Le microbiote cæcal du poulet réduit le dépôt de graisse abdominale en régulant le métabolisme des graisses

npj Biofilms et Microbiomes volume 9, Numéro d'article : 28 (2023) Citer cet article

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Le microbiote cæcal joue un rôle essentiel dans la santé des poulets. Cependant, sa contribution au métabolisme des graisses, en particulier dans le dépôt de graisse abdominale, qui est un problème grave dans l'industrie de la volaille, n'est toujours pas claire. Ici, des poulets âgés de 1, 4 et 12 mois présentant un dépôt de graisse abdominale significativement (p < 0,05) supérieur et inférieur ont été sélectionnés pour élucider le métabolisme des graisses. Une expression d'ARNm significativement (p < 0, 05) plus élevée des gènes d'anabolisme des graisses (ACSL1, FADS1, CYP2C45, ACC et FAS), une expression d'ARNm significativement ( p < 0, 05) inférieure des gènes du catabolisme des graisses (CPT-1 et PPARα) et du gène de transport des graisses APOAI dans le foie / la graisse abdominale des poulets à fort dépôt de graisse abdominale ont indiqué qu'un métabolisme déséquilibré des graisses entraîne un dépôt excessif de graisse abdominale. Parabacteroides, Parasutterella, Oscillibacter et Anaerofustis ont été trouvés significativement (p < 0,05) plus élevés chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale, tandis que Sphaerochaeta était plus élevé chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale. En outre, l'analyse de corrélation de Spearman a indiqué que l'abondance relative des Parabacteroides caecaux, Parasutterella, Oscillibacter et Anaerofustis était positivement corrélée au dépôt de graisse abdominale, mais le caecum Sphaerochaeta était corrélé négativement au dépôt de graisse. Fait intéressant, le transfert du microbiote fécal de poulets adultes présentant un faible dépôt de graisse abdominale à des poussins d'un jour a diminué de manière significative (p <0, 05) les gènes des parabactéroïdes et de l'anabolisme des graisses, tout en augmentant considérablement les gènes de Sphaerochaeta (p <0, 05) et de catabolisme des graisses ( p <0, 05). Nos résultats pourraient aider à évaluer le mécanisme potentiel du microbiote cæcal régulant le dépôt de graisse dans la production de poulet.

Dans l'industrie de la volaille, la sélection artificielle de poulets à des fins commerciales grâce à la technologie de sélection génétique et à une alimentation plus énergétique a amélioré sans précédent le taux de croissance et la conversion alimentaire des poulets de chair1. Cependant, les poulets de chair à croissance rapide s'accompagnent souvent d'un dépôt excessif de graisse abdominale2, ce qui est un trait défavorable tant pour les consommateurs que pour les producteurs, et plus de 85 % de la graisse abdominale est inutile pour l'organisme car elle est considérée comme un gaspillage d'énergie alimentaire3. Un rapport récent a indiqué que les poulets de chair produisaient ≈3 millions de tonnes de graisse abdominale dans le monde chaque année, ce qui entraîne une perte économique de plus de 2,7 milliards de dollars dans l'industrie de la volaille4, ce qui constitue un obstacle majeur à une agriculture rentable5. Bien qu'il s'agisse d'un composant énergétique appréciable, il doit être éliminé lors de l'éviscération et est considéré comme un déchet dans la production de viande de poulet6. Le dépôt de graisse abdominale diminue l'utilisation des aliments, réduit les performances de reproduction des poules pondeuses, affecte négativement le processus d'abattage et provoque une pollution de l'environnement2,7,8. Il augmente également la teneur en matières grasses de la viande de poulet, ce qui augmente le risque de maladies cardiovasculaires humaines9. Les chercheurs ont découvert que biologiquement, les adipocytes abdominaux sont des cellules plus actives présentant un taux d'héritabilité plus élevé (0,82) que le poids corporel, les muscles des seins et des jambes5, ce qui entraîne une accumulation de graisse. Il a également été rapporté que le poids de la graisse abdominale et le poids corporel avaient une forte corrélation positive, ce qui entrave la sélection génétique par rapport aux caractères d'adiposité chez les poulets4. Le dépôt excessif de graisse est devenu un casse-tête et également une préoccupation émergente au cours des dernières décennies. Par conséquent, comprendre le mécanisme qui conduit à un dépôt excessif de graisse est devenu une question importante.

L'intestin hôte abrite environ 80 % des micro-organismes symbiotes, dont 99 % sont des bactéries, appelés microbiote intestinal10,11,12,13. Il a été établi que le microbiote intestinal pourrait jouer un rôle régulateur important dans le dépôt de graisse et l'obésité4,14. Les preuves ont révélé que la colonisation du microbiote obèse favorisait le dépôt de graisse chez la souris15. Par exemple, une plus grande abondance de Methanobrevibacter et de Faecalibacterium, tandis qu'une plus faible abondance d'Akkermansia augmente le dépôt de graisse4,6. D'autres études ont indiqué que le microbiote intestinal influence et module le métabolisme des graisses et contribue de manière importante à l'utilisation des nutriments, générant une énergie récoltable supplémentaire et entraînant un dépôt de graisse abdominale6,16. Par exemple, Enterococcus faecium augmente la sécrétion de synthase d'acide gras (FAS) et d'acétyl-CoA carboxylase (ACC) dans le foie de poulet17, et une augmentation de FAS et d'ACC augmente la production d'acides gras, qui s'incorpore dans les triglycérides et augmente le dépôt de graisse18. Klebsiella et Escherichia-Shigella possèdent des caractéristiques de lipogenèse et leur plus grande abondance augmente les concentrations de cholestérol total, de lipoprotéines de basse densité et de triglycérides dans le sérum, ce qui facilite l'accumulation de graisse19. D'autre part, certains microbiotes tels que Mucispirillum schaedleri diminuent le dépôt de graisse chez les poulets4, et Sphaerochaeta se trouve enrichi chez les poulets maigres14. Lactobacillus johnsonii BS15 diminue le dépôt de graisse grâce à l'activité de la lipoprotéine lipase (LPL) et améliore le catabolisme des graisses chez les poulets de chair20. L'abondance de Microbacterium et de Sphingomonas chez le poulet était positivement liée aux gènes du catabolisme des graisses dans les muscles et le foie, qui réduisent potentiellement le stockage des graisses21. Des études antérieures ont indiqué que le microbiote intestinal peut non seulement augmenter le dépôt de graisse, mais également diminuer le dépôt de graisse4,14. Dans le réseau complexe des communautés microbiennes intestinales, dynamiquement, la plus grande diversité bactérienne est observée dans le caecum22. Par conséquent, quelle est la composition bactérienne caecale et quel type de bactérie caecale pourrait réduire le dépôt de graisse abdominale, et comment elles régulent le métabolisme des graisses est devenue une question intéressante.

Pour répondre à cette préoccupation, des poulets (Turpan cockfighting × White Leghorn) à trois âges différents (1 mois, 4 mois et 12 mois) avec des dépôts de graisse abdominale significativement différents ont été utilisés dans la présente étude. Les niveaux de métabolisme des graisses, les communautés microbiennes cæcales et l'abondance de différentes bactéries ont été comparés entre des poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible. L'analyse de corrélation de Spearman a été utilisée pour trouver la relation entre le microbiote cæcal et le dépôt de graisse abdominale. En outre, le transfert du microbiote fécal de poulets adultes en bonne santé présentant un faible dépôt de graisse abdominale vers des poussins de chair à plumes blanches âgés d'un jour a été effectué pour vérifier si le microbiote intestinal pouvait réguler le dépôt de graisse de poulet, et les niveaux de métabolisme des graisses dans le foie et les tissus adipeux abdominaux ont également été comparés.

