«La
persistance est payante dans le microbiome intestinal humain»,
source
Earlham
Institute.
Le
microbiome intestinal humain est une communauté complexe de milliers
de milliards de microbes qui interagissent constamment les uns avec
les autres et avec notre corps. Il soutient notre bien-être, notre
système immunitaire et notre santé mentale, mais comment est-il
soutenu ?
Des
chercheurs au Royaume-Uni et en Allemagne, aux côtés d'autres
collaborateurs internationaux, ont étudié l'évolution des
bactéries dans le microbiome intestinal humain, en se demandant
comment ces microbes persistent tout au long de leur vie, en tenant
compte des facteurs d'influence internes et externes.
Les
résultats de l'étude aideront à éclairer des probiotiques sur
mesure, des bactéries vivantes retrouvées dans des aliments ou des
compléments
particuliers, ainsi que des interventions diététiques ou médicales
pour traiter les maladies intestinales et maintenir un microbiome
intestinal sain.
Maintenir
une population microbienne intestinale stable et saine est
mutuellement bénéfique pour nous et pour les bactéries. En échange
d'une alimentation et d'un habitat confortable, la communauté
microbienne rend la pareille en nous fournissant des bienfaits pour
la santé, que nous commençons maintenant à comprendre.
L'auteur
principal et chef de groupe, le Dr Falk Hildebrand du Quadram
Institute et de l'Earlham Institute, explique : «Nous savons que
certains microbes nous colonisent à la naissance et que certains
peuvent vivre avec nous pendant des décennies. Pourtant, bien que
des études aient porté sur des espèces individuelles de microbes,
les mécanismes et l'échelle de persistance dans le microbiome dans
son ensemble n'ont pas été explorés.»
Pour
examiner cela, une équipe de scientifiques de l'Earlham Institute et
de l'Institut Quadram du Norwich Research Park, ainsi que le
Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) en Allemagne,
ont utilisé la métagénomique pour analyser les stratégies
évolutives et la persistance de différentes bactéries dans le
microbiome de l'intestin humain.
La
métagénomique est l'étude de tous les gènes de nombreux
organismes différents dans une population. En ce qui concerne le
microbiome intestinal humain, ce processus fournit non seulement des
informations détaillées sur les souches bactériennes présentes,
mais indique également les capacités d'amélioration de ces
différentes souches, en fonction de leur génétique, pour maintenir
l'intestin en bon état de fonctionnement.
À
partir de l'analyse de
prélèvements de selles, l'équipe a réexaminé les
métagénomes de plus de 2 000 échantillons d'adultes et de
nourrissons, dont plusieurs des mêmes familles, et a trouvé trois
stratégies de dispersion majeures sous-jacentes à la persistance
bactérienne intestinale humaine. Les données proviennent d'études
publiées précédemment sur les changements du microbiome au fil du
temps, chaque individu fournissant en moyenne 2 à 3 prélèvements
à plusieurs mois d'intervalle.
Le
dernier auteur et directeur de l'EMBL à Heidelberg (Activités
scientifiques), le professeur Peer Bork, a dit,
«En examinant des séries chronologiques d'individus et de
membres de la famille et en les superposant à des informations
géographiques, allant du ménage à la ville en passant par le pays,
nous avons identifié des groupes de souches bactériennes qui
montrent différentes stratégies de dispersion. Cela
présentait des schémas de persistance très différents dans
l'hôte, la propagation régionale et les distributions géographiques
de centaines d'espèces bactériennes.»
Les
données ont été intégrées dans un ensemble de données
diversifié de 5 278 métagénomes, qui ont été sondés pour
analyser les schémas de persistance des différents types de
bactéries et leur influence sur les facteurs communs : âge,
membres de la famille, région géographique et utilisation
d'antibiotiques.
«Notre
analyse montre que la plupart des souches de bactéries présentes
dans le microbiome sont très persistantes, les chances qu'une souche
persiste pendant au moins un an soient supérieures à 90%», a
dit
le Dr Hildebrand.
«Certaines
espèces de microbes ont montré des différences constantes en tant
que groupes taxonomiques très persistants ou peu persistants,
reposant davantage sur les échanges entre les membres de la famille.
Chez les bébés, cependant, la persistance moyenne des souches
bactériennes est tombée à 80 %. Ce n'est pas inattendu; nous
savons que, en particulier chez les nouveau-nés, il y a un échange
continu de microbes intestinaux.»
