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Le diagnostic précoce du tremblement essentiel (TE) peut s'avérer complexe, notamment pour le différencier des sujets sains et des patients atteints de la maladie de Parkinson (MP). Récemment, l'analyse du microbiote intestinal et de ses métabolites dans les selles a ouvert de nouvelles perspectives pour la découverte de biomarqueurs des maladies neurodégénératives. Les acides gras à chaîne courte (AGCC), principaux métabolites de la flore intestinale, sont diminués dans les selles des patients atteints de MP. Cependant, les AGCC fécaux n'ont jamais été étudiés dans le TE. Notre étude visait à analyser les taux fécaux d'AGCC dans le TE, à évaluer leur corrélation avec les symptômes cliniques et le microbiote intestinal, et à déterminer leur potentiel diagnostique. Les AGCC fécaux et le microbiote intestinal ont été mesurés chez 37 patients atteints de TE, 37 patients nouvellement diagnostiqués pour une MP et 35 sujets sains. La constipation, les dysfonctionnements du système nerveux autonome et la sévérité des tremblements ont été évalués à l'aide d'échelles d'évaluation. Les taux fécaux de propionate, de butyrate et d'isobutyrate étaient plus faibles chez les patients atteints de TE que chez les sujets sains. L'association des acides propionique, butyrique et isobutyrique a permis de distinguer les patients atteints de tremblement essentiel (TE) des sujets sains (HC) avec une aire sous la courbe (AUC) de 0,751 (IC à 95 % : 0,634–0,867). Les taux fécaux d'acide isovalérique et d'acide isobutyrique étaient plus faibles chez les patients atteints de TE que chez ceux atteints de la maladie de Parkinson (MP). L'acide isovalérique et l'acide isobutyrique permettent de discriminer les patients atteints de TE de ceux atteints de MP avec une AUC de 0,743 (IC à 95 % : 0,629–0,857). Le propionate fécal est inversement associé à la constipation et aux dysfonctionnements du système nerveux autonome. L'acide isobutyrique et l'acide isovalérique sont inversement corrélés à la sévérité des tremblements. La diminution des acides gras à chaîne courte (AGCC) fécaux était associée à une diminution de l'abondance de Faecalibacterium et de Streptobacterium chez les patients atteints de TE. Ainsi, la concentration d'AGCC dans les selles diminue chez les patients atteints de TE et est associée à la sévérité du tableau clinique et aux modifications du microbiote intestinal. Le propionate, le butyrate, l'isobutyrate et l'isovalérate fécaux pourraient être des biomarqueurs potentiels pour le diagnostic et le diagnostic différentiel de la thrombocythémie essentielle.
Le tremblement essentiel (TE) est une maladie neurodégénérative chronique et progressive, caractérisée principalement par des tremblements des membres supérieurs, pouvant également affecter d'autres parties du corps comme la tête, les cordes vocales et les membres inférieurs¹. Les manifestations cliniques du TE comprennent non seulement des symptômes moteurs, mais aussi des signes non moteurs, notamment des troubles gastro-intestinaux². De nombreuses études ont été menées pour examiner les caractéristiques pathologiques et physiologiques du tremblement essentiel, mais les mécanismes physiopathologiques précis restent à élucider^3,4. Des études récentes suggèrent qu'un dysfonctionnement de l'axe microbiote-intestin-cerveau pourrait contribuer aux maladies neurodégénératives, et il existe de plus en plus de preuves d'un lien bidirectionnel potentiel entre le microbiote intestinal et ces maladies^5,6. Notamment, dans un cas clinique, une transplantation de microbiote fécal a amélioré à la fois le tremblement essentiel et le syndrome de l'intestin irritable chez un patient, ce qui pourrait indiquer une relation étroite entre le microbiote intestinal et le tremblement essentiel. De plus, nous avons également constaté des modifications spécifiques du microbiote intestinal chez les patients atteints d'ET, ce qui confirme fortement le rôle important de la dysbiose intestinale dans l'ET8.
Concernant la dysbiose intestinale dans les maladies neurodégénératives, la maladie de Parkinson (MP) est la plus étudiée⁵. Un microbiote déséquilibré peut accroître la perméabilité intestinale et activer la glie intestinale, induisant des alpha-synucléinopathies⁹,¹⁰,¹¹. La MP et le tremblement essentiel (TE) partagent certaines caractéristiques, comme une fréquence similaire de tremblements chez les patients atteints de TE et de MP, un tremblement de repos (caractéristique de la MP) et un tremblement postural (principalement observé chez les patients atteints de TE), ce qui rend leur distinction difficile à un stade précoce¹². Par conséquent, il est urgent d'identifier des critères diagnostiques permettant de différencier le TE de la MP. Dans ce contexte, l'étude de la dysbiose intestinale spécifique et des modifications métaboliques associées dans le TE, ainsi que l'identification de leurs différences par rapport à la MP, pourraient fournir des biomarqueurs potentiels pour le diagnostic et le diagnostic différentiel du TE.