Sur la base de l'indice de graisse abdominale, les poulets (Turpan cockfighting × White Leghorn) à différents âges (1 mois, 4 mois et 12 mois) ont été divisés en poulets à fort dépôt de graisse abdominale (groupe H) et poulets à faible dépôt de graisse abdominale (groupe L) respectivement. Le volume de graisse abdominale (Fig. 1a), le poids de graisse abdominale (H vs L, 1 mois : 4,33 ± 0,31 g vs 1,12 ± 0,09 g ; 4 mois : 9,58 ± 0,56 g vs 1,15 ± 0,08 g ; 12 mois : 63,77 ± 6,19 g vs 19,46 ± 2,77 g) tests t, p < 0,0001) (Fig. 1b), et indice de graisse abdominale (H vs L, 1 mois : 1,63 ± 0,12 % vs 0,48 ± 0,45 % ; 4 mois : 1,04 ± 0,07 % vs 0,13 ± 0,01 % ; 12 mois : 3,11 ± 0,22 % vs 0,94 ± 0,13 %) (tests t de Student non appariés, p < 0,0001) (Fig. 1c) étaient significativement plus élevés chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale. Les résultats de la coloration à l'hématoxyline et à l'éosine (HE) ont montré que le diamètre moyen des adipocytes abdominaux était significativement plus élevé chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale que chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale (tests t de Student non appariés, p <0, 0001) (Fig. 1d). Les résultats ci-dessus ont montré qu'il y avait des différences significatives dans le dépôt de graisse entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible.

a La comparaison du volume de graisse abdominale entre des poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à différents mois. b La comparaison du poids de la graisse abdominale entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à différents mois. c La comparaison de l'indice de graisse abdominale entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à différents mois. d Sections de coloration HE de tissus adipeux abdominaux gras et comparaison d'un diamètre moyen d'adipocytes chez des poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à différents mois. Barres d'échelle = 100 μm. H représente les poulets à haute teneur en graisse abdominale (n = 10) et L représente les poulets à faible teneur en graisse abdominale (n = 10). La signification statistique entre les groupes a été déterminée par des tests t de Student non appariés. Toutes les données ont été présentées sous forme de moyenne ± SEM. ****p < 0,0001.

Il a été établi qu'un métabolisme des graisses déséquilibré est étroitement lié au dépôt de graisse abdominale, de sorte que les niveaux de métabolisme des graisses dans le sang (TG, TC, LDL-C et HDL-C), la graisse abdominale et le foie ont été comparés entre des poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à différents âges (1 mois, 4 mois et 12 mois). Dans le sang, les concentrations de TG (4 mois : p = 0,0025), de TC (12 mois : p = 0,0406) et de LDL-C (1 mois : p = 0,0273, 12 mois : p = 0,0183) étaient nettement plus élevées chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale à certains moments, mais la concentration de HDL-C (1 mois : p = 0,0436, 4 mois : p = 0,0392, 12 mois : p = 0,0483) était significativement plus élevé chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale à tous les moments (Fig. 2a). Dans la graisse abdominale, les expressions relatives de l'ARNm de certains gènes liés à la synthèse des graisses, tels que ACC, FAS et LPL, étaient nettement (tests t de Student non appariés, p <0, 05) plus élevées chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale à tout moment (Fig. 2b), mais l'expression relative de l'ARNm du gène lié au catabolisme des graisses lipase hormonosensible (HSL) était significativement (4 mois: p = 0, 0131, 12 mois: p = 0,0197) plus élevé chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale à l'âge de 4 et 12 mois (Fig. 2c). Dans le foie, le nombre de graisse vésiculaire creuse était plus élevé chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale (Fig. 3a). Les expressions relatives de l'ARNm des gènes liés à la synthèse des graisses, notamment le membre 1 de la famille des acyl-CoA synthétase à longue chaîne (ACSL1), la désaturase des acides gras 1 (FADS1) et le cytochrome P450 2C45 (CYP2C45), étaient significativement plus élevées chez les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé à tous les moments (p <0,05) (tests t de Student non appariés, Fig. 3b). Pourtant, l'expression relative de l'ARNm de l'apolipoprotéine AI (APOAI) génique liée au transport des graisses (Fig. 3c) était significativement (1 mois : p = 0,0291, 4 mois : p = 0,0144, 12 mois : p = 0,0297) des gènes liés au catabolisme des graisses, notamment le récepteur alpha activé par les proliférateurs de peroxysomes (PPARα), la carnitine palmitoyl transférase 1 (CPT- 1), le récepteur de la leptine (LEPR), la Janus kinase 2 (JAK2) et le transducteur de signal et activateur de la transcription 3 (STAT3) étaient significativement (tests t de Student non appariés, p <0, 05) plus élevés chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale à différents moments (Fig. 3d). De plus, les niveaux d'expression protéique de p-JAK2 (1 mois : p = 0,0005, 4 mois : p = 0,0345, 12 mois : p = 0,00014) et p-STAT3 (1 mois : p = 0,0217, 4 mois : p = 0,0328, 12 mois : p = 0,0205) étaient significativement plus élevés en cas de faible dépôt de graisse abdominale. poulets à tout moment (Fig. 4).

a La comparaison des concentrations sériques de triglycérides (TG) (mmol/L), des concentrations sériques de cholestérol total (TC) (mmol/L), des concentrations sériques de LDL-C (mmol/L) et des concentrations sériques de HDL-C (mmol/L) entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à 1, 4 et 12 mois. b La comparaison de l'expression relative de l'ARNm des gènes liés à la synthèse des graisses entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à 1, 4 et 12 mois (q-PCR). c La comparaison de l'expression relative de l'ARNm des gènes liés au catabolisme des graisses entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à 1, 4 et 12 mois (q-PCR). H représente les poulets à haute teneur en graisse abdominale (n = 10) et L représente les poulets à faible teneur en graisse abdominale (n = 10). La signification statistique entre les groupes a été déterminée par des tests t de Student non appariés. Toutes les données ont été présentées sous forme de moyenne ± SEM. *p < 0,05, **p < 0,01.

a Coupes de coloration HE de la teneur en graisse dans les hépatocytes des poulets à 1, 4 et 12 mois. Les gouttelettes de graisse (blanches) sont indiquées par les flèches sur les figures. b La comparaison de l'expression relative de l'ARNm des gènes liés à la synthèse des graisses entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à 1, 4 et 12 mois (q-PCR). c La comparaison de l'expression relative de l'ARNm des gènes liés au transport des graisses entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à 1, 4 et 12 mois (q-PCR). d La comparaison de l'expression relative de l'ARNm des gènes liés au catabolisme des graisses entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à 1, 4 et 12 mois (q-PCR). Barres d'échelle = 50 μm. H représente les poulets à haute teneur en graisse abdominale (n = 10) et L représente les poulets à faible teneur en graisse abdominale (n = 10). La signification statistique entre les groupes a été déterminée par des tests t de Student non appariés. Toutes les données ont été présentées sous forme de moyenne ± SEM. *p < 0,05.

La distribution des protéines et les niveaux d'expression de JAK2, p-JAK2, STAT3, p-STAT3 chez les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à 1, 4 et 12 mois, respectivement (IHC). Barres d'échelle = 50 μm. H représente les poulets à haute teneur en graisse abdominale (n = 10) et L représente les poulets à faible teneur en graisse abdominale (n = 10). La signification statistique entre les groupes a été déterminée par des tests t de Student non appariés. Toutes les données ont été présentées sous forme de moyenne ± SEM. *p < 0,05, ***p < 0,001.