Le
professeur Bork, a ajouté: «Ce que l'étude montre, c'est que
les niveaux de persistance intrinsèque des bactéries observés chez
les adultes se reflètent également chez les enfants, et nous
commençons progressivement à acquérir ces bactéries persistantes
jusqu'à environ dix ans, point auquel le microbiome atteint un état
stable.»
«Les
antibiotiques ont eu des effets différents selon les types de
bactéries, l'effet global dépendant de la résistance des
différentes bactéries, de leur persistance intrinsèque et de la
mesure dans laquelle elles étaient remplaçables dans le
microbiome.»
Pour
approfondir ce qui motive la persistance, les chercheurs ont comparé
les communautés de microbiomes au-delà d'un niveau individuel, mais
aussi à travers les familles, les pays et les régions. Cela leur a
permis de regrouper les bactéries en fonction de leurs
caractéristiques de persistance et, grâce à l'analyse génomique,
de rechercher des indices sur l'évolution des stratégies de ces
groupes pour se disperser parmi de nouveaux hôtes humains.
Le
microbiome intestinal humain fait partie intégrante de nous tout au
long de notre vie. Cependant, toutes les espèces microbiennes ne
sont pas également persistantes tout au long de leur vie, certaines
bactéries préférant un mode de vie ‘voyageur’ consistant
souvent à passer d'un hôte à l'autre (hérédité), tandis que
d'autres peuvent rester non seulement avec nous pendant longtemps
moi, mais ont aussi une plus grande chance d'être hérité de nos
enfants (tenace).
Le
premier groupe, appelé bactéries ‘tenaces’, était le plus
persistant et le mieux adapté à la survie dans l'intestin humain.
Par exemple, ces bactéries ont pu survivre en passant à différentes
sources de nutrition au fur et à mesure que l'hôte passait de la
petite enfance à l'âge adulte.
Cependant,
les bactéries tenaces sont les plus susceptibles d'être perdues
dans le microbiome après l'utilisation d'antibiotiques. Si nous
portons ces bactéries en nous depuis l'enfance, leur perte peut être
permanente. Il s'agit d'une préoccupation particulière en ce qui
concerne la surutilisation et la mauvaise utilisation des
antibiotiques.
Un
autre groupe a été appelé les bactéries ‘persistantes de façon
héréditaire’, qui sont des souches ‘héréditaires’ et se
regroupent au sein des familles. Ceux-ci ont une persistance plus
faible dans l'enfance et un taux de renouvellement plus élevé, ce
qui suggère que les cycles de réinfection sont la clé de leur
persistance chez un individu.
L'analyse
génomique a montré que ces bactéries ont tendance à avoir des
gènes leur permettant de se propager par des spores, ce qui
faciliterait la transmission d'un parent à l'enfant, par exemple,
mais aussi à travers une unité familiale.
Un
troisième groupe, nommé ‘spatiopersistant’, semble se regrouper
dans ses propres zones géographiques, mais ne s'associe pas aux
familles.
Avec
beaucoup d'intérêt actuel pour le maintien ou la manipulation du
microbiome pour la santé, l'équipe de recherche espère que leur
exploration holistique de l'évolution de différentes persistances
dans les microbes intestinaux conduira à des stratégies cliniques
meilleures et mieux informées.
Par
exemple, des interventions ponctuelles telles que la transplantation
du microbiote fécale (TMF) peuvent convenir pour introduire ou même
remplacer des bactéries tenaces, mais pas des bactéries qui
dépendent de la réinfection. Ceux-ci pourraient bénéficier
davantage de thérapies à base de probiotiques ou de changements
alimentaires qui, au fil du temps, modifient l'environnement
intestinal pour favoriser leur colonisation et leur persistance.
Les
nouvelles informations sur les dommages étendus et potentiellement
permanents que les antibiotiques peuvent causer au microbiome
pourraient également indiquer de nouvelles stratégies pour atténuer
ces différents effets.
«Notre
étude nous a donné une bien meilleure idée des bactéries
intestinales étroitement associées à leur hôte et de celles qui
sont plus susceptibles de changer d'hôte. Ce sont des informations
importantes pour informer les pro-prébiotiques et la plupart des
applications médicales ciblant le microbiome intestinal humain»,
a ajouté le Dr Hildebrand.
L'article
«Dispersal
strategies shape persistence and evolution of human gut bacteria»
a
été publié
dans Cell
Host and Microbiome.
L'étude
a été financée par le Conseil de recherche en biotechnologies et
sciences biologiques et le Conseil européen de la recherche.
