Le système cerveau-intestin-microbiote est constitué de canaux de communication neuro-endocrines, nerveux et immunitaires, à l’origine d’un réseau d’interactions bidirectionnelles entre les éléments du triptyque, renforcé par des boucles de rétroaction. Le régime alimentaire joue un rôle sur la composition du microbiote intestinal, mais peut également moduler la structure et la fonction du cerveau grâce à ces canaux de communication. Les nutriments ingérés peuvent influer directement sur l’intestin et agir sur le cerveau après absorption dans l’intestin grêle. La modulation de la diversité et de l’abondance microbienne par le régime alimentaire provoque des modifications du métabolisme microbien, qui peut lui-même affecter l’épithélium intestinal. Certaines molécules microbiennes sont absorbées et atteignent le cerveau via la circulation systémique et/ou le nerf vague. De son côté, le cerveau peut moduler le microbiote de façon directe grâce à des substances neuro-actives libérées dans la lumière intestinale, qui affectent l’expression des gènes microbiens, ou de façon indirecte via des altérations de l’environnement microbien.