentrique en double aveugle a été rigoureusement conçu pour étudier les effets thérapeutiques de la supplémentation orale en butyrate chez les enfants atteints de TSA (idiopathiques ou syndromiques) et de FGID. Conformément à la médecine de précision et à la conception et à l'amélioration du diagnostic, des traitements et du pronostic à l'aide de grands ensembles de données complexes, cette étude mettra en œuvre le calcul haute performance et l'intelligence artificielle dans des ensembles de données cliniques et biologiques multidimensionnels. La grande hétérogénéité des TSA, en termes d'étiologie et de présentation clinique, nécessite de mieux comprendre qui est le plus susceptible de répondre à quelles interventions, à quelle intensité et pendant quelle durée, afin de pouvoir les attribuer aux personnes les plus susceptibles d'en bénéficier tout en réduisant le coût du traitement au Service National de Santé. Ainsi, il est nécessaire d'identifier les médiateurs de la réponse au traitement et les modérateurs (facteurs qui prédisent une plus grande réactivité au traitement, y compris les facteurs qui influencent les réponses des individus à divers traitements), permettant aux cliniciens d'adapter plus soigneusement les interventions précoces. Dans ce but, les médiateurs et modérateurs impliqués dans l'effet de la supplémentation postbiotique sur les FGID seront explorés à travers le ML réalisé sur des variables cliniques et biologiques collectées dans la plateforme numérique Research Electronic Data Capture (REDCap). L'identification des modèles/profils de l'enfant répondant au traitement peut être importante pour évaluer le risque à un stade précoce et planifier un traitement individualisé et la prévention des TSA par la modulation du microbiote.

De plus en plus de preuves suggèrent que le microbiome intestinal est l’un des principaux modulateurs de la communication intestin-cerveau dans les cas de TSA. L’axe cerveau-intestin-microbiome est devenu un domaine d’investigation incontournable dans le domaine des TSA, en particulier chez les enfants. Des études antérieures ont suggéré la présence d'une altération de la structure et de la fonction du microbiome intestinal chez les enfants atteints de TSA ainsi que chez les FGID : diminution du rapport Bacteroidetes/Firmicutes (producteurs de butyrate bien connus) dans les échantillons fécaux d'enfants atteints de TSA et réduction significative de la production de butyrate par le microbiome intestinal. des enfants TSA.

Le butyrate est un inhibiteur d’histone désacétylase largement connu en raison de sa capacité à traverser la barrière hémato-encéphalique. Des recherches antérieures ont montré que le traitement au butyrate de sodium oral améliorait les déficits comportementaux chez les souris BTBR, l'un des modèles animaux les plus robustes de TSA. Les analyses de l'expression génique du cortex frontal ont révélé que les effets du butyrate sur le comportement étaient attribuables à une modulation positive des gènes impliqués dans l'équilibre excitateur/inhibiteur et l'activation neuronale. Plus précisément, le butyrate de sodium a régulé négativement les gènes marqueurs d’activation neuronale et a régulé positivement les gènes inhibiteurs des neurotransmetteurs. De plus, un essai en double aveugle chez des enfants de 3 à 8 ans atteints de TSA a été récemment mené pour évaluer l'effet de la supplémentation en L. Reuteri (6 mois) sur les déficits sociaux, les symptômes gastro-intestinaux (GI) et la réponse immunitaire. Des résultats non publiés ont montré que L. Reuteri augmentait de manière significative les scores des sous-domaines sociaux du système d'évaluation du comportement adaptatif et diminuait le score total de l'échelle de réactivité sociale et les symptômes gastro-intestinaux (GI) à 6 mois. Les résultats comportementaux basés sur la stratification du quotient intelligent (QI) ont également révélé l'efficacité de L. Reuteri sur les domaines sociaux et gastro-intestinaux chez les enfants TSA ayant un QI normal. Ces études mettent en évidence le rôle prometteur des probiotiques et des postbiotiques chez les enfants atteints de TSA.

Objectifs. Un essai contrôlé randomisé multicentrique, en double aveugle et séquentiel du butyrate par rapport au placebo sera réalisé chez 128 enfants atteints de TSA (taille estimée de l'échantillon) pour évaluer l'efficacité de la supplémentation postbiotique sur les troubles gastro-intestinaux fonctionnels chez les enfants atteints de TSA. Un objectif secondaire est de définir si et dans quelle mesure la supplémentation en butyrate pourrait influencer les symptômes comportementaux et principaux des TSA. Le troisième objectif est d'identifier les déterminants cliniques et/ou biologiques de la réponse des enfants TSA à la supplémentation postbiotique.

