« Mosaïque individualisée de souches microbiennes transférées de la mère à
l'intestin du nourrisson »,
source communiqué
de l’Université d’Alabama à Birmingham.
La
mosaïque
représente un état dans lequel deux ou plusieurs populations de
cellules avec des génotypes différents coexistent dans un individu
ou un organisme.
Les
communautés microbiennes dans l'intestin, également connues sous le
nom de microbiome intestinal, sont vitales pour la digestion humaine,
le métabolisme et la résistance à la colonisation par des agents
pathogènes. La composition du microbiome intestinal chez les
nourrissons et les tout-petits change considérablement au cours des
trois premières années de vie.
Mais
d'où viennent ces microbes en premier lieu?
Les
scientifiques ont depuis longtemps pu analyser le microbiome
intestinal au niveau de 500 à 1 000 espèces bactériennes
différentes qui ont principalement une influence bénéfique; ce
n'est que plus récemment qu'ils ont pu identifier des souches
individuelles au sein d'une même espèce à l'aide de puissants
outils génomiques et de superordinateurs qui analysent des quantités
massives de données génétiques.
Des
chercheurs de l'Université de
l'Alabama à Birmingham (UAB)
ont
maintenant utilisé leur méthode
d’«empreinte» du microbiome
pour rapporter
qu'une mosaïque individualisée de souches microbiennes est
transmise au microbiome intestinal du nourrisson par une mère qui
accouche par voie vaginale. Ils ont détaillé cette transmission en
analysant les bases de données métagénomiques existantes
d'échantillons fécaux provenant de paires mère-enfant, ainsi qu'en
analysant la transmission de la mère et du petit dans un modèle de
souris sans germe ou gnotobiotique à l'UAB, où des
mères ont été inoculées avec des microbes fécaux humains.
« Les
résultats de notre analyse démontrent que plusieurs souches de
microbes maternels - certaines qui ne sont pas abondantes dans la
communauté fécale maternelle - peuvent être transmises pendant la
naissance pour établir une communauté microbienne intestinale
infantile diversifiée », a déclaré Casey Morrow,
professeur émérite au Department
of Cell, Developmental and Integrative Biology de l'UAB.
« Notre analyse fournit de nouvelles perspectives sur
l'origine des souches microbiennes dans la communauté microbienne
infantile complexe. »
L'étude
a utilisé un outil de bioinformatique de suivi des souches
précédemment développé à l'UAB, appelé Window-based
Single-nucleotide-variant Similarity, ou WSS. Hyunmin Koo, Department
of Genetics and Genomics
Core de l’UAB, a dirigé l'analyse informatique. Les études
sur les modèles de souris gnotobiotiques ont été dirigées par
Braden McFarland, professeur au Department
of Cell, Developmental and Integrative Biology de l'UAB.
Morrow
et ses collègues ont utilisé cet outil d'empreinte des
microbes
dans plusieurs études antérieures de suivi des souches.
En
2017, ils avaient
constaté que les microbes des donneurs de matières fécales -
utilisés pour traiter les patients présentant des infections
récurrentes à Clostridium
difficile
- restaient chez les receveurs pendant des mois ou des années après
les transplantations fécales.
En
2018, ils ont montré que les modifications du tractus
gastro-intestinal supérieur par chirurgie de l'obésité
conduisaient à l'émergence de nouvelles souches de microbes.
En
2019, ils ont analysé la stabilité de nouvelles souches chez des
individus après des traitements antibiotiques, et plus tôt cette
année, ils ont constaté que des jumeaux adultes, âgés de 36 à 80
ans, partageaient une certaine souche ou des souches entre chaque
paire pendant des années, et même des
décennies,
après avoir commencé à vivre séparément les uns des autres.
Dans
la présente étude, plusieurs schémas particuliers de partage de
souches microbiennes ont été retrouvés entre les mères et les
nourrissons. Trois paires mère-enfant ne présentaient que des
souches apparentées, tandis qu'une douzaine d'autres nourrissons de
paires mère-enfant contenaient une mosaïque de microbes maternels
et non apparentés. Il se pourrait que les souches non apparentées
proviennent de la mère, mais elles n'avaient pas été la souche
dominante de cette espèce chez la mère et n'avaient donc pas été
détectées.
En
effet, dans une deuxième étude, utilisant un ensemble de données
de neuf femmes prises à différents moments de leur grossesse, a
montré que des variations de souches dans des espèces individuelles
se sont produites chez sept des femmes.
Pour
définir plus précisément la source des souches non apparentées,
un modèle de souris a été utilisé pour examiner la transmission
des
mères aux
petits
en l'absence de microbes environnementaux.
Cinq
femelles différentes ont reçu des greffes de différentes matières
fécales humaines pour créer cinq souris à microbiome humanisé
uniques, qui ont été élevées avec des mâles gnotobiotiques. Les
chercheurs ont ensuite analysé les souches retrouvées
chez les donneurs humains, les mères de souris et leurs petits.
Ils
ont trouvé quatre modèles différents: 1) La souche d’un
petit
d'une espèce particulière était liée à la souche de
la mère;
2) La souche du petit
était
liée à la fois à la souche de
la mère
et à celle du donneur humain; 3) La souche du petit
était liée à la souche du donneur humain, mais pas à celle de
la mère;
et, surtout, 4) Aucune souche apparentée pour une espèce
particulière n'a été retrouvée
entre le petit,
la mère et le donneur humain. Étant donné que ces animaux ont été
nourris
et élevés dans des conditions exemptes de germes, les souches non
apparentées chez les petits
provenaient de souches mineures non détectées chez
les mères.
« Les
résultats de nos études soutiennent un réexamen de la contribution
de différents microbes maternels à la communauté microbienne
entérique du nourrisson », a déclaré Morrow. « La
constellation de souches microbiennes que nous avons détectée chez
les nourrissons hérités de la mère était différente dans chaque
couple mère-enfant. Compte tenu du rôle reconnu du microbiome dans
les maladies métaboliques telles que l'obésité et le diabète de
type 2, les résultats de notre étude pourraient aider
à expliquer davantage la sensibilité du nourrisson aux maladies
métaboliques trouvées chez la mère. »
L'étude,
An
individualized mosaic of maternal microbial strains is transmitted to
the infant gut microbial community, a
été publiée dans
Royal
Society Open Science.
