«La
restauration des microbes intestinaux manquants dans la dysbiose
précoce peut réduire le risque de colite chez la souris»,
source EurekAlert!
Une
étude chez la souris a révélé que les déséquilibres microbiens
induits par une exposition précoce aux antibiotiques pouvaient être
corrigés en rajoutant une seule souche de Bacteroides pour
améliorer la dysbiose et prévenir la colite.
Une
nouvelle étude à l'Université de Chicago a déterminé que la
restauration d'une seule espèce microbienne, Bacteroides sp.
CL1-UC (Bc), au microbiome intestinal à un moment clé du
développement peut prévenir la colite induite par les antibiotiques
dans un modèle murin de la maladie. Les résultats, publiés le 7
juin dans Gastroenterology,
ont des implications majeures pour les humains souffrant de maladies
inflammatoires de l'intestin (MII) et soulignent l'impact des
expositions de la petite enfance sur la santé tout au long de la
vie.
Des
études antérieures chez des patients humains ont montré que
l'exposition précoce aux antibiotiques peut fausser le microbiome
intestinal, provoquant une dysbiose ou un déséquilibre des
populations microbiennes dans l'intestin, ce qui est corrélé à un
risque accru de développer une MII pédiatrique.
«Nous
savons que les types de microbes auxquels vous êtes exposé tôt
dans la vie déterminent en fait comment votre système immunitaire
se développe», a dit
l'auteur principal Eugene Chang, professeur de médecine à
l’Université de Chicago. «Notre système immunitaire apprend à
nous reconnaître nous-mêmes et les milliards de microbes dans notre
intestin - ils sont aussi ‘nous’, donc notre système immunitaire
doit apprendre à tolérer ces micro-organismes, tout
comme il tolère nos propres cellules. Une exposition précoce aux
antibiotiques peut éradiquer certains des micro-organismes
essentiels à l'éducation du système immunitaire afin qu'il
développe une tolérance immunitaire.»
En
raison des défis liés à la réalisation de telles études sur des
patients humains, les chercheurs ont choisi d'utiliser un modèle
commun pour étudier la colite: des souris dépourvues d'un gène
connu sous le nom d'IL-10 (IL-10-/-). «Ce modèle de souris a été
établi comme étant génétiquement sensible à la
MII, et nous savons que le microbiome
intestinal joue un rôle crucial dans le développement de la colite
dans ce modèle», a dit
le premier auteur Jun Miyoshi, professeur au
département de gastro-entérologie et d'hépatologie de la faculté
de médecine de l'université de Kyorin et un ancien chercheur
postdoc à l’Université de Chicago.
Alors
que ces souris ne développent que très rarement une colite
spontanée sans aucune intervention dans un environnement propre, si
leurs mères sont exposées aux antibiotiques pendant la grossesse et
l'allaitement, le microbiome perturbé peut être transmis aux
souriceaux
dès leur plus jeune âge. Environ 30% des souriceaux
avec ce microbiome perturbé transmis verticalement développent une
colite.
Les
chercheurs ont utilisé une technique connue sous le nom de
séquençage métagénomique
shotgun
pour cribler les microbiomes fécaux de souris IL-10-/- qui
présentaient une dysbiose induite par des antibiotiques, aux côtés
d'un groupe témoin non traité, et identifier des espèces
microbiennes spécifiques qui pourraient distinguer les deux groupes.
Cela les a conduits à des membres du phylum bactérien Bacteroides.
Un
indice de l'importance du phylum était que Bacteroides était
très abondant dans les microbiomes de souris non traitées, mais
totalement absents chez les souris qui avaient été exposées aux
antibiotiques. De plus, les chercheurs n'ont jamais vu de Bacteroides
chez des souris traitées qui n'ont pas développé de colite, mais
ils ont souvent retrouvé Bacteroides dans les intestins de
souris qui ont fini avec la maladie.
«Ces
bactéries ont été éradiquées par une exposition précoce aux
antibiotiques et étaient essentielles pour éduquer le système
immunitaire dans le développement d'une tolérance immunitaire»,
a dit Chang. «Lorsque ces souris ont plus tard acquis la
bactérie, leur système immunitaire ne l'avait jamais vue. Elle
était considérée comme étrangère, pas comme soi, et leur système
immunitaire a réagi.»
Dans
un effort pour déterminer si la restauration d'importantes bactéries
Bacteroides dans le microbiome pourrait corriger la dysbiose, les
chercheurs se sont concentrés sur une espèce particulièrement
abondante connue sous le nom de Bacteroides sp. CL1-UC (Bc).
Ils ont essayé de rajouter Bc aux microbiomes de souris atteintes de
dysbiose à deux moments : vers la petite enfance (trois semaines) et
l'âge adulte (11 semaines).
La
greffe de Bc chez les souris plus jeunes, pendant la fenêtre
critique de développement du système immunitaire, a corrigé leur
dysbiose et empêché la colite, mais l'ajout de Bc aux souris
adultes n'a pas pu corriger la dysbiose et a même aggravé leur
colite.
«Cela
montre que vous ne pouvez pas simplement restaurer les bactéries
manquantes à tout moment, cela doit être à un moment précis tôt
dans la vie pour avoir un effet bénéfique», a dit
Chang. «Chez les jeunes animaux, nous savons que le système
immunitaire se développe, c'est naïf, il faut l'enseigner, et cela
s'apprend en étant exposé à certains types de microbes. À
certains égards, c'est similaire à une allergie aux arachides, une
exposition précoce à l'antigène peut tolérer le système
immunitaire pour aider à éviter une allergie aux arachides, mais
cela doit se produire dans une fenêtre très limitée.»
Les
chercheurs ont été surpris d'apprendre que la restauration d'un
seul microbe était suffisante pour corriger une dysbiose à vie, et
ont déclaré que cela soulignait à quel point des changements
relativement petits peuvent avoir un impact dramatique sur un
système. «C'est comme les grands arbres de la forêt
tropicale de l'Amazonie», a dit
Chang. «Vous avez besoin des grands arbres, car si vous ne les
avez pas, l'écosystème en dessous ne peut pas se développer
correctement. Mais si vous avez ces arbres en place, le reste de
l'écosystème s'épanouira.»
Les
résultats vont également à l'encontre des théories populaires sur
l'origine des MII. «Il existe une idée fausse selon laquelle la
colite est causée par un agent pathogène classique, comme
Salmonella, et les scientifiques ont
passé des années à chercher un coupable», a dit
Chang. «Mais ce que nos données indiquent, c'est que ces
maladies sont causées par nos propres microbes commensaux. Ils sont
présents dans le microbiome normal et sain, mais dans les bonnes
circonstances et opportunités, ils peuvent se transformer en
microbes pathogènes.»
Alors
que cette première étude était une preuve de concept, si les
résultats se traduisent chez l'homme, les effets d'entraînement
sont susceptibles d'être de grande envergure. «Cela montre que
nous devons probablement repenser notre approche de ces types de
troubles immunitaires complexes», a dit
Chang. «Nous pouvons voir que le risque se développe tôt dans
la vie - même in utero - et cela a donc des implications pour les
pratiques telles que les césariennes et l'alimentation au lait
maternisé, qui peuvent avoir un impact sur les microbes auxquels un
nourrisson est exposé. Ce que cela me dit est que, en tant que
médecin, nous devons changer notre façon de penser non pas à ce
qui précède immédiatement ces maladies, mais à ce qui se passe
tôt dans la vie. C'est là que nous devons intervenir pour ces
patients.»