Le séquençage du gène de l'ARNr 16S a été utilisé pour comparer la composition du microbiote caecal entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à différents moments. L'analyse de la diversité alpha a indiqué que la diversité microbienne (Fig. 5a) et l'abondance de la communauté (Fig. 5b) dans les dépôts de graisse abdominale élevés étaient plus élevées que chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale. La diversité bêta a montré une séparation distincte entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à différents moments (analyse ANOSIM, p <0, 05; Fig. 5c). Au niveau du phylum, les Firmicutes étaient plus abondants chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale, tandis que les Bacteroidetes étaient plus abondants chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale à tout moment (Fig. 6a). Au niveau du genre, l'abondance relative de Parabacteroides (4 mois : p = 0,0003, 12 mois : p = 0,0131), Parasutterella (1 mois : p = 0,0083, 4 mois : p = 0,0041, 12 mois : p = 0,0390), Oscillibacter (1 mois : p = 0,0134, 4 mois : p = 0,0384) et Anaerofustis (4 mois : p = 0,0137, 12 mois : p = 0,0079) étaient significativement plus élevés chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale (Fig. 6b), tandis que l'abondance relative de Sphaerochaeta était plus élevée chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale (Fig. 6c et Fig. 2 supplémentaire).

La comparaison de la diversité de la communauté microbienne mesurée avec l'indice de Shannon a et l'indice de Chao b entre des poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à différents mois. c La comparaison de l'analyse des coordonnées principales (PCoA) basée sur l'OTU entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à 1, 4 et 12 mois. H représente les poulets à haute teneur en graisse abdominale (n = 10) et L représente les poulets à faible teneur en graisse abdominale (n = 10). La ligne centrale représente la médiane, les limites de la boîte représentent les premier et troisième quartiles, et les moustaches indiquent les valeurs minimales et maximales, et la signification statistique entre les groupes a été déterminée par le test de somme des rangs de Wilcoxon (a, b). L'analyse ANOSIM (Analyse des similarités) permet de tester si la différence entre groupes (deux groupes ou plus) est significativement supérieure à la différence au sein du groupe, afin de juger si le regroupement est significatif (c). *p < 0,05, **p < 0,01.

a Composition de la communauté du microbiote cæcal au niveau du phylum chez les poulets à différents mois (1, 4 et 12). b, c La comparaison de l'abondance relative des genres cibles (Parabacteroides, Parasutterella, Oscillibacter, Anaerofustis, Sphaerochaeta) entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible à différents (1, 4 et 12) mois, respectivement. H représente les poulets à haute teneur en graisse abdominale (n = 10) et L représente les poulets à faible teneur en graisse abdominale (n = 10). La signification statistique entre les groupes a été déterminée par des tests t de Student non appariés (b, c). Toutes les données ont été présentées sous forme de moyenne ± SEM. *p < 0,05 **p < 0,01, ***p < 0,001.

L'association entre le microbiote cæcal et les enzymes glucidiques actives (CAZymes), y compris les glycosides hydrolases (GH), les glycosyltransférases (GT), les estérases glucidiques (CE), les activités auxiliaires (AA), les modules de liaison aux glucides (CBM) et les lyases polysaccharidiques (PL) a été analysée. Firmicutes et Bacteroidetes ont codé plus de 85% des principaux CAZymes. Comparativement aux poulets à fort dépôt de graisse abdominale, les Firmicutes encodaient moins de CAZymes, mais les Bacteroidetes encodaient plus de CAZymes chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale (Fig. 7a). Une analyse plus approfondie a indiqué que 25 CAZymes ont été trouvés en nombre plus élevé chez les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé, et 19 d'entre eux sont des GH. 25 autres CAZymes ont été trouvés en nombre plus élevé chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale, 12 sont des GH et 10 sont des GT (Fig. 7b). L'analyse KEGG a montré que les gènes exprimés de manière différentielle étaient annotés selon 58 voies différentes. Les voies métaboliques des glucides, y compris le métabolisme de l'amidon et du saccharose, le métabolisme du pyruvate, l'interconversion des pentoses et des glucuronates, le métabolisme de l'acide dibasique à chaîne ramifiée C5 et le métabolisme du propanoate, ont été trouvées plus élevées chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale. Les voies du métabolisme des lipides, y compris la biosynthèse des acides gras et la dégradation des acides gras, ont été trouvées plus élevées chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale (Fig. 7c).

a La comparaison de la contribution relative du microbiote cæcal (au niveau du phylum) aux enzymes actives glucidiques (CAZymes) entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible. b La comparaison des activités enzymatiques glucidiques du microbiote cæcal entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible. c La comparaison des voies différentielles KEGG du microbiote cæcal entre les poulets à dépôt de graisse abdominale élevé et faible. H représente les poulets à haute teneur en graisse abdominale (n = 10) et L représente les poulets à faible teneur en graisse abdominale (n = 10). Score LDA (log10) > 2,0.

L'analyse de corrélation de Spearman a été utilisée pour analyser la corrélation entre le microbiote cæcal et le poids/indice de graisse abdominale, et les niveaux de métabolisme des graisses. Les résultats ont indiqué que l'abondance de Parabacteroides, Parasutterella, Oscillibacter et Anaerofustis était significativement (tests de corrélation de Spearman, p < 0,05) et positivement corrélée au poids/indice de graisse abdominale et à l'expression des gènes liés à la synthèse des graisses dans le foie et la graisse abdominale, tandis que significativement (tests de corrélation de Spearman, p < 0,05) et négativement corrélée à l'expression des gènes liés au transport des graisses et au catabolisme dans le foie et la graisse abdominale. De plus, l'abondance de Sphaerochaeta était positivement corrélée à l'expression des gènes liés au transport des graisses et au catabolisme dans le foie et la graisse abdominale et négativement corrélée au poids / indice de graisse abdominale (Fig. 8).

L'association de différentes bactéries avec le dépôt de graisse abdominale et ses facteurs d'accumulation de graisse associés à l'âge de 1, 4 et 12 mois. La couleur rouge indique une corrélation positive et la couleur bleue indique une corrélation négative. *p < 0,05, **p < 0,01.

Afin de vérifier les effets du microbiote intestinal sur le dépôt de graisse abdominale de poulet, le microbiote fécal de poulets adultes présentant un dépôt de graisse abdominale élevé ou faible a été transplanté chez des poussins d'un jour. Les tendances à la hausse du poids corporel (Fig. 9a), du poids des muscles des seins/jambes (Fig. 9b) et de l'indice des muscles des seins/jambes (Fig. 9c) ont été observées dans les groupes FMT par rapport au groupe témoin. Quatre semaines de FMT provenant d'un poulet à fort dépôt de graisse abdominale ont augmenté de manière significative le poids de la graisse abdominale (H-FMT : 22,29 ± 1,59 g contre Con : 18,19 ± 0,79 g) (tests t de Student non appariés, p = 0,0286) (Fig. 9d) et l'indice de graisse abdominale (H-FMT : 1,44 ± 0,06 % contre Con : 1,23 ± 0,04 %) (non apparié Tests t de Student, p = 0,0050) (Fig. 9e). Fait intéressant, quatre semaines de FMT à partir d'un poulet à faible dépôt de graisse abdominale ont significativement diminué le poids de la graisse abdominale (L-FMT : 15,18 ± 1,05 g vs Con : 18,19 ± 0,79 g) (tests t de Student non appariés, p = 0,0278) (Fig. 9d) et l'indice de graisse abdominale (L-FMT : 1,02 ± 0,06 % vs Con : 1,23 ± 0,04 %) (tests t de Student non appariés, p = 0,0072) (Fig. 9e). De plus, la L-FMT a diminué le volume de graisse abdominale (Fig. 9f). Les résultats de la coloration HE ont indiqué que le diamètre moyen des adipocytes abdominaux était significativement plus faible dans le groupe L-FMT que celui du groupe témoin (tests t de Student non appariés, p <0, 0001) (Fig. 9g, h) et le nombre de graisse vésiculaire creuse dans le foie était nettement inférieur dans le groupe L-FMT (Fig. 9i). Les résultats ci-dessus ont indiqué que la FMT pouvait modifier de manière significative le dépôt de graisse de poulet.

