Le métabarcoding de l'ADN utile pour analyser le régime nutritionnel chez l’homme

« Le métabarcoding de l'ADN utile pour analyser le régime nutritionnel chez l’homme », source ASM News.

Une nouvelle étude démontre que le métabarcoding de l'ADN constitue une nouvelle méthode prometteuse pour suivre l'ingestion de plantes chez l’homme, suggérant que des approches similaires pourraient être utilisées pour caractériser les composants animaux et fongiques de l'alimentation humaine. L’étude, publiée dans la revue mSystems, a montré que l’ADN de plantes diététiques peut être amplifié et séquencé à partir de selles humaines à l’aide de méthodes couramment appliquées aux études sur la faune.

« Le séquençage nouvelle génération de l'ADN nous a fourni une grande quantité de nouvelles données sur des sujets tels que la microbiologie intestinale et la génétique personnelle. Cette étude suggère que la même technologie puissante pourrait également commencer à nous parler de ce que nous mangeons, ce qui est souvent une chose difficile à mesurer », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Lawrence David, professeur au Center for Genomic and Computational Biology, Duke Molecular Genetics and Microbiology.

Il existe de nombreuses méthodes d’évaluation diététique préexistantes, mais la plupart reposent sur la capacité d’une personne à rapporter ce qu’elle a mangé. Cela signifie qu'elles sont sujettes aux erreurs de mémoire, aux préjugés des rapporteurs et aux capacités cognitives d'une personne répondant à une enquête. Le métabarcoding de l’ADN est un moyen alternatif d’obtenir des informations sur l’alimentation en utilisant l’ADN alimentaire dans les selles comme biomarqueur. Les chercheurs peuvent amplifier l'ADN d'un aliment provenant d'un échantillon de matières fécales, le séquencer et cartographier ces séquences d’aliments à l'aide d'une base de données de référence.

« Je pense que le métabarcoding d’ADN ressemble beaucoup à un code à barres dans un supermarché. Nous pouvons considérer une séquence d'ADN particulière comme un identifiant unique pour une espèce d’aliment particulier », a déclaré Brianna Petrone, deuxième auteur de l'étude, étudiante en troisième cycle à la Duke University School of Medicine.

Le Dr David et son co-premier auteur, Aspen Reese, actuellement junior fellow à l'Université Harvard, ont lancé l'étude après avoir rencontré des écologistes Rob Pringle de l'Université Princeton et Tyler Kartzinel, actuellement à l'Université Brown, qui ont utilisé le métabarcoding de l’ADN pour étudier des réseaux alimentaires complexes d’herbivores dans la savane africaine. « Nous nous sommes demandés si leur méthode fonctionnerait chez des personnes », a dit le Dr David. « De plus en plus de travaux dans le domaine du microbiome indiquent que des aliments spécifiques sont susceptibles de modifier ou de modifier les niveaux de bactéries spécifiques dans l'intestin, mais nous ne disposons souvent pas de données relatives à l'alimentation pour les études sur le microbiome. »

Pour mener leur étude, les chercheurs ont extrait l'ADN conservé en chambre froide qui a été extrait d'échantillons de selles d'une étude précédente.

« Nous avons mené une étude il y a quelques années, au cours de laquelle nous préparions des aliments pour les participants à une étude sur les aliments et le microbiome, et nous savions exactement ce qu'ils mangeaient pendant une semaine donnée après la collecte de leurs selles », a déclaré le Dr David.

Les chercheurs ont séquencé une région de code-barres à partir d'ADN de chloroplastes dans des échantillons de selles provenant de 11 personnes consommant des régimes témoins ou choisis librement. Ils ont réussi à amplifier l'ADN de plantes dans environ 50% des échantillons, ce nombre étant passé à 70% chez des individus ayant une alimentation témoin à base de plantes. La majorité des ADN de plantes séquencés correspondaient à des plantes alimentaires humaines communes, notamment des céréales, des légumes, des fruits et des herbes.

« Dans l'ensemble, il y avait un bon accord général entre les aliments qui étaient énumérés dans les journaux conservés par les participants de l'étude et ceux que nous avons séquencés à partir de selles », a dit le Dr David.

« Si un aliment était écrit dans le journal du régime alimentaire, dans environ 80% du temps, nous l'avons également retrouvé grâce à cette approche de métabarcoding. »

Le taux d'échec de la PCR relativement élevé et l'incapacité de distinguer certaines plantes diététiques au niveau de la séquence suggèrent la possibilité de perfectionnements futurs pour améliorer la méthode. Par exemple, le chou, le brocoli, le chou de Bruxelles et le chou-rave sont tous des cultivars de la même espèce et les chercheurs ont été incapables de les distinguer par leur séquence dans la région du code à barres du chloroplaste. Le café était le seul aliment enregistré dans le régime alimentaire qui n'ait jamais été détecté avec le métabarcoding de l'ADN, peut-être parce que son ADN était détérioré ou dilué lors de la torréfaction et de l'infusion.

Le Dr David a recommandé que le métabarcoding de l'ADN soit utilisé dans de futures études, ainsi que la possibilité de revoir l’analyse nutritionnelle d’études plus anciennes. « Semblable à cette étude, je pourrais imaginer que cela soit utilisé sur de l'ADN archivé pour voir s'il existe ou non des différences alimentaires sous-jacentes qui pourraient expliquer certains des profils du microbiome qui ont pu être observés dans une étude », a dit le Dr David. « À l'avenir, nous pouvons également imaginer que cela soit utilisé dans de nouvelles études sur le microbiome pour identifier les relations entre des aliments spécifiques et des bactéries intestinales, ainsi que dans des études plus vastes sur la nutrition en complément des techniques d'évaluation de l'alimentation traditionnelles. »