La relation microbiote-nutrition est sans doute l’un des domaines les plus visibles du mutualisme homme-microbes. Le microbiote intestinal métabolise des aliments ingérés par l’hôte et des éléments de l’hôte (mucines). Inversement, des produits du métabolisme microbien peuvent être convertis par l’hôte. Le profil des métabolites présents dans l’intestin dépend donc de la combinaison du métabolisme eucaryote de l’hôte et du métabolisme procaryote du microbiote.
Des différences importantes sont observées au niveau des produits du métabolisme intestinal des souris axéniques, par comparaison avec les souris conventionnelles. L’administration d’antibiotiques peut exercer un effet sur le profil métabolique de l’intestin, mais aussi sur le profil métabolique systémique de l’animal traité. Le traitement de souris par la streptomycine affecte les niveaux de 87 % des métabolites identifiés dans les selles. Des voies métaboliques importantes comme le métabolisme des sels biliaires, des lipides pro-inflammatoires et des hormones stéroïdes sont affectés. Ces effets ne sont pas confinés aux selles. Le traitement de rats par une combinaison de pénicilline et de streptomycine donne lieu à un changement des profils des métabolites dans les selles, mais aussi dans les urines, signant un effet systémique.
Les souris axéniques ont une adiposité réduite et requièrent un régime alimentaire accru pour atteindre le même poids que des souris conventionnelles. Elles ont une capacité réduite d’extraction d’énergie à partir d’un régime riche en hydrates de carbone. Elles sont résistantes à un régime alimentaire de type occidental, riche en graisses et en sucrose et quasiment sans hydrates de carbone. Par comparaison avec les souris conventionnelles, l’intestin grêle de souris axéniques montre une expression plus élevée de angiopoietine-like protein 4 (ANGPTL4) ou fasting-induced adipose factor (FIAF) qui induit l’oxydation des acides gras dans le muscle squelettique. Le microbiote intestinal apparaît donc capable de moduler directement le métabolisme de l’hôte, en particulier lipidique.