a Une tendance à l'augmentation du poids corporel dans les groupes H-FMT et L-FMT par rapport au groupe témoin. b Une tendance à la hausse du poids des muscles de la poitrine et des jambes dans les groupes H-FMT et L-FMT par rapport au groupe témoin. c Une tendance à la hausse de l'indice musculaire des seins et des jambes dans les groupes H-FMT et L-FMT par rapport au groupe témoin. d La comparaison du poids de la graisse abdominale entre les groupes témoin, H-FMT et L-FMT. e La comparaison de l'indice de graisse abdominale entre les groupes contrôle, H-FMT et L-FMT. f La comparaison des tissus adipeux abdominaux des poulets entre les groupes témoin et L-FMT. g, h HE coupes de coloration des tissus adipeux abdominaux et la comparaison d'un diamètre moyen des adipocytes entre les groupes contrôle et L-FMT. i Coupes de coloration HE de la teneur en graisse dans les hépatocytes des poulets. Barres d'échelle (g) = 100 μm, Barres d'échelle (i) = 50 μm. Con représente le groupe témoin (n = 30), H-FMT représente le groupe de transplantation de microbiote fécal du poulet à dépôt de graisse abdominale élevé (n = 30), L-FMT représente le groupe de transplantation de microbiote fécal du poulet à faible dépôt de graisse abdominale (n = 30). La signification statistique entre les groupes a été déterminée par des tests t de Student non appariés. Toutes les données ont été présentées sous forme de moyenne ± SEM. *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001.

Afin de vérifier les effets de la L-FMT sur le métabolisme des graisses des receveurs, les niveaux de métabolisme des graisses dans la graisse abdominale et le foie ont été étudiés. Dans la graisse abdominale, les résultats de la qPCR ont montré que la L-FMT réduisait significativement l'expression relative de l'ARNm des gènes liés à la synthèse des graisses (FAS (tests t de Student non appariés, p = 0,0313) et LPL (tests t de Student non appariés, p = 0,0283)), et régulait à la hausse l'expression relative de l'ARNm de HSL (tests t de Student non appariés, p = 0,0283) (Fig. 10a ). Dans le foie, les résultats de la qPCR ont montré que la L-FMT réduisait significativement l'expression relative de l'ARNm des gènes liés à la synthèse des graisses, ACC (tests t de Student non appariés, p = 0,0429), FAS (tests t de Student non appariés, p = 0,0192)) et régulait significativement à la hausse l'expression relative de l'ARNm de l'APOAI (tests t de Student non appariés, p = 0,0422) et liée au catabolisme des graisses. gènes (PPARα, CPT-1, LEPR, JAK2 et STAT3) (tests t de Student non appariés, p <0, 05) (Fig. 10b). Les résultats de la coloration immunohistochimique (IHC) ont indiqué que la L-FMT régulait significativement à la hausse l'expression protéique de p-JAK2 (tests t de Student non appariés, p = 0, 0115) et de p-STAT3 (tests t de Student non appariés, p = 0, 0055) dans le foie (Fig. 10c).

La comparaison des niveaux de métabolisme des graisses dans la graisse abdominale et le foie du poulet entre le groupe témoin et le groupe L-FMT. a La comparaison de l'expression relative de l'ARNm des gènes liés à la synthèse des graisses et des gènes liés au catabolisme des graisses dans la graisse abdominale (q-PCR). b La comparaison de l'expression relative de l'ARNm des gènes liés à la synthèse des graisses, des gènes liés au transport des graisses et des gènes liés au catabolisme des graisses dans le foie (q-PCR). c La distribution des protéines et les niveaux d'expression de JAK2, p-JAK2, STAT3 et p-STAT3 dans le foie (IHC). Barres d'échelle = 50 μm. Con représente le groupe témoin (n = 14) et L-FMT représente le groupe de transplantation de microbiote fécal du poulet à faible dépôt de graisse abdominale (n = 14). La signification statistique entre les groupes a été déterminée par des tests t de Student non appariés. Toutes les données ont été présentées sous forme de moyenne ± SEM. *p < 0,05, **p < 0,01.

Les résultats du séquençage du gène de l'ARNr 16S ont montré que la L-FMT augmentait significativement l'abondance de la communauté microbienne caecale (indice de Chao) (test de somme des rangs de Wilcoxon, p <0, 0001) (Fig. 11a), modifiait la composition du microbiote caecal (analyse ANOSIM, p <0, 001) (Fig. 11b), augmentait l'abondance relative des Bacteroidetes et diminuait l'abondance relative des Firmicutes (Fig. 11c). En outre, L-FMT a significativement (tests t de Student non appariés, p = 0, 0078) diminué l'abondance relative des Parabacteroides et significativement (tests t de Student non appariés, p = 0, 0298) augmenté l'abondance relative de Sphaerochaeta par rapport au groupe témoin (Fig. 11d et Fig. 3 supplémentaire).

Pour le séquençage de l'ARNr 16S, 28 poulets de chair à plumes blanches (14 dans chaque groupe avec des mâles et des femelles égaux) ont été sélectionnés au hasard pour l'analyse du microbiote caecal dans les groupes contrôle et L-FMT. a La comparaison de l'indice de Chao. b Analyse en coordonnées principales (PCoA). c Composition de la communauté du microbiote cæcal au niveau du phylum. d L'abondance relative des Parabacteroides et des Sphaerochaeta. Con représente le groupe témoin (n = 14) et L-FMT représente le groupe de transplantation de microbiote fécal du poulet à faible dépôt de graisse abdominale (n = 14). La ligne centrale représente la médiane, les limites de la boîte représentent les premier et troisième quartiles, les moustaches indiquent les valeurs minimales et maximales et la signification statistique entre les groupes a été déterminée par le test de somme des rangs de Wilcoxon (a). L'analyse ANOSIM (Analyse des similarités) permet de tester si la différence entre groupes (deux groupes ou plus) est significativement supérieure à la différence au sein du groupe, afin de juger si le regroupement est significatif (b). La signification statistique entre les groupes a été déterminée par des tests t de Student non appariés et les données ont été présentées sous forme de moyenne ± SEM (d). *p < 0,05, **p < 0,01, ****p < 0,0001.

