Comment la vie industrialisée remodèle le microbiome

Cliquez sur l'image pour l'agrandir

«Comment la vie industrialisée remodèle le microbiome», source MIT News.

Une étude internationale révèle que les bactéries intestinales des personnes dans les sociétés industrialisées échangent des gènes à des taux beaucoup plus élevés.

Des milliers d'espèces bactériennes différentes vivent dans l'intestin humain. La plupart sont bénéfiques, tandis que d'autres peuvent être nuisibles. Une nouvelle étude d'une équipe dirigée par le MIT a révélé que ces populations bactériennes peuvent se refaire au cours de la vie de leur hôte, en réalisant des allers-retours de gènes.

Les chercheurs ont également montré que ce type de transfert de gènes se produit plus fréquemment dans les microbiomes des personnes vivant dans les sociétés industrialisées, peut-être en réponse à leur alimentation et à leur mode de vie spécifiques.

«Une conséquence inattendue des humains vivant dans les villes est peut-être que nous avons créé des conditions très propices à l’échange de gènes entre les bactéries qui peuplent notre intestin», a dit Eric Alm, directeur du Center for Microbiome Informatics and Therapeutics du MIT. professeur de génie biologique et de génie civil et environnemental au MIT, membre du Broad Institute du MIT et de Harvard, et auteur principal de la nouvelle étude.

L'étude est le premier article majeur du Global Microbiome Conservancy (GMbC), un consortium qui collecte des échantillons de microbiome provenant de populations humaines sous-représentées dans le monde entier dans le but de préserver les espèces bactériennes qui risquent d'être perdues à mesure que l'humanité devient plus exposée à régimes et modes de vie industrialisés dans le monde.

«La plupart des espèces que nous trouvons dans les populations rurales et isolées sont des espèces que vous ne verriez pas dans le monde industrialisé», explique Mathieu Groussin, associé de recherche au MIT et l'un des principaux auteurs de l'article. «La composition du microbiome change complètement et, parallèlement, le nombre d'espèces différentes diminue. Cette moindre diversité du microbiome industrialisé pourrait être le reflet d'une mauvaise santé intestinale.»

Mathilde Poyet, associée de recherche au MIT, est également l'auteur principal de l'étude, qui apparaît dans Cell. D'autres auteurs de l'article comprennent des chercheurs d'institutions au Danemark, France, Afrique du Sud, Cameroun, Canada, Finlande, Nouvelle-Zélande, Tanzanie, Espagne, Suède, Ghana et Nigéria.

Diversité microbienne

Le GMbC a été lancé en 2016, avec pour mission de préserver la diversité du microbiome humain avant qu'elle ne soit perdue. Jusqu'à présent, le projet a recueilli des échantillons de 34 populations humaines dans le monde. Le consortium GMbC comprend des scientifiques de chaque pays où les échantillons sont collectés.

«Cet effort est dirigé par le MIT, mais il s'agit vraiment d'une collaboration mondiale», a déclaré Poyet. «Avec notre consortium international, nous consacrons du temps et des efforts à collecter et à préserver les souches bactériennes individuelles afin de pouvoir les conserver indéfiniment dans les générations futures, mais toutes ces bactéries et leurs dérivés appartiennent toujours aux participants qui les fournissent.»

Des travaux antérieurs ont montré que la composition du microbiome chez les personnes vivant dans les sociétés industrialisées est très différente de celle des populations rurales vivant dans un isolement relatif. Les populations non industrialisées ont généralement une plus grande biodiversité bactérienne, y compris de nombreuses espèces qui ne sont pas observées dans les populations industrialisées. On suppose que les différences de régime alimentaire, d'utilisation d'antibiotiques et d'exposition aux bactéries du sol contribuent à ces différences.

Dans l'étude parue dans Cell, les chercheurs ont exploré le phénomène du transfert horizontal de gènes, qui se produit lorsque des bactéries vivant dans le même environnement se transmettent des gènes entre elles. En 2011, le laboratoire d'Alm a découvert que l'intestin humain est un point chaud pour ce type d'échange de gènes. Cependant, avec la technique que les chercheurs utilisaient à l'époque, ils n'ont pu déterminer que ces transferts de gènes s'étaient probablement produits au cours des 5 000 dernières années.

Dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont pu estimer beaucoup plus précisément quand ces transferts ont eu lieu. Pour ce faire, ils ont comparé les différences génétiques entre différentes espèces de bactéries intestinales. Lorsqu'ils ont comparé des paires d'espèces bactériennes provenant de la même personne, ils ont trouvé un taux de similitude génétique beaucoup plus élevé que celui observé dans les mêmes paires prélevées sur deux personnes différentes, confirmant que le transfert horizontal de gènes peut se produire au cours de la vie d'une personne individuelle.

«L'une des choses vraiment passionnantes à propos de cet article est que nous avons enfin pu répondre à la question de savoir si le taux de transfert horizontal a été élevé dans le microbiome humain au cours des derniers millénaires, ou est-il vrai qu'au cours de la vie de chaque personne, le les bogues dans leur intestin échangent constamment des gènes entre eux», a dit Alm.

Échange de gènes

Selon les espèces, les chercheurs ont découvert que les bactéries pouvaient obtenir entre 10 et 100 nouveaux gènes chaque année. Les chercheurs ont également constaté que le taux d'échange de gènes était significativement plus élevé chez les personnes vivant dans les sociétés industrialisées, et ils ont également constaté des différences dans les types de gènes les plus couramment échangés.

À titre d'exemple, ils ont trouvé parmi les populations pastorales qui traitent leur bétail avec des antibiotiques, des gènes de résistance aux antibiotiques sont parmi ceux échangés aux taux les plus élevés. Ils ont également constaté que les personnes issues de sociétés non industrialisées, en particulier les chasseurs-cueilleurs, avaient des taux élevés d'échange de gènes pour les gènes impliqués dans la dégradation des fibres. Cela a du sens parce que ces populations consomment généralement beaucoup plus de fibres alimentaires que les populations industrialisées, disent les chercheurs.

Parmi les microbes retrouvés dans les populations industrialisées, les chercheurs ont trouvé des taux d'échange particulièrement élevés de gènes dont le rôle est de faciliter le transfert de gènes.

Ces microbes ont également des taux d'échange plus élevés pour les gènes impliqués dans la virulence. Les chercheurs étudient actuellement comment ces gènes peuvent influencer les maladies inflammatoires telles que le syndrome du côlon irritable, qui est beaucoup plus souvent observé dans les sociétés industrialisées que dans les sociétés non industrialisées.

La recherche a été financée par le Center for Microbiome Informatics and Therapeutics du MIT, la Rasmussen Family Foundation et le prix BroadNext10 du Broad Institute.