Le métagénome bactérien, notre second génome

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Le métagénome est le génome de l'ensemble des bactéries qui habitent notre tube digestif. Ce microbiote (que l'on nommait auparavant flore microbienne) assure de grandes fonctions: effet barrière contre les bactéries pathogènes, maturation du système immunitaire, collecte d'énergie et stockage des graisses, métabolisme des xénobiotiques, production de vitamines, et métabolisme des fibres.

Il comporte trois grands groupes bactériens phylogénétiquementtrès différents : les bacteroidetes, les firmicutes, et les actinobactéries. Le rapport firmicutessur bactéroidetesest d'environ 10 chez l'adulte bien portant, contre environ 100 chez l'obèse et 1 dans la maladie de Crohn.

L'étude du microbiote a commencé par un effort d'identification des espèces qui le composent. Mais au-delà du nom des bactéries, ce qui est vraiment intéressant est de savoir ce qu'elles font. Or plus de 80% des bactéries du microbiotene sont pas cultivables. Il faut donc les étudier par d'autres moyens comme le séquençage génétique, réalisé à partir de la totalité de l'ADN bactérien extrait d'échantillons de selles.

L'étude du métagénome, qui représente environ 150 fois le génome humain, est l'objet du projet international METAHIT dans lequel l'INRA est fortement impliqué. METAHIT vise à établir une base de données de référence qui pourra être utilisée pour étudier l'association entre le métagénomeet des maladies comme les troubles fonctionnels intestinaux et l'obésité.

Le projet est bien avancé et la base de données est aujourd'hui à 85% complète. C'est le résultat d'une évolution fulgurante des techniques de séquençage de l'ADN et des outils bio-informatiques, qui permettent d'assembler de tout petits fragments d'ADN bactérien (entre 20 et 40 paires de bases) en contigs (blocs de séquence continue) plus longs. On sait lier des "gènes clé" aux espèces bactériennes qui les portent et, dans certains cas, on arrive à reconstituer le génome de bactéries inconnues qui n'ont jamais été cultivées.

Le métagénome d'un individu comporte environ 500 000 gènes. Toutefois, la diversité des gènes bactériens est moins grande que la diversité du microbiote car de nombreux gènes fonctionnels de base nécessaires à la survie des bactéries sont communs à toutes les espèces. Ces gènes retrouvés chez tous les individus sont sans doute les moins intéressants. Ce sont les gènes anecdotiques (ceux qui sont absents chez les malades par exemple) qui retiennent l'intérêt. La base de données constituera ainsi un outil de référence pour identifier quels gènes bactériens (et non plus quelles espèces bactériennes) "manquent" ou sont "en trop" chez un individu, leur absence ou leur présence pouvant être liée à la maladie.

L'outil "métagénome" va bouleverser le mode de pensée en écologie microbienne. C'est une approche tout à fait nouvelle permettant l'identification de molécules actives bactériennes insoupçonnées, qui ouvre la voie à la mise au point de nouveaux médicaments. C'est aussi un outil qui permettra de mieux déchiffrer le dialogue microbiote-aliment-hôte.

(Par Gérard Corthier, Directeur de recherche 1ère Classe INRA, Jouy-en-Josas - XIXème Rencontres Scientifiques de Nutrition de l'Institut Danone)

SOURCE : Institut Danone

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