Un métabolisme des graisses stable libère de l'énergie pour augmenter la croissance, mais un métabolisme des graisses instable entraîne souvent un dépôt de graisse inutile23. Le métabolisme des graisses est un mécanisme biochimique complexe dans lequel la digestion, l'assimilation et le transport des graisses se produisent à travers plusieurs réactions anaboliques et cataboliques21. La graisse digérée est ensuite transformée sous forme d'acides gras et de glycérol21. Par exemple, les acides gras et le glycérol produits sont absorbés dans l'épithélium intestinal et transportés par la circulation sanguine vers le foie, les tissus adipeux et d'autres organes21. La synthèse des graisses dans les organes est régulée par des gènes liés à la synthèse des graisses, notamment FAS, ACSL1, FADS1, CYP2C45 et LPL24. Pour comprendre l'impact de la voie de l'anabolisme des graisses sur le métabolisme des graisses, l'expression des gènes liés à l'anabolisme des graisses a été élucidée. Dans la présente étude, une expression relative d'ARNm significativement plus élevée de FAS, ACSL1, FADS1, CYP2C45 et LPL a été trouvée dans le foie et la graisse abdominale de poulets à fort dépôt de graisse abdominale, suggérant une plus grande synthèse de graisse, ce qui aurait un lien étroit avec le dépôt de graisse chez les poulets. Il a également été rapporté que des niveaux élevés d'ACSL1, d'ACC et de FAS sont associés à un dépôt de graisse en augmentant les taux sériques de TG, de TC et de LDL-C25,26. Dans la présente étude, l'augmentation des taux sériques de TG, de TC et de LDL-C et la diminution significative des taux sériques de HDL-C chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale sont compatibles avec les résultats chez les souris27 et chez les poulets28,29, indiquant que le dépôt d'une plus grande quantité de graisse abdominale modifierait également les taux de TG, de TC, de HDL-C et de LDL-C dans le sérum de poulet. De plus, il a également été démontré que les gènes du catabolisme des graisses contribuent de manière significative au métabolisme des graisses. Par exemple, CPT-1 et PPARα sont des gènes cataboliques qui stimulent l'oxydation des acides gras, entraînant la production d'énergie pour la croissance des poulets30. Dans la présente étude, une expression d'ARNm hépatique significativement régulée à la baisse de CPT-1 et de PPARα et une expression de JAK2 plus faible via l'activation de STAT3 chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale ont remarquablement augmenté le dépôt de graisse abdominale chez les poulets de chair31,32. Notamment, des niveaux élevés d'APOAI et de HSL et des taux sériques de HDL-C plus élevés chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale dans notre étude devraient faciliter l'excrétion des graisses car la HSL agit comme un nettoyant et, avec l'APOAI, transporte le cholestérol/les acides gras des dépôts de graisse vers le foie pour la lipolyse, réduisant ainsi l'accumulation de graisse chez les poulets de chair33,34,35. De plus, les gènes liés à la différenciation des adipocytes régulés positivement augmentent leur prolifération et contribuent de manière significative au dépôt de graisse abdominale chez les poulets5,21. Un diamètre moyen significativement plus élevé des adipocytes abdominaux chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale dans notre étude indique le rôle crucial de la différenciation des adipocytes dans le dépôt de graisse36. Par conséquent, plus de synthèse de graisse et moins de catabolisme de graisse ont entraîné un dépôt excessif de graisse et vice versa.

Il a été établi que le microbiote intestinal pourrait contrôler le dépôt de graisse abdominale en régulant le métabolisme des graisses6. Par exemple, l'abondance de Parabacteroides est positivement corrélée à la masse grasse chez les personnes obèses37,38. Parasutterella provoque le syndrome du côlon irritable et une immunosuppression chez les poulets39, et augmente le pourcentage/dépôt de graisse abdominale40. Oscillibacter est abondant chez les poulets à lignée grasse41 et est associé à l'obésité42. De même, une abondance accrue d'Anaerofustis dans le caecum des souris à régime riche en graisses43 et des poulets de chair lors d'une infection induite par Clostridium perfringens44 est liée au métabolisme des graisses. Des études récentes ont révélé que les bactéries décrites ci-dessus interagissent étroitement avec les gènes liés au métabolisme des graisses et les paramètres TG, TC, LDL-C et HDL-C pour modifier le dépôt de graisse. Par exemple, Li et al. ont décrit que Parabacteroides et Oscillibacter sont positivement liés au FAS et à l'ACC, alors qu'ils sont négativement liés au HSL45. De même, ces deux bactéries contribuent à augmenter les taux de TG hépatiques et sériques de TG, de TC et de LDL-C chez les souris à régime riche en graisses45, indiquant plus d'anabolisme des graisses plutôt que de catabolisme des graisses, ce qui devrait augmenter le dépôt de graisse. De plus, Huang et al. ont constaté que Parasutterella est impliquée dans l'augmentation des niveaux de TG, TC et LDL-C, tout en diminuant les niveaux de HDL-C dans le foie et le sérum des souris46, et sa plus grande abondance augmente le dépôt de graisse abdominale car Parasutterella pourrait décomposer les aliments à haute énergie et modifier le métabolisme des graisses40,47. Une autre étude récente a rapporté qu'Anaerofustis pourrait également réguler le métabolisme des graisses car il est positivement associé aux niveaux de TG, de TC et de LDL-C et négativement aux niveaux de HDL-C dans le sérum48. En règle générale, ces bactéries contribuent de manière significative à l'accumulation de graisse et concordent avec nos conclusions sur les poulets à fort dépôt de graisse abdominale, ce qui indique qu'une plus grande abondance de ces bactéries dans l'intestin de l'hôte pourrait augmenter le dépôt de graisse. Fait intéressant, certaines autres bactéries ont également été trouvées qui se comportent différemment de celles décrites ci-dessus. Par exemple, Sphaerochaeta est lié de manière importante à la diminution du dépôt de graisse chez le porc49 et est reconnu comme une espèce essentielle pour réguler le métabolisme des lipides50. Une étude récente a révélé que Sphaerochaeta est considérablement enrichi en poulets maigres14, ce qui est également cohérent avec nos résultats. De plus, Huang et al. ont rapporté que Sphaerochaeta est positivement lié au taux sérique de HDL-C et négativement au taux de TC et pourrait améliorer le métabolisme des graisses51. Feng et al. ont également décrit qu'une abondance plus élevée de Sphaerochaeta régule remarquablement le métabolisme des graisses corporelles et pourrait contrôler le dépôt de graisse abdominale chez le poulet jaune de Xianju52, indiquant que Sphaerochaeta pourrait affecter le métabolisme des graisses et le dépôt de graisse. Par conséquent, des abondances plus élevées de Parabacteroides, Parasutterella, Oscillibacter et Anaerofustis devraient entraîner une augmentation de la tendance au dépôt de graisse chez les poulets à fort dépôt de graisse abdominale par anabolisme des graisses, tandis qu'une plus grande abondance de Sphaerochaeta devrait entraîner une diminution de la tendance au dépôt de graisse chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale par le catabolisme des graisses.

Il a été établi que le microbiote intestinal pourrait coder les CAZymes pour réguler le dépôt de graisse14,53. Le microbiote intestinal dégrade principalement l'amidon résistant et les fibres alimentaires par hydrolyse14,53 et accomplit cette fonction par le métabolisme des glucides en utilisant les GH, les GT, les CE, les PL et les CBM54,55. En règle générale, le métabolisme des glucides est lié au dépôt de graisse, car des calories plus élevées produites par le métabolisme des glucides peuvent provoquer une lipogenèse de novo et une énorme conversion du glucose en pyruvate (glycolyse) ou en TG23,42,56. Il a été rapporté qu'Oscillibacter possède un nombre élevé de gènes GH et CBM pour cliver les polysaccharides complexes et pourrait également réguler le dépôt de graisse41,57,58. Dans la présente étude, Anaerofustis et Oscillibacter (Firmicutes) se trouvent considérablement enrichis en poulets à dépôt de graisse abdominale élevé, prédisant que ces bactéries ont extrait de l'énergie supplémentaire en utilisant des CAZymes et l'ont transportée vers les tissus adipeux, entraînant un dépôt excessif de graisse abdominale. D'autres études ont également trouvé une association positive d'Anaerofustis et d'Oscillibacter avec la digestibilité des fibres et l'obésité59,60. En revanche, Xiang et al. ont constaté que Sphaerochaeta pouvait considérablement promouvoir les activités de CAZyme et réguler le métabolisme des lipides chez les poulets maigres14, ce qui est conforme à nos conclusions selon lesquelles Sphaerochaeta en tant que membre unique pourrait réduire le dépôt de graisse abdominale grâce aux activités de CAZymes (GH, GT, CE, AA et CBM). Les preuves révèlent que Sphaerochaeta appartient au phylum Spirochaetes61 et plusieurs études ont décrit que Sphaerochaeta pourrait également produire des β-xylosidases de la famille GH, traiter les polymères glucidiques par le métabolisme des glucides et avoir une contribution significative à la régulation du dépôt de graisse50,62,63. Ainsi, il est prévu que Sphaerochaeta ait un potentiel significatif dans le contrôle du dépôt de graisse abdominale en codant pour les CAZymes.

