Des études sur le microbiome intestinal relient la composition bactérienne aux résultats de santé et à des facteurs génétiques
Trois études récentes relient la composition du microbiome intestinal à des issues de santé, en mettant en évidence le groupe bactérien **CAG-170** plus fréquent chez les personnes en bonne santé et associé à un risque plus faible de dysbiose. Elles montrent aussi qu’un modèle basé sur le microbiome peut prédire la récupération orthopédique avec 85% d’exactitude, et qu’une GWAS de grande ampleur identifie des variants génétiques influençant la composition bactérienne intestinale.
Une vaste étude internationale menée par des chercheurs de l’University of Cambridge a identifié un groupe peu connu de bactéries intestinales qui semble apparaître beaucoup plus souvent chez les personnes en bonne santé. Ce groupe, appelé CAG-170, a été systématiquement retrouvé à des niveaux plus élevés chez les individus ne présentant pas de maladie chronique.
À l’aide de techniques informatiques avancées, l’équipe a recherché l’empreinte génétique de CAG-170 dans des échantillons de microbiome intestinal provenant de plus de 11,000 personnes réparties dans 39 pays. Les individus en bonne santé présentaient davantage de ces bactéries que les personnes atteintes d’affections telles que les maladies inflammatoires de l’intestin, l’obésité et le syndrome de fatigue chronique. L’ensemble de données comprenait des individus en bonne santé ainsi que des personnes diagnostiquées avec 13 maladies différentes, dont la maladie de Crohn, le cancer colorectal, la maladie de Parkinson et la sclérose en plaques.
CAG-170 n’est connu qu’à travers sa signature génétique. Les scientifiques n’ont pas réussi à cultiver la plupart de ces bactéries au laboratoire, ce qui les a rendues difficiles à étudier directement. Une analyse génétique plus poussée a montré que CAG-170 est capable de produire de grandes quantités de vitamine B12. Il possède également des enzymes qui aident à dégrader les glucides, les sucres et les fibres dans l’intestin.
Les chercheurs estiment que la vitamine B12 produite par CAG-170 soutient probablement d’autres bactéries intestinales bénéfiques plutôt que d’apporter un bénéfice direct à la personne qui l’héberge. Autrement dit, ces microbes pourraient contribuer à maintenir l’équilibre au sein de l’écosystème intestinal au sens large. L’étude a été publiée dans la revue Cell Host & Microbe.
Dans une deuxième analyse, les scientifiques ont examiné la composition complète du microbiome intestinal de plus de 6,000 individus en bonne santé afin d’identifier quelles espèces semblaient les plus capables de stabiliser l’écosystème intestinal. Une fois encore, CAG-170 s’est classé comme le groupe le plus régulièrement associé à la santé. Une troisième analyse s’est concentrée sur des personnes présentant une dysbiose, une affection dans laquelle le microbiome intestinal devient déséquilibré. De faibles niveaux de CAG-170 étaient associés à une probabilité plus élevée de dysbiose.
Ces travaux s’appuient sur un effort antérieur visant à constituer une bibliothèque de référence détaillée des génomes microbiens présents dans l’intestin humain. Cette ressource, connue sous le nom de « Unified Human Gastrointestinal Genome catalogue », cartographie les plans génétiques des microbes qui vivent en nous. Les travaux ont identifié plus de 4,600 espèces bactériennes vivant dans l’intestin. Fait remarquable, plus de 3,000 d’entre elles n’y avaient jamais été documentées auparavant, ce qui souligne à quel point une grande partie du microbiome reste inexplorée.
Dans une étude distincte portant sur la récupération orthopédique, des échantillons de selles ont été recueillis chez des femmes ménopausées à l’état de référence préopératoire et à 6 semaines en période postopératoire. Un profilage microbien a été réalisé par séquençage du gène 16S rRNA sur la plateforme Illumina MiSeq, et le traitement des données ainsi que l’analyse taxonomique ont été effectués à l’aide de QIIME2. Les résultats ont mis en évidence des variations temporelles significatives de la composition microbienne intestinale pendant la période de récupération.
La diversité bactérienne variait selon les temps de mesure, avec Firmicutes et Bacteroidetes identifiés comme les embranchements dominants. Une augmentation de l’abondance de ces taxons était fortement associée à de meilleurs résultats fonctionnels et à une récupération plus rapide. À l’inverse, des niveaux élevés de Proteobacteria et d’Escherichia étaient liés à une cicatrisation retardée et à de moins bonnes performances cliniques. Le modèle prédictif a atteint une exactitude de 85%, démontrant la robustesse des signatures du microbiome intestinal comme indicateurs de la récupération postopératoire.
Parallèlement, la plus grande étude d’association pangénomique (GWAS) à ce jour examinant les liens entre la génétique humaine et les espèces microbiennes présentes dans l’intestin a identifié et répliqué 11 variants génétiques qui façonnent la composition du microbiome intestinal, dont neuf rapportés pour la première fois. Deux études publiées coup sur coup dans Nature Genetics mettent en lumière le rôle que des gènes impliqués dans la physiologie intestinale peuvent jouer dans la structuration du microbiome intestinal.
Les chercheurs ont analysé des données génétiques et des bactéries intestinales chez plus de 16,000 adultes issus de quatre études suédoises en population générale. Ils ont ainsi identifié un total de 15 variants génétiques répartis sur huit gènes, significativement associés à 14 espèces bactériennes communes. Une étude de réplication menée dans une cohorte norvégienne de plus de 12,000 personnes a confirmé les résultats initiaux pour 11 variants génétiques répartis sur six gènes.
Deux des gènes identifiés avaient déjà été rapportés et répliqués dans des études GWAS précédentes. Il s’agissait du LCT gene, qui code l’enzyme lactase, laquelle dégrade le lactose lors de la digestion, et du ABO gene, qui code une enzyme glycosyltransférase déterminant les oligosaccharides présents à la surface des cellules.
Parmi les neuf variants génétiques nouvellement mis en évidence figuraient des gènes codant des capteurs d’acides gras produits par le microbiote, des gènes impliqués dans le métabolisme des acides biliaires et des variants déterminant la composition de la couche muqueuse qui tapisse l’intestin. Certains de ces variants génétiques étaient associés au risque d’intolérance au gluten, d’hémorroïdes et de maladies cardiovasculaires, suggérant que des modifications de la composition des bactéries intestinales pourraient offrir un moyen de mieux comprendre comment les risques génétiques influencent la santé.