Les acides gras à chaîne courte (AGCC) sont les principaux métabolites produits par la fermentation bactérienne intestinale des fibres alimentaires et joueraient un rôle crucial dans les interactions intestin-cerveau^13,14. Les AGCC sont absorbés par les cellules du côlon et transportés vers le foie via le système veineux porte ; certains AGCC rejoignent la circulation systémique. Les AGCC exercent des effets locaux sur le maintien de l’intégrité de la barrière intestinale et la promotion de l’immunité innée au niveau de la muqueuse intestinale¹⁵. Ils ont également des effets à long terme sur la barrière hémato-encéphalique (BHE) en stimulant les protéines des jonctions serrées et en activant les neurones par la stimulation des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), permettant ainsi le passage de la BHE¹⁶. L’acétate, le propionate et le butyrate sont les AGCC les plus abondants dans le côlon. Des études antérieures ont montré une diminution des taux fécaux d’acide acétique, propionique et butyrique chez les patients atteints de la maladie de Parkinson¹⁷. Cependant, les taux fécaux d’AGCC n’ont jamais été étudiés chez les patients atteints de tremblement essentiel (TE).
Notre étude visait donc à identifier les modifications spécifiques des acides gras à chaîne courte (AGCC) fécaux chez les patients atteints de tremblement essentiel (TE) et leurs différences par rapport aux patients atteints de la maladie de Parkinson (MP), à évaluer la relation entre les AGCC fécaux, les symptômes cliniques du TE et le microbiote intestinal, ainsi qu'à déterminer le potentiel diagnostique et différentiel des échantillons fécaux. Afin de contrôler les facteurs de confusion liés aux traitements antiparkinsoniens, nous avons sélectionné des patients atteints de la maladie de Parkinson d'apparition récente comme groupe témoin.
Les caractéristiques démographiques et cliniques des 37 patients atteints de thrombocythémie essentielle (TE), des 37 patients atteints de la maladie de Parkinson (MP) et des 35 sujets témoins sains (TS) sont résumées dans le tableau 1. Les TE, les MP et les TS ont été appariés selon l'âge, le sexe et l'IMC. Les trois groupes présentaient également des proportions similaires de fumeurs, de consommateurs d'alcool et de consommateurs de café et de thé. Les scores de Wexner (p = 0,004) et de HAMD-17 (p = 0,001) étaient plus élevés dans le groupe MP que dans le groupe TS, et les scores HAMA (p = 0,011) et HAMD-17 (p = 0,011) étaient plus élevés dans le groupe TE que dans le groupe TS. La durée de la maladie était significativement plus longue dans le groupe TE que dans le groupe MP (p < 0,001).
Des différences significatives ont été observées dans les concentrations fécales d'acide propionique (p = 0,023), d'acide acétique (p = 0,039), d'acide butyrique (p = 0,020), d'acide isovalérique (p = 0,045) et d'acide isobutyrique (p = 0,015). Une analyse post-hoc a révélé que les concentrations d'acide propionique (p = 0,023), d'acide butyrique (p = 0,007) et d'acide isobutyrique (p = 0,040) étaient significativement plus faibles dans le groupe ET que dans le groupe témoin. Les patients atteints d'ET présentaient des concentrations d'isovalérate (p = 0,014) et d'isobutyrate (p = 0,005) inférieures à celles des patients atteints de PD. De plus, les niveaux d'acide propionique fécal (P = 0,013), d'acide acétique (P = 0,016) et d'acide butyrique (P = 0,041) étaient plus faibles chez les patients atteints de PD que chez les patients atteints de CC (Fig. 1 et Tableau supplémentaire 1).
Le graphique « ag » représente une comparaison groupée des concentrations d'acide propionique, d'acide acétique, d'acide butyrique, d'acide isovalérique, d'acide valérique, d'acide caproïque et d'acide isobutyrique. Des différences significatives ont été observées dans les concentrations fécales d'acide propionique, d'acide acétique, d'acide butyrique, d'acide isovalérique et d'acide isobutyrique entre les trois groupes. ET : tremblement essentiel ; maladie de Parkinson ; sujet sain (témoin) ; AGCC. Les différences significatives sont indiquées par * p < 0,05 et ** p < 0,01.
Compte tenu de la différence d'évolution de la maladie entre le groupe ET et le groupe PD, nous avons étudié 33 patients atteints de PD à un stade précoce et 16 patients atteints d'ET (évolution de la maladie < 3 ans) à des fins de comparaison (Tableau supplémentaire 2). Les résultats ont montré que la concentration fécale d'acide propionique était significativement plus faible chez les patients atteints d'ET que chez les sujets sains (p = 0,015). La différence entre les groupes ET et témoins pour les concentrations d'acide butyrique et d'acide isobutyrique n'était pas significative, mais une tendance a été observée (p = 0,082). Les concentrations fécales d'isobutyrate étaient significativement plus faibles chez les patients atteints d'ET que chez ceux atteints de PD (p = 0,030). La différence entre les groupes ET et PD pour la concentration d'acide isovalérique n'était pas significative, mais une tendance a été observée (p = 0,084). Les concentrations d'acide propionique (p = 0,023), d'acide acétique (p = 0,020) et d'acide butyrique (p = 0,044) étaient significativement plus faibles chez les patients atteints de PD que chez les sujets témoins. Ces résultats (figure supplémentaire 1) sont globalement cohérents avec les résultats principaux. La différence observée entre l'échantillon global et le sous-groupe de patients inclus précocement pourrait s'expliquer par la taille plus réduite de ce dernier, ce qui diminue la puissance statistique des données.
