Utforske forholdet mellom tarmmikrobiomet, fysiske kondisjonsnivåer og metabolske reaksjoner på trening (EXOMIC)

Tarmmikrobiota er alle mikroorganismer inkludert bakterier, archaea og mikroskopiske eukaryoter som lever i fordøyelseskanalene til mennesker eller pattedyr. Alle disse mikroorganismene lever i homeostase i mage-tarmkanalen og gir en rekke fordeler til vertens immunsystem og energimetabolisme i en tilstand som kalles eubiose. Tvert imot oppstår en tilstand av dysbiose når mangfoldet av kommensale bakterier reduseres, spesielt i noen kroniske sykdommer inkludert fedme, kreft eller gastrointestinale sykdommer. I løpet av det siste tiåret har betydelige studier fremhevet at det eksisterer en sammenheng mellom sammensetning av tarmmikrobiota og sportsytelse. Forskningsteamet identifiserte spesielt en direkte kobling mellom tarmmikrobiota og skjelettmuskulatur, et nøkkelorgan i sportsprestasjoner (Nay et al. 2019). Ved å bruke gnagermodeller observerte de at 1) utholdenhetsytelsen ble redusert hos mus der tarmmikrobiomet var blitt eksperimentelt ødelagt (Nay et al. 2019), og 2) reduksjonen i utholdenhetsytelsen skyldtes lavere muskelglykogennivåer, en viktig energisubstrat for muskelutholdenhet.

Komplementære undersøkelser har blitt utført på mennesker for å karakterisere effekten av fysisk aktivitet på tarmmikrobiotasammensetning og funksjon. En studie utført i en stor amerikansk kohort på 1500 individer har således fremhevet at mangfoldet av tarmmikrobiota var mye viktigere hos individer som utførte regelmessig fysisk aktivitet (3-5 ganger/uke eller mer) sammenlignet med fysisk inaktive personer. De få studiene utført på toppidrettsutøvere er i samsvar med disse resultatene. Det er faktisk påvist at internasjonale irske rugbyspillere viste et klart høyere mikrobielt mangfold enn inaktive og stillesittende populasjoner assosiert med høyere produksjon av kortkjedede fettsyrer (SCFA), noen viktige energisubstrater produsert av kommensale bakterier (Clarke et al. 2014) ; Barton et al. 2018). Motsatt, når mennesker er fullstendig fysisk dekondisjonerte som astronauter under mikrogravitasjon eller sengeliggende pasienter, oppstår en tydelig modifikasjon av tarmmikrobiotasammensetningen i mage-tarmkanalen (Voorhies og al. 2019). Slike forskjeller mellom toppidrettsutøvere, inaktive eller ekstremt inaktive individer kan ikke bare forklares med livsstil, spesielt kosthold. Faktisk har longitudinelle studier klart vist at en treningsperiode på flere uker kan øke det mikrobielle mangfoldet i tarmen hos mennesker, noe som tyder på en økt kapasitet til tarmmikrobiota til å trekke ut energi fra mat, spesielt fra kostfiber (Allen et al. 2018). Til sammen støtter disse dataene at tarmmikrobiotaen kan tilpasse seg energibehovet til kroppen, virkelig høyere hos toppidrettsutøvere eller betydelig lavere hos ekstremt inaktive individer (f.eks. astronauter eller sengeliggende pasienter). Disse dataene tyder også på at tarmmikrobiota kan presist informere om kroppens metabolske tilstand til et individ.

I denne sammenhengen har denne kliniske studien som mål å karakterisere det bakterielle metagenomet til tarmmikrobiota fra populasjoner lokalisert i et kontinuum fra stillesittende mennesker til toppidrettsutøvere med høy (dvs. fotballspillere), selv svært høye energibehov (dvs. syklister). Sluttligheten av dette prosjektet er derfor å avgjøre om det eksisterer en bakterieprofil som gjør det mulig å karakterisere, til og med forutsi, energimetabolismen til en idrettsutøver og dermed sannsynligheten for å prestere i konkurranse.

For dette formålet vil vi vurdere de metabolske responsene på trening fra forskjellige atletiske populasjoner (dvs. elitesyklister og fotballspillere) og ikke-aktive av moderat aktive populasjoner. Alle de frivillige (n=50) vil utføre 3 besøk i M2S-laboratoriet: 1) et inkluderingsbesøk som inkluderer antropometriske mål, kostholds- og fysisk aktivitetsundersøkelser, og hvoretter den frivillige vil forlate laboratoriet med et Nahibu-sett som lar oss sende en fekal prøve i løpet av de neste 7 dagene, 2) et nytt besøk for å utføre den inkrementelle syklustesten, 3) et siste besøk for å utføre metabolske målinger i fastende tilstand i basale og under submaksimale øvelser. De metabolske parametrene målt under disse testene (f.eks. VO2max, kraft i aerobe og anaerobe terskler, maksimal karbohydrater og lipidoksidasjon) vil da bli relatert til de metagenomiske hagledataene innhentet i fekale prøver.