De plus en plus de preuves ont indiqué que le remodelage du microbiote intestinal par la transplantation de microbiote fécal (FMT) pourrait réduire le dépôt de graisse abdominale en régulant le métabolisme des graisses14,64. Conformément à ces résultats, la présente étude a également observé que la FMT du poulet à faible dépôt de graisse abdominale réduisait de manière significative le dépôt de graisse abdominale (à la fois le poids et l'indice de graisse abdominale) et le métabolisme des graisses remarquablement régulé. De plus, il a été rapporté que Sphaerochaeta était enrichi en poulets maigres et que Parabacteroides était enrichi en individus obèses14,37. De même, une plus grande abondance de Sphaerochaeta et une plus faible abondance de Parabacteroides ont été observées dans le groupe L-FMT de la présente étude, ce qui est cohérent avec nos résultats chez les poulets à faible dépôt de graisse abdominale, indiquant que ces bactéries pourraient modifier le dépôt de graisse abdominale et contrôler le métabolisme des graisses. D'autres études ont également décrit que la FMT pourrait atténuer de manière significative le dépôt de graisse chez les souris à régime riche en graisses65, car un niveau de LPL inférieur diminue l'adipogenèse en réduisant l'hydrolyse des triglycérides dans les tissus adipeux66. Dans la présente étude, une diminution significative de l'expression des gènes liés à l'anabolisme (FAS, LPL dans la graisse abdominale et ACC, FAS dans le foie) et une augmentation significative de l'expression des gènes liés au catabolisme (PPARα hépatique, CPT-1, LEPR, JAK2 et STAT3) ont été trouvées dans le groupe L-FMT par rapport au groupe témoin. De plus, une expression significativement plus élevée de HSL dans la graisse abdominale et d'APOAI, p-JAK2 et p-STAT3 dans le foie du groupe L-FMT a également été observée. Les résultats ont indiqué que le microbiote fécal des poulets à faible dépôt de graisse abdominale pouvait augmenter l'abondance de Sphaerochaeta, ce qui favorisait le catabolisme des graisses en améliorant l'expression des gènes liés au catabolisme des graisses et au transport des graisses67.

Pris ensemble, les résultats actuels indiquent que le métabolisme déséquilibré des graisses conduit à un dépôt excessif de graisse abdominale. Les abondances de Parabacteroides, Parasutterella, Oscillibacter et Anaerofus sont corrélées à la régulation positive de l'expression des gènes d'anabolisme des graisses, ce qui augmente finalement le dépôt de graisse abdominale. Cependant, l'abondance de Sphaerochaeta régule à la hausse l'expression des gènes du catabolisme des graisses, ce qui réduit le dépôt de graisse abdominale et profite à la croissance musculaire des poulets. De plus, la L-FMT a considérablement réduit les Parabacteroides, augmenté les Sphaerochaeta et régulé à la hausse l'expression des gènes du catabolisme des graisses. La L-FMT pourrait être appliquée comme stratégie pour réduire le dépôt de graisse abdominale et en même temps favoriser la croissance des muscles.

Le Comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux de l'Université agricole de Huazhong (HZAUCH-2018-008), Wuhan, Chine, a approuvé toutes les procédures animales, et toutes les méthodes ont été exécutées conformément aux directives et réglementations pertinentes.

Des poulets nouvellement éclos (Turpan cockfighting × White Leghorn) ont été élevés dans des conditions d'élevage similaires dans l'élevage de poulets de l'Université agricole de Huazhong. À l'âge de 1, 4 et 12 mois, 120 poulets ont été sélectionnés au hasard pour chaque point temporel. Sur la base de l'indice de graisse abdominale, les poulets à chaque instant ont été classés en deux groupes, à savoir le groupe à dépôt élevé de graisse abdominale (H) et le groupe à faible dépôt de graisse abdominale (L) (n = 10, 5 mâles et 5 femelles). Pour l'expérience FMT, les poulets ayant un poids corporel élevé, un faible dépôt de graisse abdominale et un dépôt élevé de graisse abdominale ont été sélectionnés séparément comme donneurs FMT. Au total, 90 poulets de chair à plumes blanches d'un jour ont été sélectionnés comme bénéficiaires.

Deux poulets Leghorn blancs femelles adultes × poulets de combat Turpan ayant peut-être un dépôt de graisse abdominale élevé ou faible ont été scannés avec un instrument de tomodensitométrie (CT) (Aquilion PRIME Tsx-303A, Canon Medical, Japon). Le logiciel Pari a été utilisé pour marquer la graisse abdominale dans différentes images de cadre de chaque poulet (Fig. 1 supplémentaire), puis le langage Python a été utilisé pour écrire des programmes permettant d'analyser les images et de calculer le volume du corps et de la graisse abdominale de chaque poulet. Le volume du corps était de 2,22 dm3 et 2,50 dm3, et le volume de graisse abdominale était de 0,06 dm3 et 0,15 dm3, respectivement. De même, le pourcentage volumique de graisse abdominale était de 2,66 % et 5,92 %. Le poulet avec moins de pourcentage de volume de graisse abdominale a été sélectionné comme donneur du groupe L-FMT et le poulet avec plus de pourcentage de volume de graisse abdominale a été sélectionné comme donneur du groupe H-FMT. Après l'expérience FMT, les deux poulets ont été disséqués pour obtenir le poids et l'indice de graisse abdominale. Le poids de la graisse abdominale était de 74,3 g et 161,2 g, et l'indice de graisse abdominale était de 3,12 % et 5,78 %, respectivement, ce qui est cohérent avec les résultats de la TDM et indique que la sélection du donneur FMT est appropriée.

Chaque matin, une fois que les poulets donneurs ont déféqué, la partie blanche des matières fécales a été retirée car elle contient de l'acide urique. Ensuite, 10 g de matières fécales ont été recueillis dans le tube stérile (50 ml) et mélangés doucement avec 60 ml de solution saline normale à 0,75 %. Le mélange a été maintenu sur la glace pour déposer les précipités. Le surnageant a été obtenu et filtré avec de la gaze stérile pour obtenir une suspension fécale.

Au total, quatre-vingt-dix poulets de chair à plumes blanches âgés d'un jour ont été sélectionnés comme receveurs et divisés au hasard en groupe témoin, groupe H-FMT et groupe L-FMT (n = 30). Les poulets ont été nourris avec un régime maïs-soja sous forme de granulés sans médicament ni vaccination. Tous les poulets étaient gardés dans la même pièce. Du 1er jour jusqu'à la fin de l'expérience, 2 poulets dans chaque cage (longueur = 70 cm, largeur = 50 cm et hauteur = 60 cm) ont été gardés. Les poulets de chair du groupe FMT ont reçu par voie orale 1 ml de suspension de microbiote fécal, tandis que 1 ml de solution saline à 0,75 % a été utilisé comme substitut dans le groupe témoin pendant 28 jours. À l'âge de 42 jours, les oiseaux ont été euthanasiés en augmentant progressivement l'inhalation de CO2 pendant environ 4 à 5 minutes, puis tués sans cruauté en perforant la veine jugulaire et en prélevant l'échantillon de sang en même temps. Par la suite, les autres échantillons ont été prélevés68.