Nous avons ensuite examiné si les taux d'acides gras à chaîne courte (AGCC) fécaux pouvaient distinguer les patients atteints de thrombocythémie essentielle (TE) de ceux atteints d'urticaire chronique (UC) ou de maladie de Parkinson (MP). Selon l'analyse ROC, la différence d'aire sous la courbe (AUC) des taux de propionate était de 0,668 (IC à 95 % : 0,538-0,797), ce qui permettait de distinguer les patients atteints de TE des sujets sains. Les patients atteints de TE et de granulomatose chronique (GC) pouvaient être distingués par les taux de butyrate avec une AUC de 0,685 (IC à 95 % : 0,556-0,814). Les différences de taux d'acide isobutyrique pouvaient distinguer les patients atteints de TE des sujets sains avec une AUC de 0,655 (IC à 95 % : 0,525-0,786). En combinant les taux de propionate, de butyrate et d'isobutyrate, une AUC plus élevée de 0,751 (IC à 95 % : 0,634-0,867) a été obtenue avec une sensibilité de 74,3 % et une spécificité de 72,9 % (Fig. 2a). Pour différencier les patients atteints de tremblement essentiel (TE) et de maladie de Parkinson (MP), l'aire sous la courbe (AUC) pour les taux d'acide isovalérique était de 0,700 (IC à 95 % : 0,579–0,822) et pour les taux d'acide isobutyrique, de 0,718 (IC à 95 % : 0,599–0,836). La combinaison des taux d'acide isovalérique et d'acide isobutyrique présentait une AUC plus élevée de 0,743 (IC à 95 % : 0,629–0,857), une sensibilité de 74,3 % et une spécificité de 62,9 % (Fig. 2b). De plus, nous avons examiné si les taux d'acides gras à chaîne courte (AGCC) dans les selles des patients atteints de la maladie de Parkinson différaient de ceux des témoins. Selon l'analyse ROC, l'AUC pour l'identification des patients atteints de MP, basée sur les différences de taux d'acide propionique, était de 0,687 (IC à 95 % : 0,559–0,814), avec une sensibilité de 68,6 % et une spécificité de 68,7 %. Les différences de concentration d'acétate permettent de distinguer les patients atteints de la maladie de Parkinson des sujets sains, avec une aire sous la courbe (AUC) de 0,674 (IC à 95 % : 0,542–0,805). Les patients atteints de la maladie de Parkinson ne peuvent être différenciés des patients atteints d'urticaire chronique que par leur concentration de butyrate, avec une AUC de 0,651 (IC à 95 % : 0,515–0,787). La combinaison des concentrations de propionate, d'acétate et de butyrate a permis d'obtenir une AUC de 0,682 (IC à 95 % : 0,553–0,811) (Fig. 2c).
a) Discrimination de l'Église orthodoxe russe contre le tremblement essentiel et les sujets sains ; b) Discrimination de l'Église orthodoxe russe contre le tremblement essentiel et la maladie de Parkinson ; c) Discrimination de l'Église orthodoxe russe contre la maladie de Parkinson et les sujets sains ; tremblement essentiel, maladie de Parkinson, sujet sain témoin, SCFA.
Chez les patients atteints de thrombocythémie essentielle (TE), le taux d'acide isobutyrique fécal était corrélé négativement au score FTM (r = -0,349, p = 0,034), et le taux d'acide isovalérique fécal était corrélé négativement au score FTM (r = -0,421, p = 0,001) et au score TETRAS (r = -0,382, p = 0,020). Chez les patients atteints de TE et de maladie de Parkinson (MP), les taux de propionate fécal étaient corrélés négativement aux scores SCOPA-AUT (r = -0,236, p = 0,043) (Fig. 3 et Tableau supplémentaire 3). Aucune corrélation significative n'a été observée entre l'évolution de la maladie et les acides gras à chaîne courte (AGCC) ni dans le groupe TE (p ≥ 0,161) ni dans le groupe MP (p ≥ 0,246) (Tableau supplémentaire 4). Chez les patients atteints de la maladie de Parkinson, les taux d'acide caproïque fécal étaient positivement corrélés aux scores MDS-UPDRS (r = 0,335, p = 0,042). Chez l'ensemble des participants, les taux de propionate (r = −0,230, p = 0,016) et d'acétate (r = −0,210, p = 0,029) fécaux étaient négativement corrélés aux scores de Wexner (figure 3 et tableau supplémentaire 3).
Les taux d'acide isobutyrique fécal étaient corrélés négativement avec les scores FTM, l'acide isovalérique était corrélé négativement avec les scores FTM et TETRAS, l'acide propionique était corrélé négativement avec les scores SCOPA-AUT, l'acide caproïque était corrélé positivement avec les scores MDS-UPDRS et l'acide propionique était corrélé négativement avec les scores FTM et TETRAS. Les scores TETRAS et l'acide acétique étaient corrélés négativement avec le score de Wexner. MDS-UPDRS : version de l'échelle unifiée d'évaluation de la maladie de Parkinson (Unified Parkinson's Disease Rating Scale) sponsorisée par l'Association ; Mini-Mental State Examination (MMSE) ; Hamilton Depression Rating Scale (HAMD-17, 17 items) ; Hamilton Anxiety Rating Scale (HAMA) ; HY : stades de Hoehn et Yahr ; SCFA ; SCOPA-AUT : échelle d'évaluation des symptômes autonomes de la maladie de Parkinson (Parkinson's Disease Autonomic Symptom Outcome Scale) ; FTM : échelle d'évaluation clinique du tremblement de Fana-Tolosa-Marin (FTM) ; TETRAS : échelle d'évaluation du tremblement essentiel du groupe de recherche TRG (Essential Tremor Rating Scale). Les différences significatives sont indiquées par *P < 0,05 et **P < 0,01.
