Role du microbiote intestinal dans la régulation de l'axe intestin-cerveau au cours du modèle murin d'anorexie - activity-based anorexia

Anorexia nervosa (AN) is an eating disorder (ED) with female predominance, mainly characterised by a decrease of food intake leading to a severe body weight loss. Furthermore, psychiatric comorbidities are frequently observed in AN patients such as depression and anxiety. During the last decade, the role of microbiota-gut-brain axis in ED and anxiety-like behavior has emerged. Several studies reported gut microbiota dysbiosis in anorectic patients. Nevertheless, the pathophysiology of AN remains poorly understood. The aim of the present PhD thesis was to better understand the contribution of the gut microbiota in the regulation of gut-brain axis in the mouse model of anorexia "activity-based anorexia" (ABA). The ABA model combines spontaneous physical activity with a free running wheel access and a progressive limited food access. In a first study, we characterised the gut microbiota of C57Bl/6 male mice submitted to ABA model. We observed in ABA mice an increase of Lactobacillus and clostridium cocleatum belonging to genus of Clostridium, as well as a decrease of Burkholderiales. Interestingly, correlations between bacteria taxa and food intake, body weight and body composition have been observed. Then, we aimed to evaluate the response to ABA model of mice with gut microbial depletion. We thus compared in a second study different dosing and administration of large spectrum antibiotic treatments, either by oral gavages (once or twice a day) or by addition in drinking water. Although these three strategies led to a strong decrease of faecal bacteria, once day oral gavage induced proliferation of Gammaproteobacteria. Thus, antibiotics administration by oral gavage twice a day or in drinking water appear as the most appropriate modes to achieve gut microbiota depletion. In a third study, we then evaluated the response to ABA model of both male and female C57Bl/6 mice with antibiotic-induced microbiota depletion. Firstly, we observed that antibiotic administration led to an increase of fat mass and a decrease of lean mass. During the ABA model, gut microbiota-depleted mice exhibited a lower decrease of body weight compared to untreated ABA mice. In males, we also observed altered anxiety-like behavior in ABA mice with depleted gut microbiota. We thus showed that gut microbiota-depleted mice exhibited an altered response to ABA model in a sex-dependent manner. Finally, in order to decipher the underlying mechanisms, we focused on toll-like receptor 4 (TLR4), an endogenous receptor of lipopolysaccharides. Previous studies suggested TLR4 implication in the regulation of feeding and anxiety-like behaviors. To determine the involvement of intestinal TLR4, we submitted mice with intestinal epithelial TLR4 knockout to the ABA model. Again, we observed a sex-dependent response: a delayed and limited body weight loss in males and an increase of anxiety-like behavior in females. In conclusion, studies performed during this PhD thesis highlight the alterations and the role of gut microbiota in the activity-based anorexia model that appear to be sex-dependent.L’anorexie mentale (AN) est un trouble du comportement alimentaire (TCA) à prédominance féminine, principalement caractérisée par une diminution de l’apport alimentaire entrainant une forte perte de poids. Par ailleurs, de nombreuses comorbidités sont retrouvées à l’image de la dépression et de l’anxiété. Ces dernières années, l’étude du rôle de l’axe microbiote-intestin-cerveau dans les TCA ainsi que l’anxiété a gagné en intérêt. Ainsi, des études ont rapporté une dysbiose du microbiote intestinal chez les patients anorexiques. Cependant la physiopathologie de l’AN demeure à l’heure actuelle encore mal comprise. Le but des travaux menés au cours de cette thèse, a été d’étudier le rôle du microbiote dans l’axe intestin-cerveau, au cours du modèle murin d’anorexie, activity-based anorexia (ABA) combinant activité physique spontanée et diminution progressive du temps d’accès à l’alimentation. La première étude réalisée au cours de ce projet, a eu pour objectif de caractériser le microbiote intestinal de souris C57Bl/6 mâles soumises au modèle ABA. Une augmentation des Lactobacilles et de clostridium cocleatum appartenant au genre Clostridium, ainsi qu’une diminution de Burkholderiales ont été observé chez les animaux ABA. Par ailleurs, de nombreuses corrélations entre différents groupes bactériens et la prise alimentaire, le poids corporel ainsi que la composition corporelle ont été soulignées. Afin d’étudier le rôle de la présence du microbiote intestinal au cours du modèle ABA, nous avons, lors d’un deuxième travail, mis en place un protocole de déplétion par antibiothérapie. Pour cela nous avons comparé différents modes d’administration d’une solution d’antibiotiques à large spectre, par gavage oral une ou deux fois par jour ou par administration dans l’eau de boisson. Bien que ces trois modes provoque une très forte diminution des bactéries présentent au niveau fécal, l’administration une fois par jour induit une prolifération des Gammaprotéobactéries. Par conséquent, l’administration par eau de boisson ou gavage oral deux fois par jours apparaissent comme les procédures les mieux adaptées pour dépléter le microbiote intestinal. Lors de la troisième étude effectuée au cours de cette thèse, nous avons étudié la réponse au modèle ABA chez des souris C57Bl/6 mâles et femelles dont le microbiote intestinal a été déplété par antibiothérapie. Tout d’abord il a été montré que l’administration d’antibiotiques, induisait une augmentation de la masse grasse et une diminution de la masse maigre. Suite au modèle ABA les animaux déplétés présentaient une plus faible diminution de leur poids corporel. Ce phénomène était d’autant plus marqué chez les mâles, chez lesquels un comportement anxieux a également été souligné. Cette étude a donc permis de montrer une réponse sexe-dépendante à la déplétion du microbiote intestinal au cours du modèle ABA