Après un jeûne de 12 h, les poulets ont été pesés et sacrifiés, puis le sang (par la veine jugulaire), le foie, le tissu adipeux abdominal et le caecum gauche ont été prélevés. Pour l'analyse du microbiote intestinal, le contenu caecal (1 à 1,5 g par oiseau) a été collecté dans deux tubes à centrifuger stérilisés (1,5 ml) et congelé instantanément dans de l'azote liquide, puis stocké à -80 ° C pour le séquençage. Pour l'analyse du paramètre lipométabolique, des échantillons de sang (3 ml par oiseau) ont été centrifugés à 3000 × g à 4 ° C pendant 15 min pour obtenir le sérum, puis il a été stocké à -80 ° C pour une analyse ultérieure. Pour l'analyse histo-morphologique, des tissus adipeux hépatiques et abdominaux fraîchement prélevés ont été fixés dans une solution de paraformaldéhyde à 4 %. Pour l'analyse de l'expression génique, des parties de tissus adipeux hépatiques et abdominaux fraîchement récoltés ont été congelées dans de l'azote liquide, puis stockées à -80 ° C.

L'indice de graisse musculaire ou abdominale a été calculé à l'aide de la formule suivante : indice musculaire = poids musculaire (g)/poids corporel (g) × 100 %, indice de graisse abdominale = poids de graisse abdominale (g)/poids corporel (g) × 100 %.

L'ADN génomique microbien a été extrait du contenu cæcal du poulet à l'aide du kit d'extraction Fast DNA SPIN (MP Biomedicals, Santa Ana, CA, USA), conformément aux instructions du fabricant. La région hypervariable V3-V4 du gène bactérien de l'ARNr 16S a été amplifiée avec des paires d'amorces 338F (5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′) et 806R (5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′). L'amplification par PCR du gène de l'ARNr 16S a été réalisée comme suit : une dénaturation initiale (3 min) à 95 °C après 27 cycles de dénaturation (30 s) à 95 °C, un recuit (30 s) à 55 °C, une extension (45 s) à 72 °C et une extension unique (10 min) à 72 °C, et terminée à 4 °C. Le produit de PCR a été extrait d'un gel d'agarose à 2 % et purifié à l'aide du kit d'extraction de gel d'ADN AxyPrep (Axygen Biosciences, Union City, Californie, États-Unis) conformément aux instructions du fabricant et quantifié à l'aide du fluoromètre Quantus™ (Promega, États-Unis). La plate-forme Illumina MiSeq PE300 (Illumina, San Diego, États-Unis) a été utilisée pour le séquençage du gène de l'ARNr 16S. Pour 20 poulets âgés de 4 mois avec séquençage métagénomique, le même extrait d'ADN a été fragmenté à une taille moyenne d'environ 400 pb à l'aide de Covaris M220 (Gene Company Limited, Chine) pour la construction d'une bibliothèque appariée, qui a été construite à l'aide de NEXTFLEX Rapid DNA-Seq (Bioo Scientific, Austin, TX, USA). La plateforme Illumina NovaSeq (Illumina, San Diego, CA, USA) a été utilisée pour le séquençage métagénomique.

Les lectures brutes de séquençage du gène de l'ARNr 16S ont été démultiplexées, filtrées par qualité par fastp version 0.20.0 et fusionnées par FLASH version 1.2.7. Les unités taxonomiques opérationnelles (OTU) avec un seuil de similarité de 97 % ont été regroupées à l'aide de la version 7.1 d'UPARSE, et les séquences chimériques ont été identifiées et supprimées. La taxonomie de chaque séquence représentative de l'OTU a été analysée par RDP Classifier version 2.2 par rapport à la base de données d'ARNr 16S (Silva 132) en utilisant un seuil de confiance de 0,7. Pour les mesures de diversité α et β, la profondeur de séquençage a été minimisée en sous-échantillonnant les lectures de chaque échantillon. Les lectures valides les plus basses du microbiote cæcal des poulets à dépôt élevé et faible de graisse abdominale à l'âge de 1 mois étaient de 25 339, la lecture efficace la plus faible du microbiote cæcal des poulets à dépôt élevé et faible de graisse abdominale à l'âge de 4 mois était de 30 671 et la lecture efficace la plus faible du microbiote cæcal des poulets à dépôt élevé et faible de graisse abdominale à l'âge de 12 mois était de 45 053. De même, les lectures valides les plus basses du microbiote cæcal chez les poulets témoins et L-FMT étaient de 14 960. La diversité α a été décrite à l'aide de l'indice de Shannon et de l'indice de Chao. L'analyse des coordonnées principales (PCoA) basée sur Bray-Curtis a été utilisée pour estimer la dissemblance dans la structure de la communauté. La composition de la communauté au niveau du phylum et le changement d'abondance au niveau du genre ont été visualisés par un diagramme à barres et un histogramme. La taille de l'effet de l'analyse discriminante linéaire (LEfSe) a été réalisée pour détecter les taxons différentiellement abondants dans les groupes à l'aide des paramètres par défaut de l'analyse discriminante linéaire (LDA> 2).

Les lectures de faible qualité (longueur <50 bp ou avec une valeur de qualité <20 ou ayant N bases) ont été supprimées par fastp (https://github.com/OpenGene/fastp, version 0.20.0). Les lectures ont été alignées sur le génome du poulet par l'outil d'alignement burrows-wheeler (BWA) (http://bio-bwa.sourceforge.net, version 0.7.9a), et tout hit associé aux lectures et à leurs lectures couplées a été supprimé. La séquence optimisée a été épissée et assemblée, et les contigs ≥ 300 pb ont été sélectionnés comme résultat d'assemblage final, puis les contigs ont été utilisés pour une prédiction et une annotation supplémentaires des gènes. Les cadres de lecture ouverts (ORF) de chaque contig assemblé ont été prédits à l'aide de MetaGene (http://metagene.cb.ku-tokyo.ac.jp/). Les ORF prédits avec une longueur ≥ 100 bp ont été récupérés et traduits en séquences d'acides aminés. Un catalogue de gènes non redondant a été construit à l'aide de CD-HIT (http://www.bioinformatics.org/cd-hit/, version 4.6.1) avec une identité de séquence de 90 % et une couverture de 90 %. Les lectures après le contrôle de la qualité ont été cartographiées sur le catalogue de gènes non redondants avec une identité de 95 % à l'aide de SOAPaligner (http://soap.genomics.org.cn/, version 2.21), et l'abondance des gènes dans chaque échantillon a été évaluée. Les données publiques utilisées pour l'analyse taxonomique et la classification fonctionnelle des gènes comprenaient la base de données intégrée NCBI-NR, la base de données KEGG et la base de données CAZy. La séquence d'acides aminés du gène non redondant a été alignée sur la base de données NR et la base de données KEGG respectivement avec un seuil de valeur e de 1e−5 à l'aide de Diamond (http://www.diamondsearch.org/index.php, version 0.8.35), et a obtenu l'annotation d'espèce et la fonction KEGG correspondant au gène. L'annotation des enzymes glucidiques actives a été réalisée à l'aide de hmmscan (http://hmmer.janelia.org/search/hmmscan) par rapport à la base de données CAZy (http://www.cazy.org/) avec un seuil de valeur e de 1e-5.

Pour l'analyse de différents paramètres sanguins, les concentrations sériques de triglycérides (TG), de cholestérol total (TC), de cholestérol à lipoprotéines de haute densité (HDL-C) et de cholestérol à lipoprotéines de basse densité (LDL-C) ont été déterminées à l'aide d'un analyseur de chimie Rayto (Chemray 800, Chine) conformément aux instructions du fabricant (Shenzhen Rayto Life Science Co., Ltd). En bref, les échantillons de sérum ont été soigneusement mélangés avec la solution réactionnelle dans la proportion recommandée et maintenus à 37 ° C pendant 10 min. Enfin, l'absorbance de chaque échantillon a été mesurée et les concentrations totales ont été calculées selon la formule suivante. Concentrations totales = Absorbance de l'échantillon/Absorbance de la solution d'étalonnage × Concentrations d'étalonnage (mmol par litre).