Nous avons approfondi l'étude du caractère discriminant du microbiote intestinal par analyse LEfSE et sélectionné les données d'abondance relative des genres pour une analyse plus poussée. Des comparaisons ont été effectuées entre les groupes ET et HC, ainsi qu'entre les groupes ET et PD. Une analyse de corrélation de Spearman a ensuite été réalisée sur l'abondance relative du microbiote intestinal et les concentrations fécales d'acides gras à chaîne courte (AGCC) dans les deux groupes de comparaison.
Faecalibacterium (corrélé à l'acide butyrique, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (corrélé à l'acide butyrique, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (corrélé à l'acide propionique, r = 0,327) étaient présents dans l'analyse de l'ET et du CA. , P = 0,005 ; corrélé à l'acide butyrique, r = 0,374, P = 0,001 ; L'abondance de *Helicobacter pylori* (corrélée à l'acide isobutyrique, r = 0,329, p = 0,005), d'*Howardella* (corrélée à l'acide propionique, r = 0,242, p = 0,041), de *Raoultella* (corrélée au propionate, r = 0,249, p = 0,035) et de *Candidatus arthromitus* (corrélée à l'acide isobutyrique, r = 0,302, p = 0,010) diminue dans l'ET et est positivement corrélée aux concentrations fécales d'AGCC. En revanche, l'abondance de *Stenotropomonas* augmente dans l'ET et est négativement corrélée aux concentrations fécales d'isobutyrate (r = -0,250, p = 0,034). Après ajustement FDR, seule la corrélation entre Faecalibacterium, Catenibacter et SCFA est restée significative (P ≤ 0,045) (Fig. 4 et Tableau supplémentaire 5).
Analyse de corrélation entre le tremblement essentiel (TE) et les sujets sains (SS). Après correction FDR, l'abondance de Faecalibacterium (positivement associée au butyrate) et de Streptobacterium (positivement associée au propionate, au butyrate et à l'isobutyrate) était réduite chez les patients atteints de TE et positivement associée aux taux d'acides gras à chaîne courte (AGCC) fécaux. b Analyse de corrélation entre le TE et la maladie de Parkinson (MP). Après correction FDR, aucune association significative n'a été observée. TE : tremblement essentiel ; MP : maladie de Parkinson ; SS : témoins sains ; AGCC. Les différences significatives sont indiquées par * p < 0,05 et ** p < 0,01.
Lors de l'analyse ET versus PD, une augmentation de Clostridium trichophyton a été observée dans le groupe ET, corrélée aux concentrations fécales d'acide isovalérique (r = -0,238, p = 0,041) et d'acide isobutyrique (r = -0,257, p = 0,027). Après correction FDR, ces corrélations sont restées significatives (p ≥ 0,295) (Figure 4 et Tableau supplémentaire 5).
Cette étude exhaustive examine les taux d'acides gras à chaîne courte (AGCC) fécaux et les corrèle avec les modifications du microbiote intestinal et la gravité des symptômes chez les patients atteints de thrombocythémie essentielle (TE), comparativement aux patients atteints de cholangite sclérosante primitive (CSP) et de maladie de Parkinson (MP). Nous avons constaté que les taux d'AGCC fécaux étaient réduits chez les patients atteints de TE et étaient associés à la gravité clinique et à des modifications spécifiques du microbiote intestinal. Les taux fécaux cumulés d'AGCC permettent de différencier la TE de la CSP et de la MP.
Comparativement aux patients atteints de cancer gastrique, les patients atteints d'ET présentent des taux fécaux plus faibles d'acides propionique, butyrique et isobutyrique. La combinaison de ces acides a permis de distinguer les patients atteints d'ET des sujets sains avec une aire sous la courbe (AUC) de 0,751 (IC à 95 % : 0,634–0,867), une sensibilité de 74,3 % et une spécificité de 72,9 %, suggérant leur intérêt en tant que biomarqueurs diagnostiques potentiels de l'ET. Une analyse plus approfondie a montré que les taux fécaux d'acide propionique étaient corrélés négativement avec le score de Wexner et le score SCOPA-AUT. Les taux fécaux d'acide isobutyrique étaient, quant à eux, inversement corrélés avec le score FTM. Par ailleurs, une diminution des taux de butyrate chez les patients atteints d'ET était associée à une diminution de l'abondance des bactéries productrices d'acides gras à chaîne courte (AGCC), Faecalibacterium et Catenibacter. De plus, la réduction de l'abondance de Catenibacter chez ces patients était également associée à une diminution des taux fécaux d'acides propionique et isobutyrique.