Matériels et méthodes. L'Azienda Ospedaliera Universitaria Federico II de Naples et l'hôpital Policlinico Tor Vergata inviteront les parents d'enfants atteints de TSA âgés de 3 à 6 ans à participer à l'étude. S'ils sont d'accord, des informations complètes sur le protocole seront fournies et un consentement éclairé écrit signé sera collecté. Le diagnostic, la gravité et le fonctionnement clinique des TSA seront définis selon les critères du Manuel diagnostique et statistique des troubles mentaux (DSM-5) et les tests de référence ; le diagnostic des FGID sera réalisé à l'aide du questionnaire Rome III Critères et du 6-GSI. Les habitudes alimentaires des enfants seront évaluées par le journal alimentaire de 3 jours. Les centres cliniques enverront des données sur l'âge, le sexe et le QI à l'Istituto Superiore di Sanità pour la procédure de randomisation centralisée dans la plateforme REDCap. Au départ (point temporel 0), les parents seront invités à l'Azienda Ospedaliera Universitaria Federico II de Naples et à l'hôpital Policlinico Tor Vergata pour une évaluation clinique complète comprenant un entretien anamnestique et l'administration de tests standardisés pour l'autisme et les symptômes gastro-intestinaux, le développement global et les comportements adaptatifs et comportementaux. fonctionnement. Des échantillons de sang et de matières fécales pour analyse génétique et métabolique seront collectés et une électroencéphalographie sera également réalisée.

Les parents recevront une supplémentation en butyrate ou placebo pendant 16 semaines (4 mois), selon le processus d'attribution. Le traitement sera numéroté selon le schéma de randomisation sans référence à l'affectation de groupe, connue uniquement du statisticien de l'Istituto Superiore di Sanità qui génère la liste. Le Service Central de Pharmacie de l'Hôpital Universitaire Federico II de Naples préparera les sachets et le contenu des traitements indiscernables (même couleur, odeur, goût). Les centres cliniques répéteront une évaluation complète à la fin de la période de supplémentation (Timepoint 1). Au Timepoint 2 (après 4 mois à la fin du Timepoint 1), les parents seront invités à remplir des questionnaires Timepoint 1 pour évaluer l'effet à long terme - consolidation - de la supplémentation. Pour éviter davantage d'inconfort aux enfants et aux familles, les prélèvements sanguins et fécaux ne seront pas collectés au point horaire 2.

Les déterminants de la réponse à la supplémentation en butyrate et les biomarqueurs qui différencient les répondeurs des non-répondeurs seront identifiés en mettant en œuvre le calcul haute performance et l'intelligence artificielle sur les ensembles de données cliniques et biologiques multidimensionnels collectés dans la plateforme numérique développée et gérée par l'Istituto Superiore di Sanità. En utilisant l'approche ML, un sous-ensemble de l'intelligence artificielle, l'Université Federico II de Naples analysera l'ensemble de données pour établir des relations sans modélisation prédéfinie. Le ML est une approche innovante pour fournir des prédictions robustes, surmontant les modèles statistiques descriptifs et prouvant un jumeau numérique pour les phénomènes considérés. Les facteurs cliniques, comportementaux, inflammatoires et immunologiques sont modifiés dans les TSA. Cependant, la grande variabilité de ces problèmes parmi les personnes atteintes de TSA fait qu’il est difficile de prédire qui est le plus susceptible de répondre à une intervention spécifique, à quelle intensité et pour quelle durée. À cet effet, les enquêteurs développeront un modèle probabiliste d'intégration de données multidomaines composé du microbiome intestinal, des biomarqueurs immunitaires et inflammatoires dans des échantillons de sang périphérique et de matières fécales, et des biomarqueurs cliniques/comportementaux utilisant le ML pour améliorer les traitements et prédire le pronostic des TSA. . Les variables cliniques et comportementales à inclure dans l'ensemble de données seront collectées via les tests/questionnaires décrits dans la conception expérimentale. Les variables du microbiome intestinal, immunitaires et inflammatoires seront recueillies sur des échantillons de sang et de matières fécales au départ (Timepoint 0) et à la fin de la supplémentation (Timepoint 1). La composition du microbiome intestinal sera caractérisée par une métagénomique ciblée. Les génomes des souches dominantes seront également reconstruits avec un pipeline standard récemment validé et comparés pour définir s'il existe une variation au niveau de la souche lors du traitement au butyrate. Les niveaux d'acides gras fécaux à chaîne courte (AGCC : acétate, propionate et butyrate) seront déterminés par chromatographe en phase gazeuse-spectrométrie de masse, comme décrit précédemment. Une composition modifiée du microbiome intestinal peut altérer la barrière intestinale, permettant potentiellement la translocation de bactéries et de leurs antigènes, toxines et métabolites et entraînant de multiples altérations de la production de cytokines, des populations de cellules immunitaires ainsi que des marqueurs d'activation cellulaire.

La randomisation et l'assignation secrète seront effectuées par l'Istituto Superiore di Sanità. La randomisation sera générée à l'aide de la procédure Ralloc dans STATA, gérée via la plateforme RECap après inscription et fournie aux cliniciens par l'Istituto Superiore di Sanità. Des procédures opératoires standard (SOP) spécifiques ont été définies pour garantir l'intégrité de l'étude et de l'essai. Un statisticien en aveugle analysera les données à l'aide de Stata 16.1.