1. Gut microbiota derived metabolites contribute to intestinal barrier maturation at the suckling-to-weaning transition
- Author
-
Vassilia Theodorou, Helene Eutamene, Cécile Canlet, Céline Barilly, Patrick Aymard, Sylvie Combes, Béatrice Gabinaud, Eloïse Mussard, Sandra Fourre, Charlotte Paës, Corinne Lencina, Roselyne Gautier, Martin Beaumont, Laurent Cauquil, Christelle Knudsen, Olivier Zemb, Génétique Physiologie et Systèmes d'Elevage (GenPhySE ), Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-École nationale supérieure agronomique de Toulouse [ENSAT]-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Génome et Transcriptome - Plateforme Génomique ( GeT-PlaGe), Plateforme Génome & Transcriptome (GET), Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Analyse de Xénobiotiques, Identification, Métabolisme (E20 Metatoul-AXIOM), MetaToul-MetaboHUB, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-ToxAlim (ToxAlim), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), ToxAlim (ToxAlim), Neuro-Gastroentérologie & Nutrition (ToxAlim-NGN), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), GeT PlaGe, Genotoul (GeT PlaGe), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
- Subjects
0301 basic medicine ,Male ,Metabolite ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,RC799-869 ,Gut flora ,chemistry.chemical_compound ,Eating ,0302 clinical medicine ,RNA, Ribosomal, 16S ,solid food ,Ingestion ,Intestinal Mucosa ,Cecum ,organoids ,biology ,digestive, oral, and skin physiology ,Gastroenterology ,Diseases of the digestive system. Gastroenterology ,Cell biology ,Animals, Suckling ,Infectious Diseases ,Milk ,[SDV.TOX]Life Sciences [q-bio]/Toxicology ,030211 gastroenterology & hepatology ,metabolome ,Rabbits ,Research Article ,Microbiology (medical) ,Butyrate ,Weaning ,Microbiology ,digestive system ,maternal milk ,Early life ,Permeability ,03 medical and health sciences ,In vivo ,Metabolome ,Organoid ,Animals ,Humans ,intestinal barrier development ,Bacteria ,Genes, rRNA ,biology.organism_classification ,Gastrointestinal Microbiome ,030104 developmental biology ,chemistry ,Gene Expression Regulation ,Research Paper/Report ,Caco-2 Cells ,epithelium ,Transcriptome ,[SDV.AEN]Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition ,Ex vivo - Abstract
International audience; In suckling mammals, the onset of solid food ingestion is coincident with the maturation of the gut barrier. This ontogenic process is driven by the colonization of the intestine by the microbiota. However, the mechanisms underlying the microbial regulation of the intestinal development in early life are not fully understood. Here, we studied the co-maturation of the microbiota (composition and metabolic activity) and of the gut barrier at the suckling-to-weaning transition by using a combination of experiments in vivo (suckling rabbit model), ex vivo (Ussing chambers) and in vitro (epithelial cell lines and organoids). The microbiota composition, its metabolic activity, para-cellular epithelial permeability and the gene expression of key components of the gut barrier shifted sharply at the onset of solid food ingestion in vivo, despite milk was still predominant in the diet at that time. We found that cecal content sterile supernatant (i.e. containing a mixture of metabolites) obtained after the onset of solid food ingestion accelerated the formation of the epithelial barrier in Caco-2 cells in vitro and our results suggested that these effects were driven by the bacterial metabolite butyrate. Moreover, the treatment of organoids with cecal content sterile supernatant partially replicated in vitro the effects of solid food ingestion on the epithelial barrier in vivo. Altogether, our results show that the metabolites produced by the microbiota at the onset of solid food ingestion contribute to the maturation of the gut barrier at the suckling-to-weaning transition. Targeting the gut microbiota metabolic activity during this key developmental window might therefore be a promising strategy to promote intestinal homeostasis.
- Published
- 2020
- Full Text
- View/download PDF