La plupart des acides gras à chaîne courte (AGCC) produits dans le côlon sont captés par les colonocytes, principalement via des transporteurs de monocarboxylates dépendants des protons (H+) ou du sodium. Les AGCC absorbés servent de source d'énergie aux colonocytes, tandis que ceux non métabolisés sont transportés dans la circulation portale¹⁸. Les AGCC peuvent influencer la motilité intestinale, renforcer la fonction de barrière intestinale et moduler le métabolisme et l'immunité de l'hôte¹⁹. Il a été précédemment observé que les concentrations fécales de butyrate, d'acétate et de propionate étaient réduites chez les patients atteints de la maladie de Parkinson (MP) par rapport aux sujets sains¹⁷, ce qui concorde avec nos résultats. Notre étude a mis en évidence une diminution des AGCC chez les patients atteints de thrombocythémie essentielle (TE), mais le rôle des AGCC dans la physiopathologie de la TE reste mal connu. Le butyrate et le propionate peuvent se lier aux récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) et moduler la signalisation dépendante des RCPG, notamment les voies MAPK et NF-κB20. Le principe fondamental de l'axe intestin-cerveau repose sur l'idée que les AGCC sécrétés par le microbiote intestinal peuvent moduler la signalisation de l'hôte, influençant ainsi les fonctions intestinales et cérébrales. Le butyrate et le propionate exercent de puissants effets inhibiteurs sur l'activité des histones désacétylases (HDAC)²¹, et le butyrate peut également agir comme ligand pour des facteurs de transcription. De ce fait, ils ont des effets importants sur le métabolisme, la différenciation et la prolifération de l'hôte, principalement en raison de leur influence sur la régulation génique²². D'après les données relatives aux acides gras à chaîne courte (AGCC) et aux maladies neurodégénératives, le butyrate est considéré comme un candidat thérapeutique potentiel du fait de sa capacité à corriger l'activité altérée des HDAC, qui pourrait être impliquée dans la mort des neurones dopaminergiques dans la maladie de Parkinson^23,24,25. Des études animales ont également démontré la capacité de l'acide butyrique à prévenir la dégénérescence des neurones dopaminergiques et à améliorer les troubles moteurs dans des modèles de la maladie de Parkinson^26,27. L'acide propionique, quant à lui, limite les réponses inflammatoires et protège l'intégrité de la barrière hémato-encéphalique^28,29. Des études ont montré que l'acide propionique favorise la survie des neurones dopaminergiques en réponse à la toxicité de la roténone dans des modèles de la maladie de Parkinson (MP)³⁰ et que son administration orale prévient la perte de neurones dopaminergiques et les déficits moteurs chez les souris atteintes de MP³¹. La fonction de l'acide isobutyrique est encore mal connue. Cependant, une étude récente a révélé que la colonisation de souris par B. ovale augmentait la teneur intestinale en acides gras à chaîne courte (AGCC), notamment en acétate, propionate, isobutyrate et isovalérate, ainsi que la concentration intestinale de GABA, soulignant ainsi le lien établi entre le microbiote intestinal et les concentrations intestinales d'AGCC et de neurotransmetteurs³². Dans le tremblement essentiel (TE), les anomalies pathologiques du cervelet comprennent des modifications des axones et des dendrites des cellules de Purkinje, un déplacement et une perte de ces cellules, des modifications des axones des cellules en panier, des anomalies des connexions des fibres ascendantes avec la distribution des cellules de Purkinje et des modifications des récepteurs GABA dans l'os dentelé. Les noyaux cérébelleux sont affectés, ce qui entraîne une diminution de la transmission GABAergique du cervelet^3,4,33. Le lien entre les acides gras à chaîne courte (AGCC), la neurodégénérescence des cellules de Purkinje et la diminution de la production de GABA cérébelleux reste incertain. Nos résultats suggèrent une forte association entre les AGCC et le tremblement essentiel (TE), mais la nature transversale de l'étude ne permet pas de conclure à une relation de cause à effet entre les AGCC et l'évolution du TE. Des études longitudinales complémentaires sont nécessaires, incluant des mesures sérielles des AGCC fécaux, ainsi que des études animales examinant les mécanismes impliqués.
On pense que les acides gras à chaîne courte (AGCC) stimulent la contractilité des muscles lisses du côlon³⁴. Une carence en AGCC aggrave les symptômes de la constipation, tandis qu'une supplémentation en AGCC peut les améliorer³⁵. Nos résultats indiquent également une association significative entre une diminution de la concentration fécale d'AGCC et une augmentation de la constipation et des dysfonctionnements du système nerveux autonome chez les patients atteints de tremblement essentiel. Un cas clinique a montré qu'une transplantation de microbiote intestinal améliorait à la fois le tremblement essentiel et le syndrome de l'intestin irritable chez le patient 7, suggérant ainsi une relation étroite entre le microbiote intestinal et le tremblement essentiel. Par conséquent, nous pensons que les AGCC fécaux et le microbiote pourraient influencer la motilité intestinale et le fonctionnement du système nerveux autonome de l'hôte.