Pour l'observation morphologique, des échantillons de tissus adipeux hépatiques et abdominaux ont été inclus dans de la paraffine et des coupes ont été préparées. Les tissus hépatiques ont été coupés en sections de 3 µm d'épaisseur et les tissus adipeux abdominaux ont été coupés en sections de 7 µm d'épaisseur avec une trancheuse rotative (LEICA 819, Leica, Allemagne). La coloration HE a été réalisée selon le protocole de routine et les coupes de tissus colorées ont été examinées au microscope optique (BH-2, Olympus, Japon) à l'aide d'un appareil photo numérique (DP72, Olympus, Japon). Sous un microscope 10 × 20, chaque section colorée HE de graisse abdominale a été utilisée pour sélectionner au hasard 5 champs visuels pour l'acquisition d'images. Le diamètre moyen des adipocytes de la graisse abdominale a été mesuré avec image pro plus 6.0 (Media Cybernetics, USA).

Afin de détecter l'expression des gènes liés au métabolisme des graisses au niveau de l'ARNm, l'ARN total a été extrait des tissus adipeux abdominaux et hépatiques à l'aide du réactif Trizol (Takara, Japon) en suivant les instructions du fabricant. L'ARN (1 μg) de chaque échantillon a été transcrit en ADNc à l'aide du kit de réactifs PrimeScript™ RT avec gDNA Eraser (Takara, Japon). Le mélange réactionnel de réaction en chaîne par polymérase quantitative (qPCR) (10 μL) consistait en 5 μL de SYBR (Takara, Japon), 0,4 μL d'amorce directe et 0,4 μL d'amorce inverse, 3,2 μL de ddH2O et 1 μL d'ADNc matrice. La réaction qPCR est réalisée sur le système de détection qPCR en temps réel Bio-Rad CFX Connect (Bio-Rad, Hercules, CA, USA). Les étapes sont les suivantes : 5 min de pré-dénaturation à 95 °C, après 30 s de dénaturation à 95 °C (40 cycles), 30 s de recuit à 60 °C et 15 s d'élongation à 72 °C. Les séquences d'amorces ont été répertoriées dans le tableau 1 avec le gène de référence (β-actine). Les niveaux d'expression génique ont été quantifiés à l'aide de la méthode 2-ΔΔCT.

En suivant les étapes décrites dans des études antérieures13, une coloration immunohistochimique a été réalisée pour observer la distribution et l'expression des protéines dans le foie. Brièvement, les coupes ont été déparaffinées deux fois dans du xylène et réhydratées dans de l'éthanol en série graduée. L'antigène a été récupéré dans un tampon citrate de sodium (pH 6,0) à l'aide d'un four à micro-ondes (MYA-2270M, Haier, Qingdao, Chine) pendant 18 min, soit 3 min à 700 W et quinze min à 116 W, puis refroidi pendant 2 à 3 h à température ambiante. La peroxydase endogène a été inactivée avec 3% de peroxyde d'hydrogène (H2O2) et des coupes de tissus ont été incubées avec 5% d'albumine de sérum bovin (BSA) (boster, Chine) à 37 ° C pendant 30 min pour bloquer les sites de liaison non spécifiques. Ensuite, les coupes ont été incubées avec des anticorps primaires de lapin anti-JAK2 (1:100) (A11497, ABclonal Technology, Wuhan, Chine), de lapin anti-p-JAK2 (1:100) (AP0531, ABclonal Technology, Wuhan, Chine), de lapin anti-STAT-3 (1:100) (A1192, ABclonal Technology, Wuhan, Chine) et de lapin anti-p-STAT3 (1:100) (AP047 4, ABclonal Technology, Wuhan, Chine). Par la suite, l'anticorps secondaire conjugué à la peroxydase de raifort (HRP) (Proteintech, Chine) a été utilisé pour incuber les coupes de tissu pendant 30 min à 37 ° C. Après coloration à la diaminobenzidine (DAB) (Proteintech, Chine), les coupes ont été contre-colorées avec de l'hématoxyline, nettoyées et déshydratées jusqu'à ce qu'elles deviennent transparentes, et finalement scellées avec de la gomme neutre et des lamelles. Enfin, nous avons utilisé un microscope optique (BH-2, Olympus, Japon) avec un appareil photo numérique (DP72, Olympus, Japon) pour examiner les coupes. Sous un microscope 10 × 40, chaque section immunohistochimique du foie a été utilisée pour sélectionner au hasard cinq champs visuels positifs pour l'acquisition d'images.

Image Pro Plus 6.0 a été utilisé pour calculer la densité optique intégrale des signaux positifs. GraphPad Prism 6.0 (Media Cybernetics, USA) a été utilisé pour analyser les données de test. Les données de mesure ont été exprimées en moyenne ± erreur standard de la moyenne (moyenne ± SEM). La signification statistique entre les groupes a été déterminée par des tests t de Student non appariés. Une valeur de p < 0,05 était considérée comme statistiquement significative.

Le gène brut de l'ARNr 16S et les données de séquençage métagénomique sont disponibles au NCBI Sequence Read Archive (SRA), sous BioProject PRJNA837471.

Le code utilisé pour calculer le volume du corps du poulet et de la graisse abdominale dans la tomodensitométrie (CT) est disponible sur https://github.com/lyangfan/chicken-body-composition-calcaulation.

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Le programme national clé de recherche et de développement de Chine (2017YFE0113700) a soutenu ce travail. Nous remercions sincèrement Yangfan Liu pour son aide dans le traitement des données de la figure CT.

Ces auteurs ont contribué à parts égales : Yan Chen, Muhammad Akhtar.

Laboratoire clé de génétique animale agricole, d'élevage et de reproduction du ministère de l'Éducation, Université agricole de Huazhong, Wuhan, 430070, République populaire de Chine

Yan Chen, Muhammad Akhtar, Ziyu Ma, Tingwei Hu, Qiyao Liu, Hong Pan, Xiaolong Zhang, Abdallah A. Nafady et Huazhen Liu

Section d'anatomie et d'histologie, Département des sciences fondamentales, Collège des sciences vétérinaires et animales (CVAS) Jhang, Université des sciences vétérinaires et animales (UVAS), Lahore, Pakistan

Abdur Rahman Ansari

Institut de recherche sur la production animale (APRI), Centre de recherche agricole (ARC), Ministère de l'agriculture, Gizeh, Égypte

El-Sayed M. Abdel-Kafy

Département de médecine vétérinaire préventive, Collège des sciences animales et de médecine vétérinaire, Université agricole de Huazhong, Wuhan, 430070, République populaire de Chine

Deshi Shi

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YC et MA ont également contribué en tant que premiers co-auteurs. YC, MA, ZYM, TWH, QYL, HP, XLZ, AAN, ARA, E.-SMA-K., DSS et HZL ont tous contribué à la conception conceptuelle de ce projet et aux expériences dans le manuscrit. YC, MA, ZYM et TWH ont réalisé les expériences et l'analyse des données et ont contribué à la manipulation des animaux, aux échantillons et à la collecte de données. MA, DSS, XLZ, AAN, ARA, E.-SMA-.K. et HZL ont édité et révisé de manière critique le manuscrit. YC, MA, DSS et HZL ont rédigé le manuscrit. DSS et HZL ont supervisé la rédaction, l'expérimentation, l'analyse, la révision du manuscrit, l'acquisition de financement et l'administration du projet. Tous les auteurs ont lu et approuvé la version finale du manuscrit.

Correspondance à Deshi Shi ou Huazhen Liu.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Chen, Y., Akhtar, M., Ma, Z. et al. Le microbiote cæcal du poulet réduit le dépôt de graisse abdominale en régulant le métabolisme des graisses. npj Biofilms Microbiomes 9, 28 (2023). https://doi.org/10.1038/s41522-023-00390-8

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Reçu : 12 septembre 2022

Accepté : 23 mars 2023

Publié: 30 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41522-023-00390-8

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