L'étude a révélé que la diminution des concentrations fécales d'acides gras à chaîne courte (AGCC) dans le groupe ET était associée à une diminution de l'abondance de Faecalibacterium (associé au butyrate) et de Streptobacterium (associé au propionate, au butyrate et à l'isobutyrate). Après correction FDR, cette association demeure significative. Faecalibacterium et Streptobacterium sont des micro-organismes producteurs d'AGCC. Faecalibacterium est connu pour produire du butyrate³⁶, tandis que les principaux produits de la fermentation par Catenibacter sont l'acétate, le butyrate et l'acide lactique³⁷. Faecalibacterium a été détecté dans 100 % des échantillons des groupes ET et HC ; l'abondance relative médiane était de 2,06 % dans le groupe ET et de 3,28 % dans le groupe HC (LDA : 3,870). Cette bactérie a été détectée dans 21,6 % des échantillons (8/37) du groupe HC et dans un seul échantillon du groupe ET (1/35). La diminution et l'indétectabilité des streptobactéries dans l'ET pourraient également indiquer une corrélation avec la pathogénicité de la maladie. L'abondance relative médiane des espèces de Catenibacter dans le groupe HC était de 0,07 % (LDA 2,129). De plus, les bactéries lactiques étaient associées à des variations du butyrate fécal (p = 0,016, p = 0,096 après correction FDR), et la présence d'arthrite était associée à des variations de l'isobutyrate (p = 0,016, p = 0,072 après correction FDR). Après correction FDR, seule une tendance à la corrélation persiste, sans signification statistique. Les lactobacilles sont également connus pour produire des acides gras à chaîne courte (AGCC) (acide acétique, acide propionique, acide isobutyrique, acide butyrique)³⁸ et Candidatus Arthromitus est un inducteur spécifique de la différenciation des lymphocytes T auxiliaires 17 (Th17), les Th1/2 et les Tregs étant associés à l'équilibre immunitaire/Th17³⁹. Une étude récente suggère que des taux élevés de pseudoarthrite fécale pourraient contribuer à l'inflammation colique, au dysfonctionnement de la barrière intestinale et à l'inflammation systémique⁴⁰. Les taux de Clostridium trichoides étaient augmentés dans le tremblement essentiel (TE) par rapport à la maladie de Parkinson (MP). L'abondance de Clostridium trichoides était corrélée négativement avec l'acide isovalérique et l'acide isobutyrique. Après correction FDR, ces corrélations restaient significatives (p ≥ 0,295). Clostridium pilosum est une bactérie connue pour être associée à l'inflammation et pourrait contribuer au dysfonctionnement de la barrière intestinale⁴¹. Notre étude précédente a rapporté des modifications du microbiote intestinal chez les patients atteints de TE⁸. Nous rapportons ici également des modifications des acides gras à chaîne courte (AGCC) dans le TE et identifions une association entre la dysbiose intestinale et ces modifications. La diminution des taux d'AGCC est étroitement associée à la dysbiose intestinale et à la sévérité des tremblements dans le TE. Nos résultats suggèrent que l'axe intestin-cerveau pourrait jouer un rôle important dans la pathogenèse du TE, mais des études complémentaires sur des modèles animaux sont nécessaires.
Comparativement aux patients atteints de la maladie de Parkinson (MP), ceux atteints de thrombocythémie essentielle (TE) présentent des taux plus faibles d'acide isovalérique et d'acide isobutyrique dans leurs selles. L'association de ces deux acides a permis d'identifier la TE chez les patients atteints de MP avec une aire sous la courbe (AUC) de 0,743 (IC à 95 % : 0,629–0,857), une sensibilité de 74,3 % et une spécificité de 62,9 %, suggérant leur rôle potentiel en tant que biomarqueurs dans le diagnostic différentiel de la TE. Les taux fécaux d'acide isovalérique étaient inversement corrélés aux scores FTM et TETRAS. Les taux fécaux d'acide isobutyrique étaient inversement corrélés au score FTM. La diminution des taux d'acide isobutyrique était associée à une diminution de l'abondance des catobacteria. Les fonctions de l'acide isovalérique et de l'acide isobutyrique restent encore mal connues. Une étude antérieure a montré que la colonisation de souris par B. ovale augmentait la concentration intestinale d'acides gras à chaîne courte (AGCC), notamment l'acétate, le propionate, l'isobutyrate et l'isovalérate, ainsi que la concentration intestinale de GABA, soulignant le lien intestinal entre le microbiote et les concentrations intestinales d'AGCC/neurotransmetteurs³². Il est intéressant de noter que les taux d'acide isobutyrique observés étaient similaires entre les groupes de patients atteints de la maladie de Parkinson (MP) et les sujets témoins sains (HC), mais différaient entre les groupes de patients atteints de tremblement essentiel (TE) et les groupes MP (ou HC). L'acide isobutyrique permettait de distinguer les groupes TE et MP avec une aire sous la courbe (AUC) de 0,718 (IC à 95 % : 0,599–0,836) et d'identifier les groupes TE et témoins sains avec une AUC de 0,655 (IC à 95 % : 0,525–0,786). De plus, les taux d'acide isobutyrique étaient corrélés à la sévérité des tremblements, renforçant ainsi son association avec le TE. La question de savoir si l'acide isobutyrique administré par voie orale peut réduire la sévérité des tremblements chez les patients atteints de TE mérite d'être approfondie.
Ainsi, la concentration fécale d'acides gras à chaîne courte (AGCC) est réduite chez les patients atteints de thrombocythémie essentielle (TE) et est associée à la gravité clinique de la maladie et à des modifications spécifiques du microbiote intestinal. Le propionate, le butyrate et l'isobutyrate fécaux pourraient constituer des biomarqueurs diagnostiques de la TE, tandis que l'isobutyrate et l'isovalérate pourraient servir de biomarqueurs de diagnostic différentiel. Les variations de l'isobutyrate fécal pourraient être plus spécifiques de la TE que celles des autres AGCC.
Notre étude présente plusieurs limites. Premièrement, les habitudes alimentaires et les préférences alimentaires peuvent influencer l'expression du microbiote ; des échantillons plus importants et issus de différentes populations sont nécessaires, et les études futures devraient intégrer des enquêtes alimentaires exhaustives et systématiques, telles que des questionnaires de fréquence alimentaire. Deuxièmement, la nature transversale de l'étude ne permet pas de conclure à une relation causale entre les acides gras à chaîne courte (AGCC) et l'évolution de la thrombocythémie essentielle (TE). Des études de suivi à long terme, avec des mesures sérielles des AGCC fécaux, sont nécessaires. Troisièmement, les capacités diagnostiques et de diagnostic différentiel des AGCC fécaux devraient être validées à l'aide d'échantillons indépendants provenant de patients atteints de TE, de sujets sains et de patients atteints de la maladie de Parkinson (MP). Davantage d'échantillons de selles indépendants devraient être analysés. Enfin, dans notre cohorte, les patients atteints de MP présentaient une durée de maladie significativement plus courte que ceux atteints de TE. Nous avons principalement apparié les groupes TE, MP et sujets sains selon l'âge, le sexe et l'IMC. Compte tenu de la différence d'évolution de la maladie entre les groupes TE et MP, nous avons également étudié 33 patients atteints de MP à un stade précoce et 16 patients atteints de TE (durée de la maladie ≤ 3 ans) à des fins de comparaison. Les différences de AGCC entre les groupes étaient globalement cohérentes avec nos données principales. De plus, nous n'avons constaté aucune corrélation entre la durée de la maladie et les variations des acides gras à chaîne courte (AGCC). Toutefois, à l'avenir, il serait préférable de recruter des patients atteints de la maladie de Parkinson et du tremblement essentiel à un stade précoce et avec une durée de maladie plus courte afin de compléter la validation sur un échantillon plus large.
Le protocole de l’étude a été approuvé par le Comité d’éthique de l’hôpital Ruijin, affilié à la faculté de médecine de l’université Jiao Tong de Shanghai (RHEC2018-243). Un consentement éclairé écrit a été obtenu de tous les participants.
Entre janvier 2019 et décembre 2022, 109 sujets (37 atteints de tremblement essentiel [TE], 37 de la maladie de Parkinson [MP] et 35 sujets témoins sains) du Centre des troubles du mouvement de l'hôpital Ruijin, affilié à la faculté de médecine de l'université Jiao Tong de Shanghai, ont été inclus dans cette étude. Les critères d'inclusion étaient les suivants : (1) âge compris entre 25 et 85 ans ; (2) diagnostic de TE établi selon les critères du groupe de travail MDS⁴² et diagnostic de MP établi selon les critères MDS⁴³ ; (3) absence de traitement antiparkinsonien avant le prélèvement des échantillons ; (4) prise exclusive de bêta-bloquants ou d'aucun autre médicament avant le prélèvement des selles. Des sujets témoins sains appariés selon l'âge, le sexe et l'indice de masse corporelle (IMC) ont également été sélectionnés. Les critères d'exclusion étaient les suivants : (1) végétariens, (2) mauvaise nutrition, (3) maladies chroniques du tube digestif (y compris les maladies inflammatoires de l'intestin, les ulcères gastriques ou duodénaux), (4) maladies chroniques graves (y compris les tumeurs malignes), l'insuffisance cardiaque, l'insuffisance rénale, les maladies hématologiques), (5) antécédents de chirurgie gastro-intestinale majeure, (6) consommation chronique ou régulière de yaourt, (7) utilisation de probiotiques ou d'antibiotiques pendant 1 mois, (8) utilisation chronique de corticostéroïdes, d'inhibiteurs de la pompe à protons, de statines, de metformine, d'immunosuppresseurs ou de médicaments anticancéreux et (9) déficience cognitive grave qui interfère avec les essais cliniques.
Tous les participants ont fourni des informations sur leurs antécédents médicaux, leur poids et leur taille afin de calculer leur IMC. Ils ont également subi un examen neurologique et une évaluation clinique, notamment l'évaluation de l'anxiété à l'aide de l'échelle HAMA (Hamilton Anxiety Rating Scale)⁴⁴, de la dépression à l'aide de l'échelle HAMD-17⁴⁵, de la sévérité de la constipation à l'aide de l'échelle de constipation de Wexner⁴⁶ et de l'échelle de Bristol⁴⁷, ainsi que l'évaluation des performances cognitives à l'aide du Mini-Mental State Examination (MMSE)⁴⁸. L'échelle SCOPA-AUT (Scale for the Assessment of Autonomic Symptoms of Parkinson's Disease)⁴⁹ a permis d'évaluer les dysfonctionnements du système nerveux autonome chez les patients atteints de tremblement essentiel (TE) et de maladie de Parkinson (MP). L'échelle FTM (Fana-Tolos-Marin Clinical Tremor Rating Scale) et l'échelle TETRAS (Essential Tremor Rating Scale)⁵⁰ ont été utilisées chez les patients atteints de TE. L'échelle MDS (Kinson's Disease Rating Scale), parrainée par l'United Parkinson's Disease Association, a également été utilisée. Les versions 51 de l'UPDRS et 52 de Hoehn et Yahr (HY) ont été examinées.
Il a été demandé à chaque participant de recueillir un échantillon de selles le matin à l'aide d'un récipient prévu à cet effet. Les récipients ont été placés dans de la glace et conservés à -80 °C avant traitement. L'analyse des acides gras à chaîne courte (AGCC) a été réalisée selon les procédures habituelles de Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. 400 mg d'échantillons de selles fraîches ont été prélevés chez chaque sujet et analysés pour leur teneur en AGCC après broyage et sonication. Les AGCC sélectionnés dans les selles ont été analysés par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS) et par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS).
L’ADN a été extrait d’échantillons de 200 mg à l’aide du kit QIAamp® Fast DNA Stool Mini (QIAGEN, Hilden, Allemagne), conformément aux instructions du fabricant. La composition microbienne a été déterminée par séquençage du gène de l’ARNr 16S sur l’ADN extrait des selles, après amplification de la région V3-V4. L’ADN a été analysé par électrophorèse sur gel d’agarose à 1,2 %. L’amplification par PCR du gène de l’ARNr 16S a été réalisée à l’aide d’amorces universelles bactériennes (357 F et 806 R) et d’une bibliothèque d’amplicons en deux étapes construite sur la plateforme NovaSeq.
Les variables continues sont exprimées sous forme de moyenne ± écart-type, et les variables catégorielles sous forme de nombres et de pourcentages. Le test de Levene a été utilisé pour vérifier l'homogénéité des variances. Les comparaisons ont été effectuées à l'aide de tests t bilatéraux ou d'une analyse de variance (ANOVA) si les variables suivaient une distribution normale, et de tests non paramétriques de Mann-Whitney U si les hypothèses de normalité ou d'homoscédasticité n'étaient pas respectées. L'aire sous la courbe ROC (AUC) a été utilisée pour quantifier la performance diagnostique du modèle et examiner la capacité des acides gras à chaîne courte (AGCC) à distinguer les patients atteints de tremblement essentiel (TE) de ceux présentant un syndrome contrôle-histologique (SC) ou une maladie de Parkinson (MP). La relation entre les AGCC et la gravité clinique a été étudiée par une analyse de corrélation de Spearman. Les analyses statistiques ont été réalisées avec le logiciel SPSS (version 22.0 ; SPSS Inc., Chicago, IL) avec un seuil de signification (incluant la valeur p et le FDR-p) fixé à 0,05 (bilatéral).
Les séquences 16S ont été analysées à l'aide des logiciels Trimmomatic (version 0.35), Flash (version 1.2.11), UPARSE (version 8.1.1756), mothur (version 1.33.3) et R (version 3.6.3). Les données brutes du gène ARNr 16S ont été traitées avec UPARSE afin de générer des unités taxonomiques opérationnelles (OTU) présentant une identité de 97 %. La taxonomie a été spécifiée à l'aide de la base de données de référence Silva 128. Les données d'abondance relative au niveau générique ont été sélectionnées pour les analyses ultérieures. Une analyse de la taille de l'effet par analyse discriminante linéaire (LEfSE) a été utilisée pour les comparaisons entre les groupes (ET vs HC, ET vs PD), avec un seuil α de 0,05 et un seuil de taille d'effet de 2,0. Les genres discriminants identifiés par l'analyse LEfSE ont ensuite été utilisés pour l'analyse de corrélation de Spearman des acides gras à chaîne courte (AGCC).
Pour plus d'informations sur la méthodologie de l'étude, veuillez consulter le résumé du rapport de recherche sur Natural Research associé à cet article.
Les données brutes de séquençage 16S sont stockées dans la base de données BioProject du NCBI (SRP438900 : PRJNA974928), URL : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc=SRP438900&o.=acc_s%3Aa. D’autres données pertinentes, telles que les collaborations scientifiques et les échanges universitaires portant sur des projets de recherche complets, sont disponibles auprès de l’auteur correspondant sur demande raisonnable. Aucun transfert de données à des tiers n’est autorisé sans notre consentement.
Le code source ouvert est fourni uniquement avec une combinaison de Trimmomatic (version 0.35), Flash (version 1.2.11), UPARSE (version v8.1.1756), mothur (version 1.33.3) et R (version 3.6.3), en utilisant les paramètres par défaut ou la section « Méthode ». Des informations complémentaires peuvent être fournies à l’auteur correspondant sur demande raisonnable.
Pradeep S et Mehanna R. Troubles gastro-intestinaux dans les troubles du mouvement hyperkinétiques et l'ataxie. Associés à la maladie de Parkinson. confusion. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED et Faust, PL Pathologie du tremblement essentiel : neurodégénérescence et réorganisation des connexions neuronales. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Le tremblement essentiel est-il un trouble primaire lié à un dysfonctionnement de GABA ? Oui. internationalité. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ et Katara DP L'axe intestin-cerveau : deux modes de signalisation dans la maladie de Parkinson. Molécules cellulaires. Neurobiologie. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. L'axe microbiote-cerveau-intestin et les maladies neurodégénératives. Current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR et He, XX. La transplantation de microbiote fécal améliore simultanément le tremblement essentiel et le syndrome du côlon irritable chez les patients. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. et al. Modifications spécifiques du microbiote intestinal dans le tremblement essentiel et leur différenciation de la maladie de Parkinson. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J et Wang D. Rôle critique du microbiote dans la régulation des unités neuronales-gliales-épithéliales. Résistance aux infections. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. et al. Pathologie de l'alpha-synucléine duodénale et de la gliose intestinale dans la maladie de Parkinson progressive. move. confusion. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. Les anticorps dirigés contre l'alpha-synucléine 5G4 reconnaissent la maladie de Parkinson manifeste et la maladie de Parkinson prodromique dans la muqueuse du côlon. move. confusion. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M et Fasano A. Coïncidence de tremblement essentiel et de maladie de Parkinson. Associé à la maladie de Parkinson. confusion. 46, C101–C104 (2018).
Sampson, TR et al. Le microbiote intestinal module les déficits moteurs et la neuroinflammation dans les modèles de la maladie de Parkinson. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM et al. Les acides gras à chaîne courte et le microbiote intestinal diffèrent entre les patients atteints de la maladie de Parkinson et les témoins appariés selon l'âge. Associé à la maladie de Parkinson. confusion. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E et Elinav E. Métabolites régulés par le microbiome à l'interface immunitaire de l